JP2020164389A - 光ファイバ線引炉用発熱体、光ファイバ線引炉、及び光ファイバの製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 簡易な構成で伝送損失が低減された光ファイバを製造し得る光ファイバ線引炉を実現し得る光ファイバ線引炉用発熱体、光ファイバ線引炉、及び光ファイバの製造方法を提供する。【解決手段】 光ファイバ線引炉用発熱体１１０は、貫通孔１１０Ｈ内に光ファイバ用母材１Ｐの少なくとも一部が配置される筒状の抵抗発熱体から成る発熱部１１０Ｆを備え、発熱部１１０Ｆは、一方の端部から長手方向に沿った所定の区間の第１部分１１１と、第１部分１１１よりも他方の端部側に位置する第２部分１１２とを含み、第２部分１１２は、一方の端部側の肉厚が第１部分１１１の肉厚以上であり、一方の端部側から他方の端部側に向かって肉厚が大きくなる。【選択図】 図２

Description

本発明は、光ファイバの線引炉用発熱体、光ファイバの線引炉、光ファイバの製造方法に関する。

光ファイバは、断面の構造が当該光ファイバと概ね同様の光ファイバ用母材が線引きされることで製造される。下記特許文献１には、光ファイバを線引きするための紡糸炉に用いられる発熱体が記載されている。この発熱体は、抵抗加熱型であり、一定の太さの黒鉛が蛇行するように形成されて、全体として概ね筒状の形状をしている。この発熱体で囲まれる領域の線引方向に沿った温度は、概ね一定となる。

特許第５５５７８６６号公報

ところで、光ファイバ通信システムにおいて光伝送距離の長距離化や光伝送速度の高速化を図るためには、光信号ノイズ比が高められなければならず、光ファイバの伝送損失の低減が求められている。光ファイバの製造方法が高度に洗練されている現在では、光ファイバに含まれる不純物による伝送損失はほぼ限界まで低下していると考えられている。残る伝送損失の主な原因は、光ファイバを構成するガラスの構造や組成の揺らぎに伴う散乱損失である。これは光ファイバがガラスで構成されているが故に不可避なものである。

ガラスの構造の揺らぎを低減する方法としては、溶融したガラスを冷却する際に緩やかに冷却することが知られている。このように溶融したガラスを緩やかに冷却する方法として、線引炉から線引きされた直後の光ファイバを徐冷することが試みられている。線引炉から線引きした光ファイバを徐冷炉で加熱する等して、光ファイバの冷却速度を低下させることが検討されている。上記特許文献１の発熱体を用いた線引炉においても、ガラスの構造の揺らぎを低減するためには、この発熱体からの熱で線引きされた光ファイバ裸線を徐冷炉で加熱することが必要である。

しかし、線引炉及び徐冷炉を備える光ファイバの製造施設は、線引炉の発熱体と徐冷炉の発熱体が必要であり、製造施設の構成が複雑化するという懸念がある。

そこで、本発明は、簡易な構成で伝送損失が低減された光ファイバを製造し得る光ファイバ線引炉を実現し得る光ファイバ線引炉用発熱体、光ファイバ線引炉、及び光ファイバの製造方法を提供しようとするものである。

上記課題を解決するため、本発明の光ファイバ線引炉用発熱体は、貫通孔内に光ファイバ用母材の少なくとも一部が配置される筒状の抵抗発熱体から成る発熱部を備え、前記発熱部は、一方の端部から長手方向に沿った所定の区間の第１部分と、前記第１部分よりも他方の端部側に位置する第２部分とを含み、前記第２部分は、前記一方の端部側の肉厚が前記第１部分の肉厚以上であり、前記一方の端部側から前記他方の端部側に向かって肉厚が大きくなることを特徴とするものである。

このような光ファイバ線引炉用発熱体によれば、第１部分と第２部分とに同じ大きさの電流が流れる場合、第２部分の最小の肉厚以下である第１部分では、電流密度が第２部分の電流密度以上となり、第２部分以上の温度に発熱する。従って、第１部分が光ファイバ用母材を線引きする温度まで発熱するように光ファイバ線引炉用発熱体に電圧を印加する場合であっても、第２部分における一方の端部側の温度は第１部分の温度以下である。さらに、第２部分は、一方の端部側から他方の端部側に向かって電流密度が低くなるため、一方の端部側から他方の端部側に向かって温度が低くなるように発熱する。従って、第１部分で線引きされた光ファイバ裸線の温度を第２部分で徐々に下げることができる。すなわち、第２部分で光ファイバ裸線を徐冷することができる。本発明の光ファイバ線引炉用発熱体は、このように光ファイバ裸線を線引きし得る第１部分と、線引きされた光ファイバ裸線を徐冷し得る第２部分とを含む。このため、本発明の光ファイバ線引炉用発熱体を光ファイバ線引炉に適用した場合、線引炉と徐冷炉とが個別に設けられる場合と比べて、簡易な構成で伝送損失が低減された光ファイバを製造し得る光ファイバ線引炉を実現し得る。

また、前記第２部分は、前記一方の端部側から前記他方の端部側に向かって連続的に肉厚が変化することが好ましい。

このような構成により、第２部分が一方の端部側から他方の端部側に向かって段階的に肉厚が変化する場合よりも、第２部分の温度が部分的に急激に変わることを抑制することができる。

また、前記第２部分は、前記他方の端部側ほど肉厚の変化率が小さいことが好ましい。

このような構成により、第２部分の他方の端部側ほど電流密度を緩やかに低くすることができ、第２部分の他方の端部側ほど温度を緩やかに下げることができる。従って、光ファイバ裸線を徐冷する終盤ほど光ファイバ裸線の温度を緩やかに下げることができる。このため、光ファイバ裸線の温度低下につれて低下するガラスの構造緩和の速度に合わせて、ガラスの構造の乱雑さの指標である仮想温度を最も低くできるように、光ファイバ裸線の温度の低下を緩やかに制御し得る。

また、前記第２部分の内径は一定であることとしてもよい。

この場合、第２部分の貫通孔を一般的なドリル等で貫通させればよいため、第２部分の内周面の作製が容易である。従って、本発明の光ファイバ線引炉用発熱体を容易に実現できる。

また、前記第２部分の内径は前記一方の端部側よりも前記他方の端部側の方が小さいことが好ましい。

光ファイバ線引炉用発熱体の貫通孔内には、不活性ガスが流される傾向がある。このため、上記のような構成であることにより、貫通孔内に流される不活性ガスを整流し得、線引きされた光ファイバ裸線が不要に動くことを抑制することができる。従って、安定した特性が得られる光ファイバを製造し得る光ファイバ線引炉用発熱体を実現し得る。

また、前記第２部分の外径は一定であることとしてもよい。

この場合、第２部分の外周面の作製が容易である。従って、本発明の光ファイバ線引炉用発熱体を容易に実現できる。

また、前記第２部分の内径は前記一方の端部側から前記他方の端部側に向かう途中から一定の大きさであることとしてもよい。

このような構成であることで、光ファイバ用母材が線引きされて光ファイバ裸線に縮径する、いわゆるネックダウンと呼ばれる形状に合わせて第２部分の内径を小さくすることができる。このため、上記のような構成であることにより、貫通孔内に流される不活性ガスをさらに整流し得、線引きされた光ファイバ裸線が不要に動くことをさらに抑制することができる。従って、より安定した特性が得られる光ファイバを製造し得る光ファイバ線引炉用発熱体を実現し得る。

また、前記第１部分の肉厚は、長手方向に沿って一定であることが好ましい。

このような構成であることで、光ファイバ用母材から光ファイバ裸線を線引きし得る第１部分は、長手方向に沿って一定の温度で発熱し得る。このため、いわゆるネックダウンと呼ばれる形状は、当該部分のガラスの粘度と紡糸張力で決定されることから、一定の温度分布に保持しなければならない。このため、上記のような構成で発熱体の温度を一定とすることで制御しなければならないパラメータが一つ減り、ネックダウンの形状を一定に保ちやすくなり、光ファイバ裸線の外径が不要に変動することを抑制することができる。

また、前記発熱部は、前記第１部分と前記第２部分との間に前記第２部分の最大の肉厚以上である第３部分を含むことが好ましい。

このような構成であることで、第３部分の温度を第１部分、第２部分よりも低くすることができる。従って、第３部分において、線引きされた光ファイバ裸線に予冷を行い、光ファイバ裸線を第２部分に適切な温度で入線させ得る。

この場合、前記第３部分の内径は前記一方の端部側よりも前記他方の端部側の方が小さいことが好ましい。

上記のように、光ファイバ線引炉用発熱体の貫通孔内には、不活性ガスが流される傾向がある。このため、上記のような構成であることにより、貫通孔内に流される不活性ガスを整流し得、線引きされた光ファイバ裸線が不要に動くことを抑制することができる。従って、安定した特性が得られる光ファイバを製造し得る光ファイバ線引炉用発熱体を実現し得る。

また、前記発熱部の筒状の前記抵抗発熱体から成り、長手方向の両端に設けられる一対の給電部を更に備え、前記発熱部の前記他方の端部側に位置する前記給電部の肉厚は前記第２部分の最大の肉厚以上の大きさであることが好ましい。

このような構成により、第２部分において低い仮想温度に到達した光ファイバが、下端の給電部で再加熱されることを抑制でき、仮想温度が高くなることを抑制することができる。

また、本発明の光ファイバ線引炉は、上記のいずれかの光ファイバ線引炉用発熱体を備えることを特徴とするものである。

上記のように、本発明の光ファイバ線引炉用発熱体は、線引炉と徐冷炉とが個別に設けられる場合と比べて、簡易な構成で伝送損失が低減された光ファイバを製造し得る光ファイバ線引炉を実現し得る。従って、この光ファイバ線引炉用発熱体を備える光ファイバ線引炉は、線引炉と徐冷炉とが個別に設けられる場合と比べて、簡易な構成で線引と徐冷とを行うことができる。

また、本発明の光ファイバの製造方法は、上記光ファイバ線引炉の前記光ファイバ線引炉用発熱体における前記第１部分の貫通孔内に配置された光ファイバ用母材を線引きする線引工程と、前記線引工程において線引きされた光ファイバ裸線を前記光ファイバ線引炉用発熱体における前記第２部分の貫通孔内で徐冷する徐冷工程と、を備えることを特徴とするものである。

上記のように、本発明の光ファイバ線引炉は、線引炉と徐冷炉とが個別に設けられる場合と比べて、簡易な構成で線引と徐冷とを行うことができる。従って、本発明の光ファイバの製造方法は、簡易な構成で線引工程と徐冷工程とを行うことができる。

また、前記第２部分に入線する前記光ファイバ裸線の温度が１３００℃以上１６５０℃以下であり、前記第２部分から出線する前記光ファイバ裸線の温度が１１５０℃以上１４００℃未満であることが好ましい。

このように第２部分に入線する光ファイバの温度と第２部分から出線する光ファイバの温度とを適切に制御することによって、第２部分において光ファイバを構成するガラスの構造緩和を促進させることができる。その結果、光を伝送させる際にガラスの構造の揺らぎに起因する散乱損失が抑制され、伝送損失が低減された光ファイバを得ることができる。

また、前記第２部分において前記光ファイバ裸線を冷却する時間が０．０５秒以上であることが好ましい。

このようにすることで、第２部分において光ファイバを構成するガラスの構造緩和を促進し易くなる。

前記第２部分において前記光ファイバ裸線を冷却する時間が１秒以下であることが好ましい。

徐冷時間が長ければ長いほどガラスは構造緩和して、伝送損失を低減することができるが、その効果は急激に低下する。このため光ファイバが徐冷される時間を１秒以下にすることよって、第２部分の長さを短くできる等、設備投資にかかる費用を抑えることができる。また、光ファイバが第２部分に滞在する時間を１秒以下の短い時間にすることによって、線引速度を速くできるので生産性を低下させずに光ファイバ裸線を構成するガラスの構造緩和の促進することができる。

また、前記発熱部は、前記第１部分と前記第２部分との間に設けられ、前記第２部分の前記一方の端部側の肉厚より大きな肉厚の第３部分を含み、前記第３部分により、前記光ファイバが前記第２部分に入線するのに適した温度になるよう前記光ファイバを冷却する予冷工程を備えることが好ましい。

第２部分に入線される光ファイバ裸線の温度は所定の範囲に制限されることが好ましい。このため、このような予冷工程を更に備えることによって、光ファイバの第２部分への入線温度を適切な範囲に調整し易くなる。

以上のように、本発明によれば、簡易な構成で伝送損失が低減された光ファイバを製造し得る光ファイバ線引炉を実現し得る光ファイバ線引炉用発熱体、光ファイバ線引炉、及び光ファイバの製造方法が提供される。

光ファイバ製造装置の構成を概略的に示す図である。 図１の光ファイバ線引炉の構成を示す断面図である。 光ファイバ線引炉用発熱体の構成を示す斜視図である。 本発明の光ファイバの製造方法の工程を示すフローチャートである。 光ファイバの温度及び光ファイバを構成するガラスの仮想温度と冷却時間との関係を示すグラフである。 ネックダウン部の外径の変化、光ファイバの温度の変化、及び、光ファイバを構成するガラスの仮想温度の変化の関係を示すグラフである。 光ファイバ線引炉用発熱体の第１の変形例を示す断面図である。 光ファイバ線引炉用発熱体の第２の変形例を示す断面図である。 光ファイバ線引炉用発熱体の第３の変形例を示す断面図である。 光ファイバ線引炉用発熱体の第４の変形例を示す断面図である。 光ファイバ線引炉用発熱体の第５の変形例を示す断面図である。

以下、本発明に係る光ファイバの製造方法の好適な実施形態について図面を参照しながら詳細に説明する。

図１は本実施形態の光ファイバの製造方法に用いる光ファイバの製造装置の構成を概略的に示す図である。図１に示すように光ファイバの製造装置は、光ファイバ線引炉１００を含む。図２は、図１の光ファイバ線引炉１００の構成を示す断面図である。図１、図２に示すように、光ファイバ線引炉１００は、光ファイバ線引炉用発熱体１１０と断熱部１２０とを含む。

図３は、光ファイバ線引炉用発熱体１１０を示す斜視図である。図２、図３に示すように、光ファイバ線引炉用発熱体１１０は、発熱部１１０Ｆと、発熱部１１０Ｆの両端に設けられる一対の給電部１１４ａ，１１４ｂとを含む。発熱部１１０Ｆは、第１部分１１１と、第２部分１１２と、第３部分１１３とを含む。この光ファイバ線引炉用発熱体１１０は、電流が流れる際の抵抗により発熱する抵抗発熱体から成り、一対の給電部１１４ａ，１１４ｂと、第１部分１１１と、第２部分１１２と、第３部分１１３とは、一体成型により形成されている。このような、抵抗発熱体としては、例えば、非金属発熱体である、黒鉛、炭化ケイ素、窒化ケイ素や、ジルコニア、アルミナなどのセラミックヒータ等を挙げることができる。中でも黒鉛は、容易に切削ができ加工性に優れる観点から好ましい。

光ファイバ線引炉用発熱体１１０の一方の端部には、一方の給電部１１４ａが設けられている。給電部１１４ａは、中央に貫通孔１１０Ｈが形成され、厚みが一定のリング状の形状をしている。給電部１１４ａには不図示の電源が接続されている。

給電部１１４ａの隣には第１部分１１１が設けられている。従って、第１部分１１１の給電部１１４ａ側の端部が発熱部１１０Ｆの一方の端部である。本実施形態の第１部分１１１は、肉厚が一定の円筒状の形状をしており、発熱部１１０Ｆの一方の端部から長手方向に沿った所定の区間を占めている。第１部分１１１の内径は、給電部１１４ａの内径と同じ大きさであり、貫通孔１１０Ｈは、第１部分１１１にも延在している。第１部分１１１の径方向に沿った肉厚は、給電部１１４ａの径方向に沿った肉厚よりも小さい。従って、第１部分１１１の外径は、給電部１１４ａの外径よりも小さい。第１部分１１１は、貫通孔１１０Ｈに配置される光ファイバ用母材１Ｐから光ファイバ裸線１Ｒが線引きされる程度まで電流により発熱する。つまり、第１部分１１１は、貫通孔１１０Ｈ内に配置される光ファイバ用母材１Ｐから光ファイバ裸線１Ｒが線引きされる部位である。なお、光ファイバ線引炉用発熱体１１０のある部分における内径は、当該部分における内壁面の直径であり、光ファイバ線引炉用発熱体１１０のある部分における外径は、当該部分における外壁面の直径であり、光ファイバ線引炉用発熱体１１０のある部分における肉厚は、当該部分における外径と内径との差である。

第１部分１１１の給電部１１４ａ側と反対側の隣には第３部分１１３が設けられている。第３部分１１３は、リング状の形状をしており、貫通孔１１０Ｈは、第３部分１１３にも延在している。第３部分１１３の内径は、長手方向に沿って一定であり、第１部分１１１の内径と同じ大きさである。また、第３部分１１３の径方向に沿った肉厚は、長手方向に沿って一定であり、第１部分１１１の径方向に沿った肉厚よりも大きい。従って、第３部分１１３の外径は、長手方向に沿って一定であり、第１部分１１１の外径よりも大きい。このような構成の第３部分１１３に第１部分１１１と同じ大きさの電流が流れる場合には、第３部分１１３における電流密度は第１部分１１１における電流密度よりも低くなる。従って、第１部分１１１と第３部分１１３とに同じ大きさの電流が流れる場合、第３部分１１３は第１部分１１１よりも低い温度に発熱し、第３部分１１３における貫通孔１１０Ｈ内の温度は、第１部分１１１における貫通孔１１０Ｈ内の温度よりも低くなる。従って、第３部分１１３は、第１部分１１１で線引きされた光ファイバ裸線１Ｒを冷却することができる。つまり、この第３部分１１３は、線引きされた光ファイバ裸線１Ｒが予冷される部位である。

第３部分１１３の第１部分１１１側と反対側の隣には第２部分１１２が設けられている。第２部分１１２は、長手方向に沿って肉厚が変わる円筒状の形状をしており、貫通孔１１０Ｈは、第２部分１１２にも延在している。第２部分１１２の内径は、第３部分１１３の内径と同じ大きさで長手方向に沿って一定である。第２部分１１２の一方の端部側における径方向に沿った肉厚は、第１部分１１１の径方向に沿った肉厚以上であり、第３部分１１３の径方向に沿った肉厚より小さい。また、第２部分１１２の肉厚は、一方の端部側から前記他方の端部側に向かって大きくなる。従って、第２部分１１２の一方の端部側における外径は、第１部分１１１の外径以上で第３部分１１３の外径より小さく、第２部分１１２の他方の端部側における外径は、第１部分１１１の外径よりも大きい。本実施形態では、第２部分１１２の一方の端部側から他方の端部側に向かう肉厚の変化率は一定である。つまり、第２部分１１２では、一方の端部側から他方の端部側に向かって単調に肉厚が大きくなる。このような構成の第２部分１１２に第１部分１１１と同じ大きさの電流が流れる場合において、第２部分１１２における一方の端部側の電流密度は第１部分１１１における電流密度以下となり、第２部分１１２の一方の端部側から他方の端部側に向かって電流密度が単調に低くなる。従って、第１部分１１１と第２部分１１２とに同じ大きさの電流が流れる場合、第２部分１１２における一方の端部側は第１部分１１１以下の温度に発熱し、第２部分１１２は一方の端部側から他方の端部側に向かって温度が単調に低くなるように発熱する。従って、第２部分１１２は、第２部分１１２を通過する光ファイバ裸線１Ｒを徐々に冷却することができる。つまり、この第２部分１１２は、線引きされた光ファイバ裸線１Ｒが徐冷される部位である。

第２部分１１２の他方の端部側の隣には給電部１１４ｂが設けられる。給電部１１４ｂの構成は、給電部１１４ａと同様である。従って、貫通孔１１０Ｈは、給電部１１４ａから給電部１１４ｂまで延在している。給電部１１４ｂの径方向に沿った肉厚は第２部分１１２の他方の端部における径方向に沿った肉厚以上の大きさである。給電部１１４ｂには不図示の電源が接続されている。

上記のような構成の光ファイバ線引炉用発熱体１１０では、給電部１１４ａと、第１部分１１１と、第３部分１１３と、第２部分１１２と、給電部１１４ｂとが、電気的に直列に接続されている。従って、給電部１１４ａ，１１４ｂに電圧が印加されることで、第１部分１１１と、第３部分１１３と、第２部分１１２とに同じ大きさの電流が流れる。

光ファイバ線引炉用発熱体１１０は、断熱部１２０によって囲われている。断熱部１２０は、例えば、セラミック等から成る。

次に図１に示す光ファイバの製造装置を用いた光ファイバの製造方法について説明する。

図４は、本実施形態の光ファイバの製造方法の工程を示すフローチャートである。図４に示すように、本実施形態の光ファイバの製造方法は、線引工程Ｐ１と、予冷工程Ｐ２と、徐冷工程Ｐ３と、急冷工程Ｐ４と、を備える。以下、これらの各工程について説明する。

＜線引工程Ｐ１＞
本工程は、第１部分１１１内において光ファイバ用母材１Ｐの一端を線引きする工程である。まず、最終製品である光ファイバを構成するガラスの屈折率分布と同様の屈折率分布を有するガラスで構成される光ファイバ用母材１Ｐを準備する。光ファイバは、１つ又は複数のコア及びコアの外周面を隙間なく囲むクラッドを有し、コアの屈折率はクラッドの屈折率よりも高くされる。例えば、コアが屈折率を高くするゲルマニウム等のドーパントが添加されたシリカガラスから成る場合、クラッドは純粋なシリカガラスで構成される。また、例えば、コアが純粋なシリカガラスから成る場合、クラッドは屈折率を低くするフッ素等のドーパントが添加されたシリカガラスで構成される。

次に、光ファイバ用母材１Ｐを、長手方向が垂直となるように懸架する。そして、光ファイバ用母材１Ｐを光ファイバ線引炉１００内に配置する。具体的には、図２に示すように、光ファイバ用母材１Ｐの先端が光ファイバ線引炉用発熱体１１０における第１部分１１１の貫通孔１１０Ｈ内に位置するように光ファイバ用母材１Ｐを配置する。そして、光ファイバ線引炉用発熱体１１０の貫通孔内に窒素等の不活性ガスを流す。

次に一対の給電部１１４ａ，１１４ｂ間に電流が流れるように、不図示の電源から電圧を印加する。すると、抵抗発熱体から成る光ファイバ線引炉用発熱体１１０は電気抵抗により発熱する。このとき、上記のように、第１部分１１１と、第３部分１１３と、第２部分１１２とは直列に接続されているため、第１部分１１１、第３部分１１３、及び第２部分１１２には、同じ大きさの電流が流れ、第１部分１１１、第３部分１１３、及び第２部分１１２はそれぞれ発熱する。この第１部分１１１からの熱により、光ファイバ用母材１Ｐの下端部は加熱される。このとき光ファイバ用母材１Ｐの下端部は、例えば２０００℃に加熱されて溶融状態となる。つまり、光ファイバ用母材１Ｐの下端部がそのような温度になるような電流が第１部分１１１に流れるように、一対の給電部１１４ａ，１１４ｂ間に電圧を印加する。そして、加熱された光ファイバ用母材１Ｐの下端部から溶融したガラスを所定の線引速度で引き出す。こうして線引きされたガラスは光ファイバ裸線１Ｒとなる。

＜予冷工程Ｐ２＞
本工程は、線引工程Ｐ１において第１部分１１１で光ファイバ用母材１Ｐから線引きされた光ファイバ裸線１Ｒが、第２部分１１２へ入線される際に適した所定の温度になるように、光ファイバ裸線１Ｒを冷却する工程である。本工程は、第３部分１１３で行われる。上記のように、第１部分１１１と第３部分１１３とに同じ大きさの電流が流れるため、第３部分１１３は第１部分１１１よりも低い温度に発熱する。このため、貫通孔１１０Ｈ内で第１部分１１１から導出した光ファイバ裸線１Ｒは、第３部分１１３の貫通孔１１０Ｈを通過する際に冷却される。第３部分１１３は第１部分１１１に接続されているため、貫通孔内１１０Ｈ内の雰囲気は、第１部分１１１と第３部分１１３とで概ね同じである。このため、線引きされた直後の光ファイバ裸線１Ｒの周囲の温度が急激に変化することが抑制される。

本工程を備えることによって、光ファイバ裸線１Ｒの冷却速度を調整し、第２部分１１２へ光ファイバ裸線１Ｒが入線する際の温度を適切な範囲に調整し易くなる。後に説明するように、第１部分１１１から線引きされる光ファイバ裸線１Ｒの温度はネックダウン部の形状から推定できる。そして、このように推定される光ファイバ裸線１Ｒの温度と第２部分１１２に入線する際に適した光ファイバ裸線１Ｒの温度とに基づいて、第３部分１１３の長さを適宜設計することができる。

＜徐冷工程Ｐ３＞
本工程は、線引工程Ｐ１において第１部分１１１から線引きされ、予冷工程Ｐ２において第３部分１１３において所定の温度に調整された光ファイバ裸線１Ｒを第２部分１１２で徐々に冷却する工程である。第２部分１１２内は入線する光ファイバ裸線１Ｒの温度とは異なる温度とされている。上記のように、第２部分１１２における一方の端部側は第１部分１１１の温度以下で第３部分１１３の温度より高い温度に発熱し、第２部分１１２は、一方の端部側から他方の端部側に向かって温度が単調に低くなるように発熱する。従って、第２部分１１２を通る光ファイバ裸線１Ｒは、徐々に温度が低くなる。このため、光ファイバ裸線１Ｒを構成するガラスの構造が緩和され、散乱損失を低減された光ファイバを得ることができる。

ここで、光ファイバ裸線１Ｒが第２部分１１２に入線する際の温度、第２部分１１２から出線する際の温度、及び第２部分１１２に滞在する時間について説明する。

光ファイバ裸線１Ｒの徐冷開始時の温度が高過ぎると、光ファイバ裸線１Ｒを構成するガラスの構造が緩和する速度が非常に速いため、光ファイバ裸線１Ｒを徐冷することによる効果が薄くなる。一方、光ファイバ裸線１Ｒの徐冷開始時の温度が低すぎると光ファイバ裸線１Ｒを構成するガラスの構造が緩和する速度が遅くなるため、徐冷の際に光ファイバ裸線１Ｒを再加熱する必要等が生じ得る。従って、第２部分１１２において光ファイバ裸線１Ｒを構成するガラスの構造緩和を促進するために、第２部分１１２に入線する光ファイバ裸線１Ｒの温度及び第２部分１１２から出線する光ファイバ裸線１Ｒの温度が適切な範囲に制御されることが好ましい。

いわゆるストロングガラスに分類されるシリカガラスでは、ガラスの粘性流動によると考えられる構造緩和の時定数τ（Ｔ）は、Arrheniusの式に従う。そのため、時定数τ（Ｔ）はガラスの組成によって決まる定数Ａ、及び活性化エネルギーＥ_ａｃｔを用いて、ガラスの温度Ｔの関数として下記式（１）のように表される。なお、ｋ_ｂはBoltzmann定数であり、Ｔはガラスの絶対温度である。
１／τ（Ｔ）＝Ａ・ｅｘｐ（−Ｅ_ａｃｔ／ｋ_ｂＴ） ・・・（１）

上記式（１）より、ガラスの温度が高いほど速くガラスの構造が緩和し、その温度における平衡状態に速く達することがわかる。すなわち、ガラスの温度が高いほどガラスの仮想温度がガラスの温度に近づくのが速くなる。

光ファイバ裸線を徐冷する場合の光ファイバ裸線を構成するガラスの仮想温度の低下の様子を模式的に図５に示す。図５において、横軸は時間、縦軸は温度を示している。図５において、実線はある徐冷条件での光ファイバ裸線の温度推移を示しており、破線はそのときの光ファイバ裸線を構成するガラスの仮想温度の推移を示している。また、点線は実線で示す徐冷条件よりも冷却速度を緩やかにした場合の光ファイバ裸線の温度推移を示しており、一点鎖線はそのときの光ファイバ裸線を構成するガラスの仮想温度の推移を示している。

図５において実線で示すように光ファイバ裸線の温度が時間と共に低下するとき、破線で示すように仮想温度は光ファイバ裸線の温度の低下と同様に低下する。上記のように、光ファイバ裸線の温度が十分に高い状態では光ファイバ裸線を構成するガラスの構造緩和の速度が速い。しかし、光ファイバ裸線の温度が低下するにつれてガラスの構造緩和の速度は遅くなり、やがて仮想温度は光ファイバ裸線の温度の低下に追従できなくなる。ここで、光ファイバ裸線の冷却速度を緩やかにすると、冷却速度が速い場合に比べて光ファイバ裸線は相対的に温度の高い状態に長時間保持されることになるため、図５に点線及び一点鎖線で示すように、光ファイバ裸線の温度と仮想温度との乖離が小さくなり、仮想温度はより低くなる。すなわち、ガラスの構造緩和が促進される。このように、光ファイバ裸線を構成するガラスの構造緩和を如何に促進できるかは、光ファイバ裸線の温度履歴に依存する。そこで、どのような徐冷の条件が光ファイバ裸線の伝送損失低減に適しているのかを以下で説明する。

光ファイバ用母材から線引きされた直後の光ファイバ裸線の温度は概ね１８００℃〜２０００℃程度と非常に高温である。このとき、光ファイバ裸線を構成するガラスの構造緩和の時定数τ（Ｔ）は、例えば非特許文献（K.Saito, et al., Journal of the American Ceramic Society, Vol.89, pp.65-69(2006)）に示されている定数Ａと活性化エネルギーＥ_ａｃｔを用いて計算すると、光ファイバ裸線の温度が２０００℃である場合は０．００００３秒程度、光ファイバ裸線の温度が１８００℃である場合は０．０００３秒と非常に短くなる。このような高温状態では、光ファイバ裸線を構成するガラスの仮想温度は光ファイバ裸線の温度に略一致していると考えられる。よって、このような高温度領域で光ファイバ裸線の徐冷を行っても直ちにガラスの構造が緩和するため、徐冷することによる効果が小さくなる。従って、本実施形態のように光ファイバ裸線が線引きされてから徐冷が開始されるまでの間において、光ファイバ裸線が予冷され、徐冷が開始される際に光ファイバ裸線が適切な温度とされることが好ましい。

また、光ファイバ用母材から線引きされる光ファイバ裸線の外径は、光ファイバ用母材の外径から所定の大きさになるまで連続的に縮径される。一般的な光ファイバの場合、この所定の大きさは例えば１２５μｍである。また、光ファイバ用母材から線引きされる光ファイバ裸線の外径が変化する部分はネックダウン部と呼ばれる。そして、光ファイバ裸線の温度Ｔは、ネックダウン部の力の平衡と物質の収支から求められる。具体的には、光ファイバ裸線を線引速度ｖにおける定常状態の光ファイバ用母材のネックダウン部の断面積Ｓの変化率は、線引方向をｘとすると、線引きされる光ファイバ裸線に加えられる張力Ｆと下記式（２）のような関係にある。
ｖ・ｄｓ／ｄｘ＝Ｖ・Ｓ_０／ｓ_０・ｄＳ／ｄｘ＝−Ｆ／β（Ｔ） ・・・（２）
ここで、Ｓ_０は光ファイバ用母材の断面積、ｓ_０は光ファイバ裸線の公称断面積、Ｖは光ファイバ用母材の送り出し速度である。β（Ｔ）はガラスの温度Ｔにおける伸び粘性係数で、粘度ηの３倍である。すなわち、下記式（３）が成り立つ。
β（Ｔ）＝３η（Ｔ） ・・・（３）

また、シリカガラスの粘度ηは下記式（４）により求められる。
ｌｏｇ_１０｛η（Ｔ）｝＝Ｂ＋Ｃ／Ｔ ・・・（４）

粘度ηを［Ｐａ・ｓ］の単位で表すとき、Ｂ＝−６．３７、Ｃ＝２．３２×１０^４［Ｋ^−１］である。上記式（４）により、上記式（３）で求められる粘度ηからガラスの温度Ｔを求めることができる。

ある線引条件における光ファイバ裸線のネックダウン部の外径（●）の変化と、そのネックダウン部の外径の変化から求められる光ファイバ裸線の温度（□）の変化、及び、その光ファイバ裸線の温度変化から求められる光ファイバ裸線を構成するガラスの仮想温度（▲）の変化、の関係を図６に示す。光ファイバ裸線の温度が低下して光ファイバ裸線を構成するガラスの粘度が高まるにつれて、光ファイバ裸線の外径の変化が緩やかになることがわかる。光ファイバ裸線の温度がおよそ１６５０℃を下回ると、光ファイバ裸線を構成するガラスの仮想温度の低下は光ファイバ裸線の温度の低下に追従できなくなり、両者の温度差が広がっていく。すなわち、光ファイバ裸線の温度が１６５０℃程度になるまでは徐冷を行わなくとも光ファイバを構成するガラスの仮想温度は光ファイバ裸線の温度に略一致することから、光ファイバ裸線の温度が１６５０℃以下になるまでは徐冷を行うことによる効果が小さい。従って、徐冷を開始する際の温度は１６５０℃以下であることが好ましい。つまり、光ファイバ裸線１Ｒが第２部分１１２に入線する際の温度は１６５０℃以下であることが好ましい。

光ファイバ裸線が徐冷される時間を長くするほど、光ファイバ裸線を構成するガラスの構造緩和を促進することができ、伝送損失が低減された光ファイバを製造することができる。ただし、生産性や設備投資を考慮した経済的な条件では、光ファイバ裸線が徐冷される時間は１秒以下であることが好ましい。上記式（１）に所定の定数を用いてガラスの構造緩和の時定数τ（Ｔ）を算出すると、τ（Ｔ）が０．１秒以下となるのはガラスが概ね１４２０℃のとき、τ（Ｔ）が１秒となるのはガラスが概ね１３１０℃のとき、τ（Ｔ）が１０秒となるのはガラスが概ね１２１０℃のときである。従って、光ファイバ裸線が徐冷される時間を１秒程度とした場合でも徐冷による効果を十分に得るためには、光ファイバ裸線の徐冷開始時の温度は１３００℃以上であることが好ましく、１４００℃以上であることがより好ましい。つまり、光ファイバ裸線１Ｒが第２部分１１２に入線する際の温度は、１３００℃以上であることが好ましく、１４００℃以上であることがより好ましい。

上述したように、光ファイバ裸線の温度が低くなるにつれて光ファイバ裸線を構成するガラスの構造緩和に要する時間が長くなる。具体的には、光ファイバ裸線の温度が１１５０℃を下回ると短時間の徐冷ではガラスの構造を緩和させることが難しくなる。従って、光ファイバ裸線の徐冷終了時の温度は１１５０℃以上１４００℃未満であることが好ましく、１３００℃以上であることがより好ましい。つまり、光ファイバ裸線１Ｒが第２部分１１２から出線する際の温度は、１１５０℃以上１４００℃未満であることが好ましく、１３００℃以上であることがより好ましい。

また、光ファイバ裸線１Ｒが第２部分１１２に滞在する時間は０．０１秒以上であることが好ましく、０．０５秒以上であることがより好ましい。第２部分１１２に光ファイバ裸線１Ｒが滞在する時間が長くなればなるほど、光ファイバ裸線１Ｒを構成するガラスの構造は緩和され易くなる。また、光ファイバ裸線１Ｒが第２部分１１２に滞在する時間は、１秒以下であることが好ましく、０．５秒以下であることがより好ましい。光ファイバ裸線１Ｒが第２部分１１２に滞在する時間が短くなればなるほど、第２部分１１２の長さを短くできるので、過剰な設備投資を抑えることができる。また、光ファイバ裸線１Ｒが第２部分１１２に滞在する時間が短くなればなるほど、線引速度を速めることができるので、光ファイバの生産性を向上させることができる。

従って、光ファイバ裸線１Ｒが第２部分１１２に入線する際の温度が上記範囲となり、光ファイバ裸線１Ｒが第２部分１１２から出線する際の温度が上記範囲となり、光ファイバ裸線１Ｒが第２部分１１２に滞在する時間が上記範囲となるように、光ファイバ裸線１Ｒの線引速度、第３部分１１３の肉厚や長さ、第２部分１１２の肉厚や長さ、及び、給電部１１４ａ，１１４ｂに印加する電圧の大きさ等を定めることが好ましい。

なお、第２部分１１２の長さは以下のように設定することができる。光ファイバ裸線１Ｒを構成するガラスの仮想温度が最低となる温度履歴は徐冷時間ｔにのみ依存するため、製造される光ファイバが到達すべき伝送損失を実現可能な仮想温度から徐冷に必要な時間ｔを求め、生産性を考慮した線引速度ｖを決定することによって、下記式（５）から必要な第２部分１１２の長さＬが求められる。
ｔ＝Ｌ／ｖ ・・・（５）

＜急冷工程Ｐ４＞
徐冷工程Ｐ３後、光ファイバ裸線１Ｒは耐外傷性などを高めるために被覆層で覆われて、光ファイバ１とされる。この被覆層は通常、紫外線硬化性樹脂で構成される。このような被覆層を形成するためには、被覆層の焼損などが起こらないようにするため、光ファイバ裸線１Ｒが十分に低い温度に冷却されている必要がある。光ファイバ裸線１Ｒの温度は塗布される樹脂の粘度に影響を与え、結果として被覆層の厚さに影響を与える。被覆層を形成する際の適切な光ファイバ裸線１Ｒの温度は、被覆層を構成する樹脂の性質に応じて適宜決定される。

本実施形態では、第２部分１１２から出線した光ファイバ裸線１Ｒを冷却装置１３０によって急冷させる。本工程では、徐冷工程Ｐ３よりも急速に光ファイバ裸線１Ｒが冷却される。このような工程を備えることによって、短い区間で光ファイバ裸線の温度を十分に低下させることができるので、被覆層を形成し易くなる。冷却装置１３０を出るときの光ファイバの温度は、例えば４０℃〜５０℃となる。

上記のようにして冷却装置１３０を経て所定の温度まで冷却された光ファイバ裸線１Ｒは、光ファイバ裸線１Ｒを覆う被覆層となる紫外線硬化性樹脂が入ったコーティング装置１４１を通過し、この紫外線硬化性樹脂で被覆される。更に紫外線照射装置１４２を通過し、紫外線が照射されることで、紫外線硬化性樹脂が硬化して被覆層が形成され、光ファイバ裸線１Ｒは光ファイバ１となる。なお、被覆層は通常は２層からなる。２層の被覆層を形成する場合、各層を構成する紫外線硬化性樹脂で光ファイバ裸線１Ｒを被覆した後にそれらの紫外線硬化性樹脂を一度に硬化させて２層の被覆層を形成することができる。また、１層目の被覆層を形成した後に２層目の被覆層を形成しても良い。そして、光ファイバ１は、ターンプーリー１５１により方向が変換され、リール１５２により巻取られる。

以上説明したように、本実施形態の光ファイバ線引炉用発熱体１１０は、貫通孔１１０Ｈ内に光ファイバ用母材１Ｐの少なくとも一部が配置される筒状の抵抗発熱体から成る発熱部１１０Ｆを備える。発熱部１１０Ｆは、一方の端部から長手方向に沿った所定の区間の第１部分１１１と、第１部分１１１よりも他方の端部側に位置する第２部分１１２とを含み、第２部分１１２は、一方の端部側の肉厚が第１部分１１１の肉厚以上であり、一方の端部側から前記他方の端部側に向かって肉厚が大きくなる。

このような光ファイバ線引炉用発熱体１１０によれば、第１部分１１１が光ファイバ用母材を線引きする温度まで発熱するように光ファイバ線引炉用発熱体１１０に電流を印加する場合であっても、第２部分１１２における一方の端部側の温度は第１部分１１１の温度以下であり、第２部分１１２は、一方の端部側から他方の端部側に向かって温度が低くなるように発熱する。従って、第１部分１１１で線引きされた光ファイバ裸線１Ｒの温度を第２部分１１２で徐々に下げることができる。すなわち、第２部分１１２で光ファイバ裸線を徐冷することができる。本実施形態の光ファイバ線引炉用発熱体１１０は、このように光ファイバ裸線を線引きし得る第１部分１１１と、線引きされた光ファイバ裸線を徐冷し得る第２部分１１２とを含むため、線引炉と徐冷炉とが個別に設けられる場合と比べて、簡易な構成で伝送損失が低減された光ファイバ１を製造し得る光ファイバ線引炉１００を実現し得る。

従って、このような光ファイバ線引炉用発熱体１１０を備える本実施形態の光ファイバ線引炉１００によれば、線引炉と徐冷炉とが個別に設けられる場合と比べて、簡易な構成で線引と徐冷とを行うことができ、簡易な構成で伝送損失が低減された光ファイバ１を製造し得る

また、本実施形態の光ファイバ１の製造方法は、第１部分１１１の貫通孔１１０Ｈ内に配置された光ファイバ用母材１Ｐを線引きする線引工程Ｐ１と、線引工程Ｐ１において線引きされた光ファイバ裸線１Ｒを第２部分１１２の貫通孔１１０Ｈ内で徐冷する徐冷工程Ｐ３と、を備えるため、線引炉と徐冷炉とが個別に設けられる場合と比べて、簡易な構成で線引と徐冷とを行うことができ、簡易な構成で線引工程Ｐ１と徐冷工程Ｐ３とを行うことができる。

また、本実施形態では、第２部分１１２が一方の端部側から他方の端部側に向かって連続的に肉厚が変化する。このため、第２部分１１２が一方の端部側から他方の端部側に向かって段階的に肉厚が変化する場合よりも、第２部分１１２の温度が部分的に急激に変わることを抑制することができる。また、光ファイバ裸線の温度低下につれて低下する構造緩和の速度に合わせて、ガラスの構造の乱雑さの指標である仮想温度を最も低くできるように、光ファイバ裸線の温度を最適な温度に制御し得る。

また、本実施形態では、第２部分１１２の内径は一定であるため、光ファイバ線引炉用発熱体１１０を作製する際、例えば、第２部分１１２の貫通孔を一般的なドリル等で貫通させることで形成でき、第２部分１１２の内周面の作製が容易である。

また、本実施形態では、第１部分１１１の肉厚は、長手方向に沿って一定である。従って、光ファイバ用母材１Ｐから光ファイバ裸線１Ｒを線引きする第１部分１１１は、長手方向に沿って一定の温度で発熱し得る。このため、光ファイバ用母材が光ファイバ裸線に縮径する、いわゆるネックダウンと呼ばれる形状を一定に保ちやすくなる。ネックダウンの形状は、当該部分のガラスの粘度と紡糸張力によって決定されるため、上記のような構成であることにより、光ファイバ裸線の外径が不要に変動することを抑制することができる。

また、本実施形態では、発熱部１１０Ｆは、第１部分１１１と第２部分１１２との間に第２部分１１２の最大の肉厚以上である第３部分１１３を含む。このため、第３部分１１３の温度を第１部分１１１、第２部分１１２よりも低くすることができ、第３部分１１３において、線引きされた光ファイバ裸線１Ｒに予冷を行い、光ファイバ裸線１Ｒを第２部分１１２に適切な温度で入線させ得る。

また、本実施形態では、発熱部１１０Ｆと同様の抵抗発熱体から成り、長手方向の両端に設けられる一対の給電部１１４ａ，１１４ｂを備え、給電部１１４ａ，１１４ｂの肉厚は第２部分１１２の最大の肉厚以上の大きさとされる。このため、本実施形態のように、給電部を発熱部１１０Ｆと一体成型により形成することができ、給電部１１４ａ，１１４ｂでの発熱を抑制することができる。このため、第１部分１１１及び第２部分１１２における抵抗加熱での温度制御が困難になることを抑制でき、また、光ファイバ裸線１Ｒや光ファイバ用母材１Ｐが不要に加熱されることを抑制し得る。なお、本実施形態では、上記のように給電部１１４ａ，１１４ｂのそれぞれにおいて、肉厚が第２部分１１２の最大の肉厚以上の大きさとされた。しかし、給電部１１４ａ，１１４ｂの少なくとも一方の肉厚が第２部分１１２の最大の肉厚以上の大きさとされなくてもよい。ただし、発熱部１１０Ｆの他方の端部側に位置する給電部１１４ｂの肉厚が第２部分１１２の最大の肉厚以上の大きさであることが好ましい。こうすることで、第２部分１１２において低い仮想温度に到達した光ファイバ裸線１Ｒが、下側の給電部１１４ｂで再加熱されることを抑制でき、仮想温度が高くなることを抑制することができる。また、給電部１１４ｂの肉厚が第２部分１１２の肉厚以上の大きさであれば、第２部分１１２より高温の部分が上方にあることになり、発熱部１１０Ｆの温度は単調に低下することができ、光ファイバ裸線１Ｒの温度をより単調に低下させることが可能となる。また、発熱部１１０Ｆの一方の端部側に位置する給電部１１４ａの肉厚が第２部分１１２の最大の肉厚以上の大きさであることが好ましい。この場合、光ファイバ用母材１Ｐが第１部分１１１で一定に加熱される前に加熱されることを抑制することができる。従って、第１部分１１１の温度を一定とするためのパラメータが一つ減り、ネックダウンの形状を一定に保ちやすくなり、光ファイバ裸線１Ｒの外径が不要に変動することをより抑制することができる。また、給電部１１４ａ，１１４ｂが上記実施形態とは異なる他の形状であってもよい。

以上、発明について好適な実施形態を例に説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。

光ファイバ線引炉用発熱体１１０の構成は、発熱部１１０Ｆが、一方の端部から長手方向に沿った所定の区間の第１部分１１１と、第１部分１１１よりも他方の端部側に位置する第２部分１１２とを含み、第２部分１１２が、一方の端部側の肉厚が第１部分１１１の肉厚以上であり、一方の端部側から他方の端部側に向かって肉厚が大きくなる限りにおいて、上記実施形態に限らない。以下、光ファイバ線引炉用発熱体１１０の変形例について説明する。なお、下記変形例を説明するにあたり、上記実施形態と同様の構成については、特に言及する場合を除き説明を省略する。

図７は、光ファイバ線引炉用発熱体１１０の第１の変形例を示す断面図である。図７に示すように、本変形例の光ファイバ線引炉用発熱体１１０は、第３部分１１３の内径が一方の端部側よりも他方の端部側の方が小さい点において、上記実施形態の光ファイバ線引炉用発熱体１１０と異なる。このため、第２部分１１２の内径は、第３部分１１３の他方の端部側の内径に合わせて、上記実施形態の第２部分１１２の内径よりも小さくされている。上記実施形態のように、光ファイバ線引炉用発熱体１１０の貫通孔１１０Ｈ内には、不活性ガスが流される傾向がある。このため、光ファイバ線引炉用発熱体１１０が本変形例のような構成であることにより、貫通孔１１０Ｈ内に流される不活性ガスを整流し得、線引きされた光ファイバ裸線１Ｒが不要に動くことを抑制することができる。

図８は、光ファイバ線引炉用発熱体１１０の第２の変形例を示す断面図である。図８に示すように、本変形例の光ファイバ線引炉用発熱体１１０は、第３部分１１３が非形成である点において、上記実施形態の光ファイバ線引炉用発熱体１１０と異なる。光ファイバ線引炉用発熱体１１０が本変形例のような構成であることで、光ファイバ線引炉用発熱体１１０の構成を簡易にすることができる。特に、予冷工程Ｐ２が不要である場合には、第３部分１１３が不要であるため、本変形例のように第３部分１１３が非形成であることが好ましい。

図９は、光ファイバ線引炉用発熱体１１０の第３の変形例を示す断面図である。図９に示すように、本変形例の光ファイバ線引炉用発熱体１１０は、第２部分１１２は他方の端部側ほど肉厚の変化率が小さい点において、上記第２の変形例の光ファイバ線引炉用発熱体１１０と異なる。光ファイバ線引炉用発熱体１１０が本変形例のような構成であることで、第２部分１１２の他方の端部側ほど電流密度を緩やかに低くすることができ、第２部分１１２の他方の端部側ほど温度を緩やかに下げることができる。従って、光ファイバ裸線１Ｒを徐冷する終盤ほど光ファイバ裸線１Ｒの温度を緩やかに下げることができる。このため、光ファイバ裸線の温度低下につれて低下するガラスの構造緩和の速度に合わせて、ガラスの構造の乱雑さの指標である仮想温度を最も低くできるように、光ファイバ裸線の温度の低下を緩やかに制御し得る。

図１０は、光ファイバ線引炉用発熱体１１０の第４の変形例を示す断面図である。図１０に示すように、本変形例の光ファイバ線引炉用発熱体１１０は、第２部分１１２の内径が一方の端部側よりも他方の端部側の方が小さく、第２部分１１２の外径は一定である点において、上記第２の変形例の光ファイバ線引炉用発熱体１１０と異なる。本変形例によれば、第１の変形例と同様に、光ファイバ線引炉用発熱体１１０の貫通孔１１０Ｈ内に不活性ガスが流される場合であっても、貫通孔１１０Ｈ内に流される不活性ガスを整流し得、線引きされた光ファイバ裸線１Ｒが不要に動くことを抑制することができる。

図１１は、光ファイバ線引炉用発熱体１１０の第５の変形例を示す断面図である。図１１に示すように、本変形例の光ファイバ線引炉用発熱体１１０は、第２部分１１２の内径が一方の端部側から他方の端部側に向かう途中から一定の大きさである点において、上記第４の変形例の光ファイバ線引炉用発熱体１１０と主に異なる。更に、本変形例では、第２部分１１２の外径が一定ではない。具体的には、第２部分１１２における内径が一方の端部側から他方の端部側に向かって小さくなる部分において、第２部分１１２の外径は、一方の端部側から他方の端部側に向かって小さくなり、第２部分１１２における内径が一定の大きさである部分において、一方の端部側から他方の端部側に向かって大きくなる。本変形例によれば、第２部分１１２の内径が一方の端部側よりも他方の端部側の方が小さく、当該内径が一方の端部側から他方の端部側に向かう途中から一定の大きさであることで、光ファイバ用母材が線引きされて光ファイバ裸線に縮径する、いわゆるネックダウンと呼ばれる形状に合わせて第２部分の内径を小さくすることができる。このため、貫通孔内に流される不活性ガスをさらに整流し得、線引きされた光ファイバ裸線が不要に動くことをさらに抑制することができる。

なお、特に図示して説明しないが、例えば、第２部分１１２の肉厚が、一方の端部側から他方の端部側に向かって段階的に大きくなってもよい。また、第２部分１１２の肉厚が他方の端部側ほど大きい変化率で大きくなってもよい。また、これらの変形例や第３の変形例から第７の変形例において、第１部分１１１と第２部分１１２との間に、上記実施形態や第１の変形例で説明した第３部分１１３が設けられてもよい。

また、上記実施形態や変形例において、第１部分１１１の肉厚が長手方向で一定でなくてもよい。例えば、第１部分１１１の肉厚が一方の端部側から他方の端部側に向かって小さくなってもよい。

本発明によれば、簡易な構成で伝送損失が低減された光ファイバを製造し得る光ファイバ線引炉を実現し得る光ファイバ線引炉用発熱体、光ファイバ線引炉、及び光ファイバの製造方法が提供され、光ファイバ通信用の光ファイバを製造する分野に利用することができる。また、光ファイバレーザ装置やその他光ファイバを利用したデバイスを製造する分野にも利用することができる。

１・・・光ファイバ
１Ｐ・・・光ファイバ用母材
１Ｒ・・・光ファイバ裸線
１００・・・光ファイバ線引炉
１１０・・・光ファイバ線引炉用発熱体
１１０Ｆ・・・発熱部
１１１・・・第１部分
１１２・・・第２部分
１１３・・・第３部分
１１４ａ，１１４ｂ・・・給電部
Ｐ１・・・線引工程
Ｐ２・・・予冷工程
Ｐ３・・・徐冷工程
Ｐ４・・・急冷工程

Claims (17)

1. 貫通孔内に光ファイバ用母材の少なくとも一部が配置される筒状の抵抗発熱体から成る発熱部を備え、
   前記発熱部は、一方の端部から長手方向に沿った所定の区間の第１部分と、前記第１部分よりも他方の端部側に位置する第２部分とを含み、
   前記第２部分は、前記一方の端部側の肉厚が前記第１部分の肉厚以上であり、前記一方の端部側から前記他方の端部側に向かって肉厚が大きくなる
   ことを特徴とする光ファイバ線引炉用発熱体。
2. 前記第２部分は、前記一方の端部側から前記他方の端部側に向かって連続的に肉厚が変化する
   ことを特徴とする請求項１に記載の光ファイバ線引炉用発熱体。
3. 前記第２部分は、前記他方の端部側ほど肉厚の変化率が小さい
   ことを特徴とする請求項２に記載の光ファイバ線引炉用発熱体。
4. 前記第２部分の内径は一定である
   ことを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の光ファイバ線引炉用発熱体。
5. 前記第２部分の内径は前記一方の端部側よりも前記他方の端部側の方が小さい
   ことを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の光ファイバ線引炉用発熱体。
6. 前記第２部分の外径は一定である
   ことを特徴とする請求項５に記載の光ファイバ線引炉用発熱体。
7. 前記第２部分の内径は前記一方の端部側から前記他方の端部側に向かう途中から一定の大きさである
   ことを特徴とする請求項５に記載の光ファイバ線引炉用発熱体。
8. 前記第１部分の肉厚は、長手方向に沿って一定である
   ことを特徴とする請求項１から７のいずれか１項に記載の光ファイバ線引炉用発熱体。
9. 前記発熱部は、前記第１部分と前記第２部分との間に設けられ、前記第２部分の前記一方の端部側の肉厚より大きな肉厚の第３部分を含む
   ことを特徴とする請求項１から７のいずれか１項に記載の光ファイバ線引炉用発熱体。
10. 前記第３部分の内径は前記一方の端部側よりも前記他方の端部側の方が小さい
    ことを特徴とする請求項９に記載の光ファイバ線引炉用発熱体。
11. 前記抵抗発熱体から成り、前記発熱部の筒状の長手方向の両端に設けられる一対の給電部を更に備え、
    前記発熱部の前記他方の端部側に位置する前記給電部の肉厚は前記第２部分の最大の肉厚以上の大きさである
    ことを特徴とする請求項１から１０のいずれか１項に記載の光ファイバ線引炉用発熱体。
12. 請求項１から１１のいずれか１項に記載の光ファイバ線引炉用発熱体を備える
    ことを特徴とする光ファイバ線引炉。
13. 請求項１２に記載の光ファイバ線引炉の前記光ファイバ線引炉用発熱体における前記第１部分の貫通孔内に配置された光ファイバ用母材を線引きする線引工程と、
    前記線引工程において線引きされた光ファイバ裸線を前記光ファイバ線引炉用発熱体における前記第２部分の貫通孔内で徐冷する徐冷工程と、
    を備える
    ことを特徴とする光ファイバの製造方法。
14. 前記第２部分に入線する前記光ファイバ裸線の温度が１３００℃以上１６５０℃以下であり、前記第２部分から出線する前記光ファイバ裸線の温度が１１５０℃以上１４００℃未満である
    ことを特徴とする請求項１３に記載の光ファイバの製造方法。
15. 前記第２部分において前記光ファイバ裸線を冷却する時間が０．０５秒以上である
    ことを特徴とする請求項１３または１４に記載の光ファイバの製造方法。
16. 前記第２部分において前記光ファイバ裸線を冷却する時間が１秒以下である
    ことを特徴とする請求項１３から１５のいずれか１項に記載の光ファイバの製造方法。
17. 前記発熱部は、前記第１部分と前記第２部分との間に設けられ、前記第２部分の前記一方の端部側の肉厚より大きな肉厚の第３部分を含み、
    前記第３部分により、前記光ファイバが前記第２部分に入線するのに適した温度になるよう前記光ファイバを冷却する予冷工程を備える
    ことを特徴とする請求項１３から１６のいずれか１項に記載の光ファイバの製造方法。

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