用于制造多芯光纤的方法_3

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书的范围等同的含义和范围内所有的变化。
[0034] 图1是示出在根据本发明的实施例的用于制造MCF的方法中使用的拉制装置10 的构造的视图。拉制装置10具有压力调节单元11、保持单元12、拉丝炉13、外径测量单元 14、第一树脂施加单元15、第一 UV (紫外线)照射单元16、第二树脂施加单元17、第二UV照 射单元18和作为卷绕机构的缠线管19。拉制装置10可以通过在将芯棒2和包层材料4加 热的同时拉制芯棒2和包层材料4成一体来制造MCF20 (21)。MCF20指代涂覆之前的MCF, 而MCF21指代涂覆之后的MCF。
[0035] 根据本发明的实施例的用于制造MCF的方法构造为顺序进行包层材料制备步骤、 芯棒制造步骤、孔加工步骤、恪接步骤(步骤SI)、密封步骤(步骤S2)、杂质去除步骤(步 骤S3)、插入步骤(步骤S4)、压力调节单元连接步骤(步骤S5)和拉制步骤(步骤S6),从 而制造MCF20 (21)(参见图3)。包层材料制备步骤和孔加工步骤是制备具有预定直径d4的 玻璃棒并且在玻璃棒中加工沿轴向延伸的多个孔4a、4b (参见图2B),从而制造包层材料4 的步骤。前述制造方法还可以构造成如下:该方法还具有测量各个芯棒2的折射率分布的 分布测量步骤;并且芯棒制造步骤包括判断各芯棒2是否能够满足后述的预定条件(光功 率比Pj ai)且使用满足该条件的芯棒。此外,通过拉伸或外周的研磨(机械研磨或化学蚀 亥IJ)来执行芯棒2的处理,使得芯棒的外径变为合适的值。芯棒2中的OH基的平均浓度优 选为小于〇? OOlwt ppm,并且包层材料4中的OH基的平均浓度优选为小于IOOwt ppm。应 当注意的是,只要芯棒的外周和包层材料中的孔的内表面的清洁度维持在一定水平,就可 以省略杂质去除步骤(步骤S3)。
[0036] 接下来,如图2A所示,熔接步骤(步骤SI)是将前导管6与包层材料4的第一端 侧(附图中的左端侧)熔接起来的步骤。就此而言,如图2B所示,使前导管6的内周6a的 直径d3大于围绕形成在包层材料4中的多个孔4a(卫星芯部)的外接圆的直径d2。
[0037] 接下来,密封步骤(步骤S2)是通过经由加热等将密封部件60熔接至与包层材料 4的第一端相反的第二端侧来密封第二端侧的步骤(参见图1和图2A)。该密封步骤能够 防止此后插入的芯棒2掉落。在图2A和图2B中,为便于描述,包层材料4和其它部分以水 平布置示出,但在执行光纤拉制期间,如图1所示,包层材料4和其它部分沿竖直方向布置。
[0038] 前述熔接步骤和密封步骤中的至少一个步骤可以构造为在加热炉(作为用于熔 化或接合每个部件的热源)的燃烧气体或气氛中不使用氢气或任意氢化合物。在这种情况 下,熔接步骤或密封步骤设置为对于加热炉的燃烧气体或气氛,使用不含有氢气或任意氢 化合物的热源,从而防止OH基扩散到包层材料4中,以实现前述OH基浓度,并由此获得具 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。
[0039] 接下来,将在熔接步骤中进行熔接的包层材料4和前导管6浸入在液相中,以进行 清洗和干燥,从而除去杂质,其中液相为含氟化氢的水溶液和含氯化氢的水溶液中的至少 一者(步骤S3)。该杂质去除步骤可以除去在熔接步骤和密封步骤中附着在包层材料4的 孔4a、4b的内表面、前导管6和其它部分上的诸如OH基等杂质,从而可以获得具有低损耗 的MCF。另外,这还可以抑制因杂质而在芯棒界面产生气泡。该杂质去除步骤可以构造为通 过使用机械方法和化学方法中的至少一种来从芯棒2的外表面除去杂质。当在插入芯棒之 前从芯棒2的外表面除去杂质时,可以获得具有更低传输损耗的MCF。
[0040] 接下来,插入步骤(步骤S4)是将芯棒2插入到包层材料4的各个孔4a、4b中的步 骤。在完成芯棒2的插入之后,如图1所示,将用于调节压力的压力调节单元11连接至前 导管6的一个端侧(步骤S5)。此后,执行拉制步骤(步骤S6),以通过拉丝炉13加热包层 材料4的第二端侧(下端侧),并且将包层材料4和芯棒2拉制为一体,从而制造出MCF20。 在这些步骤之中的拉制步骤中使用拉制装置10。
[0041] 拉制步骤的细节如下。前导管6由保持单元12保持,使得熔接至该前导管6的包 层材料和插入在包层材料4的各个孔4a、4b中的芯棒2竖直地布置在拉丝炉13中。利用 位于前导管6顶部的压力调节单元11调节包层材料4的孔4a、4b内部的气压和压力,并且 利用拉丝炉13加热包层材料4的下端侧和芯棒2的下端侧,从而将包层材料4和芯棒2拉 制为一体,由此制造出MCF20。
[0042] 然后,从拉丝炉13的下端拉出的MCF 20经由外径测量单元14来测量外径、被第 一树脂施加单元15涂覆第一树脂、被第一 UV照射单元16照射UV以固化第一树脂、被第二 树脂施加单元17涂覆第二树脂、被第二UV照射单元18照射UV以固化第二树脂,从而将 MCF20变成具有双树脂层的涂层MCF21,进而将要被卷绕在缠线管19上。基于外径测量单 元14的外径测量结果调节拉制速度等,从而可以以期望包层直径制造MCF20(21)。
[0043] 前述制造方法中使用的芯棒2的外表面的粗糙度Ra优选为不超过IOy m。当芯 棒2的外径和包层材料4的孔4a、4b的内径较小时,在光纤拉制工序期间,在芯棒2的外径 和孔4a、4b的内径之间的界面变得充分平滑之前,芯棒2的外径和孔4a、4b的内径之间将 出现粘附;因此,可能在此产生气泡。当芯棒2的外表面的粗糙度Ra保持为不超过10 y m 时,能够抑制气泡的产生。更优选地,外表面的粗糙度Ra不超过Iy m。借助于使用具有不 小于#500的细粒度的磨石来抛光芯棒2的外表面的方法,可以实现表面的平滑,从而实现 不超过10 y m的表面粗糙度Ra。还可以通过从芯棒2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。
[0044] 如上所述制造的MCF20 (21)优选地符合ITU-T国际标准G. 652. D。MCF20 (21)优 选地具有进一步符合G. 657. AU G. 657. A2和G. 657. B3的弯曲损耗特性。这样,MCF20 (21) 可以以低损耗熔接至符合G. 652. D的通用单模光纤,并且可以以与传输系统上的G. 652. D 光纤相同的方式进行处置。
[0045] MCF20 (21)中的各个芯部可以具有本领域的技术人员能够设想到的折射率结构, 例如阶跃型、GI型、W型和沟槽型,以将包括芯部间串扰以及限制损耗在内的传输特性设定 为适当的值。在理论上已经阐明了正确设置MCF20(21)的芯部间串扰以及限制损耗的设计 指南(例如,关于芯部间串扰,参考 Optics Express Vol. 19,No. 17, pp. 16576-16592, 15Au gust,2011 (2011年8月15日的光学快报的第19卷,第17期,第16576-16592页))。
[0046] MCF20(21)的各个芯部的传播常数可以彼此相等或可以彼此不同。在MCF20的各 个芯部中传播的传播模式的数量可以是一个,或者可以是两个或更多个。
[0047] MCF20(21)的各个芯部包括主要由5102构成的硅基玻璃。包层部分构成各个芯棒 2的一部分且包括SiO 2玻璃(硅基玻璃),并且可以含有或不含有F (氟)或Cl (氯)。
[0048] 在芯部上利用诸如VAD (气相轴向沉积)、0VD (外部气相沉积)、MCVD (改进的化学 气相沉积)或PCVD (等离子体化学气相沉积)等气相玻璃合成方法制造芯棒2。此外,通过 从VAD、OVD、MCVD、棒管收缩法以及与上述方法类似的其它方法中选择的方法,芯棒2均可 以设置有包层的一部分。
[0049] 根据需要在MCF20(21)的涂层或涂层的一部分中着色,将MCF20(21)加工成诸如 光缆、光纤线或光纤带等二次产品,并且MCF20(21)可以用作模块产品,在该模块产品中, 诸如用于与另一光学装置连接的光学连接器等连接部件根据情况的需要与该光纤连接。
[0050] 现在,应注意的是,在前述制造方法中,在MCF20(21)中,利用包层材料4的OH基 的平均浓度的示和除与芯棒2相对应的部分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,以在实现了良好的传输损耗、芯部位置精度和量产性的同时制造MCF。 基于发明人的发现,这些问题可以通过满足下面的公式(1)来解决。
[0051] X= (62. 6XJoh(wt ppm)+1175) XPj (1)
[0052] 现在将参考图4至图6在下文对这点进行描述。
[0053] 图4是示出波长为1383nm时的传输损耗的增大与光功率比Pj之间的关系的视 图。前述公式(1)根据图4的各个水平J ra(wt ppm)的线性关系进行计算。图5是示出折 射率分布和光功率的半径相关性的视图。图6是以包层材料中的OH基的平均浓度和各MCF 在前述公式(1)中的X值示出波长为1550nm时的七个芯部之间的损耗偏差的关系的视图, 其中各MCF制造为具有七个芯部。在图6中,"〇"表示波长为1550nm时的七个芯部之间的 传输损耗的偏差小于〇. 〇ldB/km的情况,而" X "表示偏差不小于0. 01dB/km的情况。在包 层材料具有较小情况下,存在这样的可能性:
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