[发明专利]光纤的制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及通过降低雷利散射强度减小传送损失的光纤的制造方法。

背景技术

由于光纤的低成本化等要求，从粗径(例如70mmφ)的光纤母材拉丝光纤的拉丝技术历来是一种普遍的技术。在拉丝粗径光纤母材的场合，缩颈周边的空间变大，并且经过该空间的气体的温度分布变得不均匀。因此，在缩颈周边空间的气体流动发生紊乱，使光纤的直径的变动变大。为了抑制光纤直径的变动，作为拉丝炉内的气氛气体往往使用导热率高的He气体。

另外，人们也知道这样的技术，即，为了防止拉丝炉下方的外部气体的流动紊乱引起的光纤直径的变动，在拉丝炉中设置炉心管延长部分(也称作下烟囱)，使拉丝后不久的光纤与外部气体隔离。

发明内容

本发明以这样的事实作为课题，即，即使在作为拉丝炉内的气氛气体使用了导热率高的He气体的场合，也可提供能够制造通过降低雷利散射强度减小传送损失的光纤的光纤制造方法。

本发明的发明者们就有关通过降低雷利散射强度，减小传送损失的光纤的制造方法进行了专心研究，结果，就雷利散射强度和拉丝后的光纤的冷却速度的关系，发现了以下那样的事实。

在高温玻璃内部由于热能的原因，原子会激烈地振动，与低温玻璃比较原子排列变成杂乱状态。在使高温玻璃慢慢地冷却的场合，在允许原子的再排列的温度范围中原子一边排列成对应于各温度的杂乱状态、一边被冷却，因此，玻璃内部的原子的杂乱状态变成对应于进行结构松弛时的最低温度(1200℃左右)的状态。但是，在使高温的玻璃急剧地冷却的场合，由于原子排列在达到对应于各温度的平衡状态之前被冷却固定，因此，与慢冷却的场合比较原子排列变成杂乱状态。雷利散射强度即使是在相同的物质中原子排列杂乱的一方会变大。在拉丝后以5000～30000℃/秒左右的冷却速度被冷却的光纤，其原子排列比整块玻璃(bulkglass)杂乱，并变成假想温度高的状态。因为如此，通常认为在光纤中雷利散射强度大。

但是，由于温度越低结构松弛所需的时间越长，因此，例如若在1200℃左右不能预先使该温度维持数十小时，那么，结构松弛就不会发生。拉丝后的光纤通常在零点几秒大约从2000℃被冷却到400℃左右。为了在拉丝工序中的光纤被冷却的短时间内降低假想温度，并使该假想温度接近1200℃，必须使拉丝后的光纤在比1200℃高的高温状态中慢冷却。

因此，本发明的发明者们着眼于拉丝后的光纤温度和冷却速度，调查了在纯石英芯纤维的温度比在上述进行结构松弛进行时的最低温度(1200℃左右)还要高的高温而且结构松弛在极短时间内进行的、在1700℃以下的1200℃～1700℃部分的冷却速度和雷利散射率之间的关系。调查结果确认了在纯石英芯纤维的温度在1200℃～1700℃部分的冷却速度和散射率之间存在着如图7所示的关系。再者，雷利散射强度(I)与下式(1)所示那样具有与波长(λ)的4次方成反比的性质，并将这时的比率A作为雷利散射率。

I＝A/λ⁴ ..........  (1)

从这些结果可知通过放慢被加热拉丝的光纤、尤其是光纤的温度在1200℃～1700℃范围中的所定区间的冷却速度，就能够降低光纤的雷利散射强度，减小传送损失。

另外，发明者们还发现了有关下烟囱的长度和传送损失的关系。在将下烟囱设定为比较长的场合，由于光纤通过导热率高的He气体在下烟囱内急剧冷却，因此，不能降低光纤的散射强度，因而增大传送损失。

为了抑制光纤因下烟囱内的He气体而急冷，在将下烟囱设定为较短的场合，由于从下烟囱出来的光纤通过导热率比He气体低的外部气体(空气)缓慢冷却，因此，光纤的雷利散射强度就会降低、传送损失就会减小。但是，在这种场合，由于光纤与流动不稳定的外部气体接触，结果就存在使光纤直径的变动增大的问题。

然而，作为气密敷层纤维的制造方法和制造装置，存在由同一申请人的特开平6-48780号公报。在该特开平6-48789号公报所记载的技术中，将拉丝炉内作为He气体气氛，同时，在被设置在拉丝炉下部的反应管内使原料气体(碳氢化合物)分解、在光纤表面进行气密敷层，在拉丝炉下部和反应管之间设置缓冲室、并将He气体从该缓冲室排出到外部。但是，在该特开平6-48780号公报中，通过使本发明者所发现的、光纤的温度在成为1200℃～1700℃的部分中的所定区间中的冷却速度变慢，从而能够降低光纤的雷利散射强度、减小传送损失这一点并没有明确指示和提醒。