JP2001524921A - 線引加工中の光ファイバの被覆層の蒸着方法とこれを実施するための装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 本発明は、線引加工中の光ファイバの被覆層の蒸着方法に関する。この被覆層は光ファイバの水蒸気に対する浸透性を減少させ、寿命を延長するように設計されたものである。本発明の方法は、ハロゲン化ホウ素と水素および／またはハロゲン化ホウ素とアンモニアガスとの混合ガスに、エネルギーをマイクロ波プラズマ補助により印加して分解し、この工程はキャリヤガスの存在下で実施して、第１に混合ガスを反応媒体に運び、第２にプラズマを活性化することを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】 線引加工中の光ファイバの被覆層の蒸着方法とこれを実施するための装置 本発明は、線引加工中の光ファイバの被覆層の蒸着方法に関する。この被覆層 は光ファイバの不透水性および寿命を改良するため設計されたものである。 現在、光ファイバは長距離伝送網に広く用いられている。光ファイバはまた、 在宅利用者の家に情報を伝達するよう設計されている。シリカでできたこれらの ファイバはやはり環境湿度の影響を受けやすく、それにより疲労強度が大幅に低 下し、そして寿命が短くなる。 問題は、機械強度を低下させずに光ファイバを環境湿度から保護する低コスト の解決方法を見つけることにある。このため、水蒸気の透過性が非常に低い、い わゆる気気密封止止被覆が何種類か設計、開発された。 これら気気密封止止被覆でファイバの疲労強度が改善され、このために寿命を 延ばすことができるようになる。 下記の関係式は、印加応力ｓａの臨界応力ｓｃの関数としてファイバの寿命を 表したもので、係数ｎはファイバの透過性を表す： tf=Ｂ^*sc^n-2／saⁿ；Ｂは定数である。 寿命tf、すなわち別の印加応力の関数として破談時間を測定した後、値ｎは曲 線ln tf=f(ln sa)をプロットして演繹することができる。 ファイバの水蒸気の透過性が低ければ低い程、係数ｎは大きくなり、そして寿 命tfが長くなることがわかる。 現在までに研究されてきた種々の気気密封止止被覆は、セラミック、金属、カ ーボンおよび疎水ポリマータイプの材料でできている。 セラミックは例えば、炭化珪素、炭化チタンまたは窒化珪素である。これらは 、よく知られている技術の化学蒸着法（ＣＶＤ）により、光ファイバに蒸着され る。この場合、この方法の蒸着速度は毎分約６０ｎｍで、光ファイバの走行速度 が一般に毎分２０ｍ以上の機械的なファイバ線引方法と組み合わせるには遅すぎ る。さらに、このタイプの被覆の蒸着は９００℃以上の温度に加熱した支持体に 実施しなければならない。 例えばアルミニウム、亜鉛またはすず等の金属被覆は、溶融金属ファイバを含 浸させるという、“凝固”法として知られている方法で得られる。どのような場 合でも、ファイバ線引作業中にこの種の方法を用いることはできない。なぜなら 、蒸着速度が溶融金属の冷却により厳しく制限され、従ってファイバ線引速度と 適合しないからである。このような被覆で覆われたファイバは、例えばセンサの 製造または部品用のファイバ等の特殊な用途にのみ用いられるか、例えばアルミ ニウム、銅または金等の金属の場合、高温耐久性のために用いられる。さらに、 これらの金属被覆は９００℃以上の温度に加熱した支持体に蒸着しなくてはなら ない。 カーボンの蒸着もまた研究されている。この蒸着には、“ダイヤモンド”型の カーボンおよび”グラファイト”型のカーボンを用いる。この蒸着は、大気圧下 で、反応器内に配置されたファイバに対し、標準的な化学蒸着法（ＣＶＤ）の技 術により実施される。一般に得られるファイバは疲労強度が大きく係数ｎが約１ ００となるが、機械強度は低下する。さらに、使用する炭化水素型の反応物が大 量で、反応器の壁に凝結して閉塞させてしまう。こうした汚染のため、非常に短 い長さのファイバに対してしか高品質な蒸着を実施できず、リサイクル作業を頻 繁に行わなければならない。この結果、ファイバのコストは大きく増加する。 ダイヤモンド型炭素は２００度以上に加熱したファイバに蒸着する。しかし、 この温度では同時に、反応器の壁にも蒸着してしまう。この種の閉塞を防ぐため 、ファイバに対して、反応器の壁をかなり冷却しなくてはならない。このような 冷却で２００℃未満の温度にするのは非常に困難である。 最後に、疎水性ポリマーの被覆が考えられている。蒸着は標準的な蒸着と全く 同様に実施する。しかし、このタイプの被覆の不透水性は湿気に露出後、常に減 少し続け、２、３年後にはその疎水性が失われてしまう。 本発明により、ファイバの機械特性を劣化させない、ファイバ線引方法に適し た、非常に高速度な光ファイバに気密封止被覆を蒸着するのに用いられる低コス トの方法が提供されるため、上記の欠点を緩和することができる。 本発明は特に、光ファイバの不透水性および寿命を向上するよう意図された被 覆層を線引中の光ファイバに蒸着する方法において、ハロゲン化ホウ素と水素お よび／またはハロゲン化ホウ素とアンモニアガスとの混合ガスを、エネルギーを マイクロ波プラズマ補助印加することにより分解し、この工程がキャリヤガスの 存在下で実施され、第１に混合ガスを反応媒体に運び、第２ににプラズマを活性 化することを特徴とする、方法に関する。 ホウ素は元素周期表で炭素の隣りにあり、このため炭素と類似の特性を有する 。つまり、共有結合形の化学的性質を有する。さらに、ホウ素の電子構造から原 子半径が小さく、密度が高く、非常に硬質であると言える。また、膨張係数が低 く、軟化点が高い。窒化ホウ素も一方また非常に硬質で一般的にはある物質の摩 耗強度および摩滅に対する耐久性を向上するために用いられる。 水素の存在下で、塩化物および臭化物等のハロゲン化ホウ素を還元してホウ素 を得ることは、Van Arkel反応として知られている。同様に、アンモニアガスの 存在下でハロゲン化ホウ素を還元すると窒化ホウ素が得られる。一般的に、化学 反応に必要なエネルギーは化学蒸着（ＣＶＤ）操作中の加熱またはプラズマ補助 化学蒸着（ＰＡＶＣＤ）操作中のプラズマ補助加熱によって提供される。 さらに、三臭化ホウ素は、反応器の壁の閉塞を防止するために十分低い４００ ℃の温度に加熱した支持体に蒸着できるので有効な反応物であることがわかる。 キャリヤガス一方では混合ガスを反応チャンバに運びプラズマを活性化するた めに用いられる。このキャリヤガスが存在することで、ハロゲン化ホウ素の分解 の反応速度が増加し、これによりファイバに対するホウ素および／または窒化ホ ウ素の蒸着速度が増加する。 本発明の方法において、蒸着速度は毎時約３００〜５００μｍと速く、光ファ イバの線引速度に適合している。得られた被覆層により、ファイバの疲労強度は 増加して係数ｎは１００以上となり、機械強度は低下させない。本発明の方法は さらに、低コストの方法である。 本発明の他の目的はこの方法を実施する装置に関する。この装置は下記a)〜e) を備える： a) チャンバ内を光ファイバが連続して通過できる入口ロックと出口ロックを 両端にそれぞれ備える管状反応チャンバ、 b) 反応チャンバの壁を１００℃以下の一定の温度に維持するために用いる冷 却システム、 c) 第１に反応チャンバに接続されて残留ガスを排気し、圧力を一定に維持し 、第２に入口ロックおよび出口ロックに接続されて圧力を反応チャンバ内部の主 圧力に近いか、または等しい圧力を維持するポンプセット、 d) 入口ロックおよび／または反応チャンバに接続されたガスユニット および e) マイクロ波プラズマ補助加熱を生成する手段。 本発明の特別な他の特徴および利点は、下記添付図面を参照した非制限実施例 として示された詳細な説明により明らかになるであろう： −図１は本発明の方法を実施する装置が挿入された標準的なファイバ線引塔の 図を示し、 −図２は本発明の装置の図を示し、 −図３は、図２の装置の反応チャンバのそれぞれの側に配置された、入口ロッ クおよび出口ロックの図を示す。 ファイバ線引操作はプリフォームをファイバに変換することから成る。図１に おいて、プリフォームは１で参照され、ファイバは２と参照される。プリフォー ム１は線引可能な温度になるまで高周波炉１０で加熱する。一般的にこの温度は ２４００℃以上である。溶融シリカは線引されてファイバ２を形成する。 ファイバ線引炉から流出するファイバ２は一定の正確に規定された寸法を有す る。この寸法は特にファイバ線引温度およびファイバに加えられる張力の関数で ある。装置３０はファイバ２の直径を測定するのに用いられる。この直径の測定 により、さらに、ファイバ２が巻き付けられるドラム２０の速度のフィードバッ ク制御が可能になる。 しかし、この種のファイバ２は脆弱で、表面にわずかな損傷ができてもこの表 面の機械強度が著しく損なわれる。このため、ファイバ２を特にドラム２０によ って引き起こされる摩耗に対して耐性のある保護被覆で覆わなければならないこ とが重要である。この保護被覆はファイバ線引炉の出口でファイバに付着される が、ファイバ２は液体プラスチックが入った容器４０に入るようになっている。 ファイバのプラスチック被覆は、重合炉５０での加熱作用または紫外線作用のい ずれかで硬化する。プラスチックはシリコンベースの樹脂、ポリふっ化ビニリデ ン、ポリテトラフルオロエチレン或いはポリイミドまたはメタンポリアクリレー トでよい。被覆およびファイバは厳密に同軸でなくてはならない。ファイバ２は ファイバ線引速度を一定にするキャプスタン６０に送られ、ドラム２０に巻き付 けられる。 ファイバ２を摩耗させないように用いられるプラスチック被覆は、しかしなが ら、水蒸気に対して不透性ではない：係数ｎは低く、２０〜３０の範囲である。 この結果、水蒸気に対する不透性を改善するため、第２の被覆をファイバに蒸着 しなければならない。この気密封止被覆はファイバ線引炉から出る際に、耐摩耗 性被覆の付着前に、直接ファイバに蒸着するのが好ましい。 気密封止被覆の蒸着を実施するために用いられた装置は、ファイバ線引炉１０ の出口で液体プラスチックの容器４０の前に設置される。この装置を図１では１ ００で参照する。 本発明の方法およびこれを実施する装置は、本発明の装置の具体例の概略図を 提供する図２を参照してより明確に理解されるであろう。 本発明の方法では、ホウ素および／または窒化ホウ素を含む被覆を高速で走行 するファイバに蒸着する。ファイバ線引速度は一般的に毎分２０ｍ以上で、毎分 約５００ｍの値に達することがある。 以下の説明では、支持体としても知られているファイバ２がシリカでできてお り直径１２５μｍとする。当然ながら、これは一つの例にすぎず、他の実施例で はシリカでできたこの支持体は管、または断面が数ｍｍ²の別の任意の形状を形 成してもよい。 本発明の蒸着方法を実施する好ましい方式は、ハロゲン化ホウ素と水素および ／またはハロゲン化ホウ素とアンモニアガスの混合ガスの分解をマイクロ波プラ ズマ補助による反応エネルギーの印加により行うことである。反応エネルギーは 例えば熱の形で加えられる。好ましくは、ハロゲン化ホウ素は三臭化ホウ素であ る。この反応物は、４００℃以上の比較的低い温度に加熱したファイバにホウ素 または窒化ホウ素を蒸着できるため実際に有効である。 さらに、混合ガスを反応媒体に運び、プラズマを活性化するため、反応媒体に 関して不活性なキャリヤガスを用いるのが有利である。このキャリヤガスの存在 によってハロゲン化ホウ素が分解する反応速度がかなり速くなる。この結果、ホ ウ素または窒化ホウ素の蒸着速度もキャリヤガスが無い時よりもずっと速くなる 。このガスは例えば窒素またはアルゴンでよい。アルゴンを用いることが好まし いが、それはプラズマをよりよく活性化することが可能で、三臭化ホウ素の分解 反応をより効率よくすることが可能だからである。 水素またはアンモニアガスの存在下における三臭化ホウ素の分解反応は下記の ように記述される： 2BBr₃＋3Ｈ₂ BBr₃＋ＮＨ₃ 両者の場合とも、三臭化ホウ素全体の分解を 確実にするために、水素およびアンモニアガスがハロゲン化物に対して過剰であ るのが好ましい。 本発明の装置は、ファイバ線引ダイス上のファイバ線引炉の出口に設置され、 反応チャンバ１１０、冷却システム１２０、ポンプセット１５０、ガスユニット １４０およびマイクロ波プラズマ補助加熱を生成するように設計された手段１６ ０、１６１、１６２、１６３を備える。 ホウ素および／または窒化ホウ素は反応媒体中を通過するファイバに非常に速 い速度で蒸着しなくてはならない。支持体が繊維形状であり、また蒸着の質を高 速のファイバ線引速度に適したものに維持するために、プラズマ領域をファイバ ２の進行軸に沿って延長しなければならない。 このため、反応チャンバ１１０は管型であるのが有利である。反応チャンバは 石英製が好ましい。例えば内径約２０ｍｍ、長さ約１ｍである。当然ながら、反 応チャンバの寸法はこれらの値に限定されるものではない。高さは異なっていて よい。反応チャンバ１１０はさらに、プラズマを持続するように設計されたいず れの側のカプラに対しても対称的に設置される。 冷却システム１２０はさらに、反応チャンバの壁を１００℃未満の一定の温度 に維持するように設計するのが有利である。このため、反応チャンバ１１０は、 内部に冷却システム１２０から注入される、例えばシリコンベースのオイルであ る誘電性オイルが注入された２重壁１２１を有する。このオイルは一定の温度、 約５℃で、閉回路の中を流れる。オイルは反応チャンバの低い方の端部Ｂで２重 壁１２１に注入され、反応チャンバの高い方の端部Ｈから流出する。 ２重壁１２１は内径が例えば２９ｍｍ〜３５ｍｍの範囲である第２の石英管で 形成するのが有利である。 この冷却システムによって、反応チャンバを約１００℃未満の温度に維持する ことができるようになり、この壁に反応物が蒸着して閉塞するという危険性を避 けることができるようになった。 さらに、反応チャンバ１１０はその両端それぞれに入口ロック１３１および出 口ロック１３２を有する。入口ロック１３１は反応チャンバの上端部Ｈに位置し 、出口ロック１３２は反応チャンバの下端部に位置する。これら２つのロックは 反応チャンバ１１０の内部を光ファイバ２が連続して通過できるように設計され たものである。これらのロックについては図３を参照した記述により詳細に説明 される。 ガスユニット１４０がさらに入口ロック１３１および／または反応チャンバ１ １０に接続されて、第１にキャリヤガスを、第２に三臭化ホウ素と水素および／ または三臭化ホウ素とアンモニアガスとの混合ガスを注入できる。 これらのガスは、建物の外部の小区画内に配置された瓶に貯蔵するのが好まし い。ガスはユニット１４０にダクト１４２を介して運ばれる。 ガスユニットは、凝縮現象を防ぎ、これらのガスを約４０℃の一定の温度に保 つサーモスタット制御システムを備えるのが好ましい。さらに、三臭化ホウ素は 温度を約４０℃に維持されている泡立ちチャンバ１４１に収容するのが好ましい 。 ユニット１４０はさらに、三臭化ホウ素と水素および／または三臭化ホウ素と アンモニアガスとの混合ガスを生成できる。このため、泡立ちチャンバ１４１を 通り、三臭化ホウ素を運ぶ水素および／またはアンモニアガスの流量を制御する ため、図２にＨ₂およびＮＨ₃と参照される１組の流量計を用いる。同様に、Ａｒ で参照される流量計がキャリヤガスの流量を制御するために用意される。運ばれ る三臭化ホウ素の量は泡立ちチャンバ１４１の温度だけではなく、使用する水素 、アンモニアおよびアルゴンガスの流量に依存する。 ハロゲン化ホウ素全体の分解を確実にするため、水素および／またはアンモニ アガスは三臭化ホウ素に対して過剰であるのが好ましい。さらに、混合ガスを運 び、プラズマを活性化するために用いられるキャリヤガスが存在するために少量 の反応物を用いることを可能にする。そこで、三臭化ホウ素に対する水素の体積 比（Ｈ₂／ＢＢｒ₃）および／または三臭化ホウ素に対するアンモニアガスの体積 比（ＮＨ₃／ＢＢｒ₃）は５０未満、好ましくは、約１５〜４０である。 水素および／またはアンモニアガスの流量は毎分約２００〜１０００ｃｍ³で あるのが好ましくキャリヤガス、アルゴンは毎分１０〜１００ｃｍ₃の流量で流 れる。 さらに、反応媒体に流入するキャリヤガスを光ファイバの近くに配置し、ファ イバ表面の反応度を増加できるようにする。この結果、ホウ素および／または窒 化ホウ素はファイバ表面への蒸着が促進され、ファイバの品質が改善される。 ポンプセット１５０が、さらに入口ロック１３１と出口ロック１３２および反 応チャンバ１１０に接続されている。このポンプユニットは２種類のポンプ操作 を実施できる。第１のタイプのポンプ操作Ｐ１は反応チャンバの下端部Ｂで実施 され、チャンバ１１０内の圧力を一定に維持し、必要に応じて残留ガスを排出す る。この第１のタイプのポンプ操作は例えば乾式ポンプを用いて実施できる。連 続的な吸引Ｐ１に使用する反応物を少量にすることを組み合わせることで、汚染 およびリサイクルに関して生ずる問題を排除できる。 第２の、差動ポンプ操作Ｐ２はさらに、入口ロック１３１と出口ロック１３２ において実施される。この差動ポンプＰ２によって、入口ロック１３１と出口ロ ック１３２における圧力を反応チャンバ１１０内部の主圧力に近い水準か、また は同一の水準に維持することができる。 プラズマ補助マイクロ波化学蒸着（ＰＡＣＶＤ）は、カプラおよびアダプタ１ ６１、反応チャンバ１１０をその全長にわたって覆う金属ガイド１６２、マグネ トロン１６０および可変マイクロ波発振器１６３を備える標準的な組立体から作 製できる。使用するマイクロ波出力は５００ワットより大きいことが好ましい。 図３は、反応チャンバ１１０の両端に配置された入口ロック１３１と出口ロッ ク１３２のより詳細な概略図を示す。この図において、反応チャンバ１１０は簡 略図化し四角形で表すが、当然ながら、実際には図２において説明したものと同 じ外観を有する。 入口ロック１３１および出口ロック１３２は、圧力が大気圧である外部から圧 力が１ミリバール（１ｍｂａｒ≒１００Ｐａ）程度である反応チャンバ１１０の 内部へ、光ファイバ２が高速で通過できるように設計されている。従って、２つ のロック内部の圧力は、蒸着中に起こり得る圧力の急激な降下による擾乱を防ぐ ため、反応チャンバの内部の主圧力と等しいかこれに近いものとする。このため 、第２のポンプ操作Ｐ２または差動ポンプ操作はロック１３１および１３２の両 方で実施される。 さらに、酸素が流入してホウ素および／または窒化ホウ素の蒸着速度が低下し 、被覆層の質を低下させる可能性を排除するため、キャリヤガス、アルゴンを差 動ポンプＰ２と反応チャンバ１１０との間の入口ロック１３１に導入するのが有 利である。 ガスＨ₂−ＢＢｒ₃またはＮＨ₃−ＢＢｒ₃は、アルゴンと共に入口ロックに、ま たは図２に示したように直接反応チャンバの上端部Ｈに導入する。 入口ロック１３１および出口ロック１３２はさらにダイス１３５を備える。こ れらのダイス１３５により、全ての接触を防止できるので、高速で流動する光フ ァイバ２を脆化させずに通過させられるようになる。 入口ロック１３１は、差動ポンプ操作Ｐ２およびアルゴンの注入が実施される ２つの自由空間によって分離された３つのダイス１３５を有する。出口ロック１ ３２は、差動ポンプ操作Ｐ２が実施される１つの自由空間（によって分離された ２つのダイス１３５を有する。 これらのダイス１３５は円錐形で、光ファイバの直径が例えば１２５μｍの時 、ダイスの直径は３００から７００μｍへ線形に変化するのが好ましい。これら のダイスは、セラミックまたはポリマータイプの材料、例えばポリテトラフルオ ロエチレンまたはポリアミドまたはポリイミド等できている。 これより説明する３つの例は３つの異なる一連のテストである。これらは実施 例として示されるがこれに限定されるものではない。 ホウ素および／または窒化ホウ素をベースとした気密封止被覆層の蒸着はファ イバ２の線引工程の後、すなわちファイバ２が一定の直径を有し、一定の一般的 には毎分２０ｍより速いファイバ線引速度で反応チャンバ内を通過する時に実施 される。蒸着前に、反応チャンバ内を１０^-2ｍｂａｒ（≒１Ｐａ)の減圧状態に する。 蒸着中の異なる操作条件はいくつかのパラメターに依存する。下記に説明する 例において、特に使用するガスの流量およびファイバ線引速度を変化させている 。 例１：（テストシリーズ番号１） この例は、ガスの流量およびファイバ線引速度が比較的小さい値の範囲で変化 する第１の一連の試験に対応する。 ・反応チャンバの長さ： ８００ｍｍ ・ＢＢｒ₃の温度： ４０℃ ・冷却ユニットの温度： ５℃ ・支持体の温度： ５００〜８５０℃ ・マイクロ波電流： ５００〜１０００ワット ・ファイバ線引速度： 毎分８０ｍ ・圧力： ０．２〜０．８ｍｂａｒ ・入口ロック内のＡｒの圧力： ０．１〜０．３ｍｂａｒ ・ＢＢｒ₃泡立ちチャンバ内のアルゴンの流量： 毎分１０〜２０ｃｍ³ ・水素の流量： 毎分２００〜４００ｃｍ³ 被覆層は、使用したガス流量および反応チャンバ内の圧力に応じて１００〜５ ００オングストローム（１オングストローム=１０^-10メートル）の厚さに蒸着し た。この層には大部分、約８０〜９５％の比率のホウ素および微量（３％未満） の臭素等の残留物が含まれている。 この例では比較的低いガス流量で気密封止被覆を蒸着できることを示す。アル ゴンにより混合ガスＨ₂−ＢＢｒ₃を運ぶことができるようになるため、使用する 反応物の量はこのキャリヤガスが無い場合より少ない。 さらに、アルゴンが存在することでプラズマを活性化できるようになり、ＢＢ ｒ₃の分解速度が向上する。この結果、蒸着速度は向上し、ファイバ線引法に適 したものになる。この例では、蒸着速度は毎分約３００μｍである。 さらに、反応チャンバの壁を１００℃以下の温度に冷却するため、ホウ素また は窒化ホウ素がこの壁に蒸着し、反応チャンバを汚染することは避けられる。 現在、機械的な観点から光ファイバを特徴づけるのに用いられる方法が２つあ る。一つは破断強度を測定し、もう一つは不透水性、従ってファイバの寿命を説 明する係数ｎを測定するものである。 この例において、測定した係数ｎは８０〜９５の範囲である。 例２：（テストシリーズ番号２） この例では、例１に対して流量、圧力およびファイバ線引条件が増加する。 ・ファイバ線引速度： 毎分２００ｍ ・圧力： ０．５〜２ｍｂａｒ ・入口ロック内のＡｒの圧力： ０．２５〜０．７５ｍｂａｒ ・ＢＢｒ₃泡立ちチャンバ内のアルゴンの流量：毎分５０〜１００ｃｍ³ ・水素の流量： 毎分５００〜１０００ｃｍ³ 蒸着された被覆層は、選択した流量および圧力の条件に応じて３００〜１０００ オングストロームの厚さを有する。蒸着速度は毎分４００μｍに等しく、測定さ れた係数ｎは１００より大きい。 例３：（テスシリーズト番号３） このシリーズは、三臭化ホウ素に反応するアンモニアガスおよび水素を用いた ホウ素および窒化ホウ素の蒸着に関する。反応器の形状、冷却器の温度および支 持体の温度は前の例に使用したものと同一であるとする。 ・ファイバ線引速度： 毎分２００ｍ ・圧力： ０．５〜２ｍｂａｒ ・入口ロック内のＡｒの圧力： ０．２５〜０．７５ｍｂａｒ ・ＢＢｒ₃泡立ちチャンバ内のアルゴンの流量：毎分５０〜１００ｃｍ³ ・水素の流量： 毎分５００〜１０００ｃｍ³ 蒸着された被覆層の厚さは、選択した流量および圧力の条件に応じて約１００ オングストロームから約１０００オングストロームに変化する。蒸着した材料の 大部分がホウ素および窒化ホウ素から構成される（約３０〜４０％）。蒸着速度 は毎分４００μｍに等しく、測定した係数ｎは１００に等しい。 これら３つの一連の試験によってできたファイバは、標準ファイバと比較して 平均的な機械強度を示し、係数ｎは約１００以上を示す。 気密封止被覆は、毎分３００〜５００μｍの速度で１００〜１０００オングス トロームの厚さに蒸着する。さらに、反応壁の閉塞が防止されるので、本発明の 方法により非常に長い、１００キロメートル以上の範囲の光ファイバに蒸着する ことができる。減衰値０．１ｄＢ未満で整合し、除去できるので、ファイバの初 期特性もまた保護することができる。

【手続補正書】特許法第１８４条の８第１項 【提出日】平成１１年３月１３日（１９９９．３．１３） 【補正内容】 請求の範囲 １． 線引中に被覆層を光ファイバに蒸着する方法であって、前記被覆層が光 ファイバの不透水性および寿命を向上することを目的とし、この方法がハロゲン 化ホウ素と水素および／またはハロゲン化ホウ素とアンモニアガスとの混合ガス に、エネルギーをマイクロ波プラズマ補助印加することより分解することから構 成され、前記混合ガスの分解工程が５ｍｂａｒ未満の圧力下でキャリヤガスの存 在のもとで実施され、第１に混合ガスを反応媒体に運び、第２ににプラズマを活 性化することを特徴とする方法。 ２． 前記ハロゲン化ホウ素が三臭化ホウ素であることを特徴とする請求項１に 記載の方法。 ３． 前記キャリヤガスがアルゴンであることを特徴とする請求項１または２に 記載の方法。 ４． 前記キャリヤガスが毎分１０〜１００ｃｍ³の流量で流れることを特徴と する請求項１〜３のいずれか一項に記載の方法。 ５． 前記光ファイバを４００〜８５０℃の温度に加熱することを特徴とする請 求項１〜４のいずれか一項に記載の方法。 ６． 前記工程が、毎分２０ｍを越えるファイバ線引速度で実施されることを特 徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載の方法。 ７． 水素および／またはアンモニアガスの流量が毎分２００ｃｍ³〜１０００ ｃｍ³の範囲であることを特徴とする請求項１〜６のいずれか一項に記載の方法 。 ８． 三臭化ホウ素に対する水素の体積比（Ｈ₂／ＢＢｒ₃）および／または三臭 化ホウ素に対するアンモニアガスの体積比（ＮＨ₃／ＢＢｒ₃）が５０未満で、好 ましくは、１５〜４０の範囲であることを特徴とする請求項１〜７のいずれか一 項に記載の方法。 ９． プラズマを製造するために用いるマイクロ波出力が５００〜１０００ワッ トの範囲であることを特徴とする請求項１〜８のいずれか一項に記載の方法。 １０． 請求項１〜８のいずれか一項に記載の方法を実施する下記a)〜e)を備え る装置： a) チャンバ内を光ファイバ（２）が連続して通過できる入口ロック（131）と 出口ロック（132）を両端にそれぞれ備える管状反応チャンバ（110）、 b) 反応チャンバ（110）の壁を１００℃以下の一定の温度に維持するため用い る冷却システム（120）、 c) 第１に反応チャンバ（120）に接続されて残留ガスを排気し、圧力を一定に 維持し、第２に入口ロック（131）および出口ロック（132）に接続されて圧力を 反応チャンバ内部の主圧力に近いか、または等しい圧力を維持するポンプセット （150）、 d) 入口ロック（131）および／または反応チャンバ（110）に接続されたガスユ ニット（140）および e) マイクロ波プラズマ補助加熱を生成する手段。 １１． 前記反応チャンバ（110）が石英製の管で形成されることを特徴とする 請求項10に記載の装置。 １２． 前記反応チャンバ（110）が２重壁（121）を有し、前記反応チャンバの 壁の温度を１００℃以下に維持するために温度が一定の誘電性オイルが前記２重 壁内を流れることを特徴とする請求項１０または１１に記載の装置。 １３． 前記入口ロック（131）および出口ロック（132）が、それぞれ３個およ び２個のダイス（135）を備えることを特徴とする請求項１０〜１２のいずれか 一項に記載の装置。 １４． 前記ダイス（１３５）が円錐形であることを特徴とする請求項１３に記 載の装置。 １５． 前記ダイスが、セラミックまたはポリテトラフルオロエチレンまたはポ リアミドまたはポリイミドタイプのポリマーから形成されていることを特徴とす る請求項１３または１４に記載の装置。 １６． 前記光ファイバの直径が約１２５μｍの時、前記ダイスの直径が３００ から７００μｍへ線形に変化することを特徴とする請求項１３〜１５のいずれか 一項に記載の装置。 １７． 不透水性および寿命を向上するように設計された被覆層で被覆された光 ファイバにおいて、前記被覆層がホウ素を含み、１００〜１０００オングストロ ームの厚さを有することを特徴とする光ファイバ。 １８． 不透水性および寿命を向上するように設計された被覆層で被覆された光 ファイバにおいて、前記被覆層がホウ素および窒化ホウ素を同時に含み、１００ 〜１０００オングストロームの厚さを有することを特徴とする光ファイバ。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １． 光ファイバの不透水性および寿命を向上することを目的とする被覆層を線 引中の光ファイバに蒸着する方法において、５ｍｂａｒ未満の圧力下でハロゲン 化ホウ素と水素および／またはハロゲン化ホウ素とアンモニアガスとの混合ガス に、エネルギーをマイクロ波プラズマ補助印加することより分解し、この工程が キャリヤガスの存在下で実施され、第１に混合ガスを反応媒体に運び、第２にに プラズマを活性化することを特徴とする方法。 ２． 前記ハロゲン化ホウ素が三臭化ホウ素であることを特徴とする請求項１に 記載の方法。 ３． 前記キャリヤガスがアルゴンであることを特徴とする請求項１または２に 記載の方法。 ４． 前記キャリヤガスが毎分１０〜１００ｃｍ³の流量で流れることを特徴と する請求項１〜３のいずれか一項に記載の方法。 ５． 前記光ファイバを４００〜８５０℃の温度に加熱することを特徴とする請 求項１〜４のいずれか一項に記載の方法。 ６． 前記工程が、毎分２０ｍを越えるファイバ線引速度で実施されることを特 徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載の方法。 ７． 水素および／またはアンモニアガスの流量が毎分２００ｃｍ³〜１０００ ｃｍ³の範囲であることを特徴とする請求項１〜６のいずれか一項に記載の方法 。 ８． 三臭化ホウ素に対する水素の体積比（Ｈ₂／ＢＢｒ₃）および／または三臭 化ホウ素に対するアンモニアガスの体積比（ＮＨ₃／ＢＢｒ₃）が５０未満で 、好ましくは、１５〜４０の範囲であることを特徴とする請求項１〜７のいずれ か一項に記載の方法。 ９． プラズマを製造するために用いるマイクロ波出力が５００〜１０００ワッ トの範囲であることを特徴とする請求項１〜８のいずれか一項に記載の方法。 １０． 請求項１〜８のいずれか一項に記載の方法を実施する下記a)〜e)を備え る装置： a) チャンバ内を光ファイバ（２）が連続して通過できる入口ロック（131）と 出口ロック（132）を両端にそれぞれ備える管状反応チャンバ（110）、 b) 反応チャンバ（110）の壁を１００℃以下の一定の温度に維持するため用い る冷却システム（120）、 c) 第１に反応チャンバ（120）に接続されて残留ガスを排気し、圧力を一定に 維持し、第２に入口ロック（131）および出口ロック（132）に接続されて圧力を 反応チャンバ内部の主圧力に近いか、または等しい圧力を維持するポンプセット （150）、 d) 入口ロック（131）および／または反応チャンバ（110）に接続されたガスユ ニット（140）および e) マイクロ波プラズマ補助加熱を生成する手段。 １１． 前記反応チャンバ（110）が石英製の管で形成されることを特徴とする 請求項１０に記載の装置。 １２． 前記反応チャンバ（110）が２重壁（121）を有し、前記反応チャンバの 壁の温度を１００℃以下に維持するために温度が一定の誘電性オイルが前記２重 壁内を流れることを特徴とする請求項１０または１１に記載の装置。 １３． 前記入口ロック（131）および出口ロック（132）が、それぞれ３個およ び２個のダイス（135）を備えることを特徴とする請求項１０〜１２のいずれか 一項に記載の装置。 １４． 前記ダイス（１３５）が円錐形であることを特徴とする請求項１３に記 載の装置。 １５． 前記ダイスが、セラミックまたはポリテトラフルオロエチレンまたはポ リアミドまたはポリイミドタイプのポリマーから形成されていることを特徴とす る請求項13または14に記載の装置。 １６． 前記光ファイバの直径が約１２５μｍの時、前記ダイスの直径が３００ から７００μｍへ線形に変化することを特徴とする請求項１３〜１５のいずれか 一項に記載の装置。 １７． 不透水性および寿命を向上するように設計された被覆層で被覆された光 ファイバにおいて、前記被覆層がホウ素および／または窒化ホウ素を含み、１０ ０〜１０００オングストロームの厚さを有することを特徴とする光ファイバ。