CN1743286A - 光纤的制造装置和制造方法 - Google Patents
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Abstract
拉丝装置(1)具有拉丝炉(11)、加热炉(21)、及树脂硬化部(31)。将由拉丝炉(11)进行了加热拉丝的光纤(3)送到加热炉(21)，由规定的冷却速度对光纤(3)的规定部位进行缓冷。加热炉(21)的加热器(22)的温度设定成使炉中心的温度为1200－1600℃的范围内的温度。之后，在光纤(3)由涂覆模(51)涂覆UV树脂(52)，在树脂硬化部(31)使UV树脂(52)硬化，形成光纤丝坯(4)。
Description
本发明专利申请是申请日为2000年5月26日，申请号为00802057.4，发明名称为“光纤的制造装置和制造方法”的发明专利申请的分案申请。
技术领域
本发明涉及一种通过降低瑞利散射强度来减小传输损失的光纤制造装置和制造方法。
背景技术
作为通过降低瑞利散射强度来减小传输损失的光纤制造方法，例如在特开平10-25127号公报中有记载。在该制造方法中，对光纤母材进行加热拉丝，制作中间光纤，对该中间光纤再加热，进行热处理，由再加热进行玻璃的构造缓和(原子再排列)，降低假想温度(玻璃内的原子排列状态的杂乱程度对应的温度)，减小瑞利散射强度。
发明的公开
然而，为了保护加热拉丝后的光纤，刚拉丝后立即在光纤表面被覆UV树脂等，在上述特开平10-25127号公报中记载的光纤制造方法中，由于再加热时的热量使被覆于光纤表面的树脂燃烧，所以，不适合于光纤坯丝的大批量生产。虽可考虑对不在表面被覆树脂的状态下的光纤进行再加热，但由于处理光纤时的损伤等问题，也不能适用于大批量生产的制造方法。
本发明就是鉴于上述问题而作出的，本发明的目的在于提供一种光纤的制造装置和制造方法，其中，当制造通过降低瑞利散射强度来减小传输损失的光纤时，可适用于表面由树脂被覆的光纤丝坯的大批量生产。
本发明者对可适用于光纤丝坯的大批量生产的光纤的制造装置和制造方法进行了认真的研究，对瑞利散射强度和拉丝后的光纤的冷却速度的关系得到了以下新发现。
在高温玻璃内，热能使原子剧烈振动，与低温玻璃相比，原子排列成为杂乱状态。当缓慢冷却高温玻璃时，在允许原子再排列的温度范围内，由于原子一边排列成与各温度对应的杂乱程度一边冷却，所以，玻璃内的原子的杂乱程度为与构造缓和进行的最低温度(1200℃左右)对应的状态。然而，当对高温玻璃进行急冷时，原子排列在达到与各温度对应的平衡状态之前被冷却固定，所以，与缓冷的场合相比原子排列成为杂乱状态。对于同一物质，瑞利散射强度随原子排列的杂乱程度增大而增大，通常，在拉丝后以5000-30000℃/s的冷却速度冷却的光纤，与大块玻璃相比，原子排列杂乱，成为高假想温度状态，可以认为这是瑞利散射强度变大的原因。
另一方面，由于温度越低则构造缓和所需时间越长，所以，例如在1200℃左右时，如不在该温度下维持数十小时则不发生构造缓和。拉丝后的光纤由于通常在零点几秒被从2000℃冷却到400℃左右，所以，为了在拉丝工序中的光纤冷却的短时间中降低假想温度达到1200℃，需要在比1200℃更高的温度状态下缓冷。
因此，本发明者着眼于拉丝后的光纤温度和冷却速度，考察了光纤温度比上述构造缓和进行的最低温度(1200℃左右)高而且构造缓和在极短时间内进行的1700℃以下的1200-1700℃的部分的冷却速度和瑞利散射系数的关系。结果发现，在光纤温度为1200-1700℃的部分的冷却速度与瑞利散射系数之间存在图8所示那样的关系。瑞利散射强度(I)如下述(1)式所示那样具有与波长(λ)的4次方成反比的性质，此时的系数A为瑞利散射系数。
I＝A/λ4 …………………… (1)
由这些结果可知，通过使加热拉丝后、被覆树脂之前的光纤特别是光纤温度为1200-1700℃的部分中的规定区域的冷却速度减小，可降低光纤的瑞利散射强度，减小传输损失。
根据该研究结果，为了达到上述目的，本发明提供一种光纤的制造装置，该光纤制造装置对光纤母材进行加热拉丝，由树脂对拉制的光纤进行被覆；其特征在于：在对光纤母材进行加热拉丝的拉丝炉与由树脂被覆拉制的光纤的树脂被覆部之间，设置对拉制的光纤进行加热以使光纤的温度为1200-1700℃的范围内温度的加热炉，加热炉具有拉制的光纤通过的炉心管，炉心管配置在满足
L1≤0.2×V
其中：L1：从拉丝炉的加热器下端到炉心管上端的距离(m)
V：拉丝速度(m/s)
这样关系的位置。
在拉丝炉与树脂被覆部之间，设置有加热炉，对拉制的光纤进行加热以使光纤的温度在1200-1700℃的范围内，所以，减小了加热拉丝后、被覆树脂之前的光纤的温度为1200-1700℃的部分中的规定区域的冷却速度进行缓冷。为此，光纤的假想温度下降，减小了原子排列杂乱程度，在从加热拉丝到树脂被覆之间，可制造降低了瑞利散射强度、减小了传输损失的光纤。另外，通过控制拉丝后进行树脂被覆前的光纤的冷却速度，可降低瑞利散射强度，所以，不需要用于上述现有技术那样的再加热的热处理，极易适用于表面被覆了树脂的光纤丝坯的大批量生产。
在拉丝速度快的场合，与拉丝速度慢的场合相比，拉制的光纤的温度相同的位置成为靠近树脂被覆部的位置。因此，通过使加热炉的炉心管位置为满足L1≤0.2×V的位置，可将加热炉的炉心管配置在与拉丝速度的大小对应的适当位置，适当地推迟光纤的冷却速度。
本发明的光纤制造装置的特征在于：加热炉在1200-1600℃的范围内的温度下加热拉制的光纤。
通过由加热炉在1200-1600℃的范围内的温度下加热拉制的光纤，可推迟光纤的温度为1200-1700℃的部分中的规定区间的光纤的冷却速度，降低光纤的假想温度，减小瑞利散射强度。在这里，加热炉的温度为炉中心近旁的温度，例如，为了使炉中心近旁的温度为1600℃左右，则将加热器的温度设为1700℃。
另外，本发明的光纤制造装置也可具有这样的特征：炉心管配置在使拉制的光纤进入炉心管的进丝温度处于1400-1800℃的范围的位置。
通过将炉心管配置在使拉制的光纤进入炉心管的进丝温度处于1400-1800℃的范围的位置，可将加热炉的炉心管配置在与拉丝速度的大小对应的适当位置，适当推迟光纤的冷却速度。
另外，本发明的光纤制造装置也可具有这样的特征：炉心管满足
L2≥V/8
其中，L2：炉心管全长(m)
V：拉丝速度(m/s)
地形成。
通过使炉心管的全长L2满足L2≥V/8的条件，可将加热炉的炉心管的长度设定为与拉丝速度的大小对应的长度，适当地推迟光纤的冷却速度。
另外，本发明的光纤制造装置也可具有这样的特征：在加热炉中形成使拉丝炉侧为高温、树脂被覆部侧为低温的温度梯度。
拉制的光纤的温度具有从拉丝炉侧朝树脂被覆部侧下降的温度分布。因此，通过在加热炉中形成使拉丝炉侧为高温、树脂被覆部侧为低温的温度梯度，可使加热炉形成与具有上述温度分布的光纤对应的温度分布，以更适当的冷却速度冷却光纤。
根据上述研究结果，为了达到上述目的，本发明提供一种光纤的制造方法，该光纤制造方法对光纤母材进行加热拉丝，由树脂对拉制的光纤进行被覆；其特征在于：使被覆树脂之前的光纤的、温度为1300-1700℃的部分中光纤温度差在50℃以上的区间以1000℃/s以下的冷却速度冷却。
通过使被覆树脂之前的光纤的、温度为1300-1700℃的部分中光纤温度差在50℃以上的区间以1000℃/s以下的冷却速度冷却，使得光纤的假想温度下降，减小了原子排列杂乱程度，所以，可在从加热拉丝到树脂被覆之间极短期间内，制造降低了瑞利散射强度、减小了传输损失的光纤。另外，通过控制拉丝后进行树脂被覆前的光纤冷却速度，可降低瑞利散射强度，所以，不需要用于上述现有技术那样的再加热的热处理，极易适用于表面被覆了树脂的光纤丝坯的大批量生产。
另外，本发明的光纤制造方法也可具有这样的特征：作为光纤母材2，使用具有在含有添加物的状态下相对纯石英玻璃的比折射率差为0.001以下的芯部的光纤母材，对光纤母材进行加热拉丝。
由于芯部由在含有添加物的状态下相对纯石英玻璃的比折射率差为0.001以下的实质上的纯石英玻璃制成，所以，可使光纤的假想温度进一步下降，进一步减小瑞利散射强度。各权利要求中的纯石英玻璃指未含添加物的石英玻璃，比折射率差由下述(2)式定义。
比折射率差＝|n1-比较对象物的折射率|/n1 …………… (2)
其中，n1：纯石英琉璃的折射率
另外，本发明的光纤制造方法也可具有这样的特征：作为光纤母材，使用芯部含有羟基使得1.38μm波长的羟基吸收产生的传输损失为0.02-0.5dB/km的光纤母材，对光纤母材进行加热拉丝。
通过含有羟基使得1.38μm波长的羟基吸收产生的传输损失在0.02dB/km以上，可使光纤的假想温度进一步下降，进一步减小瑞利散射强度。另外，如使传输损失比0.5dB/km更大地含有羟基时，羟基的吸收使损失增加，抵消了添加羟基降低瑞利散射强度的效果，整体上的传输损失增加。因此，通过使芯部含有羟基以使得1.38μm波长的羟基吸收产生的传输损失为0.02-0.5dB/km，可使光纤的假想温度进一步下降，进一步减小瑞利散射强度。
另外，本发明的光纤制造方法也可具有这样的特征：作为光纤母材，使用芯部含有氯以使得相对纯石英玻璃的比折射率差为0.0001-0.001的光纤母材，对光纤母材进行加热拉丝。
通过使得相对纯石英玻璃的比折射率差为0.0001以上地含有氯，可使光纤的假想温度进一步下降，进一步减小瑞利散射强度。另外，当使得比折射率差比0.001更大地含有氯时，氯自身使瑞利散射强度增加，与添加氯降低瑞利散射强度的效果相抵消，导致整体上的传输损失增加。因此，通过在芯部含有氯以使得相对纯石英玻璃的比折射率差为0.0001-0.001，可使光纤3的假想温度进一步下降，进一步减小瑞利散射强度。
另外，本发明的光纤制造方法也可具有这样的特征：作为光纤母材，使用由高纯度石英玻璃制成包层部中从与光纤母材中心的距离相对光纤母材半径的比率处于0.7-0.9范围内的位置到最外周的部分的光纤母材，对光纤母材进行加热拉丝。
发明者们研究发现，如在拉丝时作用于光纤的张力较大，则瑞利散射强度也变大，而且，通过由高纯度玻璃制成光纤母材的与光传输无关的母材最外层，即使上述张力增大，瑞利散射强度也不发生变化。如由高纯度石英玻璃制成与光的传输有关的部分，则折射率变化，所以光纤的特性产生变化。与光的传输无关的部分为与光纤母材中心的距离相对光纤母材半径的比率在0.7以上的部分，如由纯石英玻璃制成与中心的距离相对光纤母材半径的比率大于0.9的位置的外周侧部分，则在增大张力的场合瑞利散射强度发生变化，从而使传输损失增大。因此，通过使用由高纯度石英玻璃制成包层部中从与光纤母材中心的距离相对光纤母材半径的比率处于0.7-0.9范围内的位置到最外周的部分的光纤母材，即使在对光纤作用大张力的场合，也可抑制瑞利散射强度的增加，抑制损失的增加。在这里，高纯度石英玻璃指在包含添加物的状态下相对纯石英玻璃的比折射率差为0.001以下的石英琉璃。
另外，本发明的光纤制造方法也可具有这样的特征：以4000℃/s以上的冷却速度冷却由树脂被覆之前的光纤中的温度高于1700℃的部分。
由于以4000℃/s以上的冷却速度冷却光纤中的温度高于1700℃的部分，所以，可减小拉丝设备的高度。另外，由于在高于1700℃的温度下以极短的时间进行原子的构造缓和，所以，即使在以4000℃/s以上的冷却速度冷却的场合，也可维持各温度的平衡状态，不对瑞利散射强度产生影响。
根据上述研究结果，为了达到上述目的，本发明提供一种光纤的制造装置，该光纤制造装置对光纤母材进行加热拉丝，由树脂对拉制的光纤进行被覆；其特征在于：在对光纤母材进行加热拉丝的拉丝炉与由树脂对拉制的光纤进行被覆的树脂被覆部之间设置有加热炉，该加热炉使光纤的温度为1300-1700℃的部分中光纤温度差在50℃以上的区间以1000℃/s以下的冷却速度冷却。
通过由设置于拉丝炉与树脂被覆部之间的加热炉使被覆树脂之前的光纤的、温度为1300-1700℃的部分中光纤温度差在50℃以上的区间以1000℃/s以下的冷却速度缓冷，使得光纤的假想温度进一步下降，减小了原子排列杂乱程度，所以，可在从加热拉丝到树脂被覆之间的极短期间内，制造降低了瑞利散射强度、减小了传输损失的光纤。另外，通过控制拉丝后进行树脂被覆前的光纤冷却速度，可降低瑞利散射强度，所以，不需要用于上述现有技术那样的再加热的热处理，极易适用于表面被覆了树脂的光纤丝坯的大批量生产。
另外，本发明的光纤制造装置也可具有这样的特征：还具有氛围气体供给装置，该氛围气体供给装置供给具有与拉丝炉中的光纤的氛围气体相同或比其低的热传导系数的氛围气体，作为加热炉内的光纤的氛围气体。
通过进一步设置氛围气体供给装置，使加热炉内的光纤的氛围气体的热传导系数变小，所以，可降低加热炉内的冷却速度，进一步减小光纤的传输损失。
另外，本发明的光纤制造装置也可具有这样的特征：还设置有用于测量从加热炉出来的光纤的外径的外径测量仪和相应于外径测量仪的测量结果控制光纤的拉丝速度以使光纤外径为规定值的控制装置。
通过进一步设置控制装置，可测定外径大小处于稳定状态的光纤的外径，根据该外径控制光纤的拉丝速度，所以，可适当地控制光纤的拉丝速度。
附图的简单说明
图1为示出本发明光纤制造装置和制造方法的第1实施形式的概略构成图。
图2为示出本发明光纤制造装置和制造方法的第1实施形式的实施例和比较例的图表。
图3为示出本发明光纤制造装置和制造方法的第1实施形式的变形例的概略构成图。
图4为示出本发明光纤制造装置和制造方法的第1实施形式的变形例的概略构成图。
图5为示出本发明光纤制造装置和制造方法的第2实施形式的概略构成图。
图6为示出本发明光纤制造装置和制造方法的第2实施形式的实施例和比较例的图表。
图7A为示出本发明光纤制造装置和制造方法的第2实施形式中用于实验例的光纤母材的构成图。
图7B为示出本发明光纤制造装置和制造方法的第2实施形式中用于实验例的光纤母材的折射率的图表。
图8为示出光纤母材的冷却速度与瑞利散射系数的关系的图表。
实施发明的最佳形式
下面根据附图说明本发明的实施形式。在附图的说明中，同一要素采用相同的符号，省略重复的说明。
(第1实施形式)
首先，参照图1说明本发明的光纤的制造装置和制造方法的第1
实施形式。
拉丝装置1为石英系光纤的拉丝装置，具有拉丝炉11、缓冷用加热炉21、及树脂硬化部31，拉丝炉11、加热炉21、及树脂硬化部31在对光纤母材2进行拉制的方向(图1中为从上到下的方向)按拉丝炉11、缓冷用加热炉21、树脂硬化部31的顺序配置。将保持于母材供给装置(图中未示出)的光纤母材2供给到拉丝炉11，由拉丝炉11内的加热器12对光纤母材2的下端进行加热使其软化，拉制光纤3。在拉丝炉11的炉心管13连接惰性气体供给部14的惰性气体供给通道15，使拉丝炉11的炉心管13内成为惰性气体氛围。进行了加热拉丝的光纤3在炉心管13内由惰性气体急冷至1700℃左右。之后，光纤3被从炉心管13的下部引出到拉丝炉11外，在拉丝炉11与加热炉21之间空冷。惰性气体例如可使用氮气，该氮气的热传导系数λ(T＝300K)为26mW/(m·K)。空气的热传导系数λ(T＝300K)为26mW/(m·K)。
将空冷后的光纤3送到加热炉21，对光纤3的规定区间进行加热，在规定的冷却速度下缓冷。加热炉21具有光纤3通过其中的炉心管23，该炉心管23在光纤母材2的拉丝方向(图1中为上下方向)的全长L2(m)满足关系
L2≥V/8 ……………… (3)
其中，V：拉丝速度(m/s)
地进行设定。另外加热炉21的炉心管23的位置设定成使即将进入炉心管23之前的光纤3的温度(进丝温度)处于1400-1800℃范围的位置，相对于拉丝炉11，满足关系
L1≤0.2×V ……………… (4)
其中：L1：从拉丝炉11的加热器12下端到炉心管23上端的距离(m)
V：拉丝速度(m/s)
地进行设置。对于加热炉21的加热器的温度，将炉中心(光纤3通过的部分)的温度设定为1200-1600℃范围内的温度，特别是设定为1300-1500℃范围内的温度。
通过设定上述加热炉21(炉心管23)的位置和长度，在加热炉21中，使经过加热拉丝后的光纤3的、温度为1200-1700℃的部分中光纤3的温度差在50℃以上的区间，例如光纤3的温度为1400-1600℃的部分(温度差为200℃的区间)，以1000℃/s以下的冷却速度缓冷。而且，通过将炉中心的温度设定为1300-1600℃，使经过加热拉丝后的光纤3的、温度为1400-1600℃的部分中光纤3的温度差在50℃以上的区间以1000℃/s以下的冷却速度缓冷。
在加热炉21的炉心管23中，连接氮气供给部24的氮气供给通道25，加热炉21的炉心管23内成为氮气氛围。也可不用氮气，而是使用空气或氩气这样的分子量较大的气体等。当然，在使用石墨加热器的场合，需要使用惰性气体。
从加热炉21出来的光纤3由作为外径测量手段的外径测量仪41对外径进行在线测量，其测量值被反馈到驱动卷筒42回转的驱动马达43，使外径成为一定地进行控制。外径测量仪41的输出信号被送到作为控制手段的控制装置44，由计算求出卷筒42(驱动马达43)的转速，使光纤3的外径为预先设定的规定值。从控制装置44将表示计算求出的卷筒42(驱动马达43)的转速的输出信号输出到驱动马达用驱动器(图中未示出)，该驱动马达用驱动器根据控制装置44的输出信号，控制驱动马达43的转速。
之后，用涂覆模51在光纤3涂覆UV树脂52，由树脂硬化部31的UV灯32使UV树脂52硬化，制为光纤丝坯4。光纤丝坯4经过导向辊61由卷筒42卷取。卷筒42支承在回转驱动轴45，该回转驱动轴45的端部连接到驱动马达43。涂覆模51和树脂硬化部31构成各权利要求中的树脂被覆部。作为树脂被覆部，也可涂覆热固性树脂，由加热炉使其硬化。
在拉丝炉11的炉心管13连接惰性气体供给部14的惰性气体供给通道15，拉丝炉11的炉心管13内成为惰性气体氛围，但作为惰性气体供给部14也可设置氮气供给部，向炉心管13内供给氮气，成为氮气氛围。向炉心管13内供给氮气的理由是，在拉丝速度为低速例如100m/min的场合，光纤3可能在氦气氛围中于拉丝炉11(炉心管13)内冷却到1000℃，在拉丝速度为低速的场合，使炉心管13内为氮气氛围，可使拉丝炉11(炉心管13)出口的光纤3的温度为1700℃左右。当然，也可设置氦气供给部和氮气供给部，相应于拉丝速度向炉心管13内供给氦气和/或氮气。
下面，根据图2说明使用上述拉丝装置1进行本第1实施形式1的光纤制造装置和制造方法的实验结果。在这些实验中，通用的条件如下：作为光纤母材2，使用外径35mm的母材，从该光纤母材2拉制外径125μm的光纤3。拉丝炉的温度用炉心管内周面的表面温度表示时为2000℃左右。在以下实施例1-实施例8和比较例1-比较例4中，光纤3的温度由光纤3的表面温度表示。光纤3的表面温度和光纤3内部的温度差为20-100℃左右。拉丝炉11和加热炉21的温度由各炉心管13、23的内周面(与光纤母材2或光纤3的表面相向的面)的表面温度表示。实施例1-实施例8及比较例1-比较例4都使用氮气作为惰性气体。
实施例1-实施例4为上述第1实施形式的光纤制造装置和制造方法的实施例，比较例1和比较例2为用于与上述第1实施形式的光纤的制造装置和制造方法的实施例进行对比的比较例。
(实施例1)
使用具有L1＝0.4m、L2＝0.5m的炉心管(内周直径大体为30mm)的加热炉，进行光纤的拉制。用于拉丝的光纤母材的芯部由纯石英玻璃制成，包层部由加氟玻璃制成。拉丝速度为4m/s，拉丝张力为0.196N(20gf)，加热炉(炉中心的温度)的温度为1300℃。此时，即将进入到加热炉的光纤的温度(进丝温度)以光纤表面温度表示时为1600℃，刚从加热炉出来的光纤的温度以光纤表面温度表示时为1350℃。因此，在加热炉中，拉制的光纤中的温度为1600-1350℃的部分在加热炉全长0.5m的区间以平均约2000℃/s的缓冷速度冷却。
对于炉心管的位置，0.4＜0.8(＝4×0.2)，满足上述(4)式。对于炉心管的全长，0.5＝0.5(＝4/8)，满足上述(3)式。拉制的光纤的传输损失(相对波长1.55μm的光的传输损失)的测定值为0.167dB/km。
(实施例2)
使用具有L1＝0.4m、L2＝1.0m的炉心管(内周直径大体为30mm)的加热炉，进行光纤的拉制。用于拉丝的光纤母材的芯部由纯石英玻璃制成，包层部由加氟玻璃制成。拉丝速度为4m/s，拉丝张力为0.196N(20gf)，加热炉(炉中心的温度)的温度为1300℃。此时，即将进入到加热炉的光纤的温度(进丝温度)以光纤表面温度表示时为1600℃，刚从加热炉出来的光纤的温度以光纤表面温度表示时为1350℃。因此，在加热炉中，拉制的光纤中的温度为1600-1350℃的部分在加热炉全长1.0m的区间以平均约1000℃/s的缓冷速度冷却。
对于炉心管的位置，0.4＜0.8(＝4×0.2)，满足上述(4)式。对于炉心管的全长，1.0＞0.5(＝4/8)，满足上述(3)式。拉制的光纤的传输损失(相对波长1.55μm的光的传输损失)的测定值为0.165dB/km。
(实施例3)
使用具有L1＝0.4m、L2＝2.0m的炉心管(内周直径大体为30mm)的加热炉，进行光纤的拉制。用于拉丝的光纤母材的芯部由纯石英玻璃制成，包层部由加氟玻璃制成。拉丝速度为4m/s，拉丝张力为0.196N(20gf)，加热炉(炉中心的温度)的温度为1300℃。此时，即将进入到加热炉的光纤的温度(进丝温度)以光纤表面温度表示时为1600℃，刚从加热炉出来的光纤的温度以光纤表面温度表示时为1300℃。因此，在加热炉中，拉制的光纤中温度为1600-1300℃的部分在加热炉全长2.0m的区间以平均约600℃/s的缓冷速度冷却。
对于炉心管的位置，0.4＜0.8(＝4×0.2)，满足上述(4)式。对于炉心管的全长，2.0＞0.5(＝4/8)，满足上述(3)式。拉制的光纤的传输损失(相对波长1.55μm的光的传输损失)的测定值为0.164dB/km。
(实施例4)
使用具有L1＝0.6m、L2＝1.0m的炉心管(内周直径大体为30mm)的加热炉，进行光纤的拉制。用于拉丝的光纤母材的芯部由纯石英玻璃制成，包层部由加氟玻璃制成。拉丝速度为4m/s，拉丝张力为0.196N(20gf)，加热炉(炉中心的温度)的温度为1300℃。此时，即将进入到加热炉的光纤的温度(进丝温度)以光纤表面温度表示时为1400℃，刚从加热炉出来的光纤的温度以光纤表面温度表示时为1300℃。因此，在加热炉中，拉制的光纤中的温度为1400-1300℃的部分在加热炉全长1.0m的区间以平均约250℃/s的缓冷速度冷却。
对于炉心管的位置，0.8＝0.8(＝4×0.2)，满足上述(4)式。对于炉心管的全长，1.0＞0.5(＝4/8)，满足上述(3)式。拉制的光纤的传输损失(相对波长1.55μm的光的传输损失)的测定结果为0.167dB/km。
(比较例1)
在拆下加热炉的状态下进行光纤的拉制。用于拉丝的光纤母材的芯部由纯石英玻璃制成，包层部由加氟玻璃制成。拉丝速度为2-10m/s，拉丝张力为0.196N(20gf)。此时，光纤的温度为1300-1700℃的部分以约5000℃/s的缓冷速度冷却。
拉制的光纤的传输损失(相对波长1.55μm的光的传输损失)的测定结果为0.168dB/km。
(比较例2)
使用具有L1＝1.0m、L2＝1.0m的炉心管(内周直径大体为30mm)的加热炉，进行光纤的拉制。用于拉丝的光纤母材的芯部由纯石英玻璃制成，包层部由加氟玻璃制成。拉丝速度为4m/s，拉丝张力为0.196N(20gf)，加热炉(炉中心的温度)的温度为1300℃。此时，即将进入到加热炉的光纤的温度(进丝温度)以光纤表面温度表示时为1000℃。
对于炉心管的位置，1.2＞0.8(＝4×0.2)，未满足上述(4)式。对于炉心管的全长，1.0＞0.5(＝4/8)，满足上述(3)式。拉制的光纤的传输损失(相对波长1.55μm的光的传输损失)的测定结果为0.168dB/km，与拆下加热炉的比较例1的传输损失为相同数值。
可以确认，如上述那样，在实施例1-实施例4中，相对波长1.55μm的光的传输损失为0.164-0.167dB/km，与比较例1和比较例2的相对波长1.55μm的光的传输损失0.168dB/km相比，可在0.001-0.004dB/km的范围内降低传输损失。拉丝速度为4m/s的场合，作为加热炉的炉心管的位置，当L1比0.8m大(从拉丝炉离开)时，拉制后的光纤的温度为1200-1700℃的部分的加热难以进行，不能减小该部分的冷却速度，使传输损失增加。另外，即使在将加热炉的炉心管配置在满足(4)式的位置的场合，当炉心管的全长短于0.5m时，拉制后的光纤的温度为1200-1700℃的部分的加热也难以进行，不能减小该部分的冷却速度，使传输损失增加。
另外，还改变加热炉(炉心管内周面的温度)的温度条件，进行了实验。实施例5和实施例6为上述第1实施形式的光纤制造装置和制造方法的实施例，比较例3为用于与上述第1实施形式的光纤制造装置和制造方法的实施例进行对比的比较例。
(实施例5)
使用具有L1＝0.4m、L2＝1.0m的炉心管(内周直径大体为30mm)的加热炉，进行光纤的拉制。用于拉丝的光纤母材的芯部由纯石英玻璃制成，包层部由加氟玻璃制成。拉丝速度为4m/s，拉丝张力为0.196N(20gf)，加热炉(炉中心的温度)的温度为1500℃。此时，即将进入到加热炉的光纤的温度(进丝温度)以光纤表面温度表示时为1600℃，刚从加热炉出来的光纤的温度以光纤表面温度表示时为1530℃。因此，在加热炉中，拉制的光纤中的温度为1600-1530℃的部分在加热炉全长1.0m的区间以平均约280℃/s的缓冷速度冷却。
对于炉心管的位置，0.4＜0.8(＝4×0.2)，满足上述(4)式。对于炉心管的全长，1.0＞0.5(＝4/8)，满足上述(3)式。拉制的光纤的传输损失(相对波长1.55μm的光的传输损失)的测定值为0.162dB/km。
(实施例6)
使用具有L1＝0.4m、L2＝1.0m的炉心管(内周直径大体为30mm)的加热炉，进行光纤的拉制。用于拉丝的光纤母材的芯部由纯石英玻璃制成，包层部由加氟玻璃制成。拉丝速度为4m/s，拉丝张力为0.196N(20gf)，加热炉(炉中心的温度)的温度为1200℃。此时，即将进入到加热炉的光纤的温度(进丝温度)以光纤表面温度表示时为1600℃，刚从加热炉出来的光纤的温度以光纤表面温度表示时为1250℃。因此，在加热炉中，拉制的光纤中的温度为1600-1250℃的部分在加热炉全长1.0m的区间以平均约350℃/s的缓冷速度冷却。
对于炉心管的位置，0.4＜0.8(＝4×0.2)，满足上述(4)式。对于炉心管的全长，1.0＞0.5(＝4/8)，满足上述(3)式。拉制的光纤的传输损失(相对波长1.55μm的光的传输损失)的测定值为0.167dB/km。
(比较例3)
使用具有L1＝0.4m、L2＝1.0m的炉心管(内周直径大体为30mm)的加热炉，进行光纤的拉制。用于拉丝的光纤母材的芯部由纯石英玻璃制成，包层部由加氟玻璃制成。拉丝速度为4m/s，拉丝张力为0.196N(20gf)，加热炉(炉中心的温度)的温度为1000℃。此时，即将进入到加热炉的光纤的温度(进丝温度)以光纤表面温度表示时为1600℃，刚从加热炉出来的光纤的温度以光纤表面温度表示时为1050℃。因此，在加热炉中，拉制的光纤中的温度为1600-1050℃的部分在加热炉全长1.0m的区间以平均约2200℃/s的缓冷速度冷却。
在比较例3中，对于炉心管的位置，0.4＜0.8(＝4×0.2)，满足上述(4)式。对于炉心管的全长，1.0＞0.5(＝4/8)，满足上述(3)式。然而，在加热炉的部分，光纤的温度未能达到1200℃以上。拉制的光纤的传输损失(相对波长1.55μm的光的传输损失)的测定结果为0.168dB/km，与拆下加热炉的比较例1的传输损失为相同数值。
可以确认，如上述那样，在实施例5和实施例6中，相对波长1.55μm的光的传输损失为0.162-0.167dB/km，与比较例3的相对波长1.55μm的光的传输损失0.168dB/km相比，可在0.001-0.006dB/km的范围内降低传输损失。由实验结果可知，通过使加热炉(炉心管内周面的表面温度)的温度为1200℃以上，可对拉制后的光纤的温度为1300-1700℃的部分进行加热，使该部分的冷却速度减小，降低传输损失。由实施例2和实施例5可知，特别是通过使加热炉(炉心管内周面的表面温度)的温度为1300-1500℃，可进一步降低传输损失。
另外，还改变拉丝速度条件，进行了实验。实施例7和实施例8为上述第1实施形式的光纤制造装置和制造方法的实施例，比较例4为用于与上述第1实施形式的光纤制造装置和制造方法的实施例进行对比的比较例。
(实施例7)
使用具有L1＝0.8m、L2＝1.0m的炉心管(内周直径大体为30mm)的加热炉，进行光纤的拉制。用于拉丝的光纤母材的芯部由纯石英玻璃制成，包层部由加氟玻璃制成。拉丝速度为8m/s，拉丝张力为0.196N(20gf)，加热炉(炉中心的温度)的温度为1300℃。此时，即将进入到加热炉的光纤的温度(进丝温度)以光纤表面温度表示时为1700℃，刚从加热炉出来的光纤的温度以光纤表面温度表示时为1550℃。因此，在加热炉中，拉制的光纤中的温度为1700-1550℃的部分在加热炉全长1.0m的区间以平均约1200℃/s的缓冷速度冷却。
对于炉心管的位置，0.8＜1.6(＝8×0.2)，满足上述(4)式。对于炉心管的全长，1.0＝1.0(＝8/8)，满足上述(3)式。拉制的光纤的传输损失(相对波长1.55μm的光的传输损失)的测定值为0.167dB/km。
(实施例8)
使用具有L1＝0.8m、L2＝2.0m的炉心管(内周直径大体为30mm)的加热炉，进行光纤的拉制。用于拉丝的光纤母材的芯部由纯石英玻璃制成，包层部由加氟玻璃制成。拉丝速度为8m/s，拉丝张力为0.196N(20gf)，加热炉(炉中心的温度)的温度为1300℃。此时，即将进入到加热炉的光纤的温度(进丝温度)以光纤表面温度表示时为1700℃，刚从加热炉出来的光纤的温度以光纤表面温度表示时为1450℃。因此，在加热炉中，拉制的光纤中的温度为1700-1450℃的部分在加热炉全长2.0m的区间以平均约1000℃/s的缓冷速度冷却。
对于炉心管的位置，0.8＜1.6(＝8×0.2)，满足上述(4)式。对于炉心管的全长，2.0＞1.0(＝8/8)，满足上述(3)式。拉制的光纤的传输损失(相对波长1.55μm的光的传输损失)的测定值为0.165dB/km。
(比较例4)
使用具有L1＝2.0m、L2＝1.0m的炉心管(内周直径大体为30mm)的加热炉，进行光纤的拉制。用于拉丝的光纤母材的芯部由纯石英玻璃制成，包层部由加氟玻璃制成。拉丝速度为8m/s，拉丝张力为0.196N(20gf)，加热炉(炉中心的温度)的温度为1300℃。此时，即将进入到加热炉的光纤的温度(进丝温度)以光纤表面温度表示时为1000℃。
对于炉心管的位置，2.0＞1.6(＝8×0.2)，未满足上述(4)式。对于炉心管的全长，1.0＝1.0(＝8/8)，满足上述(3)式。拉制的光纤的传输损失(相对波长1.55μm的光的传输损失)的测定结果为0.168dB/km，与拆下加热炉的比较例1的传输损失为相同数值。
可以确认，如上述那样，在实施例7和实施例8中，相对波长1.55μm的光的传输损失为0.165-0.167dB/km，与比较例4的相对波长1.55μm的光的传输损失0.168dB/km相比，可在0.001-0.003dB/km的范围内降低传输损失。拉丝速度为8m/s的场合，作为加热炉的炉心管的位置，当L1为2.0m时，拉制后的光纤的温度为1200-1700℃的部分的加热难以进行，不能减小该部分的冷却速度，使传输损失增加。另外，即使在将加热炉的炉心管配置在满足(4)式的位置的场合，当炉心管的全长短于1.0m时，拉制后的光纤的温度为1200-1700℃的部分的加热也难以进行，不能减小该部分的冷却速度，使传输损失增加。
这样，由上述实验结果可知，在本第1实施形式的光纤制造装置和制造方法中，拉丝炉11与树脂硬化部31(涂覆模51)之间设置有加热炉21，用于在1200-1700℃的范围内的温度对在拉丝炉11中加热拉丝后、用UV树脂52被覆之前的光纤3加热，所以，其温度为1200-1700℃的部分的规定区间的冷却速度变慢，从而使光纤3的假想温度变低，原子排列的杂乱性下降，所以，可以制造在加热拉丝后到UV树脂52的被覆之间降低了瑞利散射强度、减少了传输损失的光纤3。另外，通过控制对拉丝后、进行UV树脂52被覆之前的光纤3的冷却速度，可减少瑞利散射强度，所以，不需要上述现有技术那样的用于再加热的热处理，极易适用于表面硬化和被覆了UV树脂52的光纤丝坯4的大批量生产。
另外，通过由加热炉21在1300-1600℃范围内的温度对由拉丝炉11进行了加热拉丝后、进行UV树脂52被覆之前的光纤3加热，可使光纤3的温度为1200-1700℃的部分中的规定区间的光纤3的冷却速度变慢，从而使光纤3的假想温度下降，进一步降低瑞利散射强度。
另外，通过将加热炉21的炉心管23的位置设置在满足上述(4)式的位置，可确实地对由拉丝炉11进行了加热拉丝后、进行树脂52被覆之前的光纤3中温度为1200-1700℃的部分的规定区间进行加热，使该部分的冷却速度适当地减小。
另外，通过将加热炉21的炉心管23的位置设置在即将进入炉心管23之前的光纤温度(进丝温度)为1400-1800℃的范围的位置，可确实地对由拉丝炉11进行了加热拉丝后、进行树脂52被覆之前的光纤3中温度为1200-1700℃的部分的规定区间进行加热，使该部分的冷却速度适当地减小。
另外，通过使加热炉21的炉心管23的全长为满足上述(3)式的长度，可确实地对由拉丝炉11进行了加热拉丝后、进行树脂52被覆之前的光纤3中温度为1200-1700℃的部分的规定区间进行加热，使该部分的冷却速度适当地减小。
另外，由于使加热炉21的炉心管23内为氮气氛围，所以，可减小加热炉21(炉心管23)内的冷却速度，可实现光纤3的进一步的低传输损失化。另外，当使拉丝炉11的炉心管13内为氦气氛围时，拉丝炉11(炉心管13)内的光纤3的冷却速度为30000℃/s左右，由于拉丝炉11与加热炉21之间为空冷，所以光纤3的冷却速度为4000-5000℃/s，可在对光纤母材2进行加热软化使其逐渐达到一定直径之前迅速冷却，抑制光纤3的外径的变化。另外，如使拉丝炉11的炉管13内为氦气氛围，在拉丝炉11与加热炉21间进行空冷，则在4000℃/s以上的冷却速度下冷却进入加热炉21之前的光纤3中温度高于1700℃的部分，所以，可减小用于冷却光纤3所需设备高度。而且即使在高于1700℃的高温下以30000℃/s左右的冷却速度急冷，假想温度也比1700℃低，所以，对瑞利散射没有影响。
另外，由于设置有用于测量从加热炉21出来的光纤3的外径的外径测量仪41和相应于外径测量仪41的输出信号控制卷筒42(驱动马达43)的转速以使光纤3的外径为规定值的控制装置44，所以，可测量从加热炉21出来的、外径大小处于稳定状态的光纤3的外径，根据该稳定的外径控制卷筒42(驱动马达43)的转速，适当控制光纤3的拉丝速度。
下面，根据图3和图4说明上述第1实施形式的变形例。如图3所示，在石英系光纤的拉丝装置101中，加热炉21的加热器22包含第1加热器71、第2加热器72、及第3加热器73。各加热器71、72、73在拉制光纤母材2的方向(在图2中为上下方向)按第1加热器71、第2加热器72、及第3加热器73的顺序配置。各加热器71、72、73的温度受到调节，以满足
T1＝T2+25℃ …………………… (5)
T3＝T2-25℃ …………………… (6)
其中，T1：炉心管23的与第1加热器71对应的位置处内周面的表面温度；
T2：炉心管23的与第2加热器72对应的位置处内周面的表面温度；
T3：炉心管23的与第3加热器73对应的位置处内周面的表面温度；
这样的关系。T1和T2的温度差或T2与T3的温度差不限于上述25℃，例如也可为30℃左右的温度差。
这样，通过设置第1加热器71、第2加热器72、及第3加热器73，在加热炉21的炉心管23内，形成拉丝炉11侧为高温、树脂硬化部31(涂覆模51)侧为低温的温度梯度。由拉丝炉11进行加热拉丝后的光纤3的温度具有从拉丝炉11侧朝树脂硬化部31(涂覆模51)侧下降的温度分布。因此，通过如上述那样设置调节了各自温度的第1加热器71、第2加热器72、及第3加热器73，在加热炉21形成拉丝炉11侧为高温、树脂硬化部31(涂覆模51)侧为低温的温度梯度，炉心管23内具有与光纤3的温度对应的温度分布，可适当地保持与光纤3的温度差，由更适当的冷却速度冷却光纤3。
作为再另一变形例，也可如图4所示拉丝装置201那样，在拉丝炉11一体设置加热炉21。即使这样在拉丝炉11连续地一体设置加热炉21的场合，通过使在拉丝炉11中加热拉丝后、用UV树脂52被覆之前的光纤3中温度为1200-1700℃的部分的规定区间的冷却速度变慢，从而使光纤3的假想温度变低，降低原子排列的杂乱性，所以，可以在加热拉丝后到UV树脂52被覆的极短期间制造降低了瑞利散射强度、减少了传输损失的光纤3。
(第2实施形式)
下面，参照图5说明本发明的光纤的制造装置和制造方法的第2
实施形式。
拉丝装置301为石英系光纤的拉丝装置，具有拉丝炉11、缓冷用加热炉21、及树脂硬化部31，拉丝炉11、加热炉21、及树脂硬化部31在对光纤母材2进行拉制的方向(图5中为从上到下的方向)按拉丝炉11、缓冷用加热炉21、树脂硬化部31的顺序配置。将保持于母材供给装置(图中未示出)的光纤母材2供给到拉丝炉11，由拉丝炉11内的加热器12对光纤母材2的下端进行加热使其软化，拉制光纤3。在拉丝炉11的炉心管13连接用于选择性地供给氦气或氮气的氦气/氮气供给部314的氦气/氮气供给通道315，使拉丝炉11的炉心管13内成为氦气氛围或氮气氛围。进行了加热拉丝的光纤3在炉心管13内被急冷至1700℃左右。之后，光纤3被从炉心管13的下部引出到拉丝炉11外，在拉丝炉11与加热炉21之间空冷。氦气的热传导系数λ(T＝300K)为150mW/(m·K)，氮气的热传导系数λ(T＝300K)为26mW/(m·K)，空气的热传导系数λ(T＝300K)为26mW/(m·K)。
将空冷后的光纤3送到加热炉21，使光纤3的规定部位以规定的冷却速度缓冷。加热炉21的缓冷通过以1000℃/s以下的冷却速度使经过加热拉丝后的光纤3的、温度为1300-1700℃的部分中光纤3的温度差在50℃以上的区间冷却而进行。特别是最好以1000℃/s以下的冷却速度使经过加热拉丝后的光纤3的、温度为1400-1700℃的部分中光纤3的温度差在50℃以上的区间冷却。为此，加热炉21的加热器22和炉心管23的设置位置和在光纤母材2拉丝方向(在图5中为上下方向)上的全长在考虑拉丝速度的前提下进行设定。在这里考虑拉丝速度，是因为拉丝速度变快时使光纤3的相同温度的位置下降到下方。另外，对加热炉21的加热器22的温度进行设定，使得位于炉心管23内的光纤3的温度差在50℃以上的区间以1000℃/s以下的冷却速度冷却。
另外，在加热炉21的炉心管23中，连接氮气供给部24的氮气供给通道25，加热炉21的炉心管23内成为氮气氛围。氮气比氦气的热传导系数小，起到减小光纤冷却速度的效果。也可不用氮气，而是使用空气或氩气等分子量较大的气体等。当然，在使用石墨加热器的场合，需要使用惰性气体。
下面，根据图6说明使用上述拉丝装置301进行本第2实施形式1的光纤制造装置和制造方法的实验的结果。在这些实验中，通用的条件如下。作为光纤母材2，使用外径35mm的母材，从该光纤母材2拉制外径125μm的光纤3。拉丝炉的温度以炉心管内周面的表面温度表示时为2000℃左右(相应于拉丝张力稍有些变化)。在以下实施例(实施例9-实施例24)中，光纤3的温度由光纤3的表面温度表示。光纤3的表面温度和光纤3内部的温度差为20-100℃左右。设拉丝炉11和加热炉21的温度为各炉心管13、23的内周面(与光纤母材2或光纤3的表面相向的面)的表面温度。
实施例9-实施例12为上述第2实施形式的光纤制造装置和制造方法的实施例，比较例5-比较例7为用于与上述第2实施形式的光纤的制造装置和制造方法的实施例进行对比的比较实验例。
(实施例9)
使用具有在光纤母材拉制方向上的全长(L2)为2m的炉心管(内周直径大体为30mm)的加热炉，进行光纤的拉制。向拉丝炉(炉心管)中供给氮气。用于拉丝的光纤母材的芯部由纯石英玻璃制成，包层部由加氟玻璃制成。拉丝速度为100m/min，拉丝张力为0.196N(20gf)，加热炉(炉心管内周面的表面温度)的温度为1400℃。此时，即将进入到加热炉的光纤的温度以光纤表面温度表示时为1700℃，刚从加热炉出来的光纤的温度以光纤表面温度表示时为1450℃。因此，在加热炉中，拉制的光纤中的温度为1450-1700℃的部分在加热炉全长2m的区间以平均约250℃/s的冷却速度冷却。
拉制的光纤的传输损失(相对波长1.55μm的光的传输损失)的测定值为0.165dB/km。另外，从测定传输损失的波长特性的数据求出的瑞利散射系数为0.825dBμm4/km。
(实施例10)
使用具有在光纤母材拉制方向上的全长(L2)为2m的炉心管(内周直径大体为30mm)的加热炉，进行光纤的拉制。向拉丝炉(炉心管)中供给氦气。用于拉丝的光纤母材的芯部由纯石英玻璃制成，包层部由加氟玻璃制成。拉丝速度为400m/min，拉丝张力为0.294N(30gf)，加热炉(炉心管内周面的表面温度)的温度为1200℃。此时，即将进入到加热炉的光纤的温度以光纤表面温度表示时为1550℃，刚从加热炉出来的光纤的温度以光纤表面温度表示时为1300℃。因此，在加热炉中，拉制的光纤中的温度为1300-1550℃的部分在加热炉全长2m的区间以平均约1000℃/s的冷却速度冷却。
拉制的光纤的传输损失(相对波长1.55μm的光的传输损失)的测定值为0.167dB/km。另外，从测定传输损失的波长特性的数据求出的瑞利散射系数为0.838dBμm4/km。
(实施例11)
使用具有在光纤母材拉制方向上的全长(L2)为0.5m的炉心管(内周直径大体为30mm)的加热炉，进行光纤的拉制。向拉丝炉(炉心管)中供给氮气。拉制的光纤母材的芯部由纯石英玻璃制成，包层部由加氟玻璃制成。拉丝速度为100m/min，拉丝张力为0.245N(25gf)，加热炉(炉心管内周面的表面温度)的温度为1450℃。此时，即将进入到加热炉的光纤的温度以光纤表面温度表示时为1550℃，刚从加热炉出来的光纤的温度以光纤表面温度表示时为1500℃。因此，在加热炉中，拉制的光纤中的温度为1500-1550℃的部分在加热炉全长0.5m的区间以平均约250℃/s的冷却速度冷却。
拉制的光纤的传输损失(相对波长1.55μm的光的传输损失)的测定值为0.166dB/km。另外，从测定传输损失的波长特性的数据求出的瑞利散射系数为0.838dBμm4/km。
(实施例12)
使用具有在光纤母材拉制方向上的全长(L2)为2m的炉心管(内周直径大体为30mm)的加热炉，进行光纤的拉制。向拉丝炉(炉心管)中供给氮气。用于拉丝的光纤母材的芯部由纯石英玻璃制成，包层部由加氟玻璃制成。拉丝速度为30m/min，拉丝张力为0.196N(20gf)，加热炉(炉心管内周面的表面温度)的温度为1400℃。此时，即将进入到加热炉的光纤的温度以光纤表面温度表示时为1700℃，刚从加热炉出来的光纤的温度以光纤表面温度表示时为1420℃。因此，在加热炉中，拉制的光纤中的温度为1420-1700℃的部分在加热炉全长2m的区间以平均约90℃/s的冷却速度冷却。
拉制的光纤的传输损失(相对波长1.55μm的光的传输损失)的测定值为0.160dB/km。另外，从测定传输损失的波长特性的数据求出的瑞利散射系数为0.805dBμm4/km。
(比较例5)
在拆下加热炉的状态下进行光纤的拉制。向拉丝炉(炉心管)中供给氦气。用于拉丝的光纤母材的芯部由纯石英玻璃制成，包层部由加氟玻璃制成。拉丝速度为100m/min，拉丝张力为0.294N(30gf)。此时，光纤中的温度为1300-1700℃的部分以平均约30000℃/s的冷却速度冷却。
拉制的光纤的传输损失(相对波长1.55μm的光的传输损失)的测定值为0.175dB/km。另外，从测定传输损失的波长特性的数据求出的瑞利散射系数为0.88dBμm4/km。
(比较例6)
在拆下加热炉的状态下进行光纤的拉制。向拉丝炉(炉心管)中供给氦气。用于拉丝的光纤母材的芯部由纯石英玻璃制成，包层部由加氟玻璃制成。拉丝速度为100m/min，拉丝张力为0.196N(20gf)。此时，光纤中的温度为1300-1700℃的部分以平均约5000℃/s的冷却速度冷却。
拉制的光纤的传输损失(相对波长1.55μm的光的传输损失)的测定值为0.170dB/km。另外，从测定传输损失的波长特性的数据求出的瑞利散射系数为0.85dBμm4/km。
(比较例7)
使用具有在光纤母材拉制方向上的全长(L2)为2m的炉心管(内周直径大体为30mm)的加热炉，进行光纤的拉制。向拉丝炉(炉心管)中供给氮气。用于拉丝的光纤母材的芯部由纯石英玻璃制成，包层部由加氟玻璃制成。拉丝速度为100m/min，拉丝张力为0.294N(30gf)，加热炉(炉心管内周面的表面温度)的温度为900℃。此时，即将进入到加热炉之前的光纤的温度以光纤表面温度表示时为1300℃，刚从加热炉出来后的光纤的温度以光纤表面温度表示时为1000℃。因此，在加热炉中，拉制的光纤中的温度为1000-1300℃的部分在加热炉全长2m的区间以平均约250℃/s的冷却速度冷却。
拉制的光纤的传输损失(相对波长1.55μm的光的传输损失)的测定值为0.170dB/km。另外，从测定传输损失的波长特性的数据求出的瑞利散射系数为0.85dBμm4/km。
如以上那样，在实施例9-实施例12中，瑞利散射系数为0.805-0.838dBμm4/km，相对波长1.55μm的光的传输损失为0.160-0.167dB/km，与比较例5-比较例7的瑞利散射系数0.85-0.88dBμm4/km和相对波长1.55μm的光的传输损失0.170-0.175dB/km相比，可降低瑞利散射系数，减小传输损失。
另外，还改变光纤母材的芯部所含有的羟基浓度在上述实施例9的实验条件进行了实验。实施例13和实施例14为上述第2实施形式的光纤制造装置和制造方法的实施例。
(实施例13)
在用于拉丝的光纤母材的芯部含有羟基，使得1.38μm波长的羟基吸收产生的传输损失为0.02dB/km。向拉丝炉(炉心管)中供给氮气。使用具有全长(L2)为2m的炉心管(内周直径大体为30mm)的加热炉，使拉丝速度为100m/min，拉丝张力为0.196N(20gf)，加热炉(炉心管内周面的表面温度)的温度为1400℃。此时，即将进入到加热炉的光纤的温度以光纤表面温度表示时为1700℃，刚从加热炉出来的光纤的温度以光纤表面温度表示时为1450℃。因此，在加热炉中，拉制的光纤中的温度为1450-1700℃的部分在加热炉全长2m的区间以平均约250℃/s的冷却速度冷却。
拉制的光纤的传输损失(相对波长1.55μm的光的传输损失)的测定值为0.164dB/km。另外，从测定传输损失的波长特性的数据求出的瑞利散射系数为0.82dBμm4/km。
(实施例14)
在用于拉丝的光纤母材的芯部含有羟基，使得1.38μm波长的羟基吸收产生的传输损失为0.5dB/km。向拉丝炉(炉心管)中供给氮气。使用具有全长(L2)为2m的炉心管(内周直径大体为30mm)的加热炉，使拉丝速度为100m/min，拉丝张力为0.196N(20gf)，加热炉(炉心管内周面的表面温度)的温度为1400℃。此时，即将进入到加热炉的光纤的温度以光纤表面温度表示时为1700℃，刚从加热炉出来的光纤的温度以光纤表面温度表示时为1450℃。因此，在加热炉中，拉制的光纤中的温度为1450-1700℃的部分在加热炉全长2m的区间以平均约250℃/s的冷却速度冷却。
拉制的光纤的传输损失(相对波长1.55μm的光的传输损失)的测定值为0.165dB/km。另外，从测定传输损失的波长特性的数据求出的瑞利散射系数为0.815dBμm4/km。
如以上那样，在实施例13-实施例14中，瑞利散射系数为0.815-0.82dBμm4/km，相对波长1.55μm的光的传输损失为0.164-0.165dB/km，与实施例9的瑞利散射系数0.825dBμm4/km和相对波长1.55μm的光的传输损失0.165dB/km相比，可降低瑞利散射系数，减小传输损失。在拉制的光纤母材的芯部含有羟基使1.38μm波长的羟基吸收产生的传输损失为0.5dB/km的实施例14中，与实施例9相比，降低了瑞利散射系数，但羟基吸收产生的传输损失达到了不能忽视的程度，与瑞利散射系数的减小相当的效果相抵消，如含有更多的羟基量，则会导致传输损失进一步增加。
另外，还改变光纤母材的芯部所含有的氯浓度在上述实施例9的实验条件进行了实验。实施例15和实施例17为上述第2实施形式的光纤制造装置和制造方法的实施例。
(实施例15)
在用于拉丝的光纤母材的芯部含有氯，使得相对纯石英玻璃的比折射率差为0.0001。向拉丝炉(炉心管)中供给氮气。使用具有全长(L2)为2m的炉心管(内周直径大体为30mm)的加热炉，使拉丝速度为100m/min，拉丝张力为0.196N(20gf)，加热炉(炉心管内周面的表面温度)的温度为1400℃。此时，即将进入到加热炉的光纤的温度以光纤表面温度表示时为1700℃，刚从加热炉出来的光纤的温度以光纤表面温度表示时为1450℃。因此，在加热炉中，拉制的光纤中的温度为1450-1700℃的部分在加热炉全长2m的区间以平均约250℃/s的冷却速度冷却。
拉制的光纤的传输损失(相对波长1.55μm的光的传输损失)的测定值为0.164dB/km。另外，从测定传输损失的波长特性的数据求出的瑞利散射系数为0.82dBμm4/km。
(实施例16)
在用于拉丝的光纤母材的芯部含有氯，使得相对纯石英玻璃的比折射率差为0.0005。向拉丝炉(炉心管)中供给氮气。使用具有全长(L2)为2m的炉心管(内周直径大体为30mm)的加热炉，使拉丝速度为100m/min，拉丝张力为0.196N(20gf)，加热炉(炉心管内周面的表面温度)的温度为1400℃。此时，即将进入到加热炉的光纤的温度以光纤表面温度表示时为1700℃，刚从加热炉出来的光纤的温度以光纤表面温度表示时为1450℃。因此，在加热炉中，拉制的光纤中的温度为1450-1700℃的部分在加热炉全长2m的区间以平均约250℃/s的冷却速度冷却。
拉制的光纤的传输损失(相对波长1.55μm的光的传输损失)的测定值为0.163dB/km。另外，从测定传输损失的波长特性的数据求出的瑞利散射系数为0.815dBμm4/km。
(实施例17)
在用于拉丝的光纤母材的芯部含有氯，使得相对纯石英玻璃的比折射率差为0.001。向拉丝炉(炉心管)中供给氮气。使用具有全长(L2)为2m的炉心管(内周直径大体为30mm)的加热炉，使拉丝速度为100m/min，拉丝张力为0.196N(20gf)，加热炉(炉心管内周面的表面温度)的温度为1400℃。此时，即将进入到加热炉的光纤的温度以光纤表面温度表示时为1700℃，刚从加热炉出来的光纤的温度以光纤表面温度表示时为1450℃。因此，在加热炉中，拉制的光纤中的温度为1450-1700℃的部分在加热炉全长2m的区间以平均约250℃/s的冷却速度冷却。
拉制的光纤的传输损失(相对波长1.55μm的光的传输损失)的测定值为0.165dB/km。另外，从测定传输损失的波长特性的数据求出的瑞利散射系数为0.825dBμm4/km。
如以上那样，在实施例15-实施例17中，瑞利散射系数为0.815-0.825dBμm4/km，相对波长1.55μm的光的传输损失为0.163-0.165dB/km，与实施例9的瑞利散射系数0.825dBμm4/km和相对波长1.55μm的光的传输损失0.165dB/km相比，可降低瑞利散射系数，减小传输损失。在用于拉丝的光纤母材的芯部含有氯使相对纯石英玻璃的比折射率差为0.001的实施例17中，与实施例9的结果相同，含有氯使假想温度下降、减小了瑞利散射系数所相当的量与氯自身使瑞利散射强度增加相当的量相抵消，如含有更多的氯量，则会导致传输损失增加。
另外，还在改变光纤母材的包层部的构成和提高拉丝张力的条件下进行了实验。实施例18和实施例19为上述第2实施形式的光纤制造装置和制造方法的实施例，比较例8和比较例9为用于与上述第2实施形式的光纤的制造装置和制造方法的实施例进行对比的比较例。在以下实验中使用的光纤母材402如图7A和图7B所示那样，由纯石英玻璃(折射率n1)制成的芯部412、由加氟玻璃(折射率n2)制成的第1包层部422、及纯石英玻璃(折射率n1)制成的第2包层部432构成。第1包层部422具有从芯部412的外周到半径a的区域，其外径为2a。第2包层部432具有从第1包层部422的外周到半径d(外周)的区域，其外径为2d。在实验中，使用2d＝35mm的光纤母材402。第2包层部432也可使用高纯度石英玻璃代替纯石英玻璃。
(实施例18)
用于拉丝的光纤母材的芯部由纯石英玻璃制成，包层部中从光纤母材中心到a＝12.25mm(a/d＝0.7)的部分由加氟玻璃制成，a＝12.25mm(a/d＝0.7)以上的部分由纯石英玻璃制成。向拉丝炉(炉心管)中供给氮气。使用具有全长(L2)为2m的炉心管(内周直径大体为30mm)的加热炉，进行光纤的拉制。拉丝速度为100m/min，拉丝张力为0.490N(50gf)，加热炉(炉心管内周面的表面温度)的温度为1450℃。此时，即将进入到加热炉的光纤的温度以光纤表面温度表示时为1700℃，刚从加热炉出来的光纤的温度以光纤表面温度表示时为1450℃。因此，在加热炉中，拉制的光纤中的温度为1450-1700℃的部分在加热炉全长2m的区间以平均约250℃/s的冷却速度冷却。
拉制的光纤的传输损失(相对波长1.55μm的光的传输损失)的测定值为0.164dB/km。另外，从测定传输损失的波长特性的数据求出的瑞利散射系数为0.825dBμm4/km。
(实施例19)
用于拉丝的光纤母材的芯部由纯石英玻璃制成，包层部中从光纤母材中心到a＝15.75mm(a/d＝0.9)的部分由加氟玻璃制成，a＝15.75mm(a/d＝0.9)以上的部分由纯石英玻璃制成。向拉丝炉(炉心管)中供给氮气。使用具有全长(L2)为2m的炉心管(内周直径大体为30mm)的加热炉，进行光纤的拉制。拉丝速度为100m/min，拉丝张力为0.490N(50gf)，加热炉(炉心管内周面的表面温度)的温度为1450℃。此时，即将进入到加热炉的光纤的温度以光纤表面温度表示时为1700℃，刚从加热炉出来的光纤的温度以光纤表面温度表示时为1450℃。因此，在加热炉中，拉制的光纤中的温度为1450-1700℃的部分在加热炉全长2m的区间以平均约250℃/s的冷却速度冷却。
拉制的光纤的传输损失(相对波长1.55μm的光的传输损失)的测定值为0.166dB/km。另外，从测定传输损失的波长特性的数据求出的瑞利散射系数为0.835dBμm4/km。
(比较例8)
用于拉丝的光纤母材的芯部由纯石英玻璃制成，包层部中从光纤母材中心到a＝16.625mm(a/d＝0.95)的部分由加氟玻璃制成，a＝16.625mm(a/d＝0.95)以上的部分由纯石英玻璃制成。向拉丝炉(炉心管)中供给氮气。使用具有全长(L2)为2m的炉心管(内周直径大体为30mm)的加热炉，进行光纤的拉制。拉丝速度为100m/min，拉丝张力为0.490N(50gf)，加热炉(炉心管内周面的表面温度)的温度为1450℃。此时，即将进入到加热炉的光纤的温度以光纤表面温度表示时为1700℃，刚从加热炉出来的光纤的温度以光纤表面温度表示时为1450℃。因此，在加热炉中，拉制的光纤中的温度为1450-1700℃的部分在加热炉全长2m的区间以平均约250℃/s的冷却速度冷却。
拉制的光纤的传输损失(相对波长1.55μm的光的传输损失)的测定值为0.176dB/km。另外，从测定传输损失的波长特性的数据求出的瑞利散射系数为0.89dBμm4/km。
(比较例9)
用于拉丝的光纤母材的芯部由纯石英玻璃制成，包层部的全范围(a＝d)由加氟玻璃制成。使用具有全长(L2)为2m的炉心管(内周直径大体为30mm)的加热炉，进行光纤的拉制。向拉丝炉(炉心管)中供给氮气。拉丝速度为100m/min，拉丝张力为0.490N(50gf)，加热炉(炉心管内周面的表面温度)的温度为1450℃。此时，即将进入到加热炉的光纤的温度以光纤表面温度表示时为1700℃，刚从加热炉出来的光纤的温度以光纤表面温度表示时为1450℃。因此，在加热炉中，拉制的光纤中的温度为1450-1700℃的部分在加热炉全长2m的区间以平均约250℃/s的冷却速度冷却。
拉制的光纤的传输损失(相对波长1.55μm的光的传输损失)的测定值为0.185dB/km。另外，从测定传输损失的波长特性的数据求出的瑞利散射系数为0.94dBμm4/km。
如以上那样，在将拉丝张力提高为0.490N(50gf)的场合，实施例18和实施例19的瑞利散射系数为0.825-0.835dBμm4/km，相对波长1.55μm的光的传输损失为0.164-0.166dB/km，与实施例9-实施例12的结果相同，与比较例8和比较例9的瑞利散射系数0.89-0.94dBμm4/km和相对波长1.55μm的光的传输损失0.176-0.185dB/km相比，可降低瑞利散射系数，减小传输损失。
另外，还改变光纤母材进行了实验。实施例20为上述第1实施形式和第2实施形式的光纤制造装置和制造方法的实施例。在以上实验中使用的光纤母材的芯部由加锗石英玻璃制成，包层部由石英玻璃制成。
(实施例20)
使用加热炉进行光纤的拉制，该加热炉具有全长(L2)为2m的炉心管(内周直径大体为30mm)，从拉丝炉的加热器下端到加热炉的炉心管上端的距离(L1)为0.4m。拉丝炉与加热炉的间隔设定成0.05m。用于拉丝的光纤母材的芯部由加锗石英玻璃制成，包层部由石英玻璃制成。芯部与包层部的折射率差Δn为0.36％。拉丝速度为8m/s(480m/min)，拉丝张力为0.785N(80gf)，加热炉(炉心管内周面的表面温度)的温度为1400℃。此时，即将进入到加热炉的光纤的温度(进丝温度)以光纤表面温度表示时为1600℃左右，刚从加热炉出来的光纤的温度以光纤表面温度表示时为1500℃左右。因此，在加热炉中，拉制的光纤中的温度为1500-1600℃的部分在加热炉全长2m的区间以平均约500-700℃/s的缓冷速度冷却。
拉制的光纤的传输损失(相对波长1.55μm的光的传输损失)的测定值为0.182dB/km。另外，从测定传输损失的波长特性的数据求出的瑞利散射系数为0.92dBμm4/km，作为含锗单模光纤，可充分减少传输损失。拉制的光纤的外径为125±0.1μm。
这样，由上述实验结果可知，在本第2实施形式的光纤制造装置和制造方法中，通过使由拉丝炉11加热拉丝后、进行UV树脂52被覆之前的光纤3的温度为1300-1700℃的部分中、光纤3的温度差在50℃以上的区间的冷却速度在1000℃/s以下，从而降低了光纤3的假想温度，减小了原子排列的杂乱性，所以，可以在加热拉丝后到UV树脂52的被覆的极短期间制造降低了瑞利散射强度、减少了传输损失的光纤3。另外，通过控制对拉丝后、进行UV树脂52被覆之前的光纤3的冷却速度，可减少瑞利散射强度，所以，不需要上述现有技术那样的用于再加热的热处理，极易适用于在表面硬化和被覆了UV树脂52的光纤丝坯4的大批量生产。
另外，通过使用具有在包含添加物的状态下相对纯石英玻璃的比折射率差为0.001以下的芯部的光纤母材作为光纤母材2，可使光纤3的假想温度进一步下降，进一步减小瑞利散射强度。
另外，通过将芯部含有羟基使得1.38μm波长的羟基吸收产生的传输损失为0.02-0.5dB/km的光纤母材作为光纤母材2，可使光纤3的假想温度进一步下降，进一步减小瑞利散射强度。通过使1.38μm波长的羟基吸收产生的传输损失为0.02dB/km以上地含有羟基，可使光纤3的假想温度进一步下降，进一步减小瑞利散射强度。当使1.38μm波长的羟基吸收产生的传输损失比0.5dB/km更大地含有羟基时，羟基的吸收使损失增加，抵消了添加羟基降低瑞利散射强度的效果，传输损失增加。
另外，通过将芯部含有氯以使得相对纯石英玻璃的比折射率差为0.0001-0.001的光纤母材作为光纤母材2，可使光纤3的假想温度进一步下降，进一步减小瑞利散射强度。通过使得相对纯石英玻璃的比折射率差为0.0001以上地含有氯，可使光纤3的假想温度进一步下降，进一步减小瑞利散射强度。另外，当使得比折射率差比0.001更大地含有氯时，氯自身使瑞利散射强度增加，与添加氯降低瑞利散射强度的效果相抵消，传输损失增加。
将具有第1包层部422和第2包层部432的光纤母材402用作光纤母材，该第1包层部422为由加氟玻璃制成的、从芯部412外周到与光纤母材402中心的距离相对光纤母材402半径的比率a/d处于0.7-0.9范围内的位置的部分，该第2包层部432为由纯石英玻璃制成的、从与光纤母材402中心的距离相对光纤母材402半径的比率a/d处于0.7-0.9范围内的位置到外周的部分，这样，即使在对光纤3作用大张力时，也可抑制瑞利散射强度的增加，抑制损失的增加。为了不对光纤3的特性产生影响，作为与光的传输没有关系的部分，由纯石英玻璃制成与光纤母材402中心的距离相对光纤母材402半径的比率a/d为0.7以上的部分。另一方面，如由纯石英玻璃制成从与中心的距离相对光纤母材402半径的比率a/d为0.9以上范围内的位置到外周的部分，由于在张力变大的场合瑞利散射强度产生变化，所以，传输损失增大。
另外，在拉丝速度快的场合，使拉丝炉11的炉心管13内为氦气氛围，在拉丝炉11与加热炉21之间进行空冷，以4000℃/s以上的冷却速度冷却进入加热炉21之前的光纤3的温度高于1700℃的部分，所以，可减小冷却光纤3所需设备高度。另外，由于在高于1700℃的温度下以极短的时间进行原子的构造缓和，所以，即使在以4000℃/s以上的冷却速度冷却的场合，也可维持各温度的平衡状态，不对瑞利散射强度产生影响。
产业上利用的可能性
本发明的光纤制造装置和制造方法可用于从光纤母材拉制光纤的拉丝装置等。
Claims (9)
1.一种光纤的制造方法，对光纤母材进行加热拉丝，由树脂对拉制的光纤进行被覆；其特征在于：使被覆上述树脂之前的光纤的、温度为1300-1700℃的部分中上述光纤的温度差在50℃以上的区间以1000℃/s以下的冷却速度冷却。
2.如权利要求1所述的光纤制造方法，其特征在于：作为上述光纤母材，使用具有在含有添加物的状态下相对纯石英玻璃的比折射率差为0.001以下的芯部的光纤母材，对上述光纤母材进行加热拉丝。
3.如权利要求1所述的光纤制造方法，其特征在于：作为上述光纤母材，使用芯部含有羟基使得1.38μm波长的羟基吸收产生的传输损失为0.02-0.5dB/km的光纤母材，对上述光纤母材进行加热拉丝。
4.如权利要求1所述的光纤制造方法，其特征在于：作为上述光纤母材，使用芯部含有氯以使得相对纯石英玻璃的比折射率差为0.0001-0.001的光纤母材，对上述光纤母材进行加热拉丝。
5.如权利要求1所述的光纤制造方法，其特征在于：作为上述光纤母材，使用由高纯度石英玻璃制成包层部中从与上述光纤母材的中心的距离相对上述光纤母材的半径的比率处于0.7-0.9范围内的位置到最外周的部分的光纤母材，对上述光纤母材进行加热拉丝。
6.如权利要求1所述的光纤制造方法，其特征在于：以4000℃/s以上的冷却速度冷却由上述树脂被覆之前的光纤中的温度高于1700℃的部分。
7.一种光纤的制造装置，对光纤母材进行加热拉丝，由树脂对拉制的光纤进行被覆；其特征在于：在对上述光纤母材进行加热拉丝的拉丝炉与由上述树脂对上述拉制的光纤进行被覆的树脂被覆部之间设置有用于缓冷的加热炉，该加热炉对光纤的温度为1300-1700℃的部分中上述光纤的温度差在50℃以上的区间以1000℃/s以下的冷却速度进行缓冷。
8.如权利要求7所述的光纤制造装置，其特征在于：还具有氛围气体供给装置，该氛围气体供给装置供给具有与上述拉丝炉中的上述光纤的氛围气体相同或比其低的热传导系数的氛围气体，作为上述加热炉内的上述光纤的氛围气体。
9.如权利要求7所述的光纤制造装置，其特征在于：还设置有用于测量从上述加热炉出来的光纤的外径的外径测量仪和相应于上述外径测量仪的测量结果控制上述光纤的拉丝速度以使光纤外径为规定值的控制装置。
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