JP2000214343A

JP2000214343A - 空気クラッド光ファイバの製造方法

Info

Publication number: JP2000214343A
Application number: JP11018959A
Authority: JP
Inventors: Kenji Tsubaki; 健治椿; Masaru Yokoyama; 勝横山; Mikio Sei; 三喜男清; Hiroshi Yokogawa; 弘横川; Kenji Sonoda; 健二園田; Nobuaki Yabunouchi; 伸晃薮ノ内; Tadashi Murakami; 忠史村上; Ryoji Yokoya; 良二横谷; Hiroyuki Sekii; 広行関井
Original assignee: Matsushita Electric Works Ltd
Current assignee: Panasonic Electric Works Co Ltd
Priority date: 1999-01-27
Filing date: 1999-01-27
Publication date: 2000-08-04

Abstract

(57)【要約】【課題】受光角が大きくより多くの光を伝送すること
ができる空気クラッド光ファイバを、コア材に傷が付い
て光伝送効率が低下するようなことなく製造することが
できるようにする。【解決手段】コア材１と、コア材１の外周を覆う保護
チューブ２と、コア材１と保護チューブ２の間の空気層
３からなる空気クラッド光ファイバを製造方法に関す
る。コア材１の外周の保護チューブ２を膨張させること
によって、コア材１と保護チューブ２の間に空気層３を
形成する。保護チューブ２内にコア材１を挿入して空気
クラッド光ファイバを製造する場合のように、保護チュ
ーブ２とコア材１とが擦れ合ってコア材１の外周面に傷
が付くようなことがなくなる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、空気をクラッド材
とする光ファイバの製造方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、一般的な光ファイバのコア材とし
ては、石英系ガラスや多成分系ガラス等のガラス類、メ
チルメタクリレート等のアクリル系やスチロール系のプ
ラスチック類、あるいはテトラクロールエチレン等の透
明な液体類が用いられている。また、クラッド材として
は、コア材よりも屈折率の低いドープドガラス、ポリシ
ロキサンやシリコーンゴム等のケイ素樹脂、フッ化エチ
レンプロピレン、フッ化ビニリデン等のフッ素含有樹脂
などが用いられている。

【０００３】ここで、クラッド材の屈折率はコア材の屈
折率よりも低くなるように構成されているが、両者の屈
折率の差の大小によってコア材とクラッド材の境界面に
おける光の全反射角が規定され、光ファイバの開口数や
受光角が決まる。例えば、ガラス系光ファイバにおい
て、コア材にフリント系のＦ２ガラス（屈折率１．６
２）、クラッド材にソーダライム系ガラス（屈折率１．
５２）を用いた場合、開口数は０．５６、受光角θは３
４°となる。また、プラスチック光ファイバにおいて
も、コア材にメタクリル樹脂（屈折率１．４９）、クラ
ッド材にフッ素樹脂（屈折率１．３９）を用いた場合に
は、開口数は０．５４、受光角θは３２°となる。この
ように、従来のコア材及びクラッド材を用いて光ファイ
バを製造した場合には、受光角θは３０〜５０°程度で
あり、多くの光を集光して伝送することは困難であっ
た。

【０００４】一方、世の中に存在する最も低屈折率で透
明な素材は空気である。従って空気をクラッド材とした
光ファイバが実現できれば、受光角θは９０°になり、
理論上、光ファイバに対する端面入射角には制限がなく
なることから、光源の有する光の量を最大限に利用する
ことが可能になる。そこで、空気をクラッド材にした光
ファイバの試みが種々なされているが、実現には困難が
あり、以下のような種々の問題を有するものであった。

【０００５】例えば米国特許第３７１２７０５号公報で
提供されているものは、断面が円形のチューブ内に断面
が多角形のコア材を配設することによって、チューブと
コア材との間に空気のクラッドを実現しようとしたもの
であるが、多角形のコア材はその角部がチューブの内周
に接触しており、接触面積は小さいものの、接触部分の
密着性が高く、コア材の角部での光の界面透過による外
部への漏光を避けることができず、伝送効率をさほど高
くすることはできないものであった。

【０００６】また、米国特許第３９０１６７４号公報
や、本発明者らによる特開平９−２５８０５３号公報で
は、コア材とチューブとの間に接触面積が極小になるよ
うな支持材を設けることによって、コア材とチューブと
の間に空気層を保持し、空気によるクラッドを実現する
ようにしている。これらのものは優れた光伝送性能を示
すものの、コア材の表面に接触面の小さい支持材が接し
てることから、取り扱いや施工に伴う振動や衝撃によっ
て、支持材との摩擦でコア材表面に傷が発生することが
あり、この場合には傷の部分から伝送光が漏光するおそ
れがあって、経時的に光伝送効率が低下することがある
ものであった。

【０００７】そこで、本発明者等は、内径がコア材の外
径よりも大きな保護チューブを用い、この保護チューブ
にコア材を挿入すると共に保護チューブとコア材の両端
部をかしめ固定することによって、保護チューブの内径
とコア材の外径の差によって保護チューブとコア材との
間に空気層が形成されるようにした空気クラッド光ファ
イバを開発するに至っている。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかし、保護チューブ
にコア材を挿入して空気クラッド光ファイバを製造する
にあたって、保護チューブにコア材を挿入する際に、保
護チューブとコア材とが擦れ合ってコア材の外周面に傷
が付き、コア材内を伝送される光がコア材の表面のこの
傷の部分で拡散され、光が漏れて光伝送効率が低下する
おそれがあるという問題を有するものであった。

【０００９】本発明は上記の点に鑑みてなされたもので
あり、受光角が大きくより多くの光を伝送することがで
きる空気クラッド光ファイバを、コア材に傷が付いて光
伝送効率が低下するようなことなく製造することができ
るようにすることを目的とするものである。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明の請求項１に係る
空気クラッド光ファイバの製造方法は、コア材１と、コ
ア材１の外周を覆う保護チューブ２と、コア材１と保護
チューブ２の間の空気層３からなる空気クラッド光ファ
イバを製造するにあたって、コア材１の外周の保護チュ
ーブ２を膨張させることによって、コア材１と保護チュ
ーブ２の間に空気層３を形成することを特徴とするもの
である。

【００１１】本発明の請求項２に係る空気クラッド光フ
ァイバの製造方法は、コア材１と、コア材１の外周を覆
う保護チューブ２と、コア材１と保護チューブ２の間の
空気層３からなる空気クラッド光ファイバを製造するに
あたって、保護チューブ２内のコア材１を収縮させるこ
とによって、コア材１と保護チューブ２の間に空気層３
を形成することを特徴とするものである。

【００１２】また請求項３の発明は、上記の請求項１又
は２において、間に空気層３を形成したコア材１と保護
チューブ２の端部をかしめ固定することを特徴とするも
のである。

【００１３】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を説明
する。

【００１４】コア材１としては、可撓性を有する透明の
ポリマー、例えばメタクリル樹脂やアクリル樹脂によっ
て作製したものを用いることができる。この樹脂の原料
となるモノマーの分子構造については特に限定されない
が、コア材１を形成する樹脂は曲げ弾性率が１００ｋｇ
／ｍｍ²以下であることが好ましい。コア材１の曲げ弾
性率が１００ｋｇ／ｍｍ²を超えるものであると、太さ
が直径１ｍｍ程度以下のコア材１で光ファイバを形成す
る場合には容易に曲げることができるが、明かりとして
の光伝送において用いられる直径数ｍｍ以上のコア材１
を用いた光ファイバの場合には容易に曲げることができ
なくなり、無理に曲げようとすると折れてしまうおそれ
がある。曲げ弾性率の下限は特に設定されないが、コア
材１の曲げ弾性率が０．５ｋｇ／ｍｍ²未満になると、
自重による変形を無視することができなくなるので、こ
れが実用上の下限である。

【００１５】またコア材１は断面形状が多角形のように
角部を有する形状に形成するのではなく、滑らかな曲面
の外周面を有するように断面円形（真円）あるいは断面
楕円形に形成するのが好ましい。コア材１の断面形状に
角部があると、そのエッジで漏光が生じ、光伝送効率が
低下するものである。またコア材１の外周形状による漏
光をより抑制するために、コア材１の外周表面の平均粗
さＲａが０．０５μｍ以下であることが好ましい。コア
材１の外周の表面平均粗さＲａが０．０５μｍを超える
と、コア材１の外周界面で乱反射が起こって漏光し、光
伝送効率の低下に微妙に影響を及ぼすおそれがある。コ
ア材１の外周の表面平均粗さＲａは勿論小さい程好まし
く、理想的には表面平均粗さＲａは０がよい。

【００１６】一方、保護チューブ２としては、コア材１
の曲げ可能な範囲において、極端な皺や折れが発生する
ことなくコア材１に追随して曲がる程度の弾性を有した
樹脂で作製したものを用いるものであり、コア材１より
も光の屈折率が小さく、且つ、耐薬品性や耐熱性が高
く、内面の表面平滑性実現する加工が容易なことなどの
点で、フッ素系樹脂で作製したものが好ましい。

【００１７】上記のコア材１の製造方法については特に
制限されるものではないが、所望の内面形状、内面平滑
度を有するフッ素樹脂系チューブ内にモノマーを注型
し、加熱あるいは紫外線照射などで重合させて高分子化
することによって製造する方法が一般的である。このよ
うに、コア材１はチューブ内に成形して、チューブ付き
の状態で入手することができる。

【００１８】そして本発明では、このチューブ付きのコ
ア材１において、コア材１の外周を覆うチューブを保護
チューブ２として用いて、空気クラッド光ファイバを製
造することができるものである。

【００１９】すなわち、図１（ａ）、図２（ａ）のよう
な保護チューブ２の内周にコア材１の外周が密着してい
る保護チューブ２付きコア材１を用い、図１（ａ）のａ
矢印のように保護チューブ２とコア材１との間に空気を
送り込むことによって、保護チューブ２の内周を加圧
し、保護チューブ２をｂ矢印のように外周方向に膨張さ
せる。このように保護チューブ２を直径が大きくなるよ
うに膨張させることによって、図１（ｂ）や図２（ｂ）
のようにコア材１の外周面と保護チューブ２の内周面の
間に空間を形成させ、コア材１と保護チューブ２の間に
空気層３を形成することができるものであり、空気層３
をクラッド材とする空気クラッド光ファイバを得ること
ができるものである。

【００２０】このように、コア材１の外周の保護チュー
ブ２を膨張させることによって、コア材１と保護チュー
ブ２の間に空気層３を形成した空気クラッド光ファイバ
を得ることができるものであり、空気クラッド光ファイ
バを製造するにあたって、保護チューブ２内にコア材１
を挿入する場合のように、保護チューブ２とコア材１と
が擦れ合ってコア材１の外周面に傷が付くようなことが
なくなり、コア材１の表面のこの傷の部分で漏光が発生
して光伝送効率が低下することを防ぐことができるもの
である。

【００２１】また、図３（ａ）のような保護チューブ２
の内周にコア材１の外周が密着している保護チューブ２
付きコア材１を用い、コア材１を加熱して軟化させた状
態で、図３（ａ）のａ矢印のようにコア材１の両端を軸
方向の外方へ引っ張ることによって、コア材１をその直
径が小さくなるように収縮させる。このようにコア材１
を収縮させることによって、図３（ｂ）のようにコア材
１の外周面と保護チューブ２の内周面の間に空間を形成
させ、コア材１と保護チューブ２の間に空気層３を形成
することができるものであり、空気層３をクラッド材と
する空気クラッド光ファイバを得ることができるもので
ある。

【００２２】このように、保護チューブ２の内周のコア
材１を収縮させることによって、コア材１と保護チュー
ブ２の間に空気層３を形成した空気クラッド光ファイバ
を得ることができるものであり、空気クラッド光ファイ
バを製造するにあたって、保護チューブ２内にコア材１
を挿入する場合のように、保護チューブ２とコア材１と
が擦れ合ってコア材１の外周面に傷が付くようなことが
なくなり、コア材１の表面のこの傷の部分で漏光が発生
して光伝送効率が低下することを防ぐことができるもの
である。

【００２３】ここで、図１（ｂ）や図３（ｂ）のように
コア材１と保護チューブ２の間に空気層３を形成するに
あたって、空気層３の厚みは０．２ｍｍ以上、２．０ｍ
ｍ以下になるように設定するのが好ましい。空気層３の
厚みをこの範囲に設定することによって、コア材１と保
護チューブ２の間隙を確保することができ、光ファイバ
の実用的な範囲の曲げの操作においてコア材１と保護チ
ューブ２の接触が極小になり、空気層３がクラッドとし
ての機能を有効に果たして、高い光伝送効率を得ること
ができるものである。

【００２４】上記のようにして図１（ｂ）や図３（ｂ）
のようにコア材１と保護チューブ２の間に空気層３を形
成した後、コア材１と保護チューブ２の両端部をかしめ
固定して、コア材１と保護チューブ２を一体化させる。
図４はこのかしめ固定の一例を示すものであり、筒状の
スリーブ４を用い、保護チューブ２の両端部の外周に図
４（ａ）のようにそれぞれスリーブ４をはめ込む。そし
てクリンパー等のかしめ用工具を用いて、スリーブ４の
一部を全周に亘って内方へかしめ変形させると、このか
しめ変形によって内方へ突出する突部５によって保護チ
ューブ２の一部が全周に亘って内方へ突出するように変
形し、この内方へ突出する保護チューブ２の突部６がコ
ア材１の外周の全周に圧接されることによって、コア材
１と保護チューブ２の両端部を固定することができるも
のである。これによって、コア材１が保護チューブ２内
で移動することを防ぐことができるものであり、またコ
ア材１と保護チューブ２の間の空気層３の端部の開口を
塞ぐことにもなるので、水などの異物が空気層３に浸入
して光伝送効率が低下することを防ぐことができるもの
である。

【００２５】スリーブ４の材質は、コア材１及び保護チ
ューブ２を外部から圧締することができるものであれば
何でもよいが、アルミニウム、銅、ステンレス鋼などの
金属製品あるいは樹脂製品などを用いることができる。
またスリーブ４によるかしめの部位ではコア材１が押圧
されて変形し、コア材１のこの変形部分で光の伝送ロス
が生じやすくなるので、この光伝送ロスを小さくするた
めに、スリーブ４によるかしめの面積をなるべく小さく
するのが好ましく、かしめの幅は２ｍｍ以下にすること
が好ましい。

【００２６】

【実施例】次に、本発明を実施例によって具体的に説明
する。

【００２７】（実施例１）フルオロエチレンプロピレン
樹脂（ＦＥＰ）で作製される厚みが１．０ｍｍの保護チ
ューブ２内に、透明の軟質メタクリル樹脂で直径１２ｍ
ｍ、長さ２ｍのコア材１を一体成形した保護チューブ２
付きコア材１を用いた。

【００２８】そしてコア材１と保護チューブ２の間に加
圧した空気を送りながら、保護チューブ２を内径が１４
ｍｍ、外径が１５．８ｍｍになるまで膨張させ、図１
（ｂ）のようにコア材１と保護チューブ２の間に厚み１
ｍｍの空気層３を形成した。このときの保護チューブ２
の厚みは０．９ｍｍであった。

【００２９】次に、内径１６ｍｍ、厚み０．５ｍｍ、長
さ１５ｍｍのアルミニウム製スリーブ４を保護チューブ
２の両端部の外周にはめ込み、クリンパーでかしめて図
４（ｂ）のようにコア材１と保護チューブ２の両端部を
固定することによって、空気クラッド光ファイバを得
た。

【００３０】（実施例２）ＦＥＰで作製される厚みが
１．０ｍｍの保護チューブ２内に、透明の軟質メタクリ
ル樹脂で直径１４ｍｍ、長さ２ｍのコア材１を一体成形
した保護チューブ２付きコア材１を用いた。

【００３１】そしてコア材１を８０℃に加熱した状態
で、コア材１の両端を引っ張ることによって、外径が１
２ｍｍになるまでコア材１を収縮させ、図３（ｂ）のよ
うにコア材１と保護チューブ２の間に厚み１ｍｍの空気
層３を形成した。

【００３２】次に、保護チューブ２の両端から突出する
コア材１の両端を切断してコア材１の長さを２ｍにした
後、内径１６ｍｍ、厚み０．５ｍｍ、長さ１５ｍｍのア
ルミニウム製スリーブ４を保護チューブ２の両端部の外
周にはめ込み、クリンパーでかしめて図４（ｂ）のよう
にコア材１と保護チューブ２の両端部を固定することに
よって、空気クラッド光ファイバを得た。

【００３３】（比較例１）コア材として実施例１と同じ
直径１２ｍｍ、長さ２ｍの軟質メタクリル樹脂製のもの
を用い、その外周に透明フッ素樹脂（屈折率１．４）を
厚み０．６ｍｍで被覆してクラッドを形成することによ
って、光ファイバを作製した。

【００３４】上記のようにして得た実施例１，２及び各
比較例１の光ファイバについて光伝送光量を測定した。
ここで、光伝送光量の測定は、メタルハライド照明装置
（株式会社住田光学ガラス製「ＬＳ−Ｍ１６０」）から
の光を光源用積分球（ＬａｂＳｐｈｅｒｅ社製「ＵＳ−
０６０−ＳＦ」）を通して得た、１２ｍｍ直径の面積当
たり５．７ルーメンの均一拡散出射光を光ファイバの一
端面に当て、光ファイバの他端面からの出射光量をフォ
トメータ（ＬａｂＳｐｈｅｒｅ社製「ＦＩＭＳ−４０
０Ｂ」）にて計測することによって行なった。結果を表
１に示す。

【００３５】

【表１】

【００３６】表１の結果、空気クラッド光ファイバの実
施例１，２のものは、フッ素樹脂をクラッド材とする比
較例１のものに比べて、受光角が大きく、より多くの光
を伝送できることが確認される。

【００３７】

【発明の効果】上記のように本発明の請求項１に係る空
気クラッド光ファイバの製造方法は、コア材と、コア材
の外周を覆う保護チューブと、コア材と保護チューブの
間の空気層からなる空気クラッド光ファイバを製造する
にあたって、コア材の外周の保護チューブを膨張させる
ことによって、コア材と保護チューブの間に空気層を形
成するようにしたので、空気層がクラッド材となって受
光角が大きくより多くの光を伝送することができる空気
クラッド光ファイバを得ることができるものであり、し
かも保護チューブ内にコア材を挿入する場合のように、
保護チューブとコア材とが擦れ合ってコア材の外周面に
傷が付くようなことがなくなり、コア材に傷が付いて光
伝送効率が低下するようなことなく空気クラッド光ファ
イバを製造することができるものである。

【００３８】また本発明の請求項２に係る空気クラッド
光ファイバの製造方法は、コア材と、コア材の外周を覆
う保護チューブと、コア材と保護チューブの間の空気層
からなる空気クラッド光ファイバを製造するにあたっ
て、保護チューブ内のコア材を収縮させることによっ
て、コア材と保護チューブの間に空気層を形成するよう
にしたので、空気層がクラッド材となって受光角が大き
くより多くの光を伝送することができる空気クラッド光
ファイバを得ることができるものであり、しかも保護チ
ューブ内にコア材を挿入する場合のように、保護チュー
ブとコア材とが擦れ合ってコア材の外周面に傷が付くよ
うなことがなくなり、コア材に傷が付いて光伝送効率が
低下するようなことなく空気クラッド光ファイバを製造
することができるものである。

【００３９】また請求項３の発明は、間に空気層を形成
したコア材と保護チューブの端部をかしめ固定するよう
にしたので、コア材が保護チューブ内で移動することを
防ぐことができるものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態の一例を示すものであり、
（ａ），（ｂ）はそれぞれ正面断面図である。

【図２】本発明の実施の形態の一例を示すものであり、
（ａ），（ｂ）はそれぞれ側面断面図である。

【図３】本発明の実施の形態の他の一例を示すものであ
り、（ａ），（ｂ）はそれぞれ正面断面図である。

【図４】本発明の実施の形態の他の一例を示すものであ
り、（ａ），（ｂ）はそれぞれ正面断面図、（ｃ）は側
面断面図である。

【符号の説明】

１コア材２保護チューブ３空気層

フロントページの続き (72)発明者清三喜男大阪府門真市大字門真1048番地松下電工株式会社内 (72)発明者横川弘大阪府門真市大字門真1048番地松下電工株式会社内 (72)発明者園田健二大阪府門真市大字門真1048番地松下電工株式会社内 (72)発明者薮ノ内伸晃大阪府門真市大字門真1048番地松下電工株式会社内 (72)発明者村上忠史大阪府門真市大字門真1048番地松下電工株式会社内 (72)発明者横谷良二大阪府門真市大字門真1048番地松下電工株式会社内 (72)発明者関井広行大阪府門真市大字門真1048番地松下電工株式会社内Ｆターム(参考） 2H050 AB01Y AB43X AC03 AC62 AC86 BB08Q

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】コア材と、コア材の外周を覆う保護チュ
ーブと、コア材と保護チューブの間の空気層からなる空
気クラッド光ファイバを製造するにあたって、コア材の
外周の保護チューブを膨張させることによって、コア材
と保護チューブの間に空気層を形成することを特徴とす
る空気クラッド光ファイバの製造方法。
【請求項２】コア材と、コア材の外周を覆う保護チュ
ーブと、コア材と保護チューブの間の空気層からなる空
気クラッド光ファイバを製造するにあたって、保護チュ
ーブ内のコア材を収縮させることによって、コア材と保
護チューブの間に空気層を形成することを特徴とする空
気クラッド光ファイバの製造方法。
【請求項３】間に空気層を形成したコア材と保護チュ
ーブの端部をかしめ固定することを特徴とする請求項１
又は２に記載の空気クラッド光ファイバの製造方法。