阅读说明：本技术 光纤的制造方法及光纤 (Method for manufacturing optical fiber and optical fiber ) 是由 久原早织 高崎卓 豊川修平 于 2019-02-19 设计创作，主要内容包括：一种光纤的制造方法,具有：除去一对光纤的要连接侧的端部的纤维被覆层以露出玻璃纤维的步骤；将该玻璃纤维的端面彼此熔融连接的步骤；以及将保护树脂再次被覆在上述玻璃纤维的露出部分的周围以进行保护的步骤,其中,上述纤维被覆层由杨氏模量为0.5MPa以下的内周侧的一次树脂层、以及杨氏模量为800MPa以上的外周侧的二次树脂层构成,上述露出步骤是使包括上述一次树脂层和上述二次树脂层的上述纤维被覆层的被覆残余部的形状成为朝着上述端部侧而变细的锥形形状的步骤,上述再次被覆的步骤是以包括上述被覆残余部的方式被覆上述保护树脂的步骤。(A method of manufacturing an optical fiber, comprising: a step of removing the fiber coating layer of the ends of the pair of optical fibers on the side to be connected to expose the glass fiber; a step of melt-joining the end faces of the glass fibers to each other; and a step of recoating a protective resin around an exposed portion of the glass fiber to protect the exposed portion, wherein the fiber coating layer is formed of a primary resin layer having a young's modulus of 0.5MPa or less on an inner peripheral side and a secondary resin layer having a young's modulus of 800MPa or more on an outer peripheral side, the exposing step is a step of forming a coating residual portion of the fiber coating layer including the primary resin layer and the secondary resin layer into a tapered shape that is tapered toward the end portion side, and the recoating step is a step of recoating the protective resin so as to include the coating residual portion.)

光纤的制造方法及光纤

技术领域

本公开涉及光纤的制造方法及光纤。

本专利申请要求基于2018年2月20日提出的日本专利申请第2018-028092号的优先权，并且援引上述日本专利申请中所记载的全部记载内容。

背景技术

关于光纤，对应于来自用户的要求，制造了(例如)海底缆线之类的长达几十公里长的长光纤。这样的长光纤通常是通过熔融连接多根光纤而形成的。在这种情况下，要求在保护连接部的保护树脂与初始的被覆树脂之间的界面处不发生剥离或破裂。例如，专利文献1公开了：将纤维被覆层的被覆残余部(被覆際)的形状设为锥形形状，并增大盖在纤维被覆层残余端部上的部分的保护树脂的厚度，从而抑制保护树脂发生剥离或破裂。

另一方面，在与100Gbit/s以上的传输速度相对应的光传输网络中，为了扩大光纤的每个芯的通信容量，需要更高的光信噪比(Optical Signal-to-Noise Ratio：OSNR)。作为改善OSNR的一种方法，可列举出将光纤的非线性度抑制为较低。因此，需要在增大光纤的实际有效截面积Aeff的同时抑制光纤的传输损耗。

当将光纤的非线性折射率设为n2、且将光纤的实际有效截面积设为Aeff时，光纤的非线性度由n2/Aeff定义。实际有效截面积Aeff越大，则越可以避免芯上的光功率密度的集中，因而减少了非线性度。然而，当实际有效截面积Aeff变大时，其对于侧压则变弱，卷绕在线轴上时的损耗会变大。此外，由于卷绕在线轴上的状态下的损耗变大，以及松弛速度变慢，因而需要很长时间从卷绕在线轴上的状态下的损耗的大小变化为光纤初始的损耗(例如光纤束状态下的损耗)。因此，专利文献2公开了：为了减少损耗，将光纤的被覆层设为2层结构并且在中心侧的一次树脂层中使用杨氏模量低的(软质)树脂。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2011-102915号公报

专利文献2：日本特开2015-219271号公报

发明内容

根据本公开的光纤的制造方法具有：除去一对光纤的要连接侧的端部的纤维被覆层以露出玻璃纤维的步骤；将该玻璃纤维的端面彼此熔融连接的步骤；以及将保护树脂再次被覆在所述玻璃纤维的露出部分的周围的步骤，其中，所述纤维被覆层由杨氏模量为0.5MPa以下的内周侧的一次树脂层、以及杨氏模量为800MPa以上的外周侧的二次树脂层构成，所述露出步骤是使包含所述一次树脂层和所述二次树脂层的所述纤维被覆层的被覆残余部的形状成为朝着所述端部侧而变细的锥形形状，所述再次被覆的步骤是以包含所述被覆残余部的方式被覆所述保护树脂。

另外，根据本公开的光纤是通过除去一对光纤的要连接侧的端部的纤维被覆层、将玻璃纤维的端面彼此熔融连接、并且将保护树脂设置在所述玻璃纤维的熔融连接部分的周围而得的光纤，所述纤维被覆层由外周侧的二次树脂层、以及杨氏模量为0.15MPa以上0.5MPa以下的内周侧的一次树脂层构成，所述光纤的端部的所述一次树脂层和所述二次树脂层的被覆残余部的形状成为朝着所述端部侧而变细的锥形形状，以包括所述被覆残余部的方式设置所述保护树脂，所述锥形在所述光纤的轴向上的长度为280μm以上。

附图简要说明

[图1A]是根据本公开所制造的光纤的连接部的沿着轴向的截面图。

[图1B]是根据本公开所制造的光纤的除了连接部以外的位置处的沿着径向的截面图。

[图2]是表示图1A的光纤的连接部的主要部分的图。

[图3]是表示用作与本公开的光纤的连接部有关的模拟的实施例的光纤的规格的图表。

[图4A]是表示当使用图3所示规格的实施例1的光纤并分别改变锥形的角度和锥形的长度时的、作用在保护树脂上的最大应力的大小的图。

[图4B]是表示当使用图3所示规格的实施例2的光纤并分别改变锥形的角度和锥形的长度时的、作用在保护树脂上的最大应力的大小的图。

[图5]是表示具有2层结构的被覆层的常规光纤的连接部的构成的图。

具体实施方式

[本公开所要解决的课题]

在使用了具有2层结构的被覆层的光纤的海底缆线中，在连接部的保护树脂中可能会产生裂纹。图5是表示具有2层结构的被覆层的常规光纤的连接部的构成的图，其是通过将具有玻璃纤维10、以及在玻璃纤维10的周围设置的由中心侧的一次树脂层21和外周侧的二次树脂层22构成的2层结构的纤维被覆层20的光纤彼此连接而得的。在各个光纤的端部处除去纤维被覆层20，所露出的玻璃纤维10通过熔融连接部2而彼此熔融连接。

在图5所示的光纤的连接部中，被覆层以朝着熔融连接部2侧直径变小的方式被除去为锥形形状。例如，在通过砂轮来研磨被覆层的方法中，若一次树脂层21是软质的，则一次树脂层21变形而无法顺利地进行研磨，因而在图5中示出了仅将二次树脂层22形成为锥形而未将一次树脂层21形成为锥形的情况。并且，以覆盖熔融连接部2和纤维被覆层20的整个除去部分的方式，模塑加工并再次被覆保护树脂30。

如此地，在常规的连接部中，除去短纤维彼此的端部的被覆并熔融连接，再将保护树脂30再次被覆连接部。并且，在一次树脂层21是软质的、且二次树脂层22是硬质的光纤的熔融连接中，当在熔融连接后拉伸光纤时，二次树脂层22难以在纤维的轴向上变形，另一方面，一次树脂层21则容易在纤维的轴向上变形。因此，在熔融连接部分的被覆部分中，存在有容易以一次树脂层与二次树脂层的边界部分为起点而产生裂纹X的问题。

当一次树脂层21的杨氏模量较大时，难以在保护树脂30中产生裂纹，因此不必将一次树脂层21也加工成锥形形状。然而，当一次树脂层21的杨氏模量较小时，对于在保护树脂中产生裂纹的问题，发明人发现，通过以成为包括一次树脂层的区域在内的锥形形状的方式除去纤维被覆层，从而可以抑制裂纹的产生。即，期望将除去纤维被覆层后的一次树脂层21和二次树脂层22的被覆残余部(边界附近)形成为锥形。

本公开是鉴于上述情况而完成的，其目的在于提供一种可以防止在光纤的连接部处覆盖纤维被覆层的除去部分和玻璃纤维的露出部分的保护树脂中产生裂纹、通信容量大且能够长距离传输的光纤的制造方法及光纤。

[本公开的效果]

根据本公开，可以提供一种可以防止在光纤的连接部处覆盖被覆层的除去部分和玻璃纤维的露出部分的保护树脂中产生裂纹、通信容量大且能够长距离传输的光纤的制造方法及光纤。

[本公开的实施方式的说明]

首先，列出本公开的实施方式并进行说明。

(1)根据本公开的光纤的制造方法具有：除去一对光纤的要连接侧的端部的纤维被覆层以露出玻璃纤维的步骤；将该玻璃纤维的端面彼此熔融连接的步骤；以及将保护树脂再次被覆在所述玻璃纤维的露出部分的周围的步骤，其中，所述纤维被覆层由杨氏模量为0.5MPa以下的内周侧的一次树脂层、以及杨氏模量为800MPa以上的外周侧的二次树脂层构成，所述露出步骤是使包括所述一次树脂层和所述二次树脂层的所述纤维被覆层的被覆残余部的形状成为朝着所述端部侧而变细的锥形形状的步骤，所述再次被覆的步骤是以包括所述被覆残余部的方式被覆所述保护树脂的步骤。

根据本方式，即使在纤维被覆层的一次树脂层中使用了软质树脂，由于将除去被覆层后的一次树脂层和二次树脂层的被覆残余部(边界附近)形成为锥形，因而也可以减小在一次树脂层和二次树脂层的边界处施加到保护树脂的应力。因此，可以获得可防止在光纤的连接部处覆盖被覆层的除去部分和玻璃纤维的露出部分的保护树脂中产生裂纹、通信容量大且能够长距离传输的光纤。

另外，(2)根据本公开的光纤的制造方法，在上述(1)的光纤的制造方法中，在所述露出的步骤之前，具有对要除去的部分的所述纤维被覆层照射紫外线以使所述一次树脂层的杨氏模量增加的步骤，所述露出的步骤是使所述纤维被覆层的所述被覆残余部成为锥形形状的步骤。

根据本方式，即使在纤维被覆层的一次树脂层中使用了软质树脂，由于可以在除去纤维被覆层之前使纤维被覆层固化，因而也可以容易地将纤维被覆层的被覆残余部加工成锥形形状。因此，当使用砂轮或剃刀等工具来除去纤维被覆层时，难以发生由技能差异所引起的形状偏差，可以保持所制造的光缆的品质。

此外，(3)根据本公开的光纤的制造方法，在上述(1)的光纤的制造方法中，在所述露出的步骤之前，具有对要除去的部分的所述纤维进行冷却以使所述一次树脂层的杨氏模量增加的步骤，所述露出的步骤是使所述纤维被覆层的所述被覆残余部成为锥形形状的步骤。

根据本方式，即使在纤维被覆层的一次树脂层中使用了软质树脂，由于可以在除去纤维被覆层之前使纤维被覆层固化，因而也可以容易地将纤维被覆层的被覆残余部加工成锥形形状。因此，当使用砂轮或剃刀等工具来除去纤维被覆层时，难以发生由技能差异所引起的形状偏差，可以保持所制造的光缆的品质。

(4)根据本公开的光纤是通过除去一对光纤的要连接侧的端部的纤维被覆层、将玻璃纤维的端面彼此熔融连接、并且将保护树脂设置在所述玻璃纤维的熔融连接部分的周围而得的光纤，所述纤维被覆层由外周侧的二次树脂层、以及杨氏模量为0.15MPa以上0.5MPa以下的内周侧的一次树脂层构成，所述光纤的端部的所述一次树脂层和所述二次树脂层的被覆残余部的形状成为朝着所述端部侧而变细的锥形形状，以包括所述被覆残余部的方式设置所述保护树脂，所述锥形在所述光纤的轴向上的长度为280μm以上。

根据本方式，即使在纤维被覆层的一次树脂层中使用了软质树脂，由于将除去被覆层后的一次树脂层和二次树脂层的被覆残余部(边界附近)形成为具有预定长度的锥形，因而也可以减小在一次树脂层和二次树脂层的边界处施加到保护树脂的应力。因此，可以获得可防止在光纤的连接部处覆盖被覆层的除去部分和玻璃纤维的露出部分的保护树脂中产生裂纹、通信容量大且能够长距离传输的光纤。

另外，根据本公开的光纤，在上述(4)的光纤中，所述被覆残余部的所述锥形的角度为10度以下。

根据本方式，可以更可靠地防止在光纤的连接部处覆盖被覆层的除去部分和玻璃纤维的露出部分的保护树脂中产生裂纹。

[本公开的实施方式的细节]

以下，参照附图对根据本公开的光纤的制造方法及光纤的具体例子进行说明。需要说明的是，本发明并不限于以下的示例，而是由权利要求的范围所表示，并且意图包括与权利要求的范围等同的含义和范围内的所有变化。另外，只要能够将多个实施方式进行组合，则本发明也包括任意的实施方式的组合。需要说明的是，在以下的说明中，即使在不同的附图中，标注相同符号的构成也是相同的，并且可能会省略其说明。

图1A是根据本公开所制造的光纤的连接部的沿着轴向的截面图，图1B是根据本公开所制造的光纤的除了连接部以外的位置处的径向的截面图。另外，图2是表示图1的光纤的连接部的主要部分的图。根据本公开所制造的光纤是通过将多根短的光纤1熔融连接而形成的。本实施方式的光纤1具备：包括芯11和包层12且成为光传输体的玻璃纤维10；以及包括一次(初级)树脂层21和二次(次级)树脂层22的纤维被覆层20。

玻璃纤维10是玻璃制的部件，由(例如)SiO₂玻璃构成。玻璃纤维10对导入至光纤1中的光信号进行传输。芯11设置在(例如)包括玻璃纤维10的中心轴线的区域中。芯11包含GeO₂，并且还可以进一步包含氟元素。包层12设置在围绕芯11的区域中。包层12的折射率低于芯11的折射率。包层12可以由纯SiO₂玻璃制成，也可以由添加有氟元素的SiO₂玻璃制成。

在光纤1的熔融连接中，要相互连接的一对光纤1的端部的纤维被覆层20被除去，露出玻璃纤维10。然后，通过除去纤维被覆层20而裸露出来的玻璃纤维10的端面彼此抵接，采用电弧放电等以使抵接的端面连接而成为熔融连接部2。由于熔融连接部2及其附近的裸露的玻璃纤维10处于容易损伤且机械性能差的状态，因此被保护树脂30再次被覆。保护树脂30使用了与纤维被覆层相同种类的紫外线固化型树脂。保护树脂30的被覆通过使用预定的成形用模具并注入树脂而完成。

在本实施方式中，作为光纤1的纤维被覆层20，为了使其不易受到卷绕在线轴上时的侧压的影响，该卷绕在线轴上时的侧压是光纤1的损耗增加的重要原因，中心侧的一次树脂层21使用了具有0.5MPa以下的低杨氏模量的树脂。另外，外周侧的二次树脂层22使用了杨氏模量为800MPa以上的树脂，该杨氏模量高于一次树脂层21的杨氏模量。此外，保护树脂30的杨氏模量的大小大于一次树脂层21的树脂的杨氏模量，但是小于二次树脂层22的树脂的杨氏模量。即，保护树脂30使用了固化后的杨氏模量在一次树脂层21的杨氏模量与二次树脂层22的杨氏模量之间的树脂。优选地，例如使用固化后的杨氏模量为10MPa至500MPa的树脂。

作为构成一次树脂层21的树脂，优选在组成中包含双末端反应性低聚物和单末端反应性低聚物中的两者或任意一者。另外，若包含50％以上的单末端反应性低聚物，则可以充分地确保抗侧压的强度。作为双末端反应性低聚物，可列举出(例如)

H-(I-聚丙二醇^A)₂-I-H

H-(I-聚丙二醇^B)₂-I-H

H-(I-聚丙二醇^C)₂-I-H

另外，作为单末端反应性低聚物，可列举出(例如)

H-(I-聚丙二醇^A)₂-I-X

H-(I-聚丙二醇^B)₂-I-X

H-(I-聚丙二醇^C)₂-I-X

并且，H表示丙烯酸羟乙酯的残基，I表示异佛尔酮二异氰酸酯的残基，X表示甲醇，聚丙二醇^A-C分别表示下面的聚丙二醇的残基。即，聚丙二醇^A表示ACCLAIM 4200(分子量：4000；不饱和度：0.003meq/g)的残基，聚丙二醇^B表示XS-3020C(分子量：3000；不饱和度：0.03meq/g)的残基，聚丙二醇^C表示EXCENOL 3020(分子量：3000；不饱和度：0.09meq/g)的残基。氨基甲酸酯低聚物由H-(I-丙二醇)₂-I-H表示。

需要说明的是，双末端反应性低聚物和单末端反应性低聚物不限于上述材料。除上述以外，也可以是(例如)分子量为1000至13000、优选为2000至8000、且其不饱和度小于0.01meq/g、优选为0.0001至0.009meq/g的聚丙二醇或者聚丙二醇/乙二醇的共聚物。另外，根据需要，也可以含有具有从其与至少一种其他多元醇的混合物衍生而来的至少一种(甲基)丙烯酸酯基的氨基甲酸酯化合物。

另外，作为构成二次树脂层22的树脂，例如可列举出以下物质。作为低聚物，可列举出通过使多元醇化合物、多异氰酸酯化合物、含羟基的丙烯酸酯化合物反应而得的物质。

作为多元醇化合物，可列举出聚丁二醇、聚丙二醇等。作为多异氰酸酯化合物，可列举出2,4-甲苯二异氰酸酯、异佛尔酮二异氰酸酯等。作为含羟基的丙烯酸酯化合物，可列举出丙烯酸2-羟乙酯、丙烯酸2-羟丁酯、1,6-己二醇单丙烯酸酯、三丙二醇二丙烯酸酯等。

作为单体，可列举出具有环状结构的N-乙烯基单体，例如N-乙烯基己内酰胺。当包含这些单体时，固化速度得以提高，因此是优选的。除此以外，可以使用丙烯酸异冰片酯、丙烯酸苄酯、丙烯酸2-羟乙酯、丙烯酸苯氧基乙酯、聚丙二醇单丙烯酸酯等单官能单体；或者聚乙二醇二丙烯酸酯、聚丙二醇二丙烯酸酯或双酚A/环氧乙烷加成二醇二丙烯酸酯等多官能单体。

在本实施方式中，光纤1的端部处的包括一次树脂层21和二次树脂层22的纤维被覆层20的被覆残余部被形成为被覆直径朝着端部侧而变小的锥形T。即，锥形T被形成为至少包括一次树脂层21与二次树脂层22的边界A的位置。然后，将保护树脂30形成为覆盖在已成为该锥形的纤维被覆层20的部分以及裸露的玻璃纤维10上。通过该构成，纤维被覆层20的被覆残余部的端面被覆盖且没有露出。另外，由于纤维被覆层20的被覆残余部为锥形形状，因此可以增加被覆残余部的保护树脂30覆盖在纤维被覆层20上的重叠部分的厚度，同时可以增加该部分处的粘接面积，可以提高与保护树脂30的粘接力。此外，如后所述，通过将锥形T的长度设定为预定长度以上，从而可以减少作用在保护树脂30上的内部应力。

在本实施方式中，由于一次树脂层21中使用了杨氏模量为0.5MPa以下的软质树脂，因而难以形成锥形一直到达内周侧的一次树脂层21为止。因此，期望的是，在除去光纤端部的纤维被覆层20之前，对要除去的部分的纤维被覆层20照射紫外线以使一次树脂层21的杨氏模量增加，然后将纤维被覆层20的被覆残余部加工为锥形形状。虽然在制造光纤1时，将玻璃纤维10周围的纤维被覆层20涂布在玻璃纤维的周围并通过紫外线照射使其固化，但是在熔融连接前，通过进一步对要除去的部分的纤维被覆层20照射紫外线，从而可以提高一次树脂层21的杨氏模量。

此外，为了增大除去纤维被覆层20的部分的硬度，可以通过对要除去的部分的光纤1进行冷却以使一次树脂层21的杨氏模量增加，然后将纤维被覆层20的被覆残余部形成为锥形形状。在这种情况下，期望在(例如)-10℃左右的温度下进行光纤1的冷却。为了除去纤维被覆层20以形成锥形T，可以使用砂轮或剃刀等工具。需要说明的是，在通过对光纤1进行冷却以使一次树脂层21的杨氏模量增大的情况下，在通过砂轮除去纤维被覆层20时会发热，因而期望使用剃刀。

接下来，对于使纤维被覆层20中形成的锥形T的长度和角度θ发生变化时的、作用在保护树脂30上的内部应力的最大值的模拟结果进行说明。

图3是表示作为与本公开的光纤的连接部有关的模拟的实施例而使用的光纤的规格的图表。图4A和图4B是表示当使用图3所示规格的光纤并分别改变锥形的角度和锥形的长度时的、作用在保护树脂上的最大应力的大小的图。

在模拟中，将实施例1和2的两种光纤作为对象。实施例1和2的光纤只有一次树脂层和二次树脂层的杨氏模量不同，其他规格都是相同的。具体而言，两者的玻璃纤维的外径均设为125μm，一次树脂层的外径均设为200μm，二次树脂层的外径均设为245μm，设置于连接部处的保护树脂的外径均设为260μm，玻璃纤维的杨氏模量均设为74500MPa。但是，在实施例1的光纤中，一次树脂层的杨氏模量设为0.15MPa，在实施例2的光纤中，一次树脂层的杨氏模量设为0.45MPa。

在模拟中，对于实施例1和2的光纤，研究了当改变图2中所示的锥形T的角度θ以及锥形T在光纤的轴向上的长度L时的、保护树脂30的内部应力的最大值的变化。在此，锥形T在光纤的轴向上的长度L是在光纤的轴向上对从二次树脂22的锥形T的起点直到一次树脂层21的锥形T的终点的长度进行投影而得的长度。另外，关于锥形T的角度θ，考虑到实际的操作性，使用5至10度的锥形，因此在模拟中将锥形T的角度θ设为5度和10度。

图4A和图4B是分别表示实施例1和实施例2的光纤的结果的图，并且是通过对作为横轴的锥形的轴向长度L、以及作为纵轴的保护树脂的内部应力的最大值进行作图而得的，锥形的角度θ为10度的情况以圆圈的方式绘出在图中，锥形的角度θ为5度的情况以正方形的方式绘出在图中。

在实施例1和实施例2的光纤中，不管是锥形的角度θ为10度的情况还是锥形的角度θ为5度的情况，随着锥形的轴向长度L增加，内部应力的最大值倾向于减少，在锥形角度为较小的5度的情况下，内部应力的最大值相对于锥形的轴向长度L变化的变化较大。另外可知，与实施例2相比，在一次树脂层21中使用了更软的树脂的实施例1的情况下，内部应力的最大值变大。

接下来，为了求出作用在保护树脂上的内部应力的最大值的大小与产生裂纹X之间的关系，使用实际光纤进行了实验，结果发现，当作用在保护树脂上的内部应力的最大值超过15MPa时，产生裂纹。

因此，可以确认，当从模拟结果求得内部应力的最大值为15MPa的阈值以下的锥形T的形状的特征时，在通常所使用的锥形角度下若锥形的轴向长度L为280μm以上，则内部应力的最大值为15MPa的阈值以下。需要说明的是，在形成了锥形的轴向长度L为280μm以上的锥形的情况下，锥形T在任何情况下都形成为包括一次树脂层21与二次树脂层22的边界A。另外，锥形T也可以不到达玻璃纤维10。

一次树脂层的杨氏模量越大，保护树脂的内部应力的最大值越小，因而可以防止裂纹的产生。然而，当增大一次树脂层的杨氏模量时，如上所述，卷绕在线轴上时的损耗会变大。因此，在考虑到卷绕在线轴上时的损耗的情况下，期望一次树脂层的杨氏模量为0.5MPa以下。并且，虽然在实施例2中示出了一次树脂层的杨氏模量为0.45MPa的情况，但是即使杨氏模量为0.5MPa以下，通过将锥形的轴向长度L设定为280μm，也可以使保护树脂的内部应力的最大值为15MPa的阈值以下。另外，当二次树脂层的杨氏模量为800MPa以上时，保护树脂的内部应力的最大值受到的影响较小，通过将锥形的轴向长度设定为280μm，从而可以使保护树脂的内部应力的最大值为15MPa的阈值以下。

符号的说明

1···光纤；2···熔融连接部；10···玻璃纤维；11···芯；12···包层；20···纤维被覆层；21···一次树脂层；22···二次树脂层；30···保护树脂。