用于制造多芯光纤的方法_2

文档序号:9225809阅读:来源:国知局
0015] 图1是示出应用了根据本发明的一个实施例的用于制造MCF的方法的拉制装置的 构造的视图。
[0016] 图2A是示出包层材料与前导管之间的熔接部分以及包层材料与密封部件之间的 熔接部分的截面图,而图2B是用于说明包层材料与前导管之间的熔接平面上的直径之间 的关系的视图。
[0017] 图3是用于说明根据本发明的一个实施例的用于制造MCF的方法的流程图。
[0018] 图4是示出波长为1383nm时的传输损耗的增大与功率比Pj之间的关系的视图。
[0019] 图5是示出折射率分布和光功率的半径相关性的视图。
[0020] 图6是示出包层材料中的OH基的平均浓度与公式(1)中的X值之间的关系的视 图。
【具体实施方式】
[0021] [本发明的实施例的各方面的描述]
[0022] 如下文所例举的那样,将首先描述本发明的实施例的各方面。
[0023] (1)根据本发明的实施例的第一方面的用于制造MCF(多芯光纤)的方法是包括 以下步骤的方法:包层材料制备步骤,制备包层材料,所述包层材料由硅基玻璃组成并且所 述包层材料的OH基的平均浓度于预定浓度;芯棒制造步骤,制造多个芯棒,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,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;熔接步骤,将前导管熔接至所述包层材料的第一 端侧;所述熔接步骤之后的插入步骤,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;以及所述插入步骤之后的拉制步骤,所述拉制步骤是在加热所述包 层材料的第二端侧以使所述包层材料和所述芯棒成一体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多芯光纤,其 中,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,并且所述包层 材料的OH基的平均浓度Jqh小于IOOwt ppm,所述方法包括:计算满足X = (62. 6X J QH(wt ppm)+1175) XPj = 0? 1的Pj计算步骤,Pj 01为在X = 0? 1的情况下的Pj,Pj是与 拉制之后的所述多芯光纤(MCF)中的所述包层材料对应的部分(除了所述芯棒之外的部 分)的波长为1383nm时的光功率比;以及计算P raa i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Pj(i.i,Pcxai为在X = 〇. 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。。〇. 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2Rai,在所述芯棒的芯部构造为拉制之后的所述多芯光纤的外径 与预定芯部直径之间的关系对应于所述包层材料的外径与所述芯棒的芯部的直径之间的 关系的情况下2R为所述芯棒的外径,并且所述孔加工步骤包括在C不小于0. 15mm且不超 过I. 5mm的范围内处理所述多个孔,形成在所述包层材料中的所述多个孔的孔径设定为所 述芯棒直径2Rai+C。
[0024] 如上所述,在前述制造方法中,通过使用包层材料中的OH基的平均浓度的J ffl指示 和光纤中的除芯棒以外的部分的光功率比Pj,将芯棒制造为具有预定芯棒直径,并且用于 布置芯棒的孔被处理成与所限定的芯棒直径之间的间隙C不小于0. 15mm且不超过I. 5mm。 出于这个原因,前述制造方法可以在将因芯棒的外周存在OH基而造成的波长为1383nm时 的传输损耗的增大控制为不超过〇. ldB/km的同时适当地设定芯棒中的包层部分的厚度。 由于在前述制造方法中间隙C不小于0. 15mm,因此能够在插入期间防止芯棒划伤孔的内 表面,从而防止在包层材料中的孔的内表面和芯棒的外周表面上产生划痕。由于间隙C不 超过I. 5mm,因此可以实现MCF中的芯部位置的高精度,并且还可以抑制芯部位置的纵向变 化。前述制造方法允许在实现了良好的传输损耗、芯部位置精度和量产的同时制造MCF。
[0025] (2)作为适用于前述第一方面的第二方面,优选地,MCF的制造方法还包括:分布 测量步骤,测量芯棒的折射率分布;判断多个芯棒(候选件)中的每一个是否满足?1 1;并 且使用满足Pjai的芯棒(候选件)作为将在插入步骤中使用的芯棒。通过以这种方式控 制光功率泄漏到芯棒的外周中,还能够完全抑制因芯棒界面(芯棒表面和孔内表面)处的 OH基以及除OH基以外的杂质而造成的吸收的影响。出于这个原因,例如如将在后文中描述 的图3所示,即使不对包层材料的孔的内表面或芯棒的外周表面执行气相净化处理,也可 以如图6所示那样使波长为1550nm时的芯部之间的传输损耗的偏差保持为不超过0.0 ldB/ km,同时波长为1383nm时的传输损耗的增大保持为不超过0. ldB/km。即,能够省略气相净 化处理。当在RID法中不对芯棒界面执行气相净化处理时,无需存在用于净化处理的供气 设施;即使在执行气相净化处理的情况下,也无需使在包层材料的孔中和在芯部的外周上 流动的用于净化处理的气体的流速相等,因此可以简化拉制装置和其它部分的构造。
[0026] (3)作为适用于第一方面和第二方面中的至少任一方面的第三方面,在使用没有 气相净化处理的前述MCF制造方法的情况下,可以在密封包层材料的第二端侧的密封步骤 之后进行芯棒的插入,这是因为用于芯棒与形成在包层材料中的孔之间的净化处理的气体 无需流动。在这种情况下,可以在密封拉制开始端(第二端)之后插入芯棒。这使得能够 容易地防止芯棒发生掉落,而无需使用防止芯棒掉落的芯部固定部件。
[0027] (4)作为适用于第一方面至第三方面中的至少任一方面的第四方面,优选地,前述 MCF制造方法还包括:所述熔接步骤之后的杂质去除步骤(第一杂质去除步骤),所述杂质 去除步骤是将所述包层材料和熔接至所述包层材料的所述前导管浸入在含氟化氢的水溶 液和含氯化氢的水溶液中的至少一者中的步骤。在这种情况下,尽管在将前导管熔接至包 层材料的第一端侧的熔接步骤和密封包层材料的一端的步骤中诸如OH基等杂质可能扩散 并附着在包层材料的孔的内表面上,但可以通过执行上述杂质去除步骤除去杂质,从而可 以获得具有更低传输损耗的MCF。还能够抑制因杂质而在芯棒界面产生气泡。
[0028] (5)作为适用于第一方面至第四方面中的至少任一方面的第五方面,前述MCF制 造方法还可以包括:密封步骤,其将所述包层材料熔接至用于密封所述包层材料的所述第 二端侧的密封部件;并且所述熔接步骤和所述密封步骤中的至少一个步骤可以构造为如 下:加热炉中的燃烧气体或气氛不含有氢气或任意氢化合物,所述加热炉为用于熔化或接 合每个部件的热源。在这种情况下,当不含有氢气或任意氢化合物的热源用于加热炉中的 燃烧气体或气氛时,在将前导管熔接至包层材料的第一端侧的熔接步骤和密封包层材料的 第二端侧的密封步骤中,能够防止OH基扩散到包层材料中,从而可以获得具有低传输损耗 的MCF。不含有OH基的适用热源的实例包括等离子燃烧器、电阻炉、感应炉等。
[0029] (6)作为适用于第一方面至第五方面中的至少任一方面的第六方面,优选地,前述 MCF制造方法还包括:所述插入步骤之前的杂质去除步骤(第二杂质去除步骤),所述杂质 去除步骤是通过使用机械方法和化学方法中的至少一种来从芯棒的外表面除去杂质的步 骤。在这种情况下,可以获得具有低传输损耗的MCF,因为在插入之前已从芯棒的外表面除 去杂质。
[0030] (7)作为适用于第一方面至第六方面中的至少任一方面的第七方面,优选地,所述 芯棒的外表面具有不超过10 y m的粗糙度Ra(符合日本工业标准JIS B0601的"算术平均 粗糙度(Ra) ")。当芯棒的外径与包层材料中的孔的内径之差较小时,在光纤拉制期间在界 面不够平滑的情况下进行粘附,由此可能产生气泡。于是,当如上文所述的那样芯棒的外表 面的粗糙度Ra不超过10 y m时,能够抑制气泡的产生。更优选地,粗糙度Ra不超过I y m。 借助于使用具有不小于#500的细粒度的磨石抛光表面的方法,可以实现芯棒的外表面的 平滑,从而能够使表面粗糙度RA不超过10 um。还可以通过从芯棒的外表面预先除去杂质 并且此后用诸如等离子体燃烧器等无水热源加热该表面来减小芯棒的外表面的粗糙度值。
[0031] (8)作为适用于第一方面至第七方面中的至少任一方面的第八方面,所述包层材 料和各个所述芯棒的总重量可以不小于20kg。根据本发明的一个方面,可以将载荷竖直施 加在前导管与包层材料之间的熔接平面上。此外,由于芯棒的外径无需制造得较大,因此可 以在前导管与包层材料之间适当设定连接面积,并且可以使用不小于20kg的较大包层材 料。总重量更优选为不小于30kg,并且还更优选为不小于50kg。随着预制件的尺度的增大, 可以相对缩短在拉制速度增大期间的MCF的不稳定部的长度,并由此可以在不使经济效益 变差的情况下增大拉制速度。拉制速度可以设定为不小于1000米/分钟,从而可以获得具 有高经济效益的MCF。
[0032] [本发明的实施例的细节]
[0033] 下文将参考附图对本发明的实施例进行详细描述。在附图的描述中,相同的元件 将用相同的附图标记表示,并省略重复的描述。应当注意的是,本发明决不旨在限于由举例 说明的方式给出的下述实例,而是如权利要求书的范围所描述的,旨在包括在与权利要求
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