【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光通信の伝送路として使用される光ファイバの製造方法及び製造装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
光ファイバの製造において、コア部分およびクラッド部分を完全な真円形で、かつ同心状とすることは困難で、わずかに楕円または歪んだ円形状となる。このため、光ファイバの断面構造における屈折率分布は、完全な均等ではなく、これが原因となって、光ファイバ断面内の直交する２偏波間の群速度に差異が生じ、偏波モード分散（ＰＭＤ）が大きくなるという問題がある。
【０００３】
近年における情報量の増大、高速、高ビットレートの光通信に対応するために、波長多重（ＷＤＭ）伝送システムの構築が進展している。ＷＤＭ光通信においては、ＰＭＤの影響が大きく現れてくるので、その低減が必須となっている。このＰＭＤを低減する方法として、光ファイバ母材からガラス光ファイバを線引きし、このガラス光ファイバに樹脂材料を被覆して強度を強めた後、回転軸が規則的に揺動するガイドローラで、光ファイバに所定の捻りを付与して線引きする製造方法が知られている（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
図７は、上記特許文献１に開示された技術の概略を説明する図で、図７（Ａ）は全体の概略図、図７（Ｂ）は揺動ガイドローラを説明する図である。図中、１０は光ファイバ母材、１１は線引炉、１２はヒータ、１３は光ファイバ（ガラス光ファイバ）、１３’は被覆光ファイバ、１４はレーザ外径測定器、１５は線引制御部、１６ａ、１６ｂは樹脂コーティングダイス、１７ａ，１７ｂは液状樹脂、１８ａ，１８ｂは紫外線照射装置、１９は一対のガイドローラ、２０は揺動ガイドローラ、２１，２２は固定ガイドローラ、２３はドラムを示す。
【０００５】
光ファイバ母材１０は、線引炉１１内にセットされた後、ヒータ１２により加熱・軟化されて、ガラス光ファイバ１３（以下、単に光ファイバという）が線引きされる。線引きされた光ファイバ１３は、レーザ外径測定器１４により外径測定が行なわれる。光ファイバ１３の外径の測定結果は、線引制御部１５にフィードバックされ、所定の外径（通常１２５μｍ）になるように、ヒータ１２の加熱温度や線引速度が制御される。
【０００６】
所定の外径で線引きされた光ファイバ１３には、第１の樹脂コーティングダイス１６ａにより、低ヤング率の液状樹脂１７ａを光ファイバ１３の表面に第１層目の被覆樹脂としてコーティングする。この第１層目の被覆樹脂は、第１の紫外線照射装置１８ａにより硬化され、引続いて、第２の樹脂コーティングダイス１６ｂにより、高ヤング率の液状樹脂１７ｂを第２層目の被覆樹脂としてコーティングする。この第２層目の被覆樹脂は、第２の紫外線照射装置１８ｂにより硬化される。
【０００７】
樹脂で被覆された被覆光ファイバ１３’は、この後、１対のガイドローラ１９、揺動ガイドローラ２０、固定ガイドローラ２１，２２を経てドラム２３に巻き取られる。１対のガイドローラ１９は平行に配された１対のローラからなり、被覆光ファイバ１３’は、このローラ間の隙間（２ｍｍ程度）を通ってガイドされる。揺動ガイドローラ２０は、以下に説明するように被覆光ファイバ１３’に対して交互に捻りを与えＰＭＤを低減するためのものである。
【０００８】
図７（Ｂ）に示すように、揺動ガイドローラ２０の回転軸ｙが線引方向軸ｚを中心にして＋θだけ回動すると、この回動により被覆光ファイバ１３’に横方向の力が加わり、揺動ガイドローラ２０の表面を被覆光ファイバ１３’が転動する。この転動により被覆光ファイバ１３’に捻りが付与される。続いて、揺動ガイドローラ２０を反対方向の−θだけ回動すると、今度は、揺動ガイドローラ２０の表面を被覆光ファイバ１３’が反対の方向に転動する。このように、揺動ガイドローラ２０に＋θから−θまでの回動を繰り返し与えることにより、被覆光ファイバ１３’の移動方向に対して時計回りと反時計回りの捻りを交番的に付与することができる。
【０００９】
揺動ガイドローラ２０の次段の固定ガイドローラ２１は、揺動ガイドローラ２０の真横に設置され、被覆光ファイバ１３’は、揺動ガイドローラ２０のほぼ９０°の角度の円周面に接触した後、固定ガイドローラ２１に移動する。固定ガイドローラ２１は、このローラ表面で被覆光ファイバ１３’が転動しないようにＶ字型の狭溝が設けられている。固定ガイドローラ２１の表面での被覆光ファイバ１３’の転動を抑止し、揺動ガイドローラ２０の回動で被覆光ファイバ１３’に交互に捻りが付与される。被覆光ファイバ１３’に付与された捻りは、フリー状態にある光ファイバ１３の加熱溶融位置に伝達される。
【００１０】
また、被覆光ファイバに回転を与えて捻りを付与する代わりに、光ファイバの線引き時に光ファイバ母材を回転させて光ファイバに捻りを付与することも知られている（例えば、特許文献２参照）。図８は、前記特許文献２に開示された技術の概略を説明する図である。図中、２４は炭素被膜形成用反応管、２５は駆動モータ、２６はフィーダを示し、その他の符号は、図７に用いたのと同じ符号を用いることにより説明を省略する。
【００１１】
光ファイバ母材１０は、駆動モータ２５により回転可能にフィーダ２６に吊り下げ支持されて、線引炉１１にセットされる。駆動モータ２５により光ファイバ母材１０を回転させながら、ヒータ１２により光ファイバ母材１０の下端を加熱溶融し、光ファイバ１３を線引きする。線引きされた光ファイバ１３は、炭素被膜形成用反応管２４に通され、光ファイバ表面に炭素被膜が形成される。炭素被膜された光ファイバ１３は、外径測定器１４により外径が測定され、線引制御部１５により、外径が所定値（通常は１２５μｍ）になるようにヒータ１２の加熱温度や線引速度が制御される。
【００１２】
外径側定された後、光ファイバ１３は樹脂コーティングダイス１６ａにより、液状樹脂１７ａを光ファイバ１３の表面に被覆樹脂としてコーティングする。この被覆樹脂は紫外線照射装置１８ａにより硬化され、被覆光ファイバ１３’とされる。被覆光ファイバ１３’は、固定ガイドローラ２１，２２を経てドラム２３に巻き取られる。
【００１３】
こうして得られた被覆光ファイバ１３’のコア部は、一定のピッチ（捻りピッチ）で３６０度の各方向に均一に現れる。したがって、長尺の光ファイバ全体としては、等価的に真円かつ同心構造の光伝送路となっている。なお、光ファイバ母材１０の回転速度は、１０〜１０００ｒｐｍの範囲から選択されるが、線引きの際の回転の安定性、外径変動を抑えるという実用上の観点からは５０〜６００ｒｐｍが好ましいとされている。また、線引速度は、線引きの安定性と切断されないという実用上の観点から１〜２００ｍ／ｍｉｎであることが好適であるとされている。
【００１４】
【特許文献１】
特開平８−２９５５２８号公報
【特許文献２】
特開平８−５９２７８号公報
【００１５】
【発明が解決しようとする課題】
図７のように、被覆光ファイバ１３’を揺動ガイドローラ２０上で交互に反転させながら転がすことにより、時計回りと反時計回りの捻りを交番的に光ファイバ１３に加えることができる。しかし、揺動ガイドローラの傾きを反転させる際に、捻りが停止する箇所が発生し、また、停止する前後で捻り状態が粗くなり、その箇所でのＰＭＤ低減の効果が少なくなる。また、光ファイバを揺動させるため、光ファイバ径が変動しやすいという問題もある。
【００１６】
図８のように、光ファイバ母材１０を回転させることで、一方向に連続的に捻りを付与することができる。これにより、前述のような捻り状態が粗くなったり乱れたりすることなく、規則的な一定の捻りを付与することができる。しかし、特許文献２でも開示しているように、光ファイバ母材の回転速度は、実用上の観点からは５０〜６００ｒｐｍが適当であるとされ、１０００ｒｐｍ以上では光ファイバの加熱軟化部分が遠心力によりネックダウンを起すとされている。また、線引中の切断を回避するには線引速度は、２００ｍ／ｍｉｎ以下とされ、製造効率を考慮すると１００ｍ／ｍｉｎ前後と考えられる。
【００１７】
したがって、光ファイバ母材を回転させて光ファイバに捻回を付与する場合、実際上は、１０回／ｍ未満の捻回しか付与することができない。しかし、ＰＭＤ低減には、１０回／ｍ以上、望ましくは２０回／ｍ以上とするのが望ましいとされており、光ファイバ母材を回転させる方法では実現することができない。
【００１８】
本発明は、上述した実情に鑑みてなされたもので、光ファイバに一方向の捻回を光ファイバの長手方向に粗密状態のない状態で付与することができる光ファイバの製造方法と製造装置を提供することを課題とする。
【００１９】
【課題を解決するための手段】
本発明による光ファイバの製造方法は、光ファイバ母材を溶融して光ファイバを線引きし、樹脂で被覆した後、被覆後の光ファイバに捻りを付与することにより、光ファイバの溶融位置で捻回を生じさせる光ファイバの製造方法であって、捻回を一方向に連続的に付与するようにしたものである。また、本発明による光ファイバの製造装置は、前記捻回を一方向に連続的に付与する捻回付与手段を備えたものである。
【００２０】
【発明の実施の形態】
図１〜図５により本発明の実施の形態を説明する。図１は本発明の光ファイバの製造方法の基本形態を説明する図、図２は光ファイバに一方向に捻りを付与する例を示す図、図３及び図４は一方向への捻り付与の動作を説明する図、図５は捻回付与ローラの他の例を示す図である。図中、３０は光ファイバ母材、３１は線引炉、３２はヒータ、３３は光ファイバ（ガラス光ファイバ）、３３’は被覆光ファイバ、３４は冷却装置、３５は樹脂コーティングダイス、３６は液状樹脂、３７は紫外線照射装置、３８は捻り付与ローラ、３９は固定ガイドローラ、４０は固定Ｖ溝ローラ、４１はキャプスタン、４２はダンサローラ、４３は巻取りガイドローラ、４４は巻取りドラムを示す。
【００２１】
本発明においても、図７で説明したのと同様に、光ファイバ母材３０が線引炉１１内にセットされた後、ヒータ３２により順次加熱溶融されて、ガラス光ファイバ３３（以下、単に光ファイバという）が線引きされる。線引き直後の光ファイバ３３は、冷却装置３４により所定の温度まで冷却され、この後、樹脂コーティングダイス３５により紫外線硬化型の液状樹脂３６が塗布され、紫外線照射装置３７により塗布樹脂が硬化され、被覆光ファイバ３３’とされる。なお、光ファイバの被覆は１層又は２層で形成され、２層で形成する場合は、図７と同様に樹脂コーティングダイス３５及び紫外線照射装置３７を２段に設ける。また、図８のように炭素被膜形成用反応管を配して、炭素被膜を形成するようにしてもよい。
【００２２】
被覆光ファイバ３３’は、固定ガイドローラ３９、捻り付与ローラ３８、固定Ｖ溝ローラ４０を経て、キャプスタン４１で引取られる。キャプスタン４１で引取られた被覆光ファイバ３３’は、ダンサローラ４２から巻取りガイドローラ４３を経て、巻取りドラム４４で巻取られる。
【００２３】
光ファイバ３３に一方向の捻回を連続的に付与して、ＰＭＤを均一に低減するには、付与される捻回は、１０回／ｍ以上が望ましく、さらに望ましくは２０回／ｍ以上とされる。このような捻回を付与するには、捻り付与ローラ３８を用いて、被覆光ファイバ３３’に一方向の回転を与えて捻り、この捻りを光ファイバ３３の溶融位置に伝達し、溶融状態にある光ファイバを一方向に連続的に捻回する。
【００２４】
図２（Ａ）に示すように、捻り付与ローラ３８を用いて被覆光ファイバ３３’を効率的に回転させるには、特許文献１でも開示されているように、捻り付与ローラ３８の下流側に固定Ｖ溝ローラ４０を配するのが望ましい。捻り付与ローラ３８の下流側での被覆ファイバ３３’への捻れを抑止することにより、上流側での光ファイバ３３の溶融位置に、高効率で捻回を生じさせることができる。
【００２５】
また、捻り付与ローラ３８の上流側に固定ガイドローラ３９を配して、光ファイバの触れを抑制するのが望ましい。固定ガイドローラ３９は、被覆光ファイバ３３’の振れを抑制し、光ファイバ径の変動や塗布される被覆の変形発生を防止すると共に、捻り付与ローラ３８の上流における有効なパスラインを確保する。しかし、被覆光ファイバ３３’との接触が強いと、捻り付与ローラ３８により付与された捻りを、上流の光ファイバ３３の溶融位置に伝達するのを阻害することになるので、軽く接する程度に配置する。なお、固定ガイドローラ３９には、固定Ｖ溝ローラ４０と同様なＶ溝ローラを用いることができるが、円柱状のローラを平行に配して、振れ量を限定する形状のものを用いることもできる。
【００２６】
捻り付与ローラ３８には、例えば、図２（Ｂ）に示すように、胴部の中央がくびれた鼓状のものを用いることができる。この捻り付与ローラ３８ａは、固定ガイドローラ３９と固定Ｖ溝ローラ４０で規制される直線状のパスラインＬに対して、捻り付与ローラ３８ａを横方向にずらして配置される。これにより、被覆光ファイバ３３’は、パスラインＬから、ローラ回転方向以外の方向（例えば、図の左側）に折れ曲がったパスラインＬ’を形成するように案内される。
【００２７】
この場合、図３（Ａ）に示すように、被覆光ファイバ３３’は、引張り張力を受けた状態で捻り付与ローラ３８ａの胴部表面Ｓを走行方向に移動すると、直線状のパスラインＬに復帰しようとする作用を受ける。しかし、捻回付与ローラ３８ａの胴部表面ＳによりパスラインＬへの復帰が阻止されるため、被覆光ファイバ３３’が一方向のみに連続的に回転される。被覆光ファイバ３３’に加えられた回転は、下流の固定Ｖ溝ローラ４０においては回転が抑止され、フリー状態にある光ファイバ３３の溶融位置Ｔに伝達される。
【００２８】
また、図２（Ｃ）に示すように、捻り付与ローラ３８ｂに胴部の外径が均一な円筒状のものを用いることができる。この捻り付与ローラ３８ｂは、固定ガイドローラ３９と固定Ｖ溝ローラ４０で規制される被覆光ファイバ３３’の直線状のパスラインＬに対して、捻り付与ローラ３８ｂの回転軸を傾けて配置する。すなわち、捻り付与ローラ３８ｂの回転方向を、被覆光ファイバ３３’の走行方向に対してθ角だけ異ならせるようにする。
【００２９】
この例では、被覆光ファイバ３３’は、図４（Ａ）に示すように引張り張力を受けた状態で捻り付与ローラ３８ｂの胴部表面Ｓを走行方向に移動するとき、被覆光ファイバ３３’は捻り付与ローラ３８ｂの回転方向と一致する方向に走行しようとする作用を受ける。しかし、被覆光ファイバ３３’は、引張り張力により方向変換が阻止されるため、被覆光ファイバ３３’が一方向のみに連続的に回転される。被覆光ファイバ３３’に加えられた回転は、下流の固定Ｖ溝ローラ４０においては回転が抑止され、フリー状態にある光ファイバ３３の溶融位置Ｔに伝達される。
【００３０】
また、図２（Ｄ）に示す捻り付与ローラ３８ｃは、図２（Ｂ）の形状のものと同様な鼓状のものであるが、前記図２（Ｃ）の場合と同様に固定ガイドローラ３９と固定Ｖ溝ローラ４０で規制される被覆光ファイバ３３’の直線状のパスラインＬに対して、捻り付与ローラ３８ｃの回転軸を傾けて配置する。この場合も、図２（Ｃ）の場合と同様に被覆光ファイバ３３’を一方向のみに連続的に回転させることができる。
【００３１】
図５は、捻り付与ローラ３８の他の例を示す図で、図５（Ａ）は胴部がＶ字状の例を示し、図５（Ｂ）は胴部がＵ字状の例を示し、図５（Ｃ）は胴部がテーパ状の例を示す。これらの例は、主として図３の使用形態での使用に適しているが、胴部の長さを長くすることにより図４の使用形態においても使用することができる。
【００３２】
以上の構成において、図３（Ｂ）及び図４（Ｂ）に戻って、光ファイバの溶融位置への捻回作用について説明する。捻り付与ローラ３８ａ又は３８ｂと溶融位置Ｔとの距離は、この間で、冷却、樹脂コーティング、樹脂硬化等の工程を経るので、少なくとも数ｍの距離がある。このため、図３（Ｂ）又は図４（Ｂ）に示すように、捻り付与ローラ３８ａ又は３８ｂにより被覆光ファイバ３３’に加えられた回転は、被覆ファイバ３３’及び冷却硬化状態となった光ファイバ（冷却装置を通過した被覆前のガラスファイバ）を弾性的に捻るようにして、溶融位置Ｔに伝達される。
【００３３】
溶融位置Ｔでは、光ファイバ３３がフリー状態ではあるが、溶融ガラス部分に粘性があるので完全なフリー状態ではない。捻り付与ローラ３８ａ又は３８ｂから伝達された一方向への捻りは、溶融位置Ｔにおいて、未だ溶融状態にある光ファイバ部分が捻回されることで解消される。この溶融位置Ｔで付与された捻回は、光ファイバ３３の冷却硬化により光ファイバ内に閉じ込められ固定される。しかし、上記の溶融ガラス部分の粘性により、溶融位置Ｔから捻り付与ローラ３８ａ又は３８ｂとの間で、ある程度の捻れ状態が残ったままとなる。この捻れは、捻り付与ローラ３８ａ又は３８ｂの下流側で吸収されるか又は残ったままで、巻取りボビンに巻き取られる。
【００３４】
このため、巻取りボビンには捻れが多少残った状態で巻き取られるが、巻き戻す際には捻れは解消されるので、使用に際しての問題はない。特に、捻れの残る状態で巻取られた光ファイバを用いて、分散補償器用のファイバコイルを形成するような場合、捻れを残した状態で作製してもよい場合もある。しかし、捻れを解消して巻取ることを必要とする場合は、巻取りボビンを捻れ解消方向に回転させながら巻き取ればよい。
【００３５】
従来の図７の交互に捻回を付与する方法と本発明による一方向に捻回を付与する方法を用いて、光ファイバに捻りを付与したときの光ファイバのＰＭＤの低減効果を測定してみた。図６（Ａ）はガラスファイバ長さ５ｍに加えられた捻回の変調状態を示す図、図６（Ｂ）は捻回の条件１〜条件４におけるＰＭＤ値を示す図である。
【００３６】
図６（Ａ）に示す条件１〜条件３は、従来の図７（Ｂ）の揺動ガイドローラ２０を左右の揺動（１往復）を１回の揺動として、揺動回数を種々変えて捻り速度の変調と、これによるＰＭＤ値を示したものである。条件１は揺動を２５回／ｍｉｎとした場合、条件２は揺動を１００回／ｍｉｎとした場合、条件３は揺動を２００／ｍｉｎとした場合である。条件４は、本発明の図２（Ｄ）に示す方法で一方向に連続して２３〜２７回／ｍの捻回を付与した場合である。なお、条件１〜条件４は、何れも線速２２０ｍ／ｍｉｎ、引張り張力２．４５Ｎ（０．２５ｋｇ）にて実施した。
【００３７】
条件１〜条件３に示すように、揺動ローラを用いて光ファイバに交互の捻回を付与した場合、捻回の反転時に捻り状態が粗くなる。特に条件１のように揺動回数が少なく揺動が反転するときの捻りが粗く不十分となる場合は、図６（Ｂ）に示すように、ＰＭＤの低減効果が少ない。揺動回数を上げることにより反転時の粗さを小さくし、ＰＭＤを低減することができるが十分ではない。しかし、本発明による一方向に捻回を付与した条件４では、捻回がファイバ長手方向でほぼ均一に形成されて粗となる部分がなく、ＰＭＤも満足できる値に低減することができる。
【００３８】
【発明の効果】
上述したように、本発明によれば、光ファイバの長手方向に粗密のない均一な状態で、所定値以上の捻回量を付与することができ、偏波モード分散を効率よく低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の光ファイバの製造方法の基本形態を説明する図である。
【図２】本発明における光ファイバに一方向に捻りを付与する例を説明する図である。
【図３】本発明における光ファイバに一方向への捻り付与の形態を説明する図である。
【図４】本発明における光ファイバに一方向への捻り付与の他の形態を説明する図である。
【図５】本発明における捻回付与ローラの他の例を示す図である。
【図６】ガラスファイバに加えられた捻回状態とＰＭＤ値の関係を示す図である。
【図７】従来の技術を説明する図である。
【図８】従来の他の技術を説明する図である。
【符号の説明】
３０…光ファイバ母材、３１…線引炉、３２…ヒータ、３３…光ファイバ（ガラス光ファイバ）、３３’…被覆光ファイバ、３４…冷却装置、３５…樹脂コーティングダイス、３６…液状樹脂、３７…紫外線照射装置、３８、３８ａ，３８ｂ，３８ｃ…捻り付与ローラ、３９…固定ガイドローラ、４０…固定Ｖ溝ローラ、４１…キャプスタン、４２…ダンサローラ、４３…巻取りガイドローラ、４４…巻取りドラム。[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a method and an apparatus for manufacturing an optical fiber used as a transmission line for optical communication.
[0002]
[Prior art]
In the production of optical fibers, it is difficult to make the core portion and the cladding portion completely circular and concentric, resulting in a slightly elliptical or distorted circular shape. Therefore, the refractive index distribution in the cross-sectional structure of the optical fiber is not completely uniform, which causes a difference in group velocity between two orthogonal polarizations in the cross-section of the optical fiber, and the polarization mode dispersion (PMD ) Is problematic.
[0003]
2. Description of the Related Art In order to cope with an increase in the amount of information in recent years and high-speed, high-bit-rate optical communication, construction of a wavelength division multiplexing (WDM) transmission system is progressing. In WDM optical communication, the effect of PMD appears significantly, and its reduction is essential. As a method of reducing this PMD, a glass optical fiber is drawn from an optical fiber preform, and the glass optical fiber is coated with a resin material to increase the strength. 2. Description of the Related Art A manufacturing method of drawing an optical fiber by imparting a predetermined twist is known (for example, see Patent Document 1).
[0004]
FIGS. 7A and 7B are diagrams for explaining the outline of the technique disclosed in the above-mentioned Patent Document 1. FIG. 7A is an overall schematic diagram, and FIG. 7B is a diagram for explaining a swing guide roller. In the figure, 10 is an optical fiber preform, 11 is a drawing furnace, 12 is a heater, 13 is an optical fiber (glass optical fiber), 13 'is a coated optical fiber, 14 is a laser outer diameter measuring instrument, and 15 is a drawing control. Parts, 16a and 16b are resin coating dies, 17a and 17b are liquid resins, 18a and 18b are ultraviolet irradiation devices, 19 is a pair of guide rollers, 20 is a swing guide roller, 20 and 22 are fixed guide rollers, and 23 is a drum. Is shown.
[0005]
After the optical fiber preform 10 is set in the drawing furnace 11, it is heated and softened by the heater 12, so that the glass optical fiber 13 (hereinafter simply referred to as an optical fiber) is drawn. The outer diameter of the drawn optical fiber 13 is measured by a laser outer diameter measuring device 14. The measurement result of the outer diameter of the optical fiber 13 is fed back to the drawing controller 15, and the heating temperature and the drawing speed of the heater 12 are controlled so as to have a predetermined outer diameter (usually 125 μm).
[0006]
The optical fiber 13 drawn with a predetermined outer diameter is coated with a liquid resin 17a having a low Young's modulus as a first coating resin on the surface of the optical fiber 13 by a first resin coating die 16a. The first-layer coating resin is cured by the first ultraviolet irradiation device 18a, and subsequently, a high Young's modulus liquid resin 17b is used as a second-layer coating resin by the second resin coating die 16b. Coating. The second-layer coating resin is cured by the second ultraviolet irradiation device 18b.
[0007]
Thereafter, the coated optical fiber 13 ′ coated with the resin is wound around a drum 23 via a pair of guide rollers 19, a swing guide roller 20, and fixed guide rollers 21 and 22. The pair of guide rollers 19 comprises a pair of rollers arranged in parallel, and the coated optical fiber 13 'is guided through a gap (about 2 mm) between the rollers. The swing guide roller 20 serves to alternately twist the coated optical fiber 13 'as described below to reduce PMD.
[0008]
As shown in FIG. 7B, when the rotation axis y of the swing guide roller 20 rotates by + θ about the drawing direction axis z, a lateral force is applied to the coated optical fiber 13 ′ by this rotation. In addition, the coated optical fiber 13 ′ rolls on the surface of the swing guide roller 20. This rolling imparts a twist to the coated optical fiber 13 '. Subsequently, when the swing guide roller 20 is rotated by −θ in the opposite direction, the coated optical fiber 13 ′ rolls on the surface of the swing guide roller 20 in the opposite direction. As described above, by repeatedly applying the rotation from + θ to −θ to the swing guide roller 20, the clockwise and counterclockwise twists are alternately given to the moving direction of the coated optical fiber 13 ′. Can be.
[0009]
The fixed guide roller 21 at the next stage of the oscillating guide roller 20 is installed right beside the oscillating guide roller 20, and the coated optical fiber 13 ′ contacts the circumferential surface of the oscillating guide roller 20 at an angle of approximately 90 °. Then, it moves to the fixed guide roller 21. The fixed guide roller 21 is provided with a V-shaped narrow groove so that the coated optical fiber 13 'does not roll on the roller surface. Rolling of the coated optical fiber 13 ′ on the surface of the fixed guide roller 21 is suppressed, and the rotation of the swinging guide roller 20 causes the coated optical fiber 13 ′ to be alternately twisted. The twist given to the coated optical fiber 13 'is transmitted to the heated and melted position of the optical fiber 13 in the free state.
[0010]
It is also known to apply a twist to an optical fiber by rotating an optical fiber preform at the time of drawing an optical fiber, instead of applying a twist to the coated optical fiber to impart a twist (for example, see Patent Document 2). ). FIG. 8 is a diagram for explaining the outline of the technique disclosed in Patent Document 2. In the drawing, reference numeral 24 denotes a reaction tube for forming a carbon film, reference numeral 25 denotes a drive motor, reference numeral 26 denotes a feeder, and the other reference numerals are the same as those used in FIG.
[0011]
The optical fiber preform 10 is suspended and supported by a feeder 26 so as to be rotatable by a drive motor 25, and is set in the drawing furnace 11. While the optical fiber preform 10 is being rotated by the drive motor 25, the lower end of the optical fiber preform 10 is heated and melted by the heater 12, and the optical fiber 13 is drawn. The drawn optical fiber 13 is passed through a carbon coating forming reaction tube 24 to form a carbon coating on the surface of the optical fiber. The outer diameter of the carbon coated optical fiber 13 is measured by an outer diameter measuring device 14, and the drawing control unit 15 controls the heating temperature and the drawing temperature of the heater 12 so that the outer diameter becomes a predetermined value (usually 125 μm). Speed is controlled.
[0012]
After the outer diameter is determined, the optical fiber 13 is coated with a liquid resin 17a as a coating resin on the surface of the optical fiber 13 by a resin coating die 16a. This coating resin is cured by an ultraviolet irradiation device 18a to form a coated optical fiber 13 '. The coated optical fiber 13 ′ is wound around a drum 23 via fixed guide rollers 21 and 22.
[0013]
The core portion of the coated optical fiber 13 'thus obtained uniformly appears in each direction of 360 degrees at a constant pitch (twist pitch). Therefore, the entire long optical fiber is equivalently an optical transmission line having a perfect circle and a concentric structure. The rotation speed of the optical fiber preform 10 is selected from a range of 10 to 1000 rpm, but 50 to 600 rpm is preferable from a practical viewpoint of suppressing rotation fluctuation and outer diameter fluctuation during drawing. Have been. Further, it is considered that the drawing speed is preferably 1 to 200 m / min from the viewpoint of drawing stability and practicality of not being cut.
[0014]
[Patent Document 1]
JP-A-8-295528 [Patent Document 2]
JP-A-8-59278
[Problems to be solved by the invention]
As shown in FIG. 7, by rotating the coated optical fiber 13 ′ while alternately turning it on the swing guide roller 20, clockwise and counterclockwise twists can be alternately applied to the optical fiber 13. However, when the inclination of the swing guide roller is reversed, a portion where the twist stops is generated, and the twist state becomes rough before and after the stop, and the effect of reducing the PMD at that portion is reduced. In addition, since the optical fiber is swung, there is also a problem that the diameter of the optical fiber tends to fluctuate.
[0016]
As shown in FIG. 8, by rotating the optical fiber preform 10, it is possible to continuously twist in one direction. This makes it possible to apply a regular constant twist without the coarse or distorted twisting state as described above. However, as disclosed in Patent Document 2, it is considered that the rotation speed of the optical fiber preform is suitably 50 to 600 rpm from a practical viewpoint. It is said to cause a neck down. Further, in order to avoid cutting during drawing, the drawing speed is set to 200 m / min or less, and is considered to be around 100 m / min in consideration of manufacturing efficiency.
[0017]
Therefore, when twisting the optical fiber by rotating the optical fiber preform, in practice, only twisting less than 10 turns / m can be imparted. However, it is said that the PMD reduction is desirably 10 times / m or more, preferably 20 times / m or more, and cannot be realized by a method of rotating the optical fiber preform.
[0018]
The present invention has been made in view of the above-described circumstances, and provides an optical fiber manufacturing method and an optical fiber manufacturing method capable of imparting a unidirectional twist to an optical fiber in a state in which the optical fiber does not have a dense state in the longitudinal direction. The task is to provide.
[0019]
[Means for Solving the Problems]
In the method for manufacturing an optical fiber according to the present invention, the optical fiber preform is melted, the optical fiber is drawn, coated with a resin, and then the coated optical fiber is twisted at the melting position of the optical fiber. A method for producing an optical fiber that produces a twist, wherein the twist is continuously applied in one direction. Further, the optical fiber manufacturing apparatus according to the present invention includes a twist applying means for continuously applying the twist in one direction.
[0020]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
An embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. FIG. 1 is a diagram illustrating a basic mode of a method for manufacturing an optical fiber according to the present invention, FIG. 2 is a diagram illustrating an example in which an optical fiber is twisted in one direction, and FIG. 3 and FIG. FIG. 5 is a diagram illustrating the operation, and FIG. 5 is a diagram illustrating another example of the twist applying roller. In the figure, 30 is an optical fiber preform, 31 is a drawing furnace, 32 is a heater, 33 is an optical fiber (glass optical fiber), 33 'is a coated optical fiber, 34 is a cooling device, 35 is a resin coating die, and 36 is a resin coating die. Liquid resin, 37 is an ultraviolet irradiation device, 38 is a twist applying roller, 39 is a fixed guide roller, 40 is a fixed V groove roller, 41 is a capstan, 42 is a dancer roller, 43 is a winding guide roller, and 44 is a winding drum. Show.
[0021]
In the present invention, similarly to the case described with reference to FIG. 7, after the optical fiber preform 30 is set in the drawing furnace 11, it is sequentially heated and melted by the heater 32, and the glass optical fiber 33 (hereinafter simply referred to as an optical fiber 33). Fiber) is drawn. The optical fiber 33 immediately after drawing is cooled to a predetermined temperature by a cooling device 34, and thereafter, an ultraviolet-curable liquid resin 36 is applied by a resin coating die 35, and the applied resin is cured by an ultraviolet irradiation device 37 to be coated. The optical fiber 33 'is used. The coating of the optical fiber is formed by one or two layers. When the optical fiber is formed by two layers, the resin coating die 35 and the ultraviolet irradiation device 37 are provided in two stages as in FIG. Alternatively, a carbon coating may be formed by disposing a carbon coating forming reaction tube as shown in FIG.
[0022]
The coated optical fiber 33 ′ passes through the fixed guide roller 39, the twist applying roller 38, and the fixed V-groove roller 40, and is pulled by the capstan 41. The coated optical fiber 33 'picked up by the capstan 41 is wound up by a winding drum 44 from a dancer roller 42 via a winding guide roller 43.
[0023]
In order to continuously apply the twist in one direction to the optical fiber 33 and to uniformly reduce the PMD, the applied twist is preferably 10 times / m or more, more preferably 20 times / m or more. Is done. In order to impart such a twist, the coated optical fiber 33 ′ is twisted by applying a unidirectional rotation to the coated optical fiber 33 ′ by using the twist imparting roller 38, and the twist is transmitted to the melting position of the optical fiber 33, and the melted state is obtained. An optical fiber is continuously twisted in one direction.
[0024]
As shown in FIG. 2A, in order to efficiently rotate the coated optical fiber 33 ′ by using the twist applying roller 38, as disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. H11-216, the downstream side of the twist applying roller 38. Preferably, a fixed V-groove roller 40 is provided. By suppressing the twist of the coated fiber 33 ′ on the downstream side of the twist applying roller 38, the twist can be generated with high efficiency at the fusion position of the optical fiber 33 on the upstream side.
[0025]
Further, it is desirable to dispose a fixed guide roller 39 on the upstream side of the twist applying roller 38 to suppress the touch of the optical fiber. The fixed guide roller 39 suppresses the deflection of the coated optical fiber 33 ′, prevents the optical fiber diameter from fluctuating and prevents the coating from being deformed, and secures an effective pass line upstream of the twist applying roller 38. However, if the contact with the coated optical fiber 33 ′ is strong, the twist given by the twist applying roller 38 is prevented from being transmitted to the melting position of the upstream optical fiber 33. I do. Note that a V-groove roller similar to the fixed V-groove roller 40 can be used as the fixed guide roller 39. However, a roller having a cylindrical shape arranged in parallel to limit the amount of run-out may be used. it can.
[0026]
As the twist imparting roller 38, for example, as shown in FIG. The twist applying roller 38a is disposed such that the twist applying roller 38a is laterally shifted with respect to a straight path line L regulated by the fixed guide roller 39 and the fixed V-groove roller 40. Thereby, the coated optical fiber 33 'is guided from the pass line L so as to form a pass line L' bent in a direction other than the roller rotation direction (for example, the left side in the drawing).
[0027]
In this case, as shown in FIG. 3 (A), when the coated optical fiber 33 'moves in the running direction on the trunk surface S of the twist applying roller 38a in a state of receiving the tensile tension, the coated optical fiber 33' Receives the action of trying to return. However, since the return to the pass line L is prevented by the body surface S of the twist applying roller 38a, the coated optical fiber 33 'is continuously rotated in only one direction. The rotation applied to the coated optical fiber 33 ′ is suppressed in the downstream fixed V-groove roller 40 and is transmitted to the fusion position T of the optical fiber 33 in a free state.
[0028]
Further, as shown in FIG. 2C, a cylindrical roller having a uniform outer diameter of the body can be used for the twist applying roller 38b. The twist applying roller 38b is arranged such that the rotation axis of the twist applying roller 38b is inclined with respect to the linear path line L of the coated optical fiber 33 'regulated by the fixed guide roller 39 and the fixed V-groove roller 40. That is, the rotation direction of the twist applying roller 38b is made to differ from the running direction of the coated optical fiber 33 'by the angle θ.
[0029]
In this example, when the coated optical fiber 33 'moves in the running direction on the trunk surface S of the torsion applying roller 38b in a state where the coated optical fiber 33' is subjected to a tensile tension as shown in FIG. It is subjected to the action of trying to travel in a direction coinciding with the rotation direction of the twist applying roller 38b. However, since the direction change of the coated optical fiber 33 'is prevented by the tensile tension, the coated optical fiber 33' is continuously rotated in only one direction. The rotation applied to the coated optical fiber 33 ′ is suppressed in the downstream fixed V-groove roller 40 and is transmitted to the fusion position T of the optical fiber 33 in a free state.
[0030]
The twist imparting roller 38c shown in FIG. 2D has a drum shape similar to the shape shown in FIG. 2B, but similarly to the case shown in FIG. The rotation axis of the twist applying roller 38c is inclined with respect to the linear path line L of the coated optical fiber 33 'regulated by the fixed V-groove roller 40. Also in this case, similarly to the case of FIG. 2C, the coated optical fiber 33 'can be continuously rotated in only one direction.
[0031]
5A and 5B show another example of the twist applying roller 38. FIG. 5A shows an example in which the body is V-shaped, and FIG. 5B shows an example in which the body is U-shaped. FIG. 5C shows an example in which the body is tapered. These examples are mainly suitable for use in the use form of FIG. 3, but can also be used in the use form of FIG. 4 by increasing the length of the trunk.
[0032]
Returning to FIG. 3B and FIG. 4B in the above configuration, the twisting action of the optical fiber to the fusion position will be described. The distance between the twist applying roller 38a or 38b and the melting position T has a distance of at least several meters since a process such as cooling, resin coating, and resin curing is performed between them. Therefore, as shown in FIG. 3 (B) or FIG. 4 (B), the rotation applied to the coated optical fiber 33 ′ by the torsion imparting roller 38a or 38b causes the coated fiber 33 ′ and the light in the cooling and hardened state to rotate. The fiber (glass fiber before coating that has passed through the cooling device) is transmitted to the melting position T so as to be elastically twisted.
[0033]
At the melting position T, the optical fiber 33 is in a free state, but is not in a completely free state because the molten glass portion has viscosity. The twist in one direction transmitted from the twist applying roller 38a or 38b is eliminated by twisting the optical fiber portion which is still in the molten state at the fusion position T. The twist given at the melting position T is confined and fixed in the optical fiber by cooling and hardening of the optical fiber 33. However, due to the viscosity of the molten glass portion, a certain amount of twisting remains from the melting position T to the twist applying roller 38a or 38b. This twist is taken up on the winding bobbin while being absorbed or left downstream of the twist applying roller 38a or 38b.
[0034]
For this reason, the winding bobbin is wound up with some twist remaining, but when unwinding, the twist is eliminated, so that there is no problem in use. In particular, in the case where a fiber coil for a dispersion compensator is formed by using an optical fiber wound in a state where the twist remains, the fiber coil may be manufactured in a state where the twist remains. However, when it is necessary to remove the twist and wind up, the winding may be performed while rotating the winding bobbin in the twist canceling direction.
[0035]
Using the conventional method of alternately twisting in FIG. 7 and the method of twisting in one direction according to the present invention, the effect of reducing the PMD of the optical fiber when the optical fiber is twisted was measured. saw. FIG. 6A is a diagram showing a modulation state of twist applied to a glass fiber length of 5 m, and FIG. 6B is a diagram showing PMD values under conditions 1 to 4 of twist.
[0036]
Conditions 1 to 3 shown in FIG. 6 (A) are based on the assumption that the conventional swing guide roller 20 shown in FIG. 7 (B) is one swing of left and right swing (one reciprocation) and the number of swings is variously changed. FIG. 9 shows the modulation of the twisting speed and the PMD value due to the modulation. Condition 1 is when the swing is 25 times / min, Condition 2 is when the swing is 100 times / min, and Condition 3 is when the swing is 200 / min. Condition 4 is a case where a twist of 23 to 27 times / m is continuously applied in one direction by the method shown in FIG. 2D of the present invention. Conditions 1 to 4 were all performed at a linear velocity of 220 m / min and a tensile tension of 2.45 N (0.25 kg).
[0037]
As shown in Conditions 1 to 3, when the optical fiber is alternately twisted by using the swing roller, the twisted state becomes rough when the twist is reversed. In particular, in the case where the number of swings is small and the torsion when the swing is reversed is insufficient and insufficient as in the condition 1, as shown in FIG. 6B, the effect of reducing the PMD is small. By increasing the number of swings, the roughness at the time of reversal can be reduced and PMD can be reduced, but this is not sufficient. However, under the condition 4 in which the twist is applied in one direction according to the present invention, the twist is formed almost uniformly in the longitudinal direction of the fiber, there is no rough portion, and the PMD can be reduced to a satisfactory value.
[0038]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, it is possible to impart a twist amount equal to or more than a predetermined value in a uniform state in which the optical fibers are not coarse and dense in the longitudinal direction, and it is possible to efficiently reduce the polarization mode dispersion. it can.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a diagram illustrating a basic mode of an optical fiber manufacturing method according to the present invention.
FIG. 2 is a diagram illustrating an example in which an optical fiber is twisted in one direction in the present invention.
FIG. 3 is a diagram illustrating a form of applying a twist in one direction to an optical fiber according to the present invention.
FIG. 4 is a view for explaining another mode of imparting a twist in one direction to the optical fiber in the present invention.
FIG. 5 is a view showing another example of the twist applying roller according to the present invention.
FIG. 6 is a diagram showing a relationship between a twisted state applied to a glass fiber and a PMD value.
FIG. 7 is a diagram illustrating a conventional technique.
FIG. 8 is a diagram illustrating another conventional technique.
[Explanation of symbols]
Reference Signs List 30: optical fiber preform, 31: drawing furnace, 32: heater, 33: optical fiber (glass optical fiber), 33 ': coated optical fiber, 34: cooling device, 35: resin coating die, 36: liquid resin, 37: ultraviolet irradiation device, 38, 38a, 38b, 38c: twist applying roller, 39: fixed guide roller, 40: fixed V groove roller, 41: capstan, 42: dancer roller, 43: winding guide roller, 44: winding Take drum.