光纤的制造方法及光纤与流程

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1月25日提出的日本专利申请第2018-010607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。作为满足这样的要求的技术，已知有(例如)专利文献1和2中所公开的技术。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开平5-80226号公报

专利文献2：日本特开2004-37762号公报

技术实现要素：

根据本公开的光纤的制造方法具有：部分地除去光纤的被覆层的步骤；将露出的玻璃纤维的端面熔融连接的步骤；以及再次被覆用于覆盖所述被覆层的除去部分和所述玻璃纤维的露出部分的保护树脂的步骤，其中，所述除去步骤是对所述被覆层照射激光以除去所述被覆层的步骤。

另外，根据本公开的光纤是通过将一对光纤的要连接侧的端部的被覆层除去成为锥形形状、使露出来的玻璃纤维的端面彼此熔融连接、并且用保护树脂保护上述玻璃纤维的露出部分的周围而得的光纤，其中，在已被除去成为上述锥形形状的被覆层上具有沿圆周方向延伸的凹凸。

此外，根据本公开的光纤是通过将一对光纤的要连接侧的端部的被覆层除去成为锥形形状、使露出来的玻璃纤维的端面彼此熔融连接、并且用保护树脂保护上述玻璃纤维的露出部分的周围而得的光纤，其中，已除去成为上述锥形形状的被覆层的杨氏模量大于远离上述表面的上述被覆层在相同径向位置的部分的杨氏模量。

此外，根据本公开的光纤是通过将一对光纤的要连接侧的端部的被覆层除去成为锥形形状、使露出来的玻璃纤维的端面彼此熔融连接、并且用保护树脂保护上述玻璃纤维的露出部分的周围而得的光纤，其中，上述锥形形状的形状是相对于上述光纤的轴而对称的正多棱锥形状。

附图简要说明

[图1]是用于说明本公开所制造的光纤的连接部的构成的图。

[图2a]是用于说明光纤的被覆层的除去步骤的例子1的图。

[图2b]是用于说明光纤的被覆层的除去步骤的例子1的图。

[图2c]是用于说明光纤的被覆层的除去步骤的例子1的图。

[图3a]是用于说明光纤的被覆层的除去步骤的例子2的图。

[图3b]是用于说明光纤的被覆层的除去步骤的例子2的图。

[图3c]是用于说明光纤的被覆层的除去步骤的例子2的图。

[图4a]是用于说明光纤的被覆层的除去步骤的例子3的图。

[图4b]是用于说明光纤的被覆层的除去步骤的例子3的图。

[图4c]是用于说明光纤的被覆层的除去步骤的例子3的图。

[图5a]是用于说明光纤的被覆层的除去步骤的例子4的图。

[图5b]是用于说明光纤的被覆层的除去步骤的例子4的图。

[图5c]是用于说明光纤的被覆层的除去步骤的例子4的图。

[图6]是用于说明光纤的被覆层的除去步骤的例子5的图。

[图7]是表示具有2层结构的被覆层的常规的光纤的连接部的构成的图。

[图8]是表示将连接端的被覆层除去端形成为锥形形状的光纤的例子的图。

具体实施方式

[本公开要解决的课题]

卷绕在线轴上时的侧压的影响是光纤的损耗增加的重要原因，为了减少损耗，将光纤的被覆层设为2层结构，在中心侧的一次层中需要使用杨氏模量低(柔性)的树脂。在使用了具有这样的2层结构的被覆层的光纤的海底缆线中，可能会在连接部的保护树脂中产生裂纹。

图7是表示具有2层结构的被覆层的常规的光纤的连接部的构成的图。该连接部将光纤10彼此连接，该光纤10设置有玻璃纤维11、以及由玻璃纤维周围的中心侧的一次层12和外周侧的二次层13构成的2层结构的被覆层。从各个光纤10的端部除去被覆层，露出来的玻璃纤维11彼此经由熔融连接部14而熔融连接。示出了以下情况：其中，虽然被覆层被除去成为锥形形状以使得直径朝着熔融连接部14侧而变小，但是只有二次层13被除去成为锥形形状而一次层12没有被除去成为锥形形状。将保护树脂15模塑并再次被覆，以覆盖熔融连接部14和被覆层的整个除去部。

如此地，常规的光纤的连接部中，将短纤维彼此的端部的被覆除去并进行熔融连接，并在连接部上再次被覆保护树脂15。在此，若光纤10的一次层12的杨氏模量低，则在进行筛检(强度试验)时，被覆除去端的一次层12的变形量变大。因此，在一次层12和二次层13的边界与保护树脂15的接触点处应力变为最大，在保护树脂15中产生应变而可能会产生裂纹x。

作为防止在保护树脂中产生裂纹x的措施，例如，为了使一次层12和二次层13的边界与保护树脂15的接触点处的应力分散，如图8所示，期望将一次层12和二次层13的连接端的被覆层除去端制作成为锥形形状t。即，期望将被覆层除去后的一次层12和二次层13的边界形成为具有预定角度的锥形形状t。

然而，需要具有(例如)采用剃刀对细的光纤的被覆层进行切削以形成图8所示的锥形形状的技能。特别地，在一次层12是柔性树脂的情况下，难以很好地对一次层12进行刮削。另外，在采用磨光机等旋转工具来对被覆层进行刮削的情况下，柔性的一次层12附着在砂轮上，难以刮削成所期望的形状。如此地，当使用常规的工具以除去被覆层的情况下，存在有以下课题：由于技能的差异而造成形状的偏差，所制造的缆线的品质不是恒定的。此外，工具可能会对玻璃纤维造成损伤。

本公开是鉴于上述情况而完成的，其目的在于提供防止在用于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、且不会对玻璃纤维造成损伤的品质稳定的光纤制造方法及光纤。

[本公开的效果]

根据本公开，可以得到这样的光纤，该光纤能够防止在用于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，并且不会对玻璃纤维造成损伤且品质稳定。

[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)根据本公开的实施方式的光纤的制造方法具有：部分地除去光纤的被覆层的步骤；将露出来的玻璃纤维的端面熔融连接的步骤；以及再次被覆用于覆盖上述被覆层的除去部分和上述玻璃纤维的露出部分的保护树脂的步骤，其中，上述除去步骤是对上述被覆层照射激光以除去上述被覆层的步骤。

根据本实施方式，通过激光加工除去光纤的被覆层，因而在非接触的情况下不会划伤玻璃纤维，可以减少加工的偏差。

(2)根据本公开的实施方式的光纤的制造方法，在上述(1)的制造方法中，上述激光的波长为170nm以上250nm以下。

根据本实施方式，可以在不使被覆层变形的情况下以良好的形状除去被覆层。

(3)根据本公开的实施方式的光纤的制造方法，在上述(1)或(2)的制造方法中，上述激光的能量密度为1000mj/cm²以下。

根据本实施方式，即使在对玻璃纤维照射激光的情况下，也可以减少玻璃纤维的光学损伤。

(4)根据本公开的实施方式的光纤的制造方法，在上述(1)至(3)中任一项的制造方法中，上述除去步骤是将上述被覆层的端部加工为直径朝着上述玻璃纤维的露出部分而变小的锥形形状的步骤。

根据本实施方式，可以增大被除去的被覆层与保护被覆的重叠部分。另外，当将被覆层设为2层结构时，可以防止应力集中在中心侧的一次层与外周侧的二次层的边界处。

(5)根据本公开的实施方式的光纤的制造方法，在上述(4)的制造方法中，上述除去步骤是重复进行以下步骤的步骤：在上述光纤与上述激光的光源之间配置仅使激光通过预定区域的掩模并在垂直于上述光纤的轴向且垂直于上述激光的照射方向的方向上扫描上述掩模的步骤、以及使上述光纤以上述光纤的轴为中心而旋转以改变激光在光纤上的照射位置的步骤。

根据本实施方式，可以提供用于将光纤的被覆层除去成为锥形形状的具体的一种方法。

(6)根据本公开的实施方式的光纤的制造方法，在上述(4)的制造方法中，上述除去步骤是使上述光纤以上述光纤的轴为中心而旋转、同时在避开上述光纤的上述玻璃纤维的情况下用上述激光仅照射上述被覆层部分的步骤。

根据本实施方式，可以提供用于防止激光照射玻璃纤维、同时将光纤的被覆层除去成为锥形形状的具体的一种方法。

(7)根据本公开的实施方式的光纤的制造方法，在上述(4)的制造方法中，上述除去步骤是使上述光纤以上述光纤的轴为中心而旋转、同时在将仅使激光通过预定区域的掩模配置于上述光纤与上述激光的光源之间的状态下对上述光纤照射上述激光的步骤。

根据本实施方式，可以提供用于将光纤的被覆层除去成为锥形形状的具体的一种方法。

(8)根据本公开的实施方式的光纤的制造方法，在上述(1)至(7)中任一项的制造方法中，上述光纤的上述被覆层是由中心侧的一次层和外周侧的二次层构成的2层结构，上述一次层的杨氏模量为0.5mpa以下。

根据本实施方式，即使是一次层柔软的光纤，也可以以良好的形状进行被覆层的除去和连接，能够减少卷绕在线轴上时的损耗。

(9)根据本公开的实施方式的光纤的制造方法，在上述(1)至(8)中任一项的制造方法中，在上述除去步骤之后，具有通过从上述被覆层已被部分除去了的位置处拽出一侧的上述光纤的被覆层以使上述玻璃纤维露出来的步骤。

根据本实施方式，由于不必预先在光纤的一端上形成玻璃纤维的露出部，因而可以使步骤变得简化。另外，可以防止露出部分的玻璃纤维被激光照射。

(10)根据本公开的实施方式的光纤是通过将一对光纤的要连接侧的端部的被覆层加工成锥形形状、使露出来的玻璃纤维的端面彼此熔融连接、并且用保护树脂保护上述玻璃纤维的露出部分的周围而得的光纤，其中，在已被加工成上述锥形形状的被覆层上具有沿圆周方向延伸的凹凸。

根据本实施方式，由于已被除去成为锥形形状的被覆层与保护树脂的粘接面积增加，因而可以增大已熔融连接的光纤的强度。沿圆周方向延伸的凹凸使所照射的激光强度在纤维长度方向上的分布不均匀，利用掩模等进行适当地调节，由此可以容易地实现凹凸形状。这一点对于常规的剃刀或砂轮的加工而言是难以实现的。

(11)根据本公开的实施方式的光纤是通过将一对光纤的要连接侧的端部的被覆层加工成锥形形状、使露出来的玻璃纤维的端面彼此熔融连接、并且用保护树脂保护上述玻璃纤维的露出部分的周围而得的光纤，其中，已加工成上述锥形形状的被覆层的杨氏模量大于远离上述表面的上述被覆层在相同径向位置处的部分的杨氏模量。

根据本实施方式，通过使锥形表面部分的杨氏模量大于光纤的被覆层内部的杨氏模量，从而缓和与保护树脂的粘接部分的应力集中，可以使得在保护树脂中难以发生裂纹。特别地，在将被覆层设为2层结构、且将一次被覆设为杨氏模量较小的材料的情况下，由于与被覆树脂的杨氏模量之差在锥形表面部分处较大，因而通过增大锥形表面部分的杨氏模量而能够抑制裂纹的产生的效果较大。关于使锥形表面部分的杨氏模量大于光纤的被覆层内部的杨氏模量，通过利用激光照射来进行锥形加工，锥形表面部分由于二次老化而在照射前进行树脂的固化，因此可以容易地实现锥形表面的杨氏模量的增大。

(12)根据本公开的实施方式的光纤是通过将一对光纤的要连接侧的端部的被覆层除去成为锥形形状、使露出来的玻璃纤维的端面彼此熔融连接、并且用保护树脂保护上述玻璃纤维的露出部分的周围而得的光纤，其中，上述锥形形状是相对于上述光纤的轴而对称的正多棱锥形状。

根据本实施方式，通过形成为正多棱锥形状，可以增加光纤的抵抗扭曲方向上的力的强度。通过激光照射以除去光纤的被覆层，从而可以得到正多棱锥形状。需要说明的是，在常规的剃刀加工中会形成非对称的多棱锥，由扭曲引起的应变集中在特定部分而可能会降低强度。另外，在砂轮加工中无法实现多棱锥的形状。

[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1是用于说明根据本公开所制造的光纤的连接部的构成的图。根据本公开所制造的光纤是通过将多根短光纤10熔融连接而形成的。在光纤的熔融连接中，要相互连接的一对光纤10的端部的光纤10的被覆层被除去，露出玻璃纤维11。通过除去被覆层而裸露出来的玻璃纤维11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14。

由于熔融连接部14及其附近的裸露的玻璃纤维11处于容易损伤且机械性能弱的状态，因此利用保护树脂15再次被覆。保护树脂15使用了与被覆层相同种类的紫外线固化型树脂。保护树脂15的被覆可以通过使用预定的成形用模具并注入树脂而形成。需要说明的是，在本实施方式中，光纤10的被覆层成为了中心侧的一次层12和外周侧的二次层13的双重结构。为了不容易受到卷绕在线轴上时或形成缆线时的侧压的影响，该侧压是光纤10的损耗增加的重要原因，中心侧的一次层12使用了具有0.5mpa以下的低杨氏模量的树脂，外周侧的二次层13使用了杨氏模量比一次层12高的树脂。另外，保护树脂15的杨氏模量大小大于一次层12的树脂的杨氏模量，但是小于二次层13的树脂的杨氏模量。

在本实施方式中，光纤10的端部处的被覆层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形状t。然后，将保护树脂15形成为覆盖在已成为该锥形形状的被覆层的部分上。通过该构成，被覆层的被覆残余部的端面被覆盖而没有露出。另外，由于被覆层的被覆残余部为锥形形状t，因此可以增加被覆残余部的保护树脂15所覆盖的重叠部分16的厚度，并且同时可以增加该部分处的粘接面积，可以提高与保护树脂15的粘接力。此外，可以使一次层12和二次层13的边界与保护树脂15的接触点的应力分散。

图1所示的光纤的制造方法具有：部分地除去2根光纤10的被覆层以使各个被覆残余部成为锥形形状的除去步骤；将露出来的玻璃纤维11的端面彼此熔融连接的连接步骤；以及再次被覆用于覆盖被覆层的除去部分和玻璃纤维11的露出部分的保护树脂15的再次被覆步骤。以下，对于光纤的被覆层的除去步骤进行说明。

(除去步骤的例子1)

图2a至图2c是用于说明光纤的被覆层的除去步骤的一个例子的图。首先，如图2a所示，在c-c位置处对光纤10的端部的被覆层进行切割，拽出并除去端部侧的被覆层，由此使端部侧的玻璃纤维11露出来。以距被覆层的距离成为预定长度的方式，对露出来的玻璃纤维11进行切割，形成熔融连接用的端面。需要说明的是，也可以在形成后述的被覆层的锥形面之后形成熔融连接用的端面。

接下来，如图2b所示，对光纤10的被覆层照射三角形状的激光b，将被覆层的端部加工成锥形形状。具体而言，从光纤10的上表面侧在径向上扫描顶角α约为30°且高度约为500μm的三角形状的激光b。在此，作为激光，优选使用能量密度为1000mj/cm²以下且波长为250nm以下的激光。当激光的能量密度超过1000mj/cm²时，在激光照射到玻璃的情况下，玻璃受损，光学特性和强度可能会受到影响。另外，当对玻璃纤维照射激光波长小于170nm的紫外光时，紫外光被玻璃吸收而产生缺陷，光学特性和强度受到影响，因而优选使用波长为170nm以上的激光。三角形状可以通过在激光光源与光纤之间配置具有三角形状开口的掩模而获得。需要说明的是，光纤10的直径约为250μm。

如图2b所示，在激光扫描步骤中，使三角形状的激光的底边与光纤10的被覆层的端部基本重合，并且顶点位于光纤的与端面相对的那一侧，在该状态下，通过从光纤10的上表面侧沿着箭头s所示的径向扫描预定次数的激光，从而使被覆层升华。关于光纤10的激光照射面，由于三角形状的底边部分处的激光的照射量较多，因而经由升华而被除去的树脂较多，由于顶点部分处的激光的照射量较少，因而经由升华而被除去的树脂较少。由此，光纤10的上表面侧的被覆层被除去成为大致锥形形状。

接下来，如图2c所示，在位置改变步骤中，将光纤10如箭头r所示那样旋转预定角度以改变光纤10的激光照射面的位置。然后，再次从光纤10的上表面侧扫描三角形状的激光b，将光纤10的上表面侧的被覆层除去成为锥形形状。通过将激光扫描步骤和位置改变步骤重复预定次数，从而可以除去光纤10的被覆层的端部以使其成为多棱锥形状。然后，通过调整光纤10的旋转角度和激光的能量密度以及扫描次数，从而可以使被覆层的端部成为相对于光纤的轴而对称的正多棱锥形状。

作为具体的激光，可以采用能量密度为1000mj/cm²以下、且使用了波长248nm的krf或波长193nm的arf的混合气体的短波长准分子激光器。在使用波长较长的激光的情况下，被覆层的树脂熔化或者烧焦，因而无法将被覆层除去成为良好的形状。另外，在使用大于1000mj/cm²的激光的情况下，当对玻璃纤维照射激光时，玻璃纤维的光学损伤变大。此外，通过利用激光照射来进行锥形加工，锥形表面部分由于二次老化而在照射前进行树脂的固化，已被加工成锥形形状的被覆层的表面的杨氏模量大于远离上述表面的上述被覆层在相同的径向位置处的部分的杨氏模量。

(除去步骤的例子2)

图3a至图3c是用于说明光纤的被覆层的除去步骤的另一个例子的图。在本实施方式中，如图3a所示，在c-c位置处对光纤10的端部的被覆层进行切割，拽出并除去端部侧的被覆层，由此使端部侧的玻璃纤维11露出来。这与在图2a中所说明的内容是相同的。

接下来，如图3b所示，以激光b仅倾斜地照射在光纤10的端部的被覆层上的方式，确定(例如)从上表面侧观察时避开了纤维玻璃的矩形形状的激光b或三角形状的激光与光纤10的位置。然后，如图3c所示，一边旋转光纤10一边照射激光b。由此，升华除去了被激光b照射的部分的被覆层的树脂，被覆层端部的形状成为圆锥形的锥形形状。在此，关于激光的种类及能量密度，可以使用与在图2b和图2c中所说明的除去步骤的例子1相同的激光。

(除去步骤的例子3)

图4a至图4c是用于说明光纤的被覆层的除去步骤的其他另一个例子的图。在本实施方式中，如图4a所示，在c-c位置处对光纤10的端部的被覆层进行切割，拽出并除去端部侧的被覆层，由此使端部侧的玻璃纤维11露出来。这与在图2a中所说明的内容是相同的。

接下来，如图4b所示，在使光纤10旋转的同时，使三角形状的激光b的底边与光纤10的被覆层的端部基本重合、且顶点位于光纤的与端面相对的那一侧，在该状态下，从上表面侧照射激光b。光束的形状和种类、以及能量密度与在图2b和图2c中示出的除去步骤的例子1的激光b相同。关于光纤10的激光照射面，由于三角形状的底边部分处的激光的照射量较多，因而经由升华而被除去的树脂较多，由于顶点部分处的激光的照射量较少，因而经由升华而被除去的树脂较少。由于在使光纤10旋转的同时照射激光b，因而如图4c所示，光纤10的被覆层的端部被除去成为大致圆锥形的锥形形状。

(除去步骤的例子4)

图5a至图5c是用于说明光纤的被覆层的除去步骤的其他另一个例子的图。在本实施方式中，如图5a所示，在c-c位置处对光纤10的端部的被覆层进行切割，拽出并除去端部侧的被覆层，由此使端部侧的玻璃纤维11露出来。这与在图2a中所说明的内容是相同的。

本实施方式类似于图3a至3c中所说明的除去步骤的例子2，以激光b仅倾斜地照射到光纤10的端部的被覆层上的方式，向光纤10照射(例如)从上表面侧观察时避开了纤维玻璃的矩形形状的激光b。也就是说，如图5b所示，设定了激光的掩模形状，以使得照射到光纤10的被覆层上的部分的激光b的形状成为凹凸形状b1。由此，如图5c所示，通过光纤10的旋转，在光纤10的端部的被加工成锥形形状t’的被覆层上形成了沿圆周方向延伸的凹凸。因此，在熔融连接玻璃纤维11后，在再次被覆保护树脂时，被覆层与保护树脂的粘接面积增加，因此可以增加熔融连接的光纤的强度。

(除去步骤的例子5)

图6是用于说明光纤的被覆层的除去步骤的其他另一个例子的图。在本实施方式中，如除去步骤的例子1至4那样地通过在c-c位置处对光纤10的端部的被覆层进行切割、拽出并除去端部侧的被覆层以使端部侧的玻璃纤维11露出来的步骤不是必要的。在本实施方式中，通过上述除去步骤的例子1至4中的任一种方法，部分地除去完全被被覆层所覆盖的光纤10的端部附近的被覆层。由此，除去了图6中所示的c-c位置处的被覆层，玻璃纤维11在该位置处成为露出来的状态。另外，在光纤10的从c-c位置到相反的端部侧的位置a2的被覆层中形成了锥形形状t。

然后，通过从相反的端部侧的位置a2拽出残留在光纤10的端部侧的位置a1处的被覆层，可以得到熔融连接的玻璃纤维11的露出部分。如此地，由于不必预先在光纤的一端形成玻璃纤维的露出部，因而可以使步骤变得简化。另外，在被覆层的除去步骤中，由于除了要除去的被覆层的位置以外没有玻璃纤维11的露出部分，因而可以使光纤10的操作变得容易，可以防止玻璃纤维11被激光照射。

以上对本公开的实施方式进行了说明，但是在本公开的光纤的制造方法中，光纤10的树脂层不限于具有2层结构，也可以适用于由1层或3层以上的树脂层构成的结构。

符号的说明

10···光纤；11···玻璃纤维；12···一次层；13···二次层；14···熔融连接部；15···保护树脂；16···重叠部分。