(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公表特許公報(A)
(11)【公表番号】
(43)【公表日】2023-01-26
(54)【発明の名称】低減衰ロール可能な光ファイバリボン
(51)【国際特許分類】
C03C 25/1065 20180101AFI20230119BHJP
C03C 25/6226 20180101ALI20230119BHJP
C03C 25/16 20060101ALI20230119BHJP
C03C 25/26 20180101ALI20230119BHJP
C03C 25/50 20060101ALI20230119BHJP
G02B 6/44 20060101ALI20230119BHJP
【ＦＩ】
C03C25/1065
C03C25/6226
C03C25/16
C03C25/26
C03C25/50
G02B6/44 391
【審査請求】有
【予備審査請求】未請求
(21)【出願番号】P 2022525611
(86)(22)【出願日】2019-11-05
(85)【翻訳文提出日】2022-06-14
(86)【国際出願番号】 US2019059817
(87)【国際公開番号】W WO2021091536
(87)【国際公開日】2021-05-14
(81)【指定国・地域】
(71)【出願人】
【識別番号】509094034
【氏名又は名称】オーエフエス ファイテル，エルエルシー
(74)【代理人】
【識別番号】100094112
【弁理士】
【氏名又は名称】岡部 讓
(74)【代理人】
【識別番号】100106183
【弁理士】
【氏名又は名称】吉澤 弘司
(74)【代理人】
【識別番号】100114915
【弁理士】
【氏名又は名称】三村 治彦
(74)【代理人】
【識別番号】100125139
【弁理士】
【氏名又は名称】岡部 洋
(74)【代理人】
【識別番号】100209808
【弁理士】
【氏名又は名称】三宅 高志
(72)【発明者】
【氏名】ガーナー，ハリー，デー．
(72)【発明者】
【氏名】コンスタディニディス，カリオフィリス
(72)【発明者】
【氏名】リ，ヘン
【テーマコード（参考）】
2H201
4G060
【Ｆターム（参考）】
2H201BB03
2H201BB12
2H201BB23
2H201DD04
2H201DD06
2H201DD14
2H201KK02
2H201MM03
2H201MM18
2H201MM34
4G060AA01
4G060AA03
4G060AC15
4G060AD22
4G060AD43
4G060CB01
(57)【要約】
ロール可能な光ファイバリボンのマトリクス材料を硬化させる際、紫外線は、各ファイバの１次コーティングのさらなる硬化を回避するために、選択された波長範囲に集中され得る。リボンは、少なくとも１次コーティングを有するファイバをリボン状に整列させ、リボン状ファイバ群に沿って断続的に分散された部分にマトリクス材料を塗布し、リボン状ファイバ群および塗布されたマトリクス材料に、１次コーティングよりもマトリクス材料に吸収される波長の範囲に集中した紫外線を照射することによって作製することができる。
【選択図】図１
【選択図】図１
【特許請求の範囲】
【請求項1】
リボン形状のファイバ群を形成するように、各光ファイバが紫外線（ＵＶ）硬化性の１次コーティングを有する複数の光ファイバを互いに平行に隣接して整列させる工程と、ＵＶ硬化性のマトリクス材料を、前記リボン状のファイバ群に沿った隣接するファイバの各対の間の断続的に分布した部分に接触させて塗布する工程と、
前記１次コーティングよりも前記マトリクス材料に多く吸収される第２の波長範囲に集中し、かつ、前記マトリクス材料よりも前記１次コーティングに多く吸収される第１の波長範囲に集中しないＵＶ光を、前記リボン状のファイバ群および塗布されたマトリクス材料に照射する工程とを含む光ファイバリボンの製造方法。
【請求項2】
前記リボン形状のファイバ群および塗布されたマトリクス材料にＵＶ光を照射する工程は、前記リボン形状のファイバ群および塗布されたマトリクス材料に、発光ダイオード（ＬＥＤ）によって放射されたＵＶ光を照射する工程を含む、請求項１に記載の方法。
【請求項3】
前記リボン形状のファイバ群および塗布されたマトリクス材料にＵＶ光を照射する工程は、前記リボン形状のファイバ群および塗布されたマトリクス材料に、ＬＥＤによって集束レンズを通して放出されるＵＶ光を照射する工程を含む、請求項２に記載の方法。
【請求項4】
前記リボン形状のファイバ群及び塗布されたマトリクス材料にＵＶ光を照射する工程は、前記リボン形状のファイバ群及び塗布されたマトリクス材料に、ＬＥＤによって放出され、反射器によって反射されたＵＶ光を照射する工程を含む、請求項３に記載の方法。
【請求項5】
前記リボン形状のファイバ群および塗布されたマトリクス材料にＵＶ光を照射する工程は、前記リボン形状のファイバ群および塗布されたマトリクス材料に、バンドパスフィルタを通してバルブによって放出されるＵＶ光を照射する工程を含む、請求項１に記載の方法。
【請求項6】
前記バンドパスフィルタは管状をなし、前記リボン形状のファイバ群および塗布されたマトリクス材料を囲み、前記リボン形状のファイバ群および塗布されたマトリクス材料にＵＶ光を照射する工程は、前記管状バンドパスフィルタを通過する前記ＵＶ光を含む、請求項５に記載の方法。
【請求項7】
前記複数の光ファイバを整列させる工程の前に、各光ファイバの１次コーティング上にＵＶ硬化性２次コーティングを塗布する工程と、
１次コーティングよりも２次コーティングに多く吸収される波長の範囲に集中し、２次コーティングより１次コーティングに多く吸収される波長の範囲には集中しないＵＶ光を、各光ファイバおよび塗布された２次コーティングに照射する工程とを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項8】
各光ファイバおよび塗布された２次コーティングにＵＶ光を照射する工程は、各光ファイバおよび塗布された２次コーティングに発光ダイオード（ＬＥＤ）によって放出されるＵＶ光を照射する工程を含む、請求項７に記載の方法。
【請求項9】
各光ファイバおよび塗布された２次コーティングにＵＶ光を照射する工程は、ＬＥＤによって集束レンズを通して放出されるＵＶ光を各光ファイバおよび塗布された２次コーティングに照射する工程を含む、請求項８に記載の方法。
【請求項10】
各光ファイバおよび塗布された２次コーティングにＵＶ光を照射する工程は、ＬＥＤによって放出され、反射器によって反射されるＵＶ光を、各光ファイバおよび塗布された２次コーティングに照射する工程を含む、請求項９に記載の方法。
【請求項11】
各光ファイバおよび塗布された２次コーティングにＵＶ光を照射する工程は、バンドパスフィルタを通してバルブによって放出されるＵＶ光を、各光ファイバおよび塗布された２次コーティングに照射する工程を含む、請求項７に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【背景技術】
【0001】
光ファイバ製造プロセスでは、プリフォームとして知られる大径ガラス構造体からファイバが線引きされる。ファイバは、ドロータワーとして知られる概ね垂直の構造を通して線引きされる。炉またはトーチは、ドロータワーの上部でプリフォームの一部分を加熱することができる。プリフォームからの溶融ガラスは下方に延び、ファイバ形状を形成する。ファイバは、ヘリウムなどの不活性ガスで満たされた冷却管を通過してもよい。ファイバは、ドロータワーを通って進むにつれて冷却され、固化する。このようにして製造されたファイバは、リボン、ケーブルなどが形成され得る後続の製造プロセスで使用するために巻き取りリールに巻き取られ得る。
【0002】
１つ以上のコーティングがファイバに塗布されてもよい。二重コーティングファイバは、裸ファイバ上の１次コーティングと、１次コーティング上の２次コーティングとを有する。コーティングは、通常、コーティング中の光開始剤を活性化する紫外線（ＵＶ）光を照射することによって硬化される。一般に「ウェットオンドライ」と呼ばれるデュアルコーティングプロセスの一例では、１次コーティングがドロータワー内で塗布され、ＵＶ硬化され、次いで２次コーティングが１次コーティング上に塗布され、ドロータワー内でＵＶ硬化される。デュアルコーティングプロセスの別の例では、一般に「ウェット・オン・ウェット」と呼ばれ、１次コーティングがドロータワー内の裸ファイバ上に塗布され、次いで２次コーティングが１次コーティング上に直ちに塗布され、両方のコーティングがドロータワー内で同時にＵＶ硬化される。１次コーティングは透明であってもよく、２次コーティングは顔料または着色剤を含有してもよい。あるいは、カラーコーティングは、ポストドロータワーまたは「オフライン」プロセスにおいて他のコーティングの上に塗布されてもよい。
【0003】
コーティング材料の特性は、マイクロベンディングの望ましくない影響を軽減するのに役立つように注意深く選択することができる。１次（内側）コーティング材料は、通常、クッション効果を提供するために低い弾性率（ヤング率とも呼ばれる）を有し、マイクロベンド損失を生じるファイバ軸に対する機械的摂動を低減し得る低い横方向剛性を有する。そのような低モジュラスコーティング材料は、ファイバおよびケーブルの製造に関連する通常の取扱い中に容易に損傷され得るため、２次（外側）コーティング材料は、一般に、高い曲げ剛性を有する高いモジュラスを有し、ファイバおよびケーブルの製造に関連する通常の取扱い中に損傷に対する抵抗を促進しながらマイクロベンド感度を最小限に抑えるのに役立つ。
【0004】
光開始剤を通して硬化反応を開始するために、１次コーティングおよび２次コーティングの光開始剤のＵＶ吸光度を最大にすることが望ましい。１次コーティングおよび２次コーティングは、互いに同じ波長範囲で、または異なる範囲で最大ＵＶ吸光度を示し得る。例えば、互いに同じ波長範囲で吸収する１次コーティングおよび２次コーティングが使用され得るが、代わりに、例えば、一方のコーティング材料が他方のコーティング材料よりも経済的であり得ることを含む理由で、異なる範囲で吸収する１次コーティングおよび２次コーティングが使用され得る。例えば、３６０～４１０ｎｍの範囲で吸収する１次コーティングおよび３００～３６０ｎｍの範囲で吸収する２次コーティングを使用することができる。１次コーティングおよび２次コーティングの両方の充分かつ迅速な硬化を促進するために、ウェットオンウェットコーティングプロセスで使用されるＵＶ硬化ランプは、広域スペクトル水銀アークまたはマイクロ波ランプであり得る。特定のコーティング硬化プロセスのためにＵＶ発光ダイオード（ＬＥＤ）を使用することも知られている。
【発明の概要】
【0005】
本発明の実施形態は、ロール可能な光ファイバリボンを作製するための方法およびシステムに関する。ロール可能な光ファイバリボンのマトリクス材料の硬化において、ＵＶ光は、個々のファイバの１次コーティング材料のさらなる硬化を回避するために、選択された波長範囲に集中され得る。
【0006】
例示的な光ファイバリボンは、リボン形状の光ファイバ群とマトリクス材料とを含み得る。リボン状の光ファイバ群は、互いに平行に隣接して整列された複数の光ファイバを含んでもよい。各光ファイバは、０．５メガパスカル（ＭＰａ）未満のその場（ｉｎ－ｓｉｔｕ）のヤング率を有するＵＶ硬化性１次コーティングを有し得る。ＵＶ硬化性マトリクス材料は、リボン形状のファイバ群に沿った隣接するファイバの各対の間の部分およびこれと接触する部分に断続的に分布させることができる。
【0007】
光ファイバリボンを作製する例示的な方法は、複数の光ファイバを互いに平行かつ隣接して整列させて、それぞれが少なくとも１次コーティングを有するリボン形状のファイバ群を形成する工程を含み得る。本方法は、リボン形状のファイバ群に沿った隣接するファイバの各対の間の断続的に分散した部分において、かつそれらと接触してマトリクス材料を塗布する工程をさらに含み得る。前記方法は、マトリクス材料よりも１次コーティングに多く吸収される波長の範囲に集中した紫外線（ＵＶ）光をリボン形状のファイバ群及び塗布されたマトリクス材料に照射する工程をさらに含み得る。
【0008】
光ファイバリボンを作製するための例示的なシステムは、ファイバアライナと、マトリクスアプリケータと、チューブと、少なくとも１つの狭帯域ＵＶ光源とを含み得る。ファイバアライナは、複数の光ファイバを互いに平行かつ隣接して整列させて、それぞれが少なくとも１次コーティングを有するリボン形状のファイバ群を形成するように構成される。マトリクス塗布機は、リボン形状のファイバ群に沿った隣接するファイバの各対の間の、かつそれらと接触する断続的に分散された部分にマトリクス材料を塗布するように構成される。チューブは、リボン形状のファイバ群および塗布されたマトリクス材料を取り囲む。狭帯域ＵＶ光源は、リボン状のファイバ群および塗布されたマトリクス材料を囲むチューブに向かって配向される。狭帯域ＵＶ光源は、マトリクス材料によって１次コーティングによってより多く吸収される第２の波長範囲に集中し、マトリクス材料によってよりも１次コーティングによってより多く吸収される第１の波長範囲に集中しないＵＶ光を放出するように構成される。
【0009】
他のシステム、方法、特徴、および利点は、以下の図および詳細な説明を検討すると、当業者に明白となるであろう。すべてのそのような追加のシステム、方法、特徴、および利点は、この説明内に含まれ、本明細書の範囲内にあり、添付の特許請求の範囲によって保護されることが意図される。
【0010】
本発明は、以下の図面を参照してより良く理解することができる。図面中の構成要素は必ずしも縮尺通りではなく、本発明の原理を明確に示すことに重点が置かれている。
【図面の簡単な説明】
【0011】
【図1】従来のドロータワーの概略図である。
【図3】例示的な実施形態におけるロール可能な光ファイバリボンを作製するためのシステムの概略図である。
【図4】例示的な実施形態におけるロール可能な光ファイバリボンの一部分の上面図である。
【図5】例示的な実施形態における狭帯域硬化ランプユニットの一部の断面図である。
【図6】例示的な実施形態における別の狭帯域硬化ランプユニットの一部の断面図である。
【図7】例示的な実施形態におけるさらに別の狭帯域硬化ランプユニットの一部分の断面図である。
【図8】例示的な実施形態におけるロール可能な光ファイバリボンを作製するための方法を示す流れ図である。
【図9】例示的な実施形態におけるロール可能な光ファイバリボンを作製するための別の方法を示す別の流れ図である。
【図10】光ファイバを作製するための方法を示す流れ図である。
【図11】ある波長範囲にわたるマトリクス材料および１次コーティング吸光度のプロットの例である。
【図12】ある波長範囲にわたるマトリクス材料および１次コーティング吸光度のプロットの別の例である。
【発明を実施するための形態】
【0012】
光ファイバリボンは、その長さに沿って互いに接合された２つ以上の平行な光ファイバを含む。一般にマトリクスと呼ばれる材料は、複数のファイバを互いに接着する。「平坦な」（「封入された」とも呼ばれる）タイプの光ファイバリボンでは、ファイバはマトリクス材料内に完全に封入され得る。封入された光ファイバリボンの剛性は、ケーブルにおける高いファイバ充填密度を達成することに課題を提示する。ケーブルにおいて高いファイバ充填密度を達成するために、いわゆる「ロール可能な」光ファイバリボンが開発されている。ロール可能なリボンでは、マトリクス材料は、ファイバに沿って断続的に（例えば、パッチ状に）分配され、リボンをファイバに平行な軸の周りにロールアップするか、またはリボンをほぼ円筒形の形状を有するファイバ束に圧縮するのに充分な可撓性を提供する。「ロール可能なリボン」という用語は、本開示において、マトリクス材料がファイバに沿って断続的に分散される光ファイバリボンを意味するために使用される。
【0013】
ロール可能なリボンの製造において、ＵＶ光は、ファイバに沿って断続的に分配されたマトリクス材料を硬化させてそれらを互いに接着させるために使用される。この追加の硬化ステップは、マトリクス材料を硬化させるだけでなく、各個々のファイバの１次コーティングをさらに硬化させることができ、１次コーティングの弾性率の増加をもたらす。１次コーティングの弾性率の増加は、ファイバをマイクロベンド損失に対してより敏感にする。さらなる硬化（すなわち、過剰硬化）から生じる１次コーティングの増加した弾性率は、ロール可能なリボンが平坦なリボンよりも大きな信号減衰を通常有する理由を説明すると考えられる。マトリクス材料は平坦なリボンの製造において同様に硬化されるが、平坦なリボンでは、ファイバを封入する比較的大量のマトリクス材料がＵＶ光の大部分を吸収するので、このような硬化は一般に１次コーティングを過剰に硬化させない。この問題に対処し、従来のロール可能なリボンよりも低い減衰を有するロール可能なリボンが製造されることを可能にする方法およびシステムが以下に記載される。
【0014】
図１に示すように、従来の光ファイバドロータワー１００は、線引き炉１０２と、冷却器１０４と、１次コーティング塗布器１０６と、２次コーティング塗布器１０８と、広域スペクトル紫外線（ＵＶ）硬化ユニット１１０とを含み得る。ガラスプリフォーム１１２は、ドロータワー１００の入口または頂部に提供される。ドロータワー１００は垂直に配向され、ファイバ線引きプロセスはドロータワー１００内で上部から下部へと進むので、便宜上、ドロータワー１００内の別の要素の下の要素は、他の要素に続くと称され得る。ドロータワー１００の上部において、線引き炉１０２はガラスプリフォーム１１２の一部を加熱し、溶融ガラスは下方に向けられてファイバ１１４を形成する。冷却器１０４は、ファイバ１１４の冷却を助ける。１次コーティング塗布器１０６は、ファイバ１１４上に液体の１次コーティングを塗布する。次いで、２次コーティング塗布器１０８は、いわゆる「ウェット・オン・ウェット」コーティングプロセスにおいて液体１次コーティング上に直接に液体の２次コーティングを塗布する。（あるいは、「ウェットオンドライ」プロセスにおいて、別の広域スペクトルＵＶ硬化ユニットを１次コーティング塗布器１０６と２次コーティング塗布器１０８との間に含めることができる。）ファイバ１１６は、次いで、ＵＶ硬化ユニット１１０を通って進み、ファイバ１１６を広域スペクトルＵＶ放射線に曝露し、ウェットオンウェットプロセスにおいて１次コーティングおよび２次コーティングの両方を硬化させる。
【0015】
１次および２次コーティングはそれぞれ、特定の範囲のＵＶ放射線に曝露されるとフリーラジカルに分解することによってＵＶ硬化を開始する光開始剤を含有する。１次コーティングは、第１の範囲のＵＶ光を（第２の範囲よりも大きな程度まで）吸収する第１の光開始剤を含み、２次コーティングは、第２の範囲のＵＶ光を（第１の範囲よりも大きな程度まで）吸収する第２の光開始剤を含む。第１および第２の光開始剤の各々は、広域スペクトルＵＶ硬化ユニット１１０によって放出される波長範囲と比較して、比較的狭い波長範囲において最大ＵＶ吸光度を示す。第１および第２の波長範囲はＵＶスペクトル内の任意の値を有し得るが、一例では、第１の範囲は３６０～４１０ｎｍであり、第２の範囲は３００～３６０ｎｍである。硬化ユニット１１０は、第１および第２の波長範囲の両方を包含するスペクトルにわたって光を放出する。１次コーティングが３６０～４１０ｎｍの範囲のＵＶ光を吸収し、２次コーティングが３００～３６０ｎｍの範囲のＵＶ光を吸収する例では、広スペクトル光へのこの曝露、すなわち第１および第２の範囲の両方にわたる曝露は、１次コーティングおよび２次コーティングの両方を少なくとも部分的に硬化させる。（リボンの製造中などにファイバに後にＵＶ光を照射する場合、追加の硬化が起こり得る。）デュアルコーティングされた硬化ファイバ１１８は、ドロータワー１００を下向き方向１２０に出て、次いで、以下で説明するようにさらなる処理のために巻き取りリール（図示せず）に向け直され、巻き取られ得る。
【0016】
従来の広域スペクトル硬化ユニット２００を図２に断面図で示す。広域スペクトル硬化ユニット２００は、広域スペクトル硬化ユニット１１０（図１は、線Ａ－Ａに沿った断面図）の一例であり得る。広域スペクトル硬化ユニット２００は、管状のＵＶバルブ２０２と、一対の湾曲１次反射器２０４と、ＵＶバルブ２０２に平行な石英管２０６と、一対の湾曲２次反射器２０８とを含み得る。一対の湾曲１次反射器２０４は共に、ＵＶバルブ２０２が概ねその焦点にある、概ねトラフ形状の（例えば、放物線状の）反射器ユニットを形成する。同様に、一対の湾曲２次反射器２０８は共に、石英管２０６の中心が概ねその焦点にある、概ねトラフ形状の（例えば、放物線状の）反射器ユニットを形成する。概して連続的なプロセスにおいて、デュアルコーティングされたファイバ１１６は、広域スペクトル硬化ユニット２００の上部に入り、石英管２０６を通って延び、上述のデュアルコーティングされた硬化ファイバ１１８（図１）の形態で広域スペクトルコーティング硬化ユニット２００の底部に現れる。
【0017】
図３に示すように、本開示によるロール可能なリボンを製造するためのシステム３００は、アライナ３０２と、マトリクス塗布機３０４と、狭帯域ＵＶ硬化ユニット３０６とを含み得る。概して連続的なプロセスでは、２つ以上の個々のファイバ３０８がアライナ３０２に供給されてもよく、これは、それらを互いに平行に隣接して整列させてリボン形状のファイバ構造３１０を形成する。アライナ３０２の内部構造は明確にするために図３には示されていないが、この構造は当業者に周知であり、個々のファイバ３０８を受け入れて案内する複数の収束溝を含み得る。上記で参照したデュアルコーティングされた硬化ファイバ１１８（図１）の一部は、各個々のファイバ３０８の例であり得る。図３に示す例では、８本のファイバ３０８が存在するが、本開示によるロール可能なリボンは、任意の数のファイバを有し得る。
【0018】
マトリクス塗布機３０４は、マトリクス材料をリボン形状のファイバ構造３１０に塗布する。図４に示すように、マトリクス材料は、リボン形状のファイバ構造３１０に沿って隣接するファイバ３０８の各対の間に、かつそれらと接触して断続的に分散された部分３１２に塗布され、狭帯域ＵＶ硬化ユニット３０６に入るファイバ構造３１４を形成する。当業者によって理解されるように、ロール可能なリボンを特徴付けるマトリクス材料の断続的に分散された部分は、任意のパターンを形成し得る。図４に示されるパターンは、例としてのみ意図される。
【0019】
１次コーティングおよび２次コーティングと同様に、マトリクス材料は、ＵＶ硬化を開始する光開始剤を含有する。光開始剤は、例えば、第２の波長範囲において（第１の波長範囲においてではなく）最大ＵＶ吸光度を示し得る。すなわち、マトリクス材料は、例えば、２次コーティングと同じ波長範囲の光を吸収し得る。
【0020】
以下でさらに詳細に説明するように、狭帯域ＵＶ硬化ユニット３０６は、上述の広域スペクトル硬化ユニット１１０（図１）よりも狭い波長帯域または範囲のＵＶ光を放出する。波長帯域は、１次コーティングよりもマトリクス材料により多く吸収される波長の帯域または範囲に集中する。
【0021】
図１１に示すように、マトリクス材料吸光度の例１１０２および１次コーティング吸光度の例１１０４は、３９５ｎｍ付近に集中した範囲のＵＶ発光１１０６の例に対してプロットされている。マトリクス材料吸光度１１０２は、一般に「Ｒａｎｇｅ Ｂ」と呼ばれる約３６０～４１０ｎｍの範囲の最大吸光度を示す光開始剤を含有するマトリクス材料の特性を有し得る。Ｒａｎｇｅ Ｂ光開始剤の市販の例は、ＬＵＣＩＲＩＮ ＴＰＯ（登録商標）である。１次コーティング吸光度１１０４は、一般に「Ｒａｎｇｅ Ａ」と呼ばれる約３００～３６０ｎｍの範囲の最大吸光度を示す光開始剤を含有する１次コーティングの特定を有し得る。Ｒａｎｇｅ Ａ光開始剤の市販の例は、ＩＲＧＡＣＵＲＥ １８４（登録商標）である。「最大吸光度」という用語は、必ずしもピークを指すのではなく、一般的に利用可能なＵＶ硬化単位（例えば、約３００～４５０ｎｍ）のＵＶスペクトル内の曲線下面積を指す。
【0022】
図１１に示す例では、１次コーティングはＲａｎｇｅ Ａ（３００～３６０ｎｍ）のＵＶ光を吸収し、マトリクス材料はＲａｎｇｅ Ｂ（３６０～４１０ｎｍ）のＵＶ光を吸収する。狭帯域ＵＶ硬化ユニット３０６（図３）によって放出される波長の範囲は、Ｒａｎｇｅ Ａ（３００～３６０ｎｍ）ではなくＲａｎｇｅ Ｂ（３６０～４１０ｎｍ）に集中し得る。図１１において、発光１１０６とマトリクス材料吸光度１１０２（すなわち、２つの曲線の下の面積の交点によって定義される面積である）との間の重複領域（強調のためにクロスハッチングで示す）は、発光１１０６と１次コーティング吸光度１１０４との間の重複領域よりもはるかに大きいことに留意されたい。実際、１次コーティング吸光度が約３８０ｎｍより上でほぼゼロであるので、この例における発光１１０６と１次コーティング吸光度１１０４との間の重複領域はほぼゼロである。発光１１０６とマトリクス材料吸光度１１０２との間の重複面積は、発光１１０６と１次コーティング吸光度１１０４との間の重複面積の少なくとも４倍であり得る。より一般的には、光開始剤の吸光度を表す曲線下面積と放射光を表す曲線下面積との交差または重複は、その光開始剤によるその光の吸収の程度を定義する。２つの異なる光開始剤についての吸光度曲線を比較することによって、ある波長（または狭い波長帯域）の光が、一方の光開始剤によって他方の光開始剤よりも多く吸収されるかどうかを決定することができる。
【0023】
図１１に示される例において、狭帯域硬化ユニット３０６によって放出されるＵＶ光は、１次コーティングよりもマトリクス材料において少なくとも４倍多く吸収され、狭帯域硬化ユニット３０６によって放出されるＵＶ光は、マトリクス材料を硬化させるが、個々のファイバ３０８の１次コーティング材料を実質的にさらに硬化させない。これは、１次コーティングの弾性率を増加させ、マイクロベンド損失に対するファイバ３０８の付随する感度を増加させ得る。したがって、システム３００によって製造されるロール可能なリボン３１６は、広スペクトル光によって硬化されたマトリクス材料を有する従来のロール可能なリボンよりも低い減衰を有利に有することができる。
【0024】
図１２に示すように、マトリクス材料吸光度１２０２の別の例および１次コーティング吸光度１２０４の別の例は、約３３０ｎｍに集中した範囲のＵＶ発光１２０６の例に対してプロットされている。マトリクス材料吸光度１２０２は、Ｒａｎｇｅ Ａにおいて最大吸光度を示す光開始剤を含有するマトリクス材料の特性であってもよく、１次コーティング吸光度１２０４は、Ｒａｎｇｅ Ｂにおいて最大吸光度を示す光開始剤を含有するマトリクス材料の特性であってもよい。図１２に示す例では、発光１２０６とマトリクス材料吸光度１２０２との間の重なり面積（すなわち、２つの曲線の下の面積の交差）は、発光１２０６と１次コーティング吸光度１２０４との間の重なり面積よりも大きい。例えば、発光１２０６とマトリクス材料吸光度１２０２との間の重なり面積は、発光１２０６と１次コーティング吸光度１２０４との間の重なり面積の４倍以上であり得る。当業者によって理解されるように、約３４０ｎｍ未満の１次コーティング吸光度１２０４によって示される急勾配は、バルクコーティング吸収に起因し、光開始剤に起因せず、したがって、発光１２０６と約３４０ｎｍ未満の１次コーティング吸光度１２０４との間の大きい重なり面積にもかかわらず、硬化に寄与しない。コーティングは、特定の波長未満では効果的に不透明である。光開始剤に起因する１次コーティング吸光度１２０４とバルクコーティング吸収に起因する１次コーティング吸光度１２０４との間のカットオフは、明確にするために図１２に破線で示される。
【0025】
本開示による方法およびシステムを使用して製造されるロール可能なリボン３１６（図３）の各光ファイバ３０８の１次コーティングのヤング率は、０．５メガパスカル（ＭＰａ）未満であり得る。以下の方法を使用して、ロール可能なリボン３１６の光ファイバ３０８の１次コーティングのヤング率を決定することができる。ロール可能なリボン３１６から得られる光ファイバ３０８上の１次コーティングのヤング率測定は、その場弾性率（ＩＳＭ）測定と呼ばれ得る。ファイバ１次コーティングのＩＳＭを決定するための原理は周知であり、以下の方法は、そのような原理がどのように適用され得るかの一例にすぎないことが意図される。
【0026】
ファイバの１次コーティングのＩＳＭは、２液エポキシを用いて不動基板上にファイバの一端の１ｃｍのセクションを接着し、エポキシが完全に硬化するのを約１時間待って、ファイバの自由端に重りを取り付け、光学顕微鏡を用いてファイバ変位を測定することによって決定することができる。１０～７０グラムの範囲の重量を有する５回の測定を行い、各試料に対して繰り返してもよい（例えば、２回）。当技術分野で理解されているように（およびガラス線引きの寄与を無視して）、剪断弾性率は、Ｇ＝（ｓ／２πｌ）＊ｌｎ（Ｒ２／Ｒ１）によって与えられ、式中、Ｒ２およびＲ１は１次の外半径および内半径であり、ｌはゲージ長であり、ｓは力対変位曲線の回帰勾配である。ゴム状ポアソン比１／２が推定され、引張弾性率Ｅ（すなわち、ｉｎ－ｓｉｔｕ弾性率）は、せん断弾性率Ｇの３倍として報告される。ロール可能なリボン中のファイバのＩＳＭを測定するために、ファイバをリボンから剥離することができ、マトリクスを実質的に含まないファイバの１ｃｍのセクションをエポキシに埋め込むことができる（したがってゲージ長を形成する）。統計的に有意な数のファイバの１ｃｍ切片（例えば、１２以上の切片）は、上記の様式で測定されてもよく、測定の中央値は、本開示による方法およびシステムを使用して製造されるロール可能なリボンについて０．５ＭＰａ未満である。
【0027】
図５に狭帯域ＵＶ硬化ユニット５００の断面を示す。狭帯域ＵＶ硬化ユニット５００は、狭帯域ＵＶ硬化ユニット３０６（図３は、Ｂ－Ｂ線に沿った断面図）の一例であり得る。狭帯域ＵＶ硬化ユニット５００は、管状ＵＶバルブ５０２と、一対の湾曲１次反射器５０４と、石英管５０６と、管状バンドパスフィルタ５０８と、一対の湾曲２次反射器５１０とを含み得る。石英管５０６は、管状バンドパスフィルタ５０８内に同心円状に配置され、管状ＵＶバルブ５０２と平行である。一対の湾曲１次反射器５０４は共に、ＵＶバルブ５０２が概ねその焦点にある、概ねトラフ形状の（例えば、放物線状）反射器ユニットを形成する。同様に、一対の湾曲２次反射器５１０は共に、石英管５０６の中心が概ねその焦点にある、概ねトラフ形状の（例えば、放物線状）反射器ユニットを形成する。ＵＶバルブ５０２は、１次コーティングがマトリクス材料よりも実質的に多くのＵＶ光を吸収する第１の範囲（例えば、３６０～４１０ｎｍ）と第２の範囲（例えば、３００～３６０ｎｍ）の両方を包含するスペクトルなど、広いスペクトルにわたってＵＶ光を放出することができる。その上で、マトリクス材料は、１次コーティングよりも実質的に多くのＵＶ光を吸収する。
【0028】
管状バンドパスフィルタ５０８は、マトリクス材料が最大ＵＶ吸光度（例えば、３００～３６０ｎｍの範囲の波長である）を示し、１次コーティングがそれ自体の最大ＵＶ吸光度よりも実質的に低いＵＶ吸光度を示す波長をほぼ中心とする通過帯域を有する。石英管５０６は、ＵＶバルブ５０２によって放射される光の全スペクトルに対して実質的に透明である。すなわち、石英管５０６は、１次コーティングがマトリクス材料よりも実質的に多くのＵＶ光を吸収する第１の範囲（例えば、３６０～４１０ｎｍ）と、マトリクス材料が１次コーティングよりも実質的に多くのＵＶ光を吸収する第２の範囲（例えば、３００～３６０ｎｍ）との両方を包含する光に対して実質的に透明である。
【0029】
概して連続的なプロセスでは、上述のファイバ構造３１４（図３）は、狭帯域ＵＶ硬化ユニット５００の一端に入り、石英管５０６を通って延び、上述のロール可能なリボン３１６（図３）の形態で狭帯域ＵＶ硬化ユニット５００の他端に現れる。１対の湾曲１次反射器５０４は、ＵＶバルブ５０２によって放射されたＵＶ光を石英管５０６、管状バンドパスフィルタ５０８、および１対の湾曲２次反射器５１０に向ける。湾曲２次反射器５１０の対はさらに、石英管５０６および管状バンドパスフィルタ５０８内のファイバ構造３１４上にＵＶ光を集束させる。ファイバ構造３１４が狭帯域ＵＶ硬化ユニット５００を通って移動するにつれて、管状バンドパスフィルタ５０８は、ＵＶバルブ５０２によって放射されたＵＶ光をフィルタリングし、したがって、ファイバ構造３１４に衝突する光は、第１の範囲（例えば、３６０～４１０ｎｍ）ではなく、第２の範囲（例えば、３００～３６０ｎｍ）に集中し得る。結果として、狭帯域ＵＶ硬化ユニット５００によって放出されるＵＶ光は、マトリクス材料を硬化させるが、１次コーティングを実質的にさらに硬化させない。
【0030】
別の狭帯域ＵＶ硬化ユニット６００を図６の断面図に示す。狭帯域ＵＶ硬化ユニット６００は、狭帯域ＵＶ硬化ユニット３０６（図３は、Ｂ－Ｂ線に沿った断面図）の一例であり得る。狭帯域ＵＶ硬化ユニット６００は、ＵＶ ＬＥＤ（チップ）６０２と、石英管６０４と、一対の湾曲反射器６０６とを含むことができる。石英管６０４は、ＵＶ ＬＥＤ６０２の放射面の反対側に配置される。一対の湾曲反射器６０６は共に、石英管６０４の中心が概ねその焦点にある、概ねトラフ形状の（例えば、放物線状）反射器ユニットを形成する。
【0031】
概して連続的なプロセスでは、上述のファイバ構造３１４（図３）は、狭帯域ＵＶ硬化ユニット６００の一端に入り、石英管６０４を通って延び、上述のロール可能なリボン３１６（図３）の形態で狭帯域ＵＶ硬化ユニット６００の他端に現れる。ＵＶ ＬＥＤ６０２は、マトリクス材料がその最大吸光度（例えば、３００～３６０ｎｍの範囲の波長）を示し、１次コーティングがそれ自体の最大吸光度よりも実質的に低い吸光度を示す波長をほぼ中心とする範囲に集中した光を放出する。石英管６０４は、ＵＶ ＬＥＤ６０２によって放射される光（例えば、３００～３６０ｎｍ）に対して実質的に透明であり得る。一対の湾曲した反射器６０６は、ＵＶ ＬＥＤ６０２によって放射されたＵＶ光を石英管６０４内のファイバ構造３１４上に集束させる。ファイバ構造３１４が狭帯域ＵＶ硬化ユニット６００を通って移動するにつれて、ＵＶ ＬＥＤ６０２によって放出される光、したがってファイバ構造３１４に衝突する光は、第１の範囲（例えば、３６０～４１０ｎｍ）ではなく、第２の範囲（例えば、３００～３６０ｎｍ）に集中し得る。その結果、狭帯域硬化ユニット６００によって放出されるＵＶ光は、マトリクス材料を硬化させるが、１次コーティングを実質的にさらに硬化させない。
【0032】
さらに別の狭帯域ＵＶ硬化ユニット７００を図７の断面図に示す。狭帯域ＵＶ硬化ユニット７００は、狭帯域ＵＶ硬化ユニット３０６（図３は、Ｂ－Ｂ線に沿った断面図）の一例であり得る。狭帯域ＵＶ硬化ユニット７００は、１つまたは複数のＵＶ ＬＥＤ（チップ）７０２Ａ、７０２Ｂなど、関連する集束レンズ７０４Ａ、７０４Ｂなど、および石英管７０６を含むことができる。石英管７０６は、ＵＶ ＬＥＤ７０２Ａ、７０２Ｂ等の放射面の反対側又はその間に位置付けられ、ＵＶ ＬＥＤ７０２Ａ、７０２Ｂ等の関連するものと石英管７０６との間に集束レンズ７０４Ａ、７０４Ｂ等が位置付けられる。石英管７０６の中心は、概して、レンズ７０４Ａ、７０４Ｂ等のそれぞれの焦点にある。
【0033】
概して連続的なプロセスでは、上述のファイバ構造３１４（図３）は、狭帯域ＵＶ硬化ユニット７００の一端に入り、石英管７０６を通って延び、上述のロール可能なリボン３１６（図３）の形態で狭帯域ＵＶ硬化ユニット７００の他端に現れる。ＵＶ ＬＥＤ７０２Ａ、７０２Ｂなどは、マトリクス材料がその最大吸光度（例えば、３００～３６０ｎｍの範囲の波長）を示し、１次コーティングがそれ自体の最大吸光度よりも実質的に低い吸光度を示す波長にほぼ集中した範囲に集中した光を放出する。石英管７０６は、ＵＶ ＬＥＤ７０２Ａ、７０２Ｂなどによって放射される光（例えば、３００～３６０ｎｍ）に対して実質的に透明であり得る。集束レンズ７０４Ａ、７０４Ｂなどは、関連するＵＶ ＬＥＤ７０２Ａ、７０２Ｂなどによって放射されたＵＶ光を石英管７０６内のファイバ構造３１４上に集束させる。ファイバ構造３１４が狭帯域ＵＶ硬化ユニット７００を通って移動するにつれて、ＵＶ ＬＥＤ７０２Ａ、７０２Ｂなどによって放出される光、したがってファイバ構造３１４に照射される光は、第１の範囲（例えば、３６０～４１０ｎｍ）ではなく、第２の範囲（例えば、３００～３６０ｎｍ）に集中し得る。その結果、狭帯域硬化ユニット７００によって放出されるＵＶ光は、マトリクス材料を硬化させるが、１次コーティングを実質的にさらに硬化させない。
【0034】
光ファイバリボンを製造する方法８００は、図８にフロー図の形式で示されている。ブロック８０２によって（および図３～図４をさらに参照して）示されるように、複数の光ファイバ３０８（図３）は、リボン形状のファイバ構造３１０（図３）を形成するために、互いに平行に隣接して位置合わせされる。各光ファイバは１次コーティングを有する。各光ファイバは、１次コーティングの上に２次コーティングをさらに有してもよい。次いで、ブロック８０４によって示されるように、マトリクス材料が、リボン形状のファイバ構造３１０に沿って隣接するファイバ３０８の各対の間でそれらと接触する断続的に分散された部分３１２（図４）に塗布される。ブロック８０６によって示されるように、塗布されたマトリクス材料を有する結果として生じるファイバ構造３１４（図３）は、１次コーティングによってよりもマトリクス材料によって吸収される波長の範囲に集中したＵＶ光が照射される。ファイバ構造３１４に照射される光は、例えば、図６～７に関して上述された方法で選択され提供される波長範囲を有するＵＶ ＬＥＤ、または代替的に、図５に関して上述された方法で選択され提供される波長範囲を有する光バンドパスフィルタと組み合わせたＵＶバルブによって生成され得る。
【0035】
光ファイバリボンを製造する方法９００は、図９にフロー図形式で示されている。方法９００によれば、マトリクス材料だけでなく２次コーティングも、それらに狭帯域ＵＶ光を照射することによって硬化させることができる。狭帯域ＵＶ光はまた、１次コーティングによってよりも２次コーティングによってより多く吸収され得るが、２次コーティングに対する有害な影響はない。ブロック９０２および９０４によって示されるように、ドロータワーにおいて、１次コーティングがファイバに塗布され、次いでコーティングされたファイバに広域スペクトルＵＶ光が照射される。あるいは、１次コーティングは、１次コーティングによって充分に吸収されて完全に硬化する波長範囲の狭帯域ＵＶ光が照射され得る。
【0036】
ブロック９０６によって示されるように、２次コーティングが、（硬化された）１次コーティングを覆って塗布されてもよい。ブロック９０８によって示されるように、（硬化された）１次コーティングおよび（未だ硬化されていない）２次コーティングを有するファイバは、次いで、１次コーティングよりも２次コーティングによってより多く吸収される波長の範囲内に集中される狭帯域ＵＶ光が照射されてもよい。ファイバに照射される光は、例えば、図６～図７に関して上述したように選択され提供される波長範囲を有するＵＶ ＬＥＤを有する狭帯域ＵＶ硬化ユニットによって、または代替的に生成され得る。ＵＶバルブを、波長範囲を有する光学バンドパスフィルタと組み合わせて有することは、図５に関して上述した方法で選択され提供される。
【0037】
方法９００のブロック９１０、９１２、９１４は、それぞれ上述の方法８００（図８）のブロック８０２、８０４、８０６と同様であり得る。複数のファイバの各ファイバは、ブロック９０２～９０８に関して上述した方法で提供することができる。次いで、ブロック９１０によって示されるように、複数のファイバを互いに整列させてリボン形状のファイバ構造を形成する。次いで、ブロック９１２によって示されるように、マトリクス材料がリボン形状のファイバ構造に塗布される。次いで、ブロック９１４によって示されるように、リボン形状のファイバ構造および塗布されたマトリクス材料は、１次コーティングよりもマトリクス材料に多く吸収される波長の範囲に濃縮されたＵＶ光が照射される。ファイバ構造及び塗布されたマトリクス材料に照射される光は、例えば、図６～図７に関して上述したように選択され提供される波長範囲を有するＵＶ ＬＥＤを有する狭帯域ＵＶ硬化ユニットによって、又は代替的に生成され得る。ＵＶバルブを、波長範囲を有する光学バンドパスフィルタと組み合わせて有することは、図５に関して上述した方法で選択され提供される。
【0038】
光ファイバを作製するための方法１０００が、図１０にフロー図形式で示されている。ブロック１００２、１００４、１００６、１００８は、それぞれ図９のブロック９０２、９０４、９０６、９０８と同様である。ブロック１０１０によって示されるように、方法１０００は、オフライン（すなわち、ポストドロータワー）プロセスにおいて２次コーティング上にカラーコーティングを塗布することをさらに含む。カラーコーティングは、染料または顔料だけでなく、上記と同じ種類の光開始剤も含有する。ブロック１０１２によって示されるように、次いで、カラーコーティングは、１次コーティングによってよりもカラーコーティングによってはるかに多く吸収される波長の範囲に集中したＵＶ光をコーティングされたファイバに照射することによって硬化され得る。コーティングされたファイバに照射される光は、例えば、図６～図７に関して上述した方法で選択され提供される波長範囲を有するＵＶ ＬＥＤを有する狭帯域ＵＶ硬化ユニットによって、または代替的に生成され得る。ＵＶバルブを、波長範囲を有する光学バンドパスフィルタと組み合わせて有することは、図５に関して上述した方法で選択され提供される。ブロック１０１０および１０１２を含む方法は、従来製造された二重コーティングファイバに塗布され得ることに留意されたい。方法１０００に従って製造されたファイバは、ロール可能なリボンを製造するために上述の方法８００（図８）において使用され得ることにも留意されたい。
【0039】
以上、本発明の１つまたは複数の例示的または例示的な実施形態について説明した。しかしながら、本発明は、添付の特許請求の範囲によって定義され、記載される特定の実施形態に限定されないことを理解されたい。
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【国際調査報告】