JP4142133B2

JP4142133B2 - Optical fiber preform stretching method and stretching apparatus

Info

Publication number: JP4142133B2
Application number: JP26909297A
Authority: JP
Inventors: 哲郎和田; 正英桑原; 幸夫香村
Original assignee: Furukawa Electric Co Ltd
Current assignee: Furukawa Electric Co Ltd
Priority date: 1997-10-02
Filing date: 1997-10-02
Publication date: 2008-08-27
Anticipated expiration: 2017-10-02
Also published as: JPH11109142A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光ファイバ母材の延伸方法およびその延伸装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、光ファイバ母材の製造技術の向上によりかなり太い光ファイバ母材が製造できるようになり、このような太径の光ファイバ母材は伸線加工装置の関係から、一旦、３５ｍｍφ程度の径のガラスロッドに延伸加工したのち伸線加工される。そして前記太径の光ファイバ母材は図３に示す方法により延伸加工される。すなわち、図３に示す延伸方法は、上下スライド用レール２１に取付けられた上チャック２２に７０ｍｍφ程度の太径の光ファイバ母材（以下、単に光ファイバ母材と称する）１１を取付け、上下スライド用レール２３に取付けられた下チャック２４に引取棒（３５ｍｍφ程度）１５を取付け、前記上チャック２２に把持される光ファイバ母材１１と前記下チャック２４に把持される引取棒１５をそれぞれ上下から接近させ、双方の端面を電気加熱式炉心管（図示せず）の最高温度域（１７００〜１９００℃程度）で接触させ、融着させる。次いで、前記端面同士が融着した光ファイバ母材１１と引取棒Ａとを、それぞれ所定の速度ｕ、ｖ（ｕ＜ｖ）で下降させて光ファイバ母材１１の下端部を順次細径化して伸線加工装置に適合する径のガラスロッド１４とする。ガラスロッド１４の仕上がり外径は、光ファイバ母材１１の下降速度ｕを一定とし、外径測定器２８で測定したガラスロッド１４の外径変化に応じて、引取棒Ａの下降速度ｖを変化させて制御する。図３で、２９は加熱装置（誘導加熱機）である。延伸の終了は、上チャック２２の下降を停止し、下チャック２４のみを下降させて光ファイバ母材１１を炉内最高温度域で切断して行う。
【０００３】
ところで、従来の光ファイバ母材は、図４に示すように、ＧｅがドープされたＧｅＯ₂-ＳｉＯ₂ 組成のコア１２とその外周に形成されたＳｉＯ₂ 組成のクラッド層１３からなり、その先端はコア１２が突出して形成されている。この光ファイバ母材１１を延伸する際、その先端部分が炉心管内の最高温度域に到達すると、コア１２はクラッド層１３より粘度が低いため光ファイバ母材１１下端面から延び出して（図５（ａ））、引取棒Ａ上端面にはコア１２のみが融着し（図５（ｂ））、これを延伸するとコア１２は軟化点が低いため途中で千切れてしまうという問題がある（図５（ｃ））。このため、図６に示すように、光ファイバ母材１１のコア１２が延び出した先端部を切断して、光ファイバ母材の先端面にクラッド層を存在させ（図６（ａ））、この状態で融着させて（図６（ｂ））、延伸する（図６（ｃ））方法が提案された。このようにすると、図６に示したように、引取棒Ａの上端面にはコア１２がクラッド層１３に囲包されて融着し、延伸中にガラスロッド１４が千切れたりすることがなくなる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、前記の図６に示した方法では、光ファイバ母材１１の先端部の切断を作業者がダイヤモンドカッターを用いて手作業で行っているため、光ファイバ母材が汚染したり損傷したりし、これが原因で後の工程で光ファイバが破断したり、光ファイバの特性が低下したりする問題が起きる。また切断という余分な工程が入るため生産性が低下するという問題がある。本発明の目的は、光ファイバ母材と引取棒との融着を高品質にかつ効率良く行える光ファイバ母材の延伸方法およびその延伸装置を提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
請求項１記載の発明は、加熱された炉心管内に、コアとクラッド層からなる光ファイバ母材と引取棒とをそれぞれ上下から接近させて、前記光ファイバ母材の下端面と引取棒の上端面とを前記炉心管内で融着させたのち、前記光ファイバ母材と引取棒とをそれぞれ所定の速度で下降させて光ファイバ母材の下端部を順次細径化してガラスロッドとする光ファイバ母材の延伸方法において、前記光ファイバ母材の下端面に引取棒Ａの上端面を融着させたのち、引取棒Ａを引き離して除去し、次いで別の引取棒Ｂを上昇させ、その上端面を前記光ファイバ母材下端面に融着させたのち、前記光ファイバ母材と引取棒Ｂとをそれぞれ所定の速度で下降させて光ファイバ母材の下端部を順次細径化してガラスロッドとすることを特徴とする光ファイバ母材の延伸方法である。
【０００６】
請求項２記載の発明は、上下スライド用レールに上下動自在に取付けられた光ファイバ母材を把持する上チャック、上下スライド用レールに上下動自在に取付けられた引取棒Ａを把持する下チャック、前記上チャックと下チャックにそれぞれ把持された光ファイバ母材と引取棒Ａとの端面を融着し光ファイバ母材を延伸するための加熱用炉心管からなり、前記下チャックは水平スライド用レール上に載置され、前記水平スライド用レールの所定箇所には引取棒Ｂを把持した別の下チャックが配置されていることを特徴とする光ファイバ母材の延伸装置である。
【０００７】
【発明の実施の形態】
本発明方法を、図１（ａ）〜（ｆ）を参照して具体的に説明する。図１は、請求項１記載の発明方法の第１の例を示す工程説明図である。この光ファイバ母材の延伸方法は、光ファイバ母材１１と引取棒Ａとを接近させた段階で、光ファイバ母材１１の軟化点の低いコア１２がクラッド層１３より先に延び出し（図１（ａ））、この光ファイバ母材１１と引取棒Ａとの端面同士が融着（１回目の融着）すると、引取棒Ａ上端面にはコア１２のみからなるガラスロッド１４が形成される（図１（ｂ））。ここで、光ファイバ母材１１の下降を止め、引取棒Ａのみを下降させて、光ファイバ母材１１下端面から引取棒Ａを引き離し（図１（ｃ））、次いで前記光ファイバ母材１１下端面に別の引取棒Ｂの上端面を接触させて（図１（ｄ））２回目の融着を行い（図１（ｅ））、融着後、この引取棒Ｂを下降させて光ファイバ母材１１の下端部を順次細径化してガラスロッド１４に加工する（図１（ｆ））。このように融着を２回に分けて行うと、２回目の融着時には光ファイバ母材１１の下端面にはコア１２の他にクラッド層１３が存在するため、ガラスロッド１４は延伸初期からコア１２の外周にクラッド層１３が形成された状態となり（図１（ｄ）参照）、ガラスロッド１４は千切れることなく良好に延伸される。この発明方法によれば、光ファイバ母材１１の下端部を延伸装置の外に取り出して切断しないため、光ファイバ母材１１の汚染や損傷が防げる。また引取棒Ａ、Ｂの交換を自動的に行うと、作業が効率良くなされ、光ファイバ母材１１を切断する従来法に比べて生産性が向上する。
【０００８】
図２は、前記請求項１記載の発明を実施する延伸装置の要部説明図である。
この装置は、上下スライド用レール２１に上下動自在に取付けられた光ファイバ母材１１把持用上チャック２２、上下スライド用レール２３に連結した分岐レール２６に摺動自在に取付けられた２本の引取棒Ａ、Ｂを把持する２個の下チャック２４、２７、上チャック２２に把持した光ファイバ母材１１下端と下チャック２４、２７に把持した引取棒Ａ、Ｂ上端とを熱融着するとともに光ファイバ母材を延伸する加熱装置２９とからなる。さらに前記２個の下チャック２４、２７を前記レール２６上を移動して自動的に交換するための自動制御機（図示せず）が装備されている。この装置では、光ファイバ下端部を延伸装置外で切断する代わりに、引取棒Ａ、Ｂを交換するので、光ファイバ母材１１の汚染や損傷が防止され、また引取棒Ａ、Ｂの交換を自動的に行うことにより生産性も殆ど阻害されない。
【０００９】
図２は、１回目の融着後引取棒Ａを下降させて引取棒Ａを光ファイバ母材１１から分離した状態を示しており、こののち、引取棒Ａを下チャック２４ごとスライドさせて上下スライド用レール２３から除去し、そのあとへ別の引取棒Ｂを把持した下チャック２７を水平スライド用レール２６上を移動させて上下スライド用レール２３にセットし、この下チャック２７を上下スライド用レール２３に沿って上昇させて引取棒Ｂの上端面を光ファイバ母材１１の下端面に接触させ２回目の融着を行い（図１（ｅ）参照）、以下、図１（ｆ）のように光ファイバ母材１１をガラスロッド１４に延伸する。この方法では、融着部分にコア１２が含まれるため、延伸開始直後のガラスロッド１４に±２ｍｍ程度の外径変動が生じる（図１（ｆ）参照）。
【００１０】
図１および図２に示した方法により製造したガラスロッドを光ファイバに伸線したが、高品質の光ファイバが高歩留まりで製造された。また得られた光ファイバを用いて布設した光通信システムでは良好な光通信が行えた。
【００１１】
【発明の効果】
以上に述べたように、本発明方法では、光ファイバ母材の下端部を延伸装置外で切断したりしないので、光ファイバ母材の汚染や損傷が防止され、高品質の光ファイバが高歩留りで得られる。本発明の光ファイバ母材の延伸装置では光ファイバ母材の下端部の切断を引取棒の交換により代替するので光ファイバ母材の汚染や損傷が防止され、かつ引取棒を自動交換することにより生産性は殆ど阻害されない。依って、工業上顕著な効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の光ファイバ母材の延伸方法の第１の例を示す工程説明図である。
【図２】図１に示した延伸方法を実施する装置の例を示す要部説明図である。
【図３】従来の光ファイバ母材の延伸方法の工程説明図である。
【図４】従来の光ファイバ母材の縦断面説明図である。
【図５】従来の光ファイバ母材の延伸方法の工程説明図である。
【図６】従来の光ファイバ母材の延伸方法の工程説明図である。
【符号の説明】
１１、３１光ファイバ母材
１２コア
１３クラッド層
１４ガラスロッド
１５引取棒
２１上下スライド用レール
２２上チャック
２３上下スライド用レール
２４下チャック
２６分岐レール
２７下チャック
２８ガラスロッドの外径測定器
２９加熱装置
Ａ、Ｂ引取棒[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an optical fiber preform stretching method and stretching apparatus .
[0002]
[Prior art]
In recent years, it has become possible to manufacture a considerably thick optical fiber preform by improving the manufacturing technology of the optical fiber preform, and such a large-diameter optical fiber preform once has a diameter of about 35 mmφ due to the wire drawing device. The glass rod is drawn and then drawn. The optical fiber preform of the large diameter is stretched by the method shown in FIG. That is, in the stretching method shown in FIG. 3 , an optical fiber base material (hereinafter simply referred to as an optical fiber base material) 11 having a diameter of about 70 mmφ is attached to an upper chuck 22 attached to an up-and-down slide rail 21, and the up-and-down slide is performed. A take-up bar (about 35 mmφ) 15 is attached to the lower chuck 24 attached to the rail 23, and the optical fiber preform 11 held by the upper chuck 22 and the take-up bar 15 held by the lower chuck 24 are respectively viewed from above and below. The two end surfaces are brought into contact with each other at the maximum temperature range (about 1700 to 1900 ° C.) of an electrically heated furnace core tube (not shown) and fused. Next, the optical fiber preform 11 and the take-up rod A, whose end faces are fused, are lowered at predetermined speeds u and v (u <v), respectively, so that the lower end portion of the optical fiber preform 11 is successively reduced in diameter. Thus, the glass rod 14 has a diameter suitable for the wire drawing apparatus. The finished outer diameter of the glass rod 14 is such that the descending speed u of the optical fiber preform 11 is constant, and the descending speed v of the take-up rod A is changed according to the change in the outer diameter of the glass rod 14 measured by the outer diameter measuring device 28. Control. In FIG. 3 , 29 is a heating device (induction heater). The drawing is finished by stopping the lowering of the upper chuck 22 and lowering only the lower chuck 24 to cut the optical fiber preform 11 in the maximum temperature range in the furnace.
[0003]
By the way, as shown in FIG. 4 , the conventional optical fiber preform comprises a GeO ₂ —SiO ₂ composition core 12 doped with Ge and a cladding layer 13 of SiO ₂ composition formed on the outer periphery thereof. The core 12 is formed so as to protrude. When the optical fiber preform 11 is stretched, when the tip portion reaches the maximum temperature range in the core tube, the core 12 extends from the lower end surface of the optical fiber preform 11 because the viscosity of the core 12 is lower than that of the cladding layer 13 (FIG. 5 ). ( A ) ) Only the core 12 is fused to the upper end surface of the take-up bar A (FIG. 5 (b) ), and when this is stretched, the core 12 has a problem that the softening point is low so that it is broken off in the middle ( FIG. 5 (c) ). For this reason, as shown in FIG. 6 , the tip of the optical fiber preform 11 from which the core 12 extends is cut, and a clad layer is present on the tip of the optical fiber preform (FIG. 6A ). and fused in this state (FIG. 6 (b)), stretching (FIG. 6 (c)) methods have been proposed. In this way, as shown in FIG. 6 , the core 12 is surrounded by the clad layer 13 and fused to the upper end surface of the take-up bar A, and the glass rod 14 is not broken during stretching. .
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
However, in the method shown in FIG. 6 , since the operator manually cuts the tip of the optical fiber preform 11 using a diamond cutter, the optical fiber preform is contaminated or damaged. However, this causes problems that the optical fiber is broken or the characteristics of the optical fiber are deteriorated in a later process. In addition, there is a problem that productivity is lowered due to an extra step of cutting. SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide an optical fiber preform stretching method and stretching apparatus that can efficiently and efficiently fuse an optical fiber preform and a take-up rod.
[0005]
[Means for Solving the Problems]
According to the first aspect of the present invention, an optical fiber preform made of a core and a clad layer and a take-up rod are brought close to each other from above and below in a heated core tube, and the lower end surface of the optical fiber preform and the take-up rod are An optical fiber having a glass rod obtained by fusing an end face in the furnace core tube and then lowering the optical fiber preform and the take-up rod at respective predetermined speeds to gradually reduce the lower end of the optical fiber preform. In the base material drawing method, after the upper end surface of the take-up bar A is fused to the lower end surface of the optical fiber base material, the take-up bar A is separated and removed, and then another take-up bar B is raised, After the end surface is fused to the lower end surface of the optical fiber preform, the lower end portion of the optical fiber preform is successively reduced in diameter by lowering the optical fiber preform and the take-up bar B at a predetermined speed, respectively, so that the glass rod An optical fiber characterized by It is a stretching method of wood.
[0006]
According to the second aspect of the present invention, there is provided an upper chuck for gripping an optical fiber preform attached to a vertical slide rail so as to move up and down, and a lower chuck for holding a take-up bar A attached to the vertical slide rail so as to move up and down. And a heating core tube for extending the optical fiber preform by fusing the end surfaces of the optical fiber preform and the take-up rod A respectively held by the upper chuck and the lower chuck, and the lower chuck is for horizontal sliding The optical fiber preform stretching apparatus is characterized in that another lower chuck placed on the rail and holding the take-up bar B is disposed at a predetermined position of the horizontal slide rail.
[0007]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
The present invention method will be specifically described with reference to FIG. 1 (a) ~ (f) . FIG. 1 is a process explanatory view showing a first example of the inventive method according to claim 1. In this optical fiber preform drawing method, the core 12 having a low softening point of the optical fiber preform 11 extends ahead of the cladding layer 13 when the optical fiber preform 11 and the take-up rod A are brought close to each other (see FIG. 1 (a) ) When the end faces of the optical fiber preform 11 and the take-up rod A are fused (first-time fusion), a glass rod 14 composed only of the core 12 is formed on the upper end surface of the take-up rod A. (FIG. 1 (b) ). Here, the lowering of the optical fiber preform 11 is stopped, only the take-up bar A is lowered, and the take-up stick A is separated from the lower end surface of the optical fiber preform 11 (FIG. 1 (c) ), and then the optical fiber preform 11 The upper end surface of another take-up bar B is brought into contact with the lower end surface (FIG. 1 (d) ), and the second fusion is performed (FIG. 1 (e) ). The lower end of the fiber preform 11 is successively reduced in diameter and processed into a glass rod 14 (FIG. 1 (f) ). In this way, when the fusion is performed in two steps, since the cladding layer 13 is present in addition to the core 12 on the lower end surface of the optical fiber preform 11 at the second fusion, the glass rod 14 is drawn from the initial drawing. The clad layer 13 is formed on the outer periphery of the core 12 ( see FIG. 1D), and the glass rod 14 is stretched well without being broken. According to the method of the present invention, since the lower end portion of the optical fiber preform 11 is not taken out from the stretching device and cut, the contamination and damage of the optical fiber preform 11 can be prevented. Further, when the take-up rods A and B are automatically exchanged, the work is efficiently performed, and the productivity is improved as compared with the conventional method of cutting the optical fiber preform 11.
[0008]
FIG. 2 is an explanatory view of essential parts of a stretching apparatus for carrying out the invention according to claim 1.
This apparatus is provided with two slidably attached to an upper chuck 22 for gripping an optical fiber preform 11 attached to an up / down slide rail 21 and a branch rail 26 connected to an up / down slide rail 23. Two lower chucks 24 and 27 holding the take-up bars A and B, and the lower end of the optical fiber preform 11 held by the upper chuck 22 and the upper ends of the take-up bars A and B held by the lower chucks 24 and 27 are heat-sealed. And a heating device 29 for stretching the optical fiber preform. Further, an automatic controller (not shown) for moving the two lower chucks 24 and 27 on the rail 26 and automatically replacing them is provided. In this apparatus, instead of cutting the lower end of the optical fiber outside the drawing apparatus, the take-up rods A and B are exchanged, so that the optical fiber preform 11 is prevented from being contaminated and damaged, and the take-up bars A and B are exchanged. By carrying out automatically, productivity is hardly inhibited.
[0009]
FIG. 2 shows a state where the take-up rod A is lowered after the first fusion and separated from the optical fiber preform 11, and then the take-up rod A is slid together with the lower chuck 24 to move up and down. The lower chuck 27 removed from the slide rail 23 and then holding another take-up bar B is moved on the horizontal slide rail 26 and set on the vertical slide rail 23. The lower chuck 27 is used for the vertical slide. is raised along the rail 23 contacting the upper surface of the take-up bar B on the lower end face of the optical fiber preform 11 a second time fusion (see FIG. 1 (e)), the following, FIG. 1 (f) Thus, the optical fiber preform 11 is stretched to the glass rod 14. In this way, because it contains a core 12 in the fused part component, the outer diameter fluctuation of about ± 2 mm is generated in the glass rod 14 immediately after the start of stretching (see FIG. 1 (f)).
[0010]
The glass rod manufactured by the method shown in FIGS. 1 and 2 was drawn to an optical fiber, but a high-quality optical fiber was manufactured with a high yield. Moreover, in the optical communication system laid using the obtained optical fiber, good optical communication could be performed.
[0011]
【The invention's effect】
As described above, in the method of the present invention, the lower end portion of the optical fiber preform is not cut outside the stretching apparatus, so that the optical fiber preform is prevented from being contaminated or damaged, and a high-quality optical fiber has a high yield. It is obtained by. In the optical fiber preform drawing apparatus of the present invention, the cutting of the lower end portion of the optical fiber preform is replaced by exchanging the take-up rod, so that the optical fiber preform is prevented from being contaminated or damaged, and the take-up rod is automatically exchanged. productivity is not most such inhibited. I Yo, it provides the industrial significant effect.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a process explanatory view showing a first example of an optical fiber preform drawing method of the present invention.
FIG. 2 is a main part explanatory view showing an example of an apparatus for carrying out the stretching method shown in FIG. 1;
FIG. 3 is a process explanatory diagram of a conventional optical fiber preform drawing method.
FIG. 4 is a longitudinal sectional view of a conventional optical fiber preform.
FIG. 5 is a process explanatory diagram of a conventional optical fiber preform drawing method.
FIG. 6 is a process explanatory diagram of a conventional optical fiber preform drawing method.
[Explanation of symbols]
11, 31 Optical fiber preform 12 Core 13 Clad layer 14 Glass rod 15 Take-up rod 21 Vertical slide rail 22 Upper chuck 23 Vertical slide rail 24 Lower chuck 26 Branch rail 27 Lower chuck 28 Glass rod outer diameter measuring device 29 Heating Equipment A and B

Claims

An optical fiber preform composed of a core and a clad layer and a take-up rod are approached from above and below in the heated core tube, and the lower end surface of the optical fiber preform and the upper end surface of the take-up rod are melted in the core tube. In the method of drawing an optical fiber preform, the optical fiber preform and the take-up rod are lowered at a predetermined speed and the lower end portion of the optical fiber preform is sequentially reduced in diameter to form a glass rod. After the upper end surface of the take-up rod A is fused to the lower end surface of the optical fiber preform, the take-up rod A is pulled away and removed, and then another take-up rod B is lifted, and the upper end surface is moved under the optical fiber preform. After being fused to the end face, the optical fiber preform and the take-up rod B are respectively lowered at a predetermined speed, and the lower end portion of the optical fiber preform is successively reduced in diameter to form a glass rod. Drawing method of fiber preform.

Upper chuck for gripping the optical fiber base material, which is attached to the vertical slide rail so as to be movable up and down, and two lower grips for gripping the two take-up rods slidably attached to the branch rail connected to the vertical slide rail An optical fiber preform comprising: a chuck; and a heating device for thermally fusing the lower end of the optical fiber preform gripped by the upper chuck and the upper end of the take-up rod gripped by the lower chuck and extending the optical fiber preform. Stretching device.