JP2003057505A

JP2003057505A - 耐熱・高強度光ファイバの構造及びその製造方法

Info

Publication number: JP2003057505A
Application number: JP2001278906A
Authority: JP
Inventors: Shinichi Okamoto; 眞一岡本; Hitoshi Mikajiri; 等三ケ尻
Original assignee: Hikari Tech Co Ltd
Current assignee: Hikari Tech Co Ltd
Priority date: 2001-08-10
Filing date: 2001-08-10
Publication date: 2003-02-26

Abstract

(57)【要約】【課題】光ファイバの機械的強度と耐熱性などを著しく
向上させ、極めて厳しい条件下においても問題を発生し
ないことと、必要により８０ｍｍφ程度以上に曲げても
光損失の発生をゼロにするなどの構造と方法を提供する
ことを課題としている。【解決手段】光ファイバ素線または光ファイバのコア部
に直接電鋳法によって金属を析出し、金属の厚さと同心
度を精密に管理する手段を採用した。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、光通信などに使用
する光ファイバの新規の構造と製造方法に関するもので
ある。

【０００２】

【従来の技術】従来、光ファイバは、概略図１に示すよ
うに、コア部１とクラッド部２から構成され、これを一
般には光ファイバ素線と呼んでおり、クラッドにはコア
よりも低い屈折率のものを使用することによって、図２
のようにコア部１内を光が全反射を繰り返しながら光速
で伝わっていくものであり、シリカガラス、多成分系ガ
ラス、プラスチックを材料に使用した光ファイバがあ
る。

【０００３】光ファイバ素線は、ＪＩＳ規格に規定され
ていて、例えば石英系マルチモード光ファイバ素線Ｃ−
６８３２：１９９９、多成分系マルチモード光ファイバ
素線Ｃ−６８３３：１９９９、プラスチッククラッドマ
ルチモード光ファイバ素線Ｃ−６８３４：１９９９、石
英系シングルモード光ファイバ素線Ｃ−６８３５：１９
９９、全プラスチックマルチモード光ファイバ素線Ｃ−
６８３７：１９９９などがあり、コア径が７μｍ，８μ
ｍ，９μｍ，９．３μｍ，１０．５μｍ，５０μｍ，６
２．５μｍ，８５μｍ，１００μｍ，２００μｍ，４８
５μｍ，７３５μｍ，９８０μｍなどがあり、そしてク
ラッド外径が、１２５μｍ，１４０μｍ，２２０μｍ，
２３０μｍ，２５０μｍ，３００μｍ，３８０μｍ，５
００μｍ，７５０μｍ，１０００μｍのものなど多くの
種類がある。

【０００４】これらの光ファイバ素線は、いずれもクラ
ッドにコアよりも低い屈折率の透明素材のものを使用し
ている構成のために、８０ｍｍφ程度以上に曲げると光
損失する問題があり、また、いずれの光ファイバ素線も
補強などの目的で心線、抗張力体、シースなどの素材に
プラスチックを一般的に使用しているために、弾性強度
などの機械的強度に乏しく、特に衝撃力などの外力のか
かる部分に使用すると、ファイバの折れという致命的な
不良を発生したり、耐熱性が著しく弱く自動車や飛行機
などの高熱の部分に全く使用できないなどの大きな問題
があった。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】本発明は以上に鑑み、
光ファイバの耐熱性と機械的強度などを著しく向上さ
せ、極めて厳しい条件下においても問題を発生しないこ
とと、必要により８０ｍｍφ程度以上に曲げても光損失
の発生をゼロにする構造と方法を提供することを課題と
している。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明は、前記課題を解
決するために、光ファイバ素線または光ファイバのコア
部に直接電鋳法によって金属を析出し、金属の厚さを正
確に管理する手段を採用した。

【０００７】

【発明の実施の形態】本発明の実施の形態を更に詳しく
説明すると、光ファイバ素線または光ファイバのコア部
に直接に電鋳法で金属を析出するには、シリカガラス、
多成分ガラス、プラスチックなどを使用しているため、
いずれも表面に導電性が乏しく、導電化処理を必要とす
るが、その方法には、公知である乾式法と湿式法のいず
れでも採用できる。

【０００８】乾式法は、例えば真空蒸着、スパッタリン
グ、イオン化プレーティング法、溶融金属塗布などによ
る方法を採用でき、湿式法は銀鏡反応、銅、ニッケルな
どの無電解メッキ、或いは導電塗料による塗装などが採
用でき、この場合光ファイバの回りに全面に電鋳が成さ
れるために付着性が乏しくても引張応力によって光ファ
イバを締め付けるために、光ファイバの抜けなどの不具
合を発生しない現象が有るために、どの方法を採用して
もよいメリットがある。

【０００９】本発明において、光ファイバの素線に直接
電鋳する場合は、図３に示すように光ファイバのコア１
とクラッド２の外側に電鋳部３を形成した構成であり、
従来のプラスチックを使用する場合に比較して著しく機
械的強度と耐熱性などの性質を向上でき、図４に示すよ
うにコア１に直接電鋳する場合には、曲げなどによる光
の損失を全くゼロにすることが可能であり、また機械的
強度と耐熱性などの性質も著しく向上することが可能と
なる。

【００１０】前記のように導電性を付与した光ファイバ
素線または光ファイバのコア部に電鋳を実施するが、図
５は、本発明に係る回転電鋳装置の量産設備の一例で概
略の構成を示す平面図であるが、プラス電極４、保持治
具５、マイナス電極８、電鋳槽１０、保持治具自転用駆
動モータ１１、ベルト１２、積算電流計１３、滑車１
４、治具固定用構造体１５で構成されており、電鋳槽１
０中に電鋳液３を入れ、加温し、濾過し、撹拌した状態
で、プラス電極４と個々の保持治具５の全てに、マイナ
ス電極８と積算電流計１３を連結して、よく管理した状
態で直流電流を流し、保持治具回転用駆動モータ１１の
回転をベルト１２で滑車１４を介して治具固定用構造体
１５の保持治具５に伝達して保持治具５を自転させて電
鋳し、一定の積算電流値なったら電流を切る構成とし
た。

【００１１】図６は、本発明に係る一実施例の保持治具
５付近の詳細を示す概略の側面図であるが、治具固定用
構造体１５、保持棒１６、フリー回転部１７、ベルト受
車１８、ベルト１２、電気絶縁部１９、マイナス電極バ
ネ２０、連結部２１、保持治具５、バネ７、光ファイバ
９、クリップ２２で構成されており、円形の治具固定用
構造体１５に保持棒１６が溶接されており、フリー回転
部１７で空回りさせ、ベルト１２の回転をベルト受車１
８に伝達して回転し電気絶縁部１９、連結部２１を介し
て保持治具５を自転させ、保持治具５は、クリップ２２
とバネ７で光ファイバ９を引っ張った状態で保持し、電
鋳液面２３を図４に示すような位置にして、マイナス電
極バネ２０と圧接して電気絶縁部１９の下側だけにマイ
ナス電流を通電して電鋳を実施すればよい。

【００１２】さらに詳しく説明すると、電鋳液は、目的
とする電鋳金属の材質で、それぞれ異なっているが、例
えばニッケル又はその合金、鉄又はその合金、銅又はそ
の合金、コバルト又はその合金、タングステン合金、微
粒子分散金属などの電鋳金属が採用可能であり、スルフ
ァミン酸ニツケル、塩化ニッケル、硫酸ニッケル、スル
ファミン酸第一鉄、ホウフッ化第一鉄、ピロリン酸胴、
硫酸銅、ホウフッ化銅、ケイフッ化銅、チタンフッ化
銅、アルカノールスルフォン酸銅、硫酸コバルト、タン
グステン酸ナトリウムなどの水溶液を主成分とする水溶
液、又は、これらの液に炭化ケイ素、炭化タングステ
ン、炭化ホウ素、酸化ジルコニウム、チッ化ケイ素、ア
ルミナ、ダイヤモンドなどの微粉末を分散させた液が使
用できる。これらのうち特にスルファミン酸ニッケルを
主成分とする浴が、電鋳のやり易さ、硬度などの物性の
多様性、化学的安定性、溶接の容易性などの面で適して
いる。そして、電鋳液は、濾過精度０．１〜５μｍ程度
のフィルターで高速濾過し、また加温して±３℃程度の
適性温度範囲に温度コントロールし、また時々、活性炭
処理をして有機不純物を除去し、またニッケルメッキし
た鉄製の波板を陽極、カーボンを陰極にして０．２Ａ／
ｄｍ^２程度の低電流密度で通電して銅などの金属不純物
を除去することが望ましい。

【００１３】プラス電極４は、目的とする電鋳金属によ
ってそれぞれ異なっており、ニッケル、鉄、銅、コバル
トなどから選定され、板状、球状のものを適宜使用す
る。球状のものを使用する場合は、チタン製バスケット
に入れ、ポリエステル製の布袋で覆って使用すればよ
い。そして円形の治具固定用構造体１５の中心にプラス
電極４を配して、保持治具５の全てと等間隔の位置にす
るのが、電鋳速度が一定になり、ほぼ同時間で電鋳が終
了することから望ましいが、プラス電極４の位置は、こ
の位置に限定されず、例えば電鋳槽１０の外壁に沿って
プラス電極４を複数箇所に配した構成にしてもよいし、
治具固定用構造体１５も必ずしも円形でなく例えば楕円
形であってもよい。

【００１４】そして撹拌は空気、プロペラ、超音波、超
振動などの撹拌が採用できるが、保持治具の自転の速度
を速くすることと、ピット防止剤の添加により撹拌を省
略することも可能である。

【００１５】また、保持治具５一台に積算電流計１３一
台を使用する構成とし、整流器は保持治具５の各一台に
小型のものを一台使用するのが電流管理を実施しやすい
ため望ましいが、必ずしもこれに限定されず大型の整流
器一台で多くの保持治具５に通電する形式であってもよ
い。

【００１６】なお本発明における保持治具５の自転の速
度は、１０〜１０００ｒｐｍ程度が適当であるが、特に
この数字に限定されず、例えば１０００ｒｐｍ以上の高
速回転を採用することにより撹拌の省略、同心度などの
品質の向上を図れる。

【００１７】光ファイバ９は、光ファイバ素線または光
ファイバのコア部を使用するが、これらは、シリカガラ
ス、多成分ガラス、プラスチックなどを使用し、表面に
導電性処理を乾式法と湿式法のいずれかを採用して実施
するが、乾式法では、例えば真空蒸着、スパッタリン
グ、イオン化プレーティング法、溶融金属塗布などによ
る方法を採用し、湿式法では、銀鏡反応、銅、ニッケル
などの無電解メッキ、或いは導電塗料による塗装などを
採用する。

【００１８】上記のような装置で回転電鋳を実施する
が、電鋳は、直流電流を１〜２０Ａ／ｄｍ^２程度の電流
密度で実施し、棒状で長さ４０〜２００ｃｍで、太さ
０．２〜１．５ｍｍφ程度の任意のものを製造し、耐熱
性、物理的強度などの特に要求される部分だけに、１０
ｃｍ〜１００ｃｍ程度の長さで通常は使用するが、但し
長さ、太さについては、これに限定されず、例えば電鋳
槽の深さを深くすることや自動連続光ファイバ供給装置
などによって、更に著しく長いものなどを製造可能であ
り、極端に言えば例えば現状の光ファイバは、光ファイ
バ素線にプラスチックを被覆して心線にしているが、こ
れを全部金属に変えることも可能である。電鋳を実施す
るなは、始めは低電流で開始し、徐々に電流を高めてい
き、保持治具５ごとに所定の析出量（太さ）になる積算
電流量に達した時点で、自動的に整流器からの電流が切
れるように正確にコンピュータ管理する構成とすること
が望ましく、流した電流量に太さは比例する関係から太
さの管理が正確にでき、また前記のような精度の高い回
転電鋳方法を採用することによって偏肉を極めて少なく
でき、すなわち、極めて良好な同心度などの精度が得ら
れことから、先端のカットと研磨程度の加工でよく、加
工を殆ど必要としないので、例えばフェルールの使用を
しないで、コネクタ接続することも可能となる。

【００１９】また、本発明において具体的に実施する形
態は、例えば図７に示すように、フェルールを使用しな
いで、電鋳によって金属を被覆した光ファイバ９の外側
にフランジ２４を溶接などの方法で固定してら、先端部
を研磨して仕上げる方法などが採用できる。

【００２０】

【発明の効果】本発明の方法によれば、光ファイバ素線
または光ファイバのコア部に直接電鋳法によって金属を
析出し、金属の厚さと同心度を正確に管理する手段を採
用したので、光ファイバの機械的強度と耐熱性などの性
能を著しく向上させることができ、コア１に直接電鋳す
る場合には、曲げなどによる光の損失を全くゼロにする
ことが可能であり、また、更に加えて極めて良好な同心
度、外径などの寸法精度が得られことから、先端のカッ
トと研磨加工以外の加工を殆ど必要とせず、それに伴っ
てフェルールの使用をしないで、コネクタ接続すること
も可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】光ファイバの一般的な構造を示す拡大断面図と
側面図である。

【図２】光ファイバのコア内を光が伝わっていく時の状
態を示す図である。

【図３】本発明に係る光ファイバ素線の表面に電鋳層を
形成したときの状態を示す側面図である。

【図４】本発明に係る光ファイバのコア表面に電鋳層を
形成したときの状態を示す側面図である。

【図５】本発明に係る電鋳装置の構成を示す平面構成図
である。

【図６】本発明に係る電鋳装置の保持治具５付近の構成
を示す側面図である。

【図７】本発明に係る製品の一実施例を示す拡大側断面
図である。

【符号の説明】

１コア部２クラッド
部３電鋳部４プラス電
極５保持治具７バネ８マイナス電極９光ファイ
バ１０電鋳槽１１保持治具
自転用駆動モータ１２ベルト１３積算電流
計１４滑車１５治具固定
用構造体１６保持棒１７フリー回
転部１８ベルト受車１９電気絶縁
部２０マイナス電極バネ２１連結部２２クリップ２３電鋳液面２４フランジ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】シリカガラス、多成分ガラス、プラスチッ
クなどの光ファイバに通電処理した後、直接に電鋳法に
よって金属層を形成し、当該金属層の厚さと同心度を精
密に管理することを特徴とする耐熱・高強度光ファイバ
の構造。
【請求項２】シリカガラス、多成分ガラス、プラスチッ
クなどの光ファイバに通電処理した後、直接電鋳法によ
って金属層を形成し、当該金属層の厚さと同心度を精密
に管理することを特徴とする耐熱・高強度光ファイバの
製造方法。
【請求項３】光ファイバにコアとクラッドを有する光フ
ァイバ素線を使用することを特徴とする請求項１、２記
載の耐熱・高強度光ファイバの構造及びその製造方法。
【請求項４】光ファイバに中心のコアだけを使用するこ
とを特徴とする請求項１、２記載の耐熱・高強度光ファ
イバの構造及びその製造方法。
【請求項５】電鋳法によって光ファイバに金属層を形成
する方法において、光ファイバを陰極とし、金属を陽極
として、両者の間隔を同程度にして回転して電鋳し、積
算電流によって太さ管理することを特徴とする請求項
１、２、３、４記載の耐熱・高強度光ファイバの製造方
法。
【請求項６】光ファイバに直接に電鋳法によって金属層
を形成したものを、フェルールなどの部品を使用する事
なく、接続することを特徴とする請求項１、２、３、４
記載の耐熱・高強度光ファイバの構造及びその製造方
法。