光纖的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種在光纖用玻璃母材的上端的縮頸部連結(jié)支撐棒，將該光纖用玻璃母材在拉絲爐內(nèi)加熱熔融而拉絲出光纖的光纖的制造方法。
【背景技術(shù)】
[0002]光纖的拉絲是將以石英為主要成分的光纖用玻璃母材(以下稱為玻璃母材)利用光纖用拉絲爐(以下稱為拉絲爐)中的加熱器等加熱熔融而進(jìn)行。此時(shí)拉絲爐內(nèi)的溫度為約2000°C，溫度非常高，所以拉絲爐內(nèi)的部件使用耐熱性較佳的碳。該碳具有在高溫的含氧氣氛中氧化而被消耗的性質(zhì)。因此，拉絲爐內(nèi)需要保持為氬氣、氦氣等稀有氣體、氮?dú)?以下稱為惰性氣體等)的氣氛。
[0003]通常，玻璃母材是在小徑的初始棒上堆疊玻璃微粒并進(jìn)行玻璃化而制造的，該玻璃母材由直柱部(也稱為主體部)和以錐狀縮頸的縮頸部構(gòu)成。縮頸部也可以包含初始棒，玻璃母材在縮頸部的外徑較小側(cè)連結(jié)支撐棒，而在拉絲爐的爐心管內(nèi)被懸掛支撐。
[0004]由于玻璃母材的直徑在縮頸部處變化較大，所以在縮頸部經(jīng)過(guò)拉絲爐的上端時(shí)，非常難以對(duì)該縮頸部進(jìn)行密封。此外，如果直徑變化較大，則拉絲爐內(nèi)空間的容積會(huì)隨著拉絲的進(jìn)行而發(fā)生變化，拉絲爐內(nèi)的氣體的流動(dòng)發(fā)生變化，所以有時(shí)光纖的外徑變動(dòng)增大。
[0005]在日本特開(kāi)2011-84409號(hào)公報(bào)中公開(kāi)有將與玻璃母材大致相同直徑的管配置在玻璃母材的上方的技術(shù)。由此，在縮頸部經(jīng)過(guò)拉絲爐的上端時(shí)也能維持密封狀態(tài)，此外，即使進(jìn)行玻璃母材的拉絲，也能將玻璃母材的上部空間的容積保持為大致恒定，而抑制外徑變動(dòng)。在該方法中，由于將玻璃母材中的縮頸部的位置的空間圍起來(lái)，所以在該空間中不會(huì)產(chǎn)生對(duì)流。但是，存在在玻璃母材的縮頸部靠近加熱部時(shí)，管和玻璃母材發(fā)生熔接這樣的問(wèn)題。如果玻璃母材和管發(fā)生熔接，則隨后需要將它們切開(kāi)的切開(kāi)處理，此外管的重新利用也變得困難。另一方面，如果將管與玻璃母材隔開(kāi)，則無(wú)法將空間容積保持為恒定，而難以抑制外徑變動(dòng)。
[0006]在日本特開(kāi)平11-343137號(hào)公報(bào)中公開(kāi)了如下的技術(shù)，通過(guò)在拉絲爐上部設(shè)置內(nèi)筒管，并利用多組分隔板對(duì)內(nèi)筒管內(nèi)的空間進(jìn)行分隔，將玻璃母材的上部空間的容積保持為恒定，而抑制外徑變動(dòng)。在該方法中，在玻璃母材的縮頸部靠近加熱部的情況下，由于玻璃母材的所謂的“肩”的部分的熱輻射，而縮頸部的溫度局部上升。因此，隨著縮頸部靠近加熱器，在玻璃母材上方(縮頸部的位置等)的空間中，氣流(也稱為自然對(duì)流)發(fā)生變化，該氣流會(huì)影響到拉絲爐內(nèi)的壓力變動(dòng)。該現(xiàn)象在作為爐內(nèi)氣體而使用導(dǎo)熱系數(shù)較高的氦氣的情況下不易發(fā)生，但在導(dǎo)熱系數(shù)較低的氬氣、氮?dú)獾鹊那闆r下容易發(fā)生，如果如上述的壓力變動(dòng)增大，則光纖的外徑變動(dòng)增大。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明的目的在于提供一種減小由玻璃母材的拉絲的進(jìn)行而產(chǎn)生的拉絲爐內(nèi)的壓力變動(dòng)、氣流的變動(dòng)，而將光纖的外徑變動(dòng)抑制為較小的光纖的制造方法。
[0008]為了達(dá)到目的，提供一種光纖的制造方法，光纖用玻璃母材包含直柱部和在該直柱部的上部的縮頸部，該光纖用玻璃母材的縮頸部的上端與外徑小于所述直柱部的外徑的支撐棒連結(jié)，將光纖用玻璃母材插入拉絲爐的爐心管內(nèi)，在縮頸部的位置處配置有下述部件的狀態(tài)下，將光纖用玻璃母材加熱熔融而拉絲出光纖，其中，該部件的體積大于或等于縮頸部處于爐心管內(nèi)時(shí)的縮頸部和爐心管之間的空間的50 %。
[0009]部件也可以是碳或者陶瓷。此外，也可以是部件為在中央開(kāi)有孔的圓筒形狀，部件下端的內(nèi)徑大于部件上端的內(nèi)徑。也可以是，拉絲爐具有使?fàn)t內(nèi)氣體流入拉絲爐內(nèi)的氣體流入口，設(shè)定為使得從光纖用玻璃母材的拉絲開(kāi)始到拉絲結(jié)束，部件的上端不會(huì)比氣體流入口更靠近爐心管側(cè)(氣體流入口與部件的上端相比不會(huì)位上部)。也可以在縮頸部的上部具有卡止部件的卡止部件，以使得部件的負(fù)荷不直接施加在縮頸部上。此外，部件的下方端也可以與光纖用玻璃母材接觸。此外，也可以在支撐棒的周圍，在部件的上部配置與直柱部大致相同直徑的套筒部件。
[0010]發(fā)明的效果
[0011]根據(jù)本發(fā)明，能夠抑制由縮頸部形成的空間部分處的氣體的對(duì)流。此外，雖然玻璃母材的縮頸部附近局部成為高溫，但該縮頸部的熱量由于空間縮減部件而被分散化，所以緩和了急劇的溫度變化而不易直接傳遞至上部空間，由上部空間處的熱量引起的自然對(duì)流也減輕。即使由于玻璃母材的拉絲的進(jìn)行而縮頸部靠近加熱位置，也能夠減小拉絲爐內(nèi)的壓力變動(dòng)，能夠?qū)⒐饫w的外徑變動(dòng)抑制為較小。
【附圖說(shuō)明】
[0012]圖1是在本發(fā)明的光纖的制造方法中使用的拉絲爐的示意圖。
[0013]圖2是表示在本發(fā)明的光纖的制造方法中使用的空間縮減部件的例子的示意圖。
[0014]圖3是表示空間縮減部件的其它例子的示意圖。
[0015]圖4是表示拉絲爐內(nèi)的壓力變動(dòng)和光纖的外徑變動(dòng)的關(guān)系的圖形。
[0016]圖5是針對(duì)實(shí)施例和對(duì)比例，示出拉絲結(jié)束端附近處的母材長(zhǎng)度和拉絲爐內(nèi)的壓力變動(dòng)的關(guān)系的圖形。
[0017]圖6是表示在本發(fā)明的光纖的制造方法中使用的拉絲爐的其它例子的示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0018]圖1是在本發(fā)明的光纖的制造方法中使用的拉絲爐10的示意圖。下面，以利用加熱器對(duì)爐心管進(jìn)行加熱的電阻爐為例進(jìn)行說(shuō)明，但本發(fā)明也能應(yīng)用于向繞組施加高頻電源，對(duì)爐心管進(jìn)行感應(yīng)加熱的感應(yīng)爐。
[0019]拉絲爐10由爐筐體18、下部腔室19、上部腔室20構(gòu)成。爐心管15在爐筐體18的中央部以圓筒狀形成，且與下部腔室19及上部腔室20連通。爐心管15由碳制成，光纖用玻璃母材11 (以下稱為玻璃母材)經(jīng)由上部腔室20而插入在爐心管15內(nèi)。
[0020]上部腔室20具有例如與爐心管15相同程度的內(nèi)徑，在其上端配置蓋體21而進(jìn)行封蓋(密封)。在蓋體21上形成上端開(kāi)口 21a，插入由與玻璃母材11同種類的玻璃棒構(gòu)成的支撐棒13。
[0021]在爐筐體18內(nèi)，加熱器16以包圍爐心管15的方式，隔熱部件17以覆蓋加熱器16的外側(cè)的方式收納。加熱器16將插入在爐心管15的內(nèi)部的玻璃母材11加熱熔融，使熔融縮頸的光纖12從下部腔室19垂下。
[0022]玻璃母材11在連結(jié)部分14處與支撐棒13熔接，或者經(jīng)由連結(jié)部件與支撐棒13連接而一體化。玻璃母材11能夠通過(guò)移動(dòng)機(jī)構(gòu)(省略圖示)而在拉絲方向(上下方向)移動(dòng)。
[0023]在拉絲爐10中設(shè)有由惰性氣體等構(gòu)成的爐內(nèi)氣體的供給機(jī)構(gòu)。詳細(xì)而言，在上部腔室20上設(shè)置有氣體導(dǎo)入通路22，例如，混合氬氣和氦氣而得到的惰性氣體等被送入爐心管15內(nèi)，由此，防止?fàn)t心管15內(nèi)、加熱器16的周圍的氧化、老化。利用氣體導(dǎo)入通路22供給爐內(nèi)氣體的位置設(shè)定為與空間縮減部件25的上端部相比，位于下部。該惰性氣體等的供給量可以設(shè)為恒定量流動(dòng)，或者利用氣體供給部的質(zhì)量流量控制器(MFC) 23而應(yīng)用P控制(Proport1nal Control:比例控制)、I 控制(Integral Control:積分控制)、D 控制(Derivative Control:微分控制)或適當(dāng)組合這些控制而得到的各種控制。但是,控制方法不限于此。另外，該惰性氣體等通過(guò)玻璃母材11和爐心管15的間隙，與拉絲出的光纖12一起也從下部腔室19的下方的閘門(mén)部分等向外部放出。
[0024]此外，在上部腔室20中設(shè)置測(cè)定部24，對(duì)拉絲爐10內(nèi)的壓力進(jìn)行測(cè)定。也可以設(shè)置接收該測(cè)定結(jié)果，并將拉絲爐10內(nèi)的壓力變動(dòng)保持為規(guī)定值的控制部。
[0025]圖2是表示在本發(fā)明的光纖的制造方法中使用的空間縮減部件25的示意圖。玻璃母材11在直柱部Ila的上端部分具有縮頸部11c，該縮頸部Ilc具有錐形部11b，縮頸部Ilc的上端部和支撐棒13在連結(jié)部分14處連結(jié)。并且，在縮頸部Ilc的位置設(shè)置具有耐熱性的部件25，使縮頸部Ilc的溫度分散化，而緩和急劇的溫度變化。
[0026]空間縮減部件25配置為填充由縮頸部Ilc產(chǎn)生的空間，其體積大于或等于縮頸部Ilc和爐心管15之間的空間的50%。部件25由碳或者陶瓷構(gòu)成，如圖1所示，其形狀可以是在中央開(kāi)有孔的圓筒形狀，且截面形狀為長(zhǎng)方形，也可以是下端的內(nèi)徑大于上端的內(nèi)徑的形狀，從而與縮頸部的形狀相匹配。作為后者的例子示出:如圖3(A)所示的圓板的外周緣向下方延伸而得到的杯狀的結(jié)構(gòu)；以及如圖3(B)所示的截面形狀為三角形的結(jié)構(gòu)。如果采用如上述的形狀的部件，能夠