Способ вытяжки оптического волокна без оболочки, способ изготовления оптического волокна и оптическое волокно

Способ вытяжки оптического волокна без оболочки включает следующие этапы: плавление заготовки оптического волокна с использованием нагревательного устройства и вытяжка оптического волокна без оболочки; естественное охлаждение оптического волокна без оболочки или принудительное охлаждение оптического волокна без оболочки с помощью охлаждающего устройства после этапа нагрева и плавления. На этапе вытяжки температура нагретой и расплавленной части заготовки волокна не может превышать 1800°С в течение периода времени, большего, чем период времени Т (мин), определяемого уравнением Т=-0,01X+12, где Х (мчмлн^-1) - концентрация групп ОН в наружном слое заготовки оптического волокна. Этап охлаждения содержит этап увеличения скорости охлаждения оптического волокна без оболочки таким образом, чтобы оно происходило быстрее, чем охлаждение воздухом, после того как наружный диаметр оптического волокна без оболочки во время вытяжки становится постоянным. Техническая задача изобретения - снижение оптических потерь в диапазоне длин волн 1380 нм. 3 н. и 4 з.п. ф-лы, 1 табл., 7 ил.

 

Область использования изобретения

Настоящее изобретение относится к способу вытяжки оптического волокна без оболочки; к способу изготовления оптического волокна с использованием способа вытяжки; к оптическому волокну, получаемому с использованием способа изготовления оптического волокна; оно особенно относится к способу вытяжки оптического волокна без оболочки для изготовления оптического волокна с более низкими потерями на поглощение из-за групп ОН; к способу изготовления оптического волокна с использованием способа вытяжки; к оптическому волокну, получаемому с использованием способа изготовления оптического волокна.

Приоритет формулы изобретения настоящей заявки соответствует приоритету заявки на патент Японии №2003-387746, зарегистрированной 18 ноября 2003 г., и заявки на патент Японии №2004-279452, зарегистрированной 27 сентября 2004 г., детали которых включены в настоящую заявку.

Предпосылки к созданию изобретения

В последнее время привлекло внимание оптическое волокно, которое можно применять для грубого деления длин волн при мультиплексной передаче (CWDM) с меньшими потерями в диапазоне длин волн 1380 нм (потери на поглощение из-за групп ОН).

Применение оптического волокна с меньшими потерями на поглощение из-за групп ОН обеспечивает возможность создания недорогой системы передач CWDM; кроме того, стоимость изготовления также по существу равна стоимости типичного одномодового волокна. По этой причине большим достоинством оптического волокна является его стоимость, из-за чего много компаний продолжает вести исследования, проектирование и выпуск продукции в коммерческих масштабах.

Когда водород диффундирует в оптическое волокно, это вызывает повышенные потери на поглощение из-за групп ОН, что приводит к необходимости предотвращения проникновения водорода в оптическое волокно. Созданы средства для предотвращения проникновения водорода в оптическое волокно без оболочки во время вытяжки оптического волокна без оболочки при изготовлении оптического волокна.

На Фиг.7 изображена схема устройства для изготовления оптического волокна, используемого для осуществления обычного способа изготовления оптического волокна.

На Фиг.7 позицией 31 обозначена вытяжная печь. Заготовку 32 для изготовления оптического волокна устанавливают внутри вытяжной печи 31 с возможностью перемещения ее в осевом направлении и производят вытяжку нижнего конца заготовки 32 для изготовления оптического волокна.

При изготовлении оптического волокна, во-первых, заготовку 32 для изготовления оптического волокна, содержащую в качестве главного компонента стекло на кварцевой основе, помещают внутри вытяжной печи 31, а ее конец нагревают приблизительно до 2000°C в среде инертного газа при высокой температуре, например аргона (Ar) или гелия (He), и вытягивают, получая таким образом оптическое волокно 33 без оболочки с наружным диаметром 125 мкм.

Затем оптическое волокно 33 без оболочки направляют в механизм медленного охлаждения оптического волокна, например в отжиговую печь 34 (далее называемую "отжиговым механизмом"), причем скорость охлаждения оптического волокна 33 без оболочки изменяют и оптическое волокно медленно охлаждают.

Оптическое волокно 33 без оболочки, вытягиваемое наружу из отжиговой печи 34, охлаждено до температуры, подходящей для формирования слоя покрытия для следующего процесса. В процессе охлаждения оптическое волокно 33 без оболочки подвергают естественному охлаждению в окружающей атмосфере или принудительному охлаждению путем подачи охлаждающего газа, например гелия или азота, используя охлаждающий цилиндр 35.

На оптическое волокно 33 без оболочки, охлажденное в охлаждающем процессе, наносят слой покрытия из полимера, отверждаемого ультрафиолетовым излучением, которое состоит из первичного слоя покрытия и вторичного слоя покрытия, с помощью устройства 36 для нанесения полимерного покрытия и ультрафиолетовой лампы 37 для защиты оптического волокна 33 без оболочки, таким образом получая оптическое волокно 38 с наружным диаметром 250 мкм.

Кроме того, оптическое волокно 38 поворачивают в другом направлении с помощью шкива 39 для изменения направления и наматывают на намоточный барабан 42, проводя через вытяжное устройство 40 и ролик 41 для регулировки натяжения.

Кроме того, способ обеспечения слоя покрытия на оптическом волокне 33 без оболочки не является только способом, в котором после нанесения полимера для формирования первичного слоя покрытия и нанесения полимера вторичного слоя покрытия с помощью одного устройства 36 для нанесения полимеров, полимеры отверждают с помощью одной ультрафиолетовой лампы 37, как показано на Фиг.7, но может являться способом, в котором после нанесения полимера для формирования первичного слоя покрытия и нанесения полимера вторичного слоя покрытия с помощью двух различных устройств для нанесения полимеров, полимеры отверждают с помощью одной ультрафиолетовой лампы, и может являться другим способом, который также можно использовать и в котором после нанесения полимера для формирования первичного слоя покрытия с помощью первого устройства для нанесения полимера, полимер отверждают с помощью первой ультрафиолетовой лампы, а после нанесения полимера вторичного слоя покрытия с помощью второго устройства для нанесения полимера, полимер отверждают с помощью второй ультрафиолетовой лампы.

В обычном способе изготовления оптического волокна для уменьшения Рэлеевского рассеяния и потерь на длине волны 1550 нм (см., например, патентные документы 1-3) или для контролирования увеличения потерь на поглощение, вызванных группами ОН, имеет место тенденция к снижению скорости охлаждения и к охлаждению оптического волокна 33 без оболочки, вытягиваемого наружу из вытяжной печи 31 путем регулирования скорости вытяжки в диапазоне температур, соответствующем цели, или путем увеличения продолжительности времени отжига.

Как описано выше, когда выполняют отжиг при вытяжке оптического волокна 33 без оболочки, остаточные группы ОН в заготовке 32 оптического волокна диффундируют, и водород термически диссоциирует из групп ОН. Кроме того, диффузия диссоциированного водорода увеличивается. Повышенные потери на поглощение из-за групп ОН или сочетание центров пор несвязанного кислорода (NBOHC) в оптическом волокне и водорода приводит к повышенной потере на поглощение из-за групп ОН.

Предлагались различные способы решения проблемы, например, в патентных документах 4-6.

В патентном документе 4 предложено использовать заготовку оптического волокна, содержащую трубку-подложку, слой оболочки внутри трубки-подложки, сердцевинный слой внутри слоя оболочки, и барьерный слой, созданный между трубкой-подложкой и слоем оболочки, а также предложен способ изготовления оптического волокна, в котором используют такую заготовку оптического волокна. Барьерный слой предложено формировать путем осаждения вещества с низким коэффициентом диффузии ОН между трубкой-подложкой и слоем оболочки и предотвращать проникновение остаточных групп ОН, имеющихся в трубке-подложке, в слой оболочки.

В патентном документе 5 предложен способ изготовления оптического волокна, в котором первую оболочку с наружным диаметром D наносят так, чтобы окружить сердцевину с наружным диаметром d, используя осевой способ нанесения в паровой фазе; формируют пористую заготовку сердцевины стекловолокна, удовлетворяющую соотношению: D/d≥4,0; пористую заготовку сердцевины стекловолокна дегидратируют и концентрацию групп ОН снижают до 0,8 массовых частей на миллион (мчмлн^-1, wt. ppb) или меньше и превращают в заготовку сердцевины стекловолокна; прозрачную заготовку сердцевины стекловолокна нагревают и удлиняют; вторую заготовку сердцевины стекловолокна формируют, окружая заготовку сердцевины стекловолокна после удлинения, используя способ нанесения в паровой фазе; вторую оболочку дегидратируют для уменьшения концентрации групп ОН до 50 мчмлн^-1 или меньше; ее превращают в стеклянную заготовку оптического волокна; после вытяжки заготовки оптического волокна ее выдерживают в атмосфере с высоким содержанием водорода в течение предварительно заданного периода времени.

В патентном документе 6 предложен способ изготовления оптического волокна, в котором исходный материал - газ - подвергают реакции и получают агрегаты мелких стеклянных частиц, а агрегаты мелких стеклянных частиц спекают, превращая в стекло; осуществляют первый процесс нагревания для предварительного дегидратирования агрегатов мелких стеклянных частиц, а затем осуществляют второй процесс нагревания для повышения температуры до температуры превращения в стекло в диапазоне температур 950-1250°C, в котором агрегаты мелких стеклянных частиц не очень значительно сжимаются, особенно в кислородной газовой среде, содержащей 1-20 мол.% хлора или соединения хлора.

Способы изготовления оптического волокна, предложенные в патентных документах 4-6, обладают недостатком, заключающимся в том, что потери на поглощение из-за групп ОН увеличиваются в зависимости от условий вытяжки оптического волокна. Кроме того, существует другой недостаток, заключающийся в высокой стоимости изготовления.

Патентный документ 1: нерассматривавшаяся заявка на патент Японии, номер первой публикации 2002-338289.

Патентный документ 2: нерассматривавшаяся заявка на патент Японии, номер первой публикации 2002-321936.

Патентный документ 3: нерассматривавшаяся заявка на патент Японии, номер первой публикации 2000-335933.

Патентный документ 4: нерассматривавшаяся заявка на патент Японии, номер первой публикации 2002-535238.

Патентный документ 5: нерассматривавшаяся заявка на патент Японии, номер первой публикации 2002-187733.

Патентный документ 6: патент Японии №2549615.

Описание изобретения

Проблемы, решаемые изобретением

В настоящем изобретении рассмотрены указанные выше обстоятельства, и целью изобретения является создание способа вытяжки оптического волокна без оболочки, при котором стоимость изготовления снижается и потери в диапазоне длин волн 1380 нм низкие; целью изобретения является также создание способа изготовления оптического волокна и оптического волокна, получаемого с использованием способа изготовления оптического волокна.

Средства для решения проблемы

Для решения проблемы настоящим изобретением создан способ вытяжки оптического волокна без оболочки, включающий следующие этапы:

- плавление заготовки оптического волокна с использованием нагревательного устройства и вытяжка оптического волокна без оболочки;

- естественное охлаждение оптического волокна без оболочки или принудительное охлаждение оптического волокна без оболочки с помощью охлаждающего устройства после этапа нагрева и плавления, в котором температурный режим во время вытяжки заготовки оптического волокна для получения оптического волокна без оболочки в нагревательном устройстве удовлетворяет соотношению: T≤-0,01X+12, где Т (мин) - период времени, в течение которого нагретая и расплавленная часть заготовки оптического волокна, нагретая и расплавленная с помощью нагревательного устройства, достигает 1800°C или выше; X (мчмлн^-1) - концентрация групп ОН в наружном слое заготовки оптического волокна.

В способе вытяжки оптического волокна без оболочки, где концентрация групп ОН в наружном слое заготовки оптического волокна до этапа нагрева и отверждения соответствует X (мчмлн^-1), а коэффициент термической диссоциации групп ОН во время вытяжки соответствует Y (мас.%), предпочтительно, чтобы удовлетворялось соотношение: Y≤-8×10^-5X+0,06.

Настоящим изобретением создан способ изготовления оптического волокна, включающий следующие этапы:

- плавление заготовки оптического волокна с использованием нагревательного устройства и вытяжка оптического волокна без оболочки;

- естественное охлаждение оптического волокна без оболочки или принудительное охлаждение с помощью охлаждающего устройства после этапа нагрева и плавления;

- нанесение материала покрытия на наружную поверхность оптического волокна без оболочки, охлажденного до предварительно заданной температуры на этапе охлаждения;

- отверждение материала покрытия для получения оптического волокна.

Предпочтительно, чтобы этап охлаждения содержал этапы увеличения скорости охлаждения оптического волокна без оболочки до 6000°C/с или больше до тех пор, пока наружный диаметр оптического волокна без оболочки не станет постоянным, после того как температура оптического волокна без оболочки во время вытяжки становится ниже 1800°C.

Предпочтительно, чтобы этап охлаждения содержал этап увеличения скорости охлаждения оптического волокна без оболочки до значения, которое было бы больше скорости охлаждения воздухом после того, как наружный диаметр оптического волокна без оболочки во время вытяжки становится постоянным.

Настоящим изобретением создано оптическое волокно, изготавливаемое с использованием описанного выше способа изготовления оптического волокна.

Предпочтительно, чтобы оптическое волокно состояло из композиции, в которой потери на длине волны 1383 нм составляли бы 0,31 дБ/км или меньше.

Преимущества изобретения

Благодаря использованию способа изготовления оптического волокна согласно настоящему изобретению можно получать оптическое волокно с меньшими потерями в диапазоне длин волн 1380 нм без дегидратирования слоя оболочки заготовки оптического волокна. Таким образом, процесс изготовления может быть сокращен. Одновременно могут быть сокращены продолжительность изготовления и стоимость изготовления.

Кроме того, даже в случае выполнения дегидратирования количество водорода, которое может образоваться из-за нагрева из остаточных групп ОН, может быть снижено посредством регулирования концентрации групп ОН в остаточном слое оболочки в соответствии со степенью дегидратирования и с изменением концентрации остаточных групп ОН из-за изменений процесса изготовления. Кроме того, диффузию образовавшегося водорода можно уменьшить, благодаря чему можно отрегулировать потери в диапазоне длин волн 1380 нм, обеспечивая возможность улучшенного выхода продукта. В результате этого можно снизить стоимость изготовления.

Краткое описание чертежей

На Фиг.1 изображены диаграммы распределения концентрации групп ОН в относительном положении от центра заготовки оптического волокна и распределения концентрации групп ОН в относительном положении от центра оптического волокна без оболочки, полученного путем вытяжки заготовки оптического волокна;

на Фиг.2 - диаграммы распределения концентрации водорода, образовавшегося из групп ОН из-за термической диссоциации, в относительном положении от центра заготовки оптического волокна, и распределения концентрации водорода, образовавшегося из групп ОН из-за термической диссоциации, в относительном положении от центра оптического волокна без оболочки, полученного путем вытяжки заготовки оптического волокна;

на Фиг.3 - диаграмма изменения температуры расплавленной части заготовки оптического волокна;

на Фиг.4 - диаграмма характеристик потерь на длине волны оптического волокна;

на Фиг.5 - диаграммы распределения концентрации водорода, образовавшегося из групп ОН из-за термической диссоциации, в относительном положении от центра заготовки оптического волокна и распределения концентрации водорода, образовавшегося из групп ОН из-за термической диссоциации, в относительном положении от центра оптического волокна без оболочки, полученного путем вытяжки заготовки оптического волокна, и область, в которой происходят потери на длине волны 1383 нм в соответствии с взаимосоотношением с интенсивностью падающего излучения;

Фиг.6 - схема устройства для изготовления оптического волокна с использованием настоящего изобретения;

Фиг.7 - схема обычного устройства для изготовления оптического волокна с использованием обычного способа изготовления оптического волокна.

Обозначение позиций:

1 - вытяжная печь; 2 - заготовка оптического волокна; 3 - оптическое волокно без оболочки; 4 - отжиговая печь, 5 - охлаждающий цилиндр; 6 - устройство для нанесения полимерного покрытия; 7 - ультрафиолетовая лампа; 8 - оптическое волокно; 9 - шкив для изменения направления; 10 - вытяжное устройство; 11 - ролик регулировки натяжения; 12 - намоточный барабан.

Подробное описание предпочтительных вариантов исполнения изобретения

Ниже описан способ изготовления оптического волокна согласно настоящему изобретению со ссылками на чертежи. В качестве причин увеличения потерь в диапазоне длин волн 1380 нм оптического волокна могут быть названы: диффузия остаточных групп ОН в заготовке оптического волокна; диффузия водорода, образовавшегося из групп ОН из-за термической диссоциации; разница между скоростью рекомбинации NBOHC и скоростью связывания водорода и NBOHC в зависимости от температуры.

Во-первых, чтобы проверить причину увеличения потерь в диапазоне длин волн 1380 нм оптического волокна, проверили следующие два соотношения:

(1) Соотношение между распределением концентрации групп ОН в относительном положении от центра заготовки оптического волокна и распределением концентрации групп ОН в относительном положении от центра оптического волокна без оболочки, полученного путем вытяжки заготовки оптического волокна;

(2) Соотношение между распределением концентрации водорода, образовавшегося из групп ОН из-за термической диссоциации, в относительном положении от центра заготовки оптического волокна и распределением концентрации водорода, образовавшегося из групп ОН из-за термической диссоциации, в относительном положении от центра оптического волокна без оболочки, полученного путем вытяжки заготовки оптического волокна.

На Фиг.1 изображена диаграмма распределения концентрации ОН в относительном положении от центра заготовки оптического волокна и распределения концентрации ОН в относительном положении от центра оптического волокна без оболочки, полученного путем вытяжки в расплавленном состоянии заготовки оптического волокна.

На Фиг.2 - диаграмма распределения концентрации водорода, образовавшегося из групп ОН из-за термической диссоциации, в относительном положении от центра заготовки оптического волокна и диаграмма распределения концентрации водорода, образовавшегося из групп ОН из-за термической диссоциации, в относительном положении от центра оптического волокна без оболочки, полученного путем вытяжки заготовки оптического волокна.

При сравнении заготовки оптического волокна и оптического волокна без оболочки (см. Фиг.1) видно, что нет большого изменения в распределении концентрации групп ОН в относительном положении от центра, соответственно. Другими словами, хотя вытяжка оптического волокна без оболочки вызывает диффузию групп ОН, ее влияние на потери при передаче мало.

При сравнении заготовки оптического волокна и оптического волокна без оболочки (см. Фиг.2) видно, что распределение концентрации водорода, образовавшегося из групп ОН, в относительном положении от соответствующего центра сильно меняется. Другими словами, вытяжка оптического волокна без оболочки вызывает значительную диффузию водорода, образовавшегося из групп ОН из-за термической диссоциации.

Как сказано выше, увеличение потерь в диапазоне длин волн 1380 нм оптического волокна в значительной степени вызывается диффузией водорода, образовавшегося из групп ОН из-за термической диссоциации, и они больше, чем потери, вызываемые диффузией остаточных групп ОН в заготовке оптического волокна, так как коэффициент диффузии водорода (см. работу Y. Namihira, K. Mochizuki and K. Kuwazuru, "Зависимость постоянной диффузии водорода в оптическом волокне от температуры", Opt. Lett., Том 9, №9, стр.426-428, 1984) больше коэффициента диффузии групп ОН (см. работу J. Kirchhof и др. "Процессы диффузии в светопроводящих материалах", изд. Phys. Stat. Sol. (1) стр.101, 391, 1987 г.) приблизительно на 3-4 знака.

Чем выше температура оптического волокна без оболочки во время вытяжки, тем больше становится относительное содержание K (мас.%) водорода, образовавшегося из групп ОН из-за термической диссоциации в состоянии равновесия при указанной температуре T (K). Кроме того, температура оптического волокна без оболочки во время вытяжки изменяется в зависимости от распределения температур в вытяжной печи, типа инертного газа, подаваемого в вытяжную печь, способа охлаждения оптического волокна без оболочки в отжиговой печи, охлаждающего цилиндра и от условий вытяжки, например, от скорости вытяжки оптического волокна без оболочки. Таким образом, так как относительное содержание K (мас.%) водорода, образовавшегося из групп ОН из-за термической диссоциации, изменяется в соответствии с условиями вытяжки, суммарное относительное содержание K (мас.%) водорода, образовавшегося из групп ОН из-за термической диссоциации, от начала до завершения процесса вытяжки оптического волокна без оболочки (далее - "коэффициент термической диссоциации водорода"), также изменяется в соответствии с условиями вытяжки.

Под словами "коэффициент термической диссоциации водорода" понимают суммарное относительное содержание водорода, образовавшегося из групп ОН из-за термической диссоциации, начиная со времени нагрева заготовки оптического волокна, после чего следует формирование слоя покрытия вокруг наружной поверхности оптического волокна без оболочки, изготовление оптического волокна и процесс вытяжки оптического волокна без оболочки до тех пор, пока температура оптического волокна не становится комнатной температурой.

Как описано выше, относительное содержание водорода, образовавшегося из-за термической диссоциации, зависит от температуры таким образом, что, чем выше температура, тем больше становится скорость. Однако так как относительное содержание водорода, образовавшегося из-за термической диссоциации, очень сильно зависит от температуры, можно аппроксимировать скорость водорода, диссоциировавшего в течение времени, когда расплавленная часть заготовки оптического волокна достигает температуры 1800°C или выше (заштрихованный участок на Фиг.3).

Коэффициент термической диссоциации водорода вычисляют следующим образом.

Во-первых, используют фурье-спектрометр инфракрасного типа (микроскоп - FTIR) для обследования части заготовки оптического волокна и вычисляют распределение концентрации остаточных групп ОН в заготовке оптического волокна по пику абсорбции, возникающей из-за вибрации растяжения групп ОН.

Затем изготавливают оптическое волокно путем вытяжки заготовки оптического волокна при предварительно заданных условиях вытяжки и определяют спектр утонения оптического волокна, используя способ понижения. В результате определения спектра утонения получают спектр утонения оптического волокна (см. Фиг.4; сплошная линия на Фиг.4).

Спектр утонения оптического волокна (пунктирная линия на Фиг.4), который может быть отнесен к Рэлеевскому рассеянию, вычисляют по спектру утонения оптического волокна, показанному на Фиг.4. Разница потерь оптического волокна, которые могут быть отнесены к Рэлеевскому рассеянию, относительно потерь оптического волокна на длине волны 1383 нм, эквивалентна потере на поглощение из-за групп ОН, образовавшихся в результате диффузии водорода, образовавшегося из групп ОН из-за термической диссоциации и посредством связи с NBOHC.

Распределение концентрации остаточных групп ОН в заготовке оптического волокна умножают на коэффициент термической диссоциации водорода для определения распределения концентрации водорода в заготовке оптического волокна (например, распределения концентрации водорода, образовавшегося из-за нагрева; см. Фиг.2). Затем вычисляют распределение концентрации водорода (например, распределение концентрации после диффузии образовавшегося водорода; см. Фиг.2) после диффузии в оптическое волокно без оболочки при вытяжке заготовки оптического волокна с использованием коэффициента диффузии водорода, с учетом изменения наружного диаметра и температуры оптического волокна без оболочки во время вытяжки.

При вычислении распределения концентрации водорода после диффузии в оптическое волокно без оболочки, путем решения уравнения диффузии, используют функцию Грина (см. работу Tsutomu IMAI, "Физика и функция Грина", изд. Iwanami Shoten Publishers, 27.06.1978, стр.51-53).

В общем, если r - вектор положения; u(r, 0) - распределение концентрации групп ОН в слое оболочки заготовки оптического волокна до вытяжки; G(r, r', t) - функция Грина уравнения диффузии, то распределение концентрации групп ОН u(r, t) можно выразить в следующем виде (1):

Формула 1

В этом примере, если D - коэффициент диффузии, то n-размерная функция Грина определяется следующим соотношением (2):

Формула 2

Затем вычисляют коэффициент термической диссоциации водорода, используя преобразователь потери на поглощение из-за групп ОН (см. работу Pawel Mergo, Witold Spytek, "Способ вычисления зависимости потерь одномодового оптического волокна от диффузии воды", Труды - SPIE (SPIE - Международное сообщество по технической оптике), 2000, ISSU 4239, стр.37-43), чтобы квалифицировать потери на поглощение из-за групп ОН, вычисленные с его использованием, и потерь на поглощение из-за групп ОН, полученных из потерь оптического волокна, которые могут быть отнесены к Рэлеевскому рассеянию (см. Фиг.5).

На Фиг.5 пунктирной линией обозначено распределение концентрации водорода, образовавшегося из-за остаточных групп ОН в заготовке оптического волокна; сплошной линией обозначено другое распределение концентрации, где распределение концентрации групп ОН (где группы ОН диффундировали в оптическое волокно без оболочки в том виде, в котором они были) добавлено к другому распределению концентрации групп ОН, где водород, диффундировавший в оптическое волокно без оболочки, связывался с NBOHC и становился группой ОН; а пунктирной линией обозначено распределение интенсивности света, когда свет входит в оптическое волокно. Кроме того, участок (заштрихованная часть на Фиг.5), окруженный сплошной линией, пунктирной линией, вертикальной осью и горизонтальной осью, представляет собой область, вызывающую потери в диапазоне длин волн 1380 нм.

В этом примере, в определенном смысле, коэффициент термической диссоциации водорода вычисляют, принимая во внимание: (А) то, что коэффициент термической диссоциации водорода сильно зависит от температуры, и (B) то, что концентрация групп ОН уменьшается из-за свободного при нагреве водорода из групп ОН.

В данном случае, так как (а) относительное содержание термически диссоциировавшего водорода сильно зависит от температуры, и принято, что термически диссоциировавший водород по большей части образуется при 1800°C или выше, и (b) относительное содержание термически диссоциировавшего водорода достаточно мало, вышеупомянутые пп. (А) и (B) не принимают в расчет, но учитывают, что образуется определенное количество водорода, эквивалентное коэффициенту термической диссоциации групп ОН, содержащихся в заготовке оптического волокна до вытяжки оптического волокна без оболочки. Кроме того, рассматривая изменение наружного диаметра и изменение температуры во время вытяжки оптического волокна без оболочки, выполняют приближение, принимая во внимание диффузию водорода.

Затем вычисляют период времени Т (мин), в течение которого нагретая и расплавленная часть заготовки оптического волокна достигает указанной или более высокой температуры, следующим образом: общем, соотношение между вязкостью стекла η и натяжением F при вытяжке определяется следующим соотношением (3) согласно балансу сил во время вытяжки (см. работу U.C. Peak and R.B. Runk, "Физическое поведение шейки кварцевого волокна во время вытяжки его в печи", изд. J. Appl. Phys., том.49, №8, стр.4417-4422, 1992 г.):

Формула 3

В данном случае использованы следующие обозначения: V - скорость вытяжки; z - направление вытяжки; S - площадь поперечного сечения волокна.

Кроме того, соотношение между вязкостью η и температурой T₀ также является обычным, и реализуется следующее соотношение (4) (см. работу Andrade, EN da C., изд. Phil. Mag., том.17, стр.497, 698, 1934 г.):

Формула 4

Как описано выше, вычисление вязкости, исходя из конфигурации деформации стекла (конфигурации, при которой образуется утоняющаяся к низу горловинная часть) и натяжения при вытяжке и перехода от вязкости к температуре, обеспечивает возможность вычисления температуры, исходя из конфигурации, при которой образуется утоняющаяся к низу горловинная часть.

Аналогично этому, время dt, в течение которого происходит вытяжка, может быть вычислено по наружному диаметру утоняемой к низу горловинной части согласно следующему соотношению (5):

Формула 5

Таким образом, принимая, что Т - период времени, в течение которого расплавленная часть заготовки волокна достигает температуры 1800°C или выше, сегмент от z1 до z2, в котором температура составляет 1800°C или выше, можно оценить по соотношению (3) и (4), а время, требующееся для того, чтобы сегмент можно было вычислить по следующему соотношению (6), используя соотношение (5):

Формула 6

Учитывая описанное выше, далее раскрыт способ изготовления оптического волокна, позволяющий снизить коэффициент термической диссоциации водорода следующим образом.

На Фиг.6 изображена схема устройства для изготовления оптического волокна с использованием настоящего изобретения.

На Фиг.6 позицией 1 обозначена вытяжная печь. Заготовку 2 оптического волокна удерживают внутри вытяжной печи 1 таким образом, чтобы была возможность ее осевого перемещения и чтобы можно было вытягивать нижний конец заготовки 2 оптического волокна.

При изготовлении оптического волокна, во-первых, заготовку 2 оптического волокна, изготовленную заранее из стекла на основе кварца, помещают в вытяжную печь 1 так, чтобы ее конец был нагрет до 2000°C при высокой температуре инертного газа в этой среде, например аргона или гелия, и его вытягивают, а затем получают оптическое волокно 3 без оболочки с наружным диаметром 125 мкм. В это время соответствующим образом выбирают длину нагревателя и длину теплоизоляционного материала, который надлежит использовать в вытяжной печи 1, и регулируют период времени Т (мин) до желательного значения при условиях вытяжки.

Затем оптическое волокно 3 без оболочки направляют в отжиговый механизм, например в отжиговую печь 4; скорость охлаждения оптического волокна 3 без оболочки изменяют, и оптическое волокно 3 без оболочки медленно охлаждают.

Оптическое волокно 3 без оболочки, вытягиваемое наружу из отжиговой печи 4, охлаждают до предпочтительной температуры для формирования слоя покрытия для следующего процесса путем регулирования скорости охлаждения. В процессе охлаждения оптическое волокно без оболочки охлаждают естественным образом в среде, окружающей оптическое волокно без оболочки, или принудительным охлаждением посредством подачи охлаждающего газа, например гелия или азота, используя охлаждающий цилиндр 5.

Оптическое волокно 3 без оболочки, охлажденное в процессе охлаждения, покрывают слоем покрытия, выполняемого из полимера, отверждаемого ультрафиолетовым излучением, и образуемого из первичного слоя покрытия и вторичного слоя покрытия с помощью устройства 6 для нанесения полимера и ультрафиолетовой лампы 7, и получают оптическое волокно 8 с наружным диаметром 250 мкм.

Кроме того, изменяют направление движения оптического волокна 8 на другое направление с помощью шкива 9 для изменения направления и наматывают на намоточный барабан 12, пропуская через вытяжное устройство 10 и ролик 11 для регулировки натяжения.

Кроме того, в варианте исполнения способ нанесения слоя покрытия на оптическое волокно 3 без оболочки является, как показано на Фиг.6, способом, в котором после формирования первичного слоя полимерного покрытия и формирования вторичного слоя полимерного покрытия, которые выполняют с помощью одного устройства 6 для нанесения полимерного покрытия, эти полимеры отверждают с помощью одной ультрафиолетовой лампы 7. Однако настоящее изобретение не ограничено этим способом. Согласно настоящему изобретению способ, в котором после формирования первичного слоя полимерного покрытия и формирования вторичного слоя полимерного покрытия, которые выполняют с помощью двух различных устройств для нанесения полимерного покрытия, соответственно, полимеры отверждают с помощью одной ультрафиолетовой лампы; или может быть использован другой способ, в котором после формирования первичного слоя полимерного покрытия с помощью первого устройства для нанесения полимерного покрытия полимер отверждают с помощью первой ультрафиолетовой лампы, и, кроме того, после формирования вторичного слоя полимерного покрытия с помощью второго устройства для нанесения полимерного покрытия полимер отверждают с помощью второй ультрафиолетовой лампы.

Способ изготовления оптического волокна согласно настоящему изобретению является способом, предназначенным для снижения коэффициента термической диссоциации водорода из групп ОН, имеющихся в наружном слое оптического волокна 3 без оболочки во время вытяжки, и для уменьшения диффузии. Следовательно, температурный режим в случае, когда нижний конец заготовки оптического волокна 2 (далее - "расплавленная часть") вытягивают в вытяжной печи 1, желательно должен быть таким, чтобы удовлетворялось следующее соотношение:

T≤-0,01X+12,

где Т (мин) - период времени, в течение которого нагретая и расплавленная часть заготовки 2 оптического волокна, достигает температуры 1800°C или выше;

X (мчмлн^-1) - концентрация групп ОН в наружном слое в нижнем конце заготовки 2 оптического волокна. Однако когда выполняют дегидратацию и когда остаточная концентрация групп ОН в наружном слое составляет 0,0 (мчмлн^-1), так как нет групп ОН, которые должны диссоциировать, скорость термической диссоциации остается на значении 0,0 (мчмлн^-1). Таким образом, когда X=0,0 (мчмлн^-1), соотношение (T≤-0,01X+12) не должно удовлетворяться.

Для изготовления оптического волокна, которое бы удовлетворяло соотношению, скорость вытяжки увеличивают или делают так, чтобы область плавления заготовки 2 оптического волокна 2 была короче.

Для удовлетворения соотношения желательно, чтобы коэффициент термической диссоциации удовлетворял соотношению:

Y≤-8×10^-5X+0,06, где

X (мчмлн^-1) - концентрация групп ОН в наружном слое в нижнем конце заготовки 2 оптического волокна;

Y (мас.%) - коэффициент термической диссоциации водорода из группы ОН.

В вытяжной печи 1 в качестве элементов сообщения добавочного тепла нижнему концу заготовки 2 оптического волокна можно назвать: конвективную теплопередачу от внутреннего газа, заходящего в вытяжную печь 1, и теплопередачу за счет теплопроводности для передачи тепла заготовке 2 оптического волокна в дополнение к радиационной теплопередаче от нагревателя, установленного в вытяжной печи 1. Эффект от радиационной теплопередачи является доминирующим при высокой температуре, составляющей приблизительно 1800°C. Однако, чем ниже температура, тем сильнее конвективная теплопередача посредством инертного газа. Следовательно, в способе изготовления оптического волокна согласно настоящему изобретению желательно быстро отобрать тепло, добавленное заготовке 2 оптического волокна благодаря радиационной теплопередаче от нагревателя, и снизить температуру. Таким образом, желательно использовать инертный газ с высоким коэффициентом конвективной теплопередачи, и особенно желательно использовать гелий (He), который обладает высоким коэффициентом конвективной теплопередачи.

Как описано выше, оптическое волокно 3 без оболочки, вытягиваемое наружу из вытяжной печи 1, охлаждают посредством последующего направления в отжиговую печь 4 и в охлаждающий цилиндр 5. Охлаждение оптического волокна 3 без оболочки предназначено для регулирования диффузии водорода, образовавшегося из групп ОН из-за термической диссоциации, и предпочтительно поддерживать скорость охлаждения оптического волокна 3 без оболочки во время вытяжки на уровне 6000°C/с или более со времени, когда температура оптического волокна 3 без оболочки при вытяжке становится ниже 1800°C, до тех пор, пока наружный диаметр становится определенным (обычно наружный диаметр - 125 мкм), и желательно поддерживать скорость охлаждения приблизительно на уровне 8000-10000°C/с. Если скорость охлаждения оптического волокна 3 без оболочки во время вытяжки ниже 6000°C/с, то диффузия водорода, образовавшегося из групп ОН из-за увеличения термической диссоциации, усиливается, в результате чего увеличиваются потери на поглощение из-за групп ОН полученного оптического волокна.

Для поддержания скорости охлаждения оптического волокна 3 без оболочки во время вытяжки на уровне 6000°C/с или более, температура отжиговой печи 4 может быть снижена; причем отжиговый механизм, например отжиговую печь 4, можно не использовать или можно использовать гелий, обладающий высоким коэффициентом конвективной теплопередачи, в качестве охлаждающего газа в отжиговой печи 4.

Кроме того, после того как наружный диаметр оптического волокна 3 без оболочки во время вытяжки принимает определенное значение (обычно наружный диаметр составляет 125 мкм), предпочтительно повысить скорость охлаждения оптического волокна 3 без оболочки во время вытяжки, чтобы она была больше, чем при охлаждении воздухом. Особенно предпочтительно поддерживать скорость охлаждения оптического волокна 3 без оболочки во время вытяжки приблизительно на уровне 6000-30000°C/с. Если скорость охлаждения оптического волокна 3 без оболочки во время вытяжки становится больше, чем при охлаждении воздухом, то диффузия водорода, образовавшегося из групп ОН из-за термической диссоциации, снизится, и в результате полученное оптическое волокно будет обладать меньшими потерями на поглощение из-за групп ОН.

Если скорость охлаждения оптического волокна 3 без оболочки во время вытяжки поддерживается на уровне, соответствующем охлаждению воздухом или меньше, то диффузия водорода, образовавшегося из групп ОН из-за высвобождения тепла, увеличивается. В результате этого потери на поглощение полученного оптического волокна из-за групп ОН, увеличиваются.

Для повышения скорости охлаждения оптического волокна 3 без оболочки во время вытяжки в сравнении со скоростью охлаждения воздухом, используют гелий, обладающий высоким коэффициентом конвективной теплопередачи, в охлаждающем цилиндре 5 в качестве охлаждающего газа.

Кроме того, чем больше скорость вытяжки, тем короче промежуток времени для обеспечения температурного режима у нижнего конца заготовки 2 оптического волокна в вытяжной печи 1. Однако так как удовлетворяется определенный температурный режим заготовки 2 оптического волокна в вытяжной печи 1, то скорость вытяжки не ограничена. Скорость вытяжки соответствующим образом устанавливают в пределах 600-2500 м/мин.

Как описано выше, в способе изготовления оптического волокна стабильный материал покрытия можно наносить на охлажденное соответствующим образом оптическое волокно без оболочки. Последующее отверждение материала покрытия обеспечивает возможность получения желаемого оптического волокна. Выполнение последовательных этапов обработки обеспечивает возможность получения в результате оптического волокна с меньшими потерями в диапазоне длин волн 1380 нм.

Так как оптическое волокно, получаемое с использованием способа изготовления оптического волокна, вырабатывают путем уменьшения диффузии водорода, образовавшегося из групп ОН из-за термической диссоциации, то в результате можно получить оптическое волокно с меньшими потерями на поглощение из-за групп ОН.

Примеры

Настоящее изобретение более подробно описано ниже на примерах. Однако настоящее изобретение не ограничено следующими примерами.

Пример 1

Приготовили заготовку оптического волокна с концентрацией групп ОН в наружном слое, приблизительно составлявшей 100 мчмлн^-1. Производили вытяжку заготовки оптического волокна в условиях, при которых скорость вытяжки составляла 1500 м/мин; газовой средой в нижней части вытяжной печи был гелий; оптическое волокно без оболочки, вытягиваемое наружу из вытяжной печи, не охлаждали медленно в отжиговой печи до направления к охлаждающему цилиндру, а период времени, в течение которого температура заготовки оптического волокна достигала 1800°C или выше, составлял 5 мин. Затем наносили первичный слой покрытия и вторичный слой покрытия, приготовленные из полимера на уретанакрилатной основе, отверждаемого ультрафиолетовым излучением, на оптическое волокно без оболочки и получали оптическое волокно.

Производили измерение потерь на длине волны 1383 нм и потерь на поглощение из-за групп ОН полученного оптического волокна и вычисляли коэффициент термической диссоциации водорода, используя значения этих потерь. Результаты представлены в Таблице 1.

Пример 2

Приготовили заготовку оптического волокна, в которой концентрация групп ОН в наружном слое приблизительно составляла 300 мчмлн^-1. Производили вытяжку заготовки оптического волокна в условиях, при которых скорость вытяжки составляла 1200 м/мин; газовой средой в нижней части вытяжной печи был аргон; оптическое волокно без оболочки, вытягиваемое наружу из вытяжной печи, не охлаждали медленно в отжиговой печи до направления к охлаждающему цилиндру, а период времени, в течение которого температура заготовки оптического волокна достигала 1800°C или выше, составлял 8 мин. Затем наносили первичный слой покрытия и вторичный слой покрытия, приготовленные из полимера на уретанакрилатной основе, отверждаемого ультрафиолетовым излучением, на оптическое волокно без оболочки и получали оптическое волокно.

Производили измерение потерь на длине волны 1383 нм и потерь на поглощение из-за групп ОН полученного оптического волокна и вычисляли коэффициент термической диссоциации водорода. Результаты представлены в Таблице 1.

Пример 3

Приготовили заготовку оптического волокна с концентрацией групп ОН в наружном слое, приблизительно составлявшей 500 мчмлн^-1. Производили вытяжку заготовки оптического волокна в условиях, при которых скорость вытяжки составляла 2000 м/мин; газовой средой в нижней части вытяжной печи был гелий; оптическое волокно без оболочки, вытягиваемое наружу из вытяжной печи, медленно охлаждали в отжиговой печи до направления к охлаждающему цилиндру, а период времени, в течение которого температура заготовки оптического волокна достигала 1800°C или выше, составлял 5 мин. Затем наносили первичный слой покрытия и вторичный слой покрытия, приготовленные из полимера на уретанакрилатной основе, отверждаемого ультрафиолетовым излучением, на оптическое волокно без оболочки и получали оптическое волокно.

Производили измерение потерь на длине волны 1383 нм и потерь на поглощение из-за групп ОН полученного оптического волокна и вычисляли коэффициент термической диссоциации водорода, используя значения этих потерь. Результаты представлены в Таблице 1.

Пример 4

Приготовили заготовку оптического волокна с концентрацией групп ОН в наружном слое, приблизительно составлявшей 0 мчмлн^-1. Производили вытяжку заготовки оптического волокна в условиях, при которых скорость вытяжки составляла 600 м/мин; газовой средой в нижней части вытяжной печи был аргон; оптическое волокно без оболочки, вытягиваемое наружу из вытяжной печи, медленно охлаждали в отжиговой печи до направления к охлаждающему цилиндру, а период времени, в течение которого температура заготовки оптического волокна достигала 1800°C или выше, составлял 15 мин. Затем наносили первичный слой покрытия и вторичный слой покрытия, приготовленные из полимера на уретанакрилатной основе, отверждаемого ультрафиолетовым излучением, на оптическое волокно без оболочки и получали оптическое волокно.

Производили измерение потерь на длине волны 1383 нм и потерь на поглощение из-за групп ОН полученного оптического волокна и вычисляли коэффициент термической диссоциации водорода, используя значения этих потерь. Результаты представлены в Таблице 1.

Сравнительный пример 1

Приготовили заготовку оптического волокна с концентрацией групп ОН в наружном слое, приблизительно составлявшей 100 мчмлн^-1. Производили вытяжку заготовки оптического волокна в условиях, при которых скорость вытяжки составляла 1500 м/мин; газовой средой в нижней части вытяжной печи был гелий; оптическое волокно без оболочки, вытягиваемое наружу из вытяжной печи, медленно охлаждали в отжиговой печи до направления к охлаждающему цилиндру, а период времени, в течение которого температура заготовки оптического волокна достигала 1800°C или выше, составлял 5 мин. Затем наносили первичный слой покрытия и вторичный слой покрытия, приготовленные из полимера на уретанакрилатной основе, отверждаемого ультрафиолетовым излучением, на оптическое волокно без оболочки и получали оптическое волокно.

Производили измерение потерь на длине волн 1383 нм и потерь на поглощение из-за групп ОН полученного оптического волокна и вычисляли коэффициент термической диссоциации водорода, используя значения этих потерь. Результаты представлены в Таблице 1.

Сравнительный пример 2

Приготовили заготовку оптического волокна с концентрацией групп ОН в наружном слое, приблизительно составлявшей 100 мчмлн^-1. Производили вытяжку заготовки оптического волокна в условиях, при которых скорость вытяжки составляла 600 м/мин; газовой средой в нижней части вытяжной печи был аргон; оптическое волокно без оболочки, вытягиваемое наружу из вытяжной печи, медленно охлаждали в отжиговой печи до направления к охлаждающему цилиндру, а период времени, в течение которого температура заготовки оптического волокна достигала 1800°C или выше, составлял 15 мин. Затем наносили первичный слой покрытия и вторичный слой покрытия, приготовленные из полимера на уретанакрилатной основе, отверждаемого ультрафиолетовым излучением, на оптическое волокно без оболочки и получали оптическое волокно.

Производили измерение потерь на длине волны 1383 нм и потерь на поглощение из-за групп ОН полученного оптического волокна и вычисляли коэффициент термической диссоциации водорода, используя значения этих потерь. Результаты представлены в Таблице 1.

Сравнительный пример 3

Приготовили заготовку оптического волокна с концентрацией групп ОН в наружном слое, приблизительно составлявшей 300 мчмлн^-1. Производили вытяжку заготовки оптического волокна в условиях, при которых скорость вытяжки составляла 800 м/мин; газовой средой в нижней части вытяжной печи был аргон; оптическое волокно без оболочки, вытягиваемое наружу из вытяжной печи, не охлаждали медленно в отжиговой печи до направления к охлаждающему цилиндру, а период времени, в течение которого температура заготовки оптического волокна достигала 1800°C или выше, составлял 10 мин.

Затем наносили первичный слой покрытия и вторичный слой покрытия, приготовленные из полимера на уретанакрилатной основе, отверждаемого ультрафиолетовым излучением, на оптическое волокно без оболочки и получали оптическое волокно.

Производили измерение потерь на длине волны 1383 нм и потерь на поглощение из-за групп ОН полученного оптического волокна и вычисляли коэффициент термической диссоциации водорода, используя значения этих потерь. Результаты представлены в Таблице 1.

Сравнительный пример 4

Приготовили заготовку оптического волокна с концентрацией групп ОН в наружном слое, приблизительно составлявшей 500 мчмлн^-1. Производили вытяжку заготовки оптического волокна в условиях, при которых скорость вытяжки составляла 1200 м/мин; газовой средой в нижней части вытяжной печи был гелий; оптическое волокно без оболочки, вытягиваемое наружу из вытяжной печи, не охлаждали медленно в отжиговой печи до направления к охлаждающему цилиндру, а период времени, в течение которого температура заготовки оптического волокна достигала 1800°C или выше, составлял 8 мин. Затем наносили первичный слой покрытия и вторичный слой покрытия, приготовленные из полимера на уретанакрилатной основе, отверждаемого ультрафиолетовым излучением, на оптическое волокно без оболочки и получали оптическое волокно.

Производили измерение потерь на длине волны 1383 нм и потерь на поглощение из-за групп ОН полученного оптического волокна и вычисляли коэффициент термической диссоциации водорода, используя значения этих потерь. Результаты представлены в Таблице 1.

Сравнительный пример 5

Приготовили заготовку оптического волокна с концентрацией групп ОН в наружном слое, приблизительно составлявшей 700 мчмлн^-1. Производили вытяжку заготовки оптического волокна в условиях, при которых скорость вытяжки составляла 1000 м/мин; газовой средой в нижней части вытяжной печи был гелий; оптическое волокно без оболочки, вытягиваемое наружу из вытяжной печи, медленно охлаждали в отжиговой печи до направления к охлаждающему цилиндру, а период времени, в течение которого температура заготовки оптического волокна достигала 1800°C или выше, составлял 10 мин. Затем наносили первичный слой покрытия и вторичный слой покрытия, приготовленные из полимера на уретанакрилатной основе, отверждаемого ультрафиолетовым излучением, на оптическое волокно без оболочки и получали оптическое волокно.

Производили измерение потерь на длине волны 1383 нм и потерь на поглощение из-за групп ОН полученного оптического волокна и вычисляли коэффициент термической диссоциации водорода, используя значения этих потерь. Результаты представлены в Таблице 1.

Таблица 1
	Концентрация групп ОН в наружном слое оболочки, мчмлн-1	Период времени, в течение которого температура заготовки оптического волокна достигает определенной температуры (≥1800°C), мин	Газ среды в нижней части вытяжной печи	Способ охлаждения	Скорость вытяжки, м/мин	Потери на длине волны 1383 нм, дБ/км	Потери на поглощение из-за групп ОН, дБ/км	Суммарное содержание термически диссоциировавшего водорода, мас.%	T≤-0,01X+12, мин	Y≤-8×10-5X+0,06, мас.%
Пример 1	≈100	5	Гелий	Без отжига	1500	0,271	0,011	0,02	11	0,052
Пример 2	≈300	8	Аргон	Без отжига	1200	0,293	0,033	0,03	9	0,036
Пример 3	≈500	5	Гелий	Отжиг	2000	0,279	0,019	0,02	7	0,020
Пример 4	≈0	15	Аргон	Отжиг	600	0,265	0,005	0	12	0,060
Сравнительный пример 1	≈100	5	Гелий	Отжиг	1500	0,285	0,025	0,02	11	0,052
Сравнительный пример 2	≈100	15	Аргон	Отжиг	600	0,320	0,060	0,08	11	0,052
Сравнительный пример 3	≈300	10	Аргон	Без отжига	800	0,315	0,055	0,05	9	0,036
Сравнительный пример 4	≈500	8	Гелий	Без отжига	1200	0,332	0,072	0,05	7	0,020
Сравнительный пример 5	≈700	10	Гелий	Отжиг	1000	0,450	0,190	0,05	5	0,004

Согласно результатам, представленным в Таблице 1, в Примерах 1-4, где X (мчмлн^-1) - концентрация остаточных групп ОН в наружном слое заготовки оптического волокна до вытяжки, а Т (мин) - период времени, в течение которого нижний конец заготовки оптического волокна достигает температуры 1800°C или выше, если удовлетворяется соотношение: T≤-0,01X+12, то потери на длине волны 1383 нм могут быть снижены до 0,31 дБ/км или более.

Однако, когда X=0,0 (мчмлн^-1), T не должно удовлетворять соотношению, так как водород не образуется из-за термической диссоциации. Кроме того, коэффициент термической диссоциации Y (мас.%) водорода из групп ОН в наружном слое оптического волокна без оболочки во время вытяжки также удовлетворяет соотношению: Y≤-8×10^-5X+0,06, и потери на длине волны 1383 нм могут быть снижены до 0,31 дБ/км или более.

При сравнении Примера 1 и Сравнительного примера 1, видно, что значения, когда в Примере 1 оптическое волокно без оболочки вытягивали наружу из вытяжной печи без медленного охлаждения, а в Сравнительном примере 1 оптическое волокно без оболочки вытягивали наружу из вытяжной печи с медленным охлаждением, различны. Подтверждено, что Сравнительный пример 1 удовлетворяет соотношению аналогично Примерам 1-4, и потери на длине волны 1383 нм могут быть снижены до 0,31 дБ/км или более. Однако подтверждено также, что оптическое волокно с меньшими потерями могло быть получено в Примере 1, где оптическое волокно без оболочки не охлаждали медленно. Согласно результатам, соответствующий выбор желаемых условий отжига в соответствии с концентрацией остаточных групп ОН обеспечивает возможность регулирования потерь на длине волны 1383 нм.

Сравнительные примеры 2-5 не удовлетворяли соотношению аналогично тому, как это было в Примерах 1-4, и было подтверждено, что потери на длине волны 1383 нм превышают 0,31 дБ/км, и меньшие потери не могли быть достигнуты.

Применимость в промышленности

Способ изготовления оптического волокна согласно настоящему изобретению применим к заготовке оптического волокна, полученной с использованием любых способов, например способа аксиального осаждения в паровой фазе (способ VAD), способа наружного окисления в паровой фазе (способ OVD), способов внутреннего осаждения в паровой фазе (способы CVD, MCVD и PCVD), а также способа стержень-в-трубке. Кроме того, способ изготовления оптического волокна согласно настоящему изобретению применим к любому типу оптического волокна, например к одномодовому волокну, волокну со смещенной дисперсией, со сдвигом отсечки волокна или также волокна с компенсированной дисперсией.

1. Способ вытяжки оптического волокна без оболочки, включающий следующие этапы:

плавление заготовки оптического волокна с использованием нагревательного устройства и вытяжка оптического волокна без оболочки;

естественное охлаждение оптического волокна без оболочки или принудительное охлаждение оптического волокна без оболочки с помощью охлаждающего устройства после этапа нагрева и плавления,

в котором на этапе вытяжки температура нагретой и расплавленной части заготовки волокна не может превышать 1800°С в течение периода времени, большего, чем период времени Т (мин), определяемого уравнением Т=-0,01Х+12,

где Х (мчмлн^-1) - концентрация групп ОН в наружном слое заготовки оптического волокна.

2. Способ вытяжки оптического волокна без оболочки по п.1, при котором удовлетворяется соотношение Y≤-8·10^-5Х+0,06,

где Y (мас.%) - коэффициент термической диссоциации водорода из групп ОН во время вытяжки при выполнении этапа нагрева и плавления.

3. Способ изготовления оптического волокна, включающий следующие этапы:

плавление заготовки оптического волокна с использованием нагревательного устройства и вытяжки оптического волокна без оболочки;

естественное охлаждение оптического волокна без оболочки или принудительное охлаждение оптического волокна без оболочки с помощью охлаждающего устройства после этапа нагрева и плавления;

нанесение материала покрытия на наружную поверхность оптического волокна без оболочки, охлажденного до предварительно заданной температуры на этапе охлаждения;

отверждение материала покрытия для получения оптического волокна, причем этап охлаждения содержит этап увеличения скорости охлаждения оптического волокна без оболочки таким образом, чтобы оно происходило быстрее, чем охлаждение воздухом, после того, как наружный диаметр оптического волокна без оболочки во время вытяжки становится постоянным.

4. Способ изготовления оптического волокна по п.3, в котором этап охлаждения содержит этапы увеличения скорости охлаждения оптического волокна без оболочки до 6000°С/с или более до тех пор, пока наружный диаметр оптического волокна без оболочки не станет постоянным после того, как температура оптического волокна без оболочки во время вытяжки становится ниже 1800°С.

5. Способ изготовления оптического волокна по п.3, в котором в качестве охлаждающей среды используют среду с конвективной теплопроводностью, которая выше, чем у воздуха.

6. Оптическое волокно, изготавливаемое с использованием способа изготовления оптического волокна по п.3.

7. Оптическое волокно по п.6, в котором потери на длине волны 1383 нм составляют 0,31 дБ/км или меньше.

Приоритет изобретения по пп.1-7 установлен по дате подачи первой заявки №2003-387746, поданной 18.11.2003 в Патентное ведомство JP.