[發(fā)明專(zhuān)利]光纖的制造方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 00806691.4
• 申請(qǐng)日: 2000-10-11
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN1348432A
• 公開(kāi)（公告）日: 2002-05-08
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 永山勝也;大賀裕一;桑原一也;土屋一郎
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 住友電氣工業(yè)株式會(huì)社
• 主分類(lèi)號(hào): C03B37/027
• 分類(lèi)號(hào): C03B37/027;G02B6/00
• 代理公司: 中國(guó)國(guó)際貿(mào)易促進(jìn)委員會(huì)專(zhuān)利商標(biāo)事務(wù)所
• 代理人: 王以平

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及通過(guò)降低雷利散射強(qiáng)度減小傳送損失的光纖的制造方法。

背景技術(shù)

由于光纖的低成本化等要求，從粗徑(例如70mmφ)的光纖母材拉絲光纖的拉絲技術(shù)歷來(lái)是一種普遍的技術(shù)。在拉絲粗徑光纖母材的場(chǎng)合，縮頸周邊的空間變大，并且經(jīng)過(guò)該空間的氣體的溫度分布變得不均勻。因此，在縮頸周邊空間的氣體流動(dòng)發(fā)生紊亂，使光纖的直徑的變動(dòng)變大。為了抑制光纖直徑的變動(dòng)，作為拉絲爐內(nèi)的氣氛氣體往往使用導(dǎo)熱率高的He氣體。

另外，人們也知道這樣的技術(shù)，即，為了防止拉絲爐下方的外部氣體的流動(dòng)紊亂引起的光纖直徑的變動(dòng)，在拉絲爐中設(shè)置爐心管延長(zhǎng)部分(也稱(chēng)作下煙囪)，使拉絲后不久的光纖與外部氣體隔離。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明以這樣的事實(shí)作為課題，即，即使在作為拉絲爐內(nèi)的氣氛氣體使用了導(dǎo)熱率高的He氣體的場(chǎng)合，也可提供能夠制造通過(guò)降低雷利散射強(qiáng)度減小傳送損失的光纖的光纖制造方法。

本發(fā)明的發(fā)明者們就有關(guān)通過(guò)降低雷利散射強(qiáng)度，減小傳送損失的光纖的制造方法進(jìn)行了專(zhuān)心研究，結(jié)果，就雷利散射強(qiáng)度和拉絲后的光纖的冷卻速度的關(guān)系，發(fā)現(xiàn)了以下那樣的事實(shí)。

在高溫玻璃內(nèi)部由于熱能的原因，原子會(huì)激烈地振動(dòng)，與低溫玻璃比較原子排列變成雜亂狀態(tài)。在使高溫玻璃慢慢地冷卻的場(chǎng)合，在允許原子的再排列的溫度范圍中原子一邊排列成對(duì)應(yīng)于各溫度的雜亂狀態(tài)、一邊被冷卻，因此，玻璃內(nèi)部的原子的雜亂狀態(tài)變成對(duì)應(yīng)于進(jìn)行結(jié)構(gòu)松弛時(shí)的最低溫度(1200℃左右)的狀態(tài)。但是，在使高溫的玻璃急劇地冷卻的場(chǎng)合，由于原子排列在達(dá)到對(duì)應(yīng)于各溫度的平衡狀態(tài)之前被冷卻固定，因此，與慢冷卻的場(chǎng)合比較原子排列變成雜亂狀態(tài)。雷利散射強(qiáng)度即使是在相同的物質(zhì)中原子排列雜亂的一方會(huì)變大。在拉絲后以5000～30000℃/秒左右的冷卻速度被冷卻的光纖，其原子排列比整塊玻璃(bulkglass)雜亂，并變成假想溫度高的狀態(tài)。因?yàn)槿绱耍ǔＵJ(rèn)為在光纖中雷利散射強(qiáng)度大。

但是，由于溫度越低結(jié)構(gòu)松弛所需的時(shí)間越長(zhǎng)，因此，例如若在1200℃左右不能預(yù)先使該溫度維持?jǐn)?shù)十小時(shí)，那么，結(jié)構(gòu)松弛就不會(huì)發(fā)生。拉絲后的光纖通常在零點(diǎn)幾秒大約從2000℃被冷卻到400℃左右。為了在拉絲工序中的光纖被冷卻的短時(shí)間內(nèi)降低假想溫度，并使該假想溫度接近1200℃，必須使拉絲后的光纖在比1200℃高的高溫狀態(tài)中慢冷卻。

因此，本發(fā)明的發(fā)明者們著眼于拉絲后的光纖溫度和冷卻速度，調(diào)查了在純石英芯纖維的溫度比在上述進(jìn)行結(jié)構(gòu)松弛進(jìn)行時(shí)的最低溫度(1200℃左右)還要高的高溫而且結(jié)構(gòu)松弛在極短時(shí)間內(nèi)進(jìn)行的、在1700℃以下的1200℃～1700℃部分的冷卻速度和雷利散射率之間的關(guān)系。調(diào)查結(jié)果確認(rèn)了在純石英芯纖維的溫度在1200℃～1700℃部分的冷卻速度和散射率之間存在著如圖7所示的關(guān)系。再者，雷利散射強(qiáng)度(I)與下式(1)所示那樣具有與波長(zhǎng)(λ)的4次方成反比的性質(zhì)，并將這時(shí)的比率A作為雷利散射率。

I＝A/λ⁴?..........??(1)

從這些結(jié)果可知通過(guò)放慢被加熱拉絲的光纖、尤其是光纖的溫度在1200℃～1700℃范圍中的所定區(qū)間的冷卻速度，就能夠降低光纖的雷利散射強(qiáng)度，減小傳送損失。

另外，發(fā)明者們還發(fā)現(xiàn)了有關(guān)下煙囪的長(zhǎng)度和傳送損失的關(guān)系。在將下煙囪設(shè)定為比較長(zhǎng)的場(chǎng)合，由于光纖通過(guò)導(dǎo)熱率高的He氣體在下煙囪內(nèi)急劇冷卻，因此，不能降低光纖的散射強(qiáng)度，因而增大傳送損失。

為了抑制光纖因下煙囪內(nèi)的He氣體而急冷，在將下煙囪設(shè)定為較短的場(chǎng)合，由于從下煙囪出來(lái)的光纖通過(guò)導(dǎo)熱率比He氣體低的外部氣體(空氣)緩慢冷卻，因此，光纖的雷利散射強(qiáng)度就會(huì)降低、傳送損失就會(huì)減小。但是，在這種場(chǎng)合，由于光纖與流動(dòng)不穩(wěn)定的外部氣體接觸，結(jié)果就存在使光纖直徑的變動(dòng)增大的問(wèn)題。

然而，作為氣密敷層纖維的制造方法和制造裝置，存在由同一申請(qǐng)人的特開(kāi)平6-48780號(hào)公報(bào)。在該特開(kāi)平6-48789號(hào)公報(bào)所記載的技術(shù)中，將拉絲爐內(nèi)作為He氣體氣氛，同時(shí)，在被設(shè)置在拉絲爐下部的反應(yīng)管內(nèi)使原料氣體(碳?xì)浠衔?分解、在光纖表面進(jìn)行氣密敷層，在拉絲爐下部和反應(yīng)管之間設(shè)置緩沖室、并將He氣體從該緩沖室排出到外部。但是，在該特開(kāi)平6-48780號(hào)公報(bào)中，通過(guò)使本發(fā)明者所發(fā)現(xiàn)的、光纖的溫度在成為1200℃～1700℃的部分中的所定區(qū)間中的冷卻速度變慢，從而能夠降低光纖的雷利散射強(qiáng)度、減小傳送損失這一點(diǎn)并沒(méi)有明確指示和提醒。