用于制造多芯光纤的方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种用于制造多芯光纤的方法。
【背景技术】
[0002] 日本专利No. 5176274(专利文献1)公开了一种用于通过拉制来制造单芯光纤 (在下文中称为"SCF"）的棒管拉制法（在下文中称为"RID法"）。在这种RID法中，通过 将芯部插入到仅在中央处具有孔的包层材料的管中并且沿竖直方向布置该包层材料来制 造SCF。然后，将管引导到拉丝炉中，并且将管在加热的同时拉制光纤而成为一体。这种 RID法具有以下步骤：在将芯部插入到包层管中之后，除去芯棒和包层管的内表面的水；密 封包层管的至少一端；以及在将芯棒与包层管之间的间隙连接至干燥气体气氛或使间隙减 压的同时从一端将管拉制成光纤。
【发明内容】
[0003] 在使用RID法制取SCF时，芯部插入孔在预制件阶段不收缩，并且由于孔仅存在于 包层材料的中央，因此在收缩过程中存在使芯部靠近预制件中央的动作，并由此易于将拉 制得到的光纤的芯部的偏心量控制在一定程度内。另一方面，应认识到，在使用RID法制取 多芯光纤（在下文中称为"MCF"）时，由于芯部插入孔在预制件阶段不收缩，并且还存在除 了位于包层材料的中央的孔以外的孔，因此不总是使各个芯部靠近各个孔的中央，并且这 不利于实现芯部在截面中的布置的高精度。出于这个原因，难以通过使用RID法制造MCF。 具体而言，没有能够在实现良好的芯部位置精度、传输损耗和量产的同时利用RID方法制 造MCF的已知方法；出于这个原因，在常规的MCF制造方法中，通过棒管收缩法（在下文中 称为"RIC法"）在MCF的预制件阶段固定芯部布置位置后，如果需要的话，通过外周研磨等 修正芯部位置，此后通过常用的光纤拉制法来拉制管以获得光纤。
[0004] 理想的是，MCF距预定芯部位置具有小的变化，以确保良好的相互连通性。对于 MCF而言，芯部布置位置的高精度需要是个特定问题，并且将会发生熔接损耗的增大，除非 芯部位置被精确布置，使得所有芯部一次全部地光连接，从而将两个MCF光熔接起来或将 该MCF光熔接至光接收装置或发光装置。为了提高芯部位置的精度，需要在棒管状态下降 低各个芯部在孔中的位置误差。如果在RID法中各个芯棒的外径与包层材料中的对应孔的 内径之间存在大的差值（间隙），则芯棒将会在包层材料的孔中移动大的量，从而使制得的 MCF中的芯部位置发生变化；因此间隙优选为尽可能小。
[0005] 此外，在MCF的芯部预制件中除了位于包层材料的中央的孔之外还存在其它孔 (卫星芯部，例如参见图2B中的芯部4a)。包层材料的外径与从卫星芯部到包层材料的最 外周为止的距离之比率变为大于包层材料的外径与SCF的中央芯部之比率。因此，当前导 管（du_y pipe)恪接至小尺寸的预制件时，在MCF的情况下前导管变薄。前导管的变薄导 致熔接部分的强度的下降。另一方面，如果熔接部分的面积增大，则会同等程度地增大包层 部分的面积，从而导致MCF的光纤直径的不想要的增大。
[0006] 如上所述，与SCF情况相比，使用RID法制造MCF的方法具有以下问题：限制了前 导管的厚度的减小、使芯部位置精度变差、因残留OH基而造成的传输损耗的增大。
[0007] 于是，发明人开始考虑：作为用于避免前导管的厚度的减小的方法，必须有效减小 包括卫星芯部在内的所有芯部的孔径。这意味着前导管的厚度可以增大且增大量为孔径减 小的程度。然而，将要插入到各个孔中的芯部材料由具有芯部和包层部分（部分包层）的 芯棒构成，以形成包层的一部分。通过减小该包层部分的厚度，可以减小孔径。然而，如果 该包层部分被制造得太薄，将会导致光从芯棒泄漏到包层材料的光量的增大，从而导致因 包含在包层材料中的OH基而造成的传输损耗的增大。
[0008] 本发明旨在解决上述问题。为了解决上述问题，发明人将注意力集中在以下这点 上：根据包含在包层材料中的OH基的量，通过适当设定芯棒中的包层部分的厚度将能够解 决上述问题。
[0009] 对于MCF而目，另一特定问题是需要确保卫星芯郃的位置精度的问题。关于卫星 芯部的位置，作为RID法特有的现象，不仅存在孔的位置的问题，而且还存在拉制期间孔收 缩时的位置精度的问题。作为上述问题的对策，可以减小芯棒的直径，然后还可以减小孔 径，从而同等程度地变得更易于确保芯部的位置精度。就针对前导管的直径的减小的措施 而言，孔径的减小也是优选的。然而，由于芯棒直径的减小还会导致覆盖芯部的包层的厚度 的减小，就增大了光从芯棒泄漏到包层中的部分的传输损耗而言，这是不利的。
[0010] 在多个包层材料中形成孔时，很可能在孔之间的中间部中产生裂纹。尽管裂纹取 决于材料、组合物和因玻璃的热历史而造成的残余应力，但裂纹的产生率趋向于随着中间 部的厚度的减小而增大，在通用合成二氧化硅的情况下，中间部的厚度优选为不小于1_。 因此，包层材料中的孔径的减小在这方面具有重大意义。
[0011] 如专利文献1的图13所示，当使用RID法制造SCF时，孔在包层材料中的位置仅为 轴线上的中央，并由此能够通过加热所熔接的前导管的一部分以略微减小直径来使所插入 的芯棒紧靠前导管。此时，在芯棒与前导管之间的接触部分中，在芯棒的外周上预先形成倾 斜部，并且芯棒处理成在接触部分中形成倾斜部的间隙的形状，从而能够固定芯棒以防止 芯棒掉落，同时确保气体的流动路径。这允许我们通过在卤素气体等从包层材料的孔的内 壁与芯棒的外周之间流动的情况下进行加热来进行气相净化处理。在净化处理之后，拉制 开始端侧上的前导管部分在加热时延伸，从而使前导管和芯部成一体并且密封前导管和芯 部，同时利用与包层材料的顶部连接的压力调节机构将芯棒与包层材料的孔之间的压力保 持为负压，通过加热执行拉制处理以使芯棒和包层材料成一体，从而获得具有低传输损耗、 在芯棒与包层材料的孔之间的界面处不存在杂质的光纤。
[0012] 另一方面，当使用RID法制造MCF时，除了轴线上的中央之外，在包层材料中还存 在其它位置的孔，因此，当部分地减小所熔接的前导管的直径时，可以使周侧上的芯棒紧靠 前导管的直径减小部，但不能使中央侧上的芯棒进行紧靠。将前导管的直径减小成足够使 中央侧上的芯棒紧靠前导管的直径减小部需要长的处理时间。由于在MCF的情况下前导 管的厚度相对于外径变小，因此如前面所描述的那样，在直径减小处理中前导管可能变成 非圆形，并由此难以控制外径；因此，难以进行直径减小处理来达到前导管本身的预定外 径。出于这个原因，难以在将芯部固定在预定位置来防止芯部掉落的同时确保气体的流动 路径，或者需要使用芯部固定部件来在防止芯部掉落的同时确保气体的流动路径。出于上 述原因，使用RID法的MCF制造方法具有以下问题：难以在包层材料的孔的内壁与芯棒的外 周之间进行气相净化处理；以及难以获得具有低传输损耗、在芯棒与包层材料的孔之间的 界面处不存在杂质、同时实现良好的经济效益和生产率的光纤。
[0013] 为了解决上述问题而完成了本发明，并且本发明的目的在于提供一种具有良好的 经济效益和生产率且具有低传输损耗的MCF (多芯光纤）制造方法。
[0014] 根据本发明的一个方面的用于制造MCF的方法包括包层材料制备步骤、芯棒制造 步骤、孔加工步骤、熔接步骤和拉制步骤。包层材料制备步骤是制备包层材料的步骤，所述 包层材料由硅基玻璃组成并且所述包层材料的OH基的平均浓度J ra小于预定浓度。芯棒 制造步骤是制造多个芯棒的步骤，所述芯棒由硅基玻璃组成并且均具有包层的一部分和芯 部。孔加工步骤是在所述包层材料中将多个孔加工为沿所述包层材料的轴向延伸的步骤。 熔接步骤是将前导管熔接至所述包层材料的第一端侧的步骤。插入步骤是在所述熔接步 骤之后的步骤，并且所述插入步骤是将所述多个芯棒插入到所述包层材料的各个孔中的步 骤。拉制步骤是在所述插入步骤之后的步骤，并且所述拉制步骤是使所述包层材料和所述 芯棒成一体并在加热所述包层材料的第二端侧的同时拉制所述包层材料和所述芯棒由此 成一体的部分的步骤，从而将所述包层材料和所述芯棒拉制成所述MCF。具体而言，制备得 到的所述芯棒的每一个中的OH基的平均浓度小于0.0 Olwt ppm，并且所述Jqh小于IOOwt ppm。MCF 的制造方法包括：计算满足 X = (62. 6XJQH(wt ppm)+1175) XPj = 0? 1 的 Pjtl」的 Pj计算步骤，Pjai为在X = 〇. 1的情况下的Pj，Pj是与拉制之后的所述MCF中的所述包层 材料对应的部分的波长为1383nm时的光功率比；以及计算P raai的P。。计算步骤，以获得能 够基于芯棒折射率分布计算得到的所述PjapPcxal为在X = 0. 1的情况下的P。。，？。。是所述 芯棒的外径与所述芯部的外径的比率（所述芯棒的外径/所述芯部的外径）。所述芯棒制 造步骤包括将所述芯棒处理为满足比率P。。不小于比率P d i的条件并且将所述芯棒处理为 使所述芯棒中的每一个具有芯棒直径2Ra i，2Ra i为在P。。彡P eea i的情况下的2R，2R为如下 芯棒的外径：所述芯棒的芯部构造为拉制之后的所述多芯光纤的外径与芯部的外径之间的 预定关系对应于所述包层材料的外径与所述芯部的外径之间的关系。所述孔加工步骤包括 在间隙C不小于0. 15mm且不超过I. 5mm的范围内处理所述多个孔，在所述包层材料中形成 的所述多个孔的孔径设定为所述芯棒直径2Ra i+C。
【附图说明】
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