JP2003248153A

JP2003248153A - 耐熱・高強度光ファイバの構造及びその製造方法

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Publication number: JP2003248153A
Application number: JP2002099381A
Authority: JP
Inventors: Shinichi Okamoto; 眞一岡本
Original assignee: Hikari Tech Co Ltd
Current assignee: Hikari Tech Co Ltd
Priority date: 2002-02-25
Filing date: 2002-02-25
Publication date: 2003-09-05
Anticipated expiration: 2022-02-25
Also published as: JP3927060B2

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】光ファイバにおいて、光ファイバ素線、光
ファイバコア線、光ファイバ心線の直径寸法より僅かに
大きく、正確な寸法精度で孔を開けた金属管に、前記光
ファイバを通して、耐熱性などの要求されるエリアの部
分に保持する手段や、更に必要により冷却または加温な
どの温調機能を有する手段などをを採用した。

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、その製造方法に関する
ものであり、特に耐熱・高強度で光損失の少ないなどの
高性能な光ファイバの構造と、その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３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
通常は光ファイバ素線と呼ばれており、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３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
種類があり、また中心がコア部が、石英系、多成分系ガ
ラスでクラッド部にプラスチックを使用しているものが
ある。

【０００４】これらの光ファイバ素線は、一般にクラッ
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、強く曲げると光損失する問題があ
り、また、前記のいずれの光ファイバ素線も通常は被
覆、抗張力体、シースなどの素材にプラスチックを使用
した心線を基本にして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、近年自動車、飛
行機、船などに、光ファイバを採用しようとしている
が、振動や高温などの厳しい環境の部分に全く使用でき
ないなどの致命的な問題があった。

【０００５】これらの問題点の解決策として、本発明者
が特願２００１−２７８９０６号公法と、特願２００１
−２９００１６号公法において前記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によってニッケル
などの金属を析出する方法を提案しているが、シリカ、
ガラス、プラスチックを使用している光ファイバには通
電性に乏しいために、面倒な通電処理を必要とすること
や、電鋳に時間を要することなどから生産性が低く、コ
ストアップになる問題があり、また例えば図３に示すよ
うに耐熱性などの必要な部分だけ電鋳が必要になるケー
スもあり、図３は光ファイバ３の表面に悪条件区域Ａの
部分だけに電鋳部４を部分的に設けた場合の側面概略構
成図であるが、このように光ファイバ表面に部分的に電
鋳によって金属を析出することは、著しく手間取り実質
的に製造が不可能になるなどの問題があった。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】本発明は以上に鑑み、
各種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
ことを主な課題とし、また光ファイバの耐熱性などの要
求される部分だけを、部分的に金属管で覆うことを可能
とすることや、更に必要により曲げても光損失の発生を
ゼロにすることを可能にすることや、加えて光ファイバ
に直接電鋳する場合に、面倒な通電処理を必要とするこ
とや、電鋳に時間を要することなどから生産性が低く、
コストアップになることなどを根本的に解決することを
課題としている。

【０００７】

【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、光ファイバにおいて、コアとクラッドを
有する光ファイバ素線またはコア部だけ線（この様な線
は市場に無いため、以後、本発明においては、これを光
ファイバコア線と述べる）または樹脂を被覆した光ファ
イバ心線であってもよく、これらの光ファイバの直径寸
法より僅かに大きく、出来るだけ正確な同心度などの寸
法精度で孔を開けた、耐熱性の要求されるエリアの部分
を十分にカバーするに足りる、長さ寸法の長い金属管を
電鋳法などの方法によって製造し、この金属管の孔に前
記光ファイバ素線または光ファイバコア線などを通して
保持する手段や、更に必要により冷却または加温などの
温調機能を有する手段などをを採用した。

【０００８】

【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、光ファイバにおいて、コアとクラッドを有
する光ファイバ素線またはコア部だけの光ファイバコア
線、または場合によっては樹脂被覆した光ファイバ心線
の直径寸法より僅かに大きく、出来るだけ正確な同心度
で孔を開けた耐熱性の要求されるエリアの部分を十分に
カバーするに足りる、長さ寸法の長い金属管を電鋳法な
どによって製造し、この金属管の孔に前記光ファイバ素
線または光ファイバコア線または光ファイバ心線を通し
て保持する手段を採用するが、このような金属管を製造
するには、本発明者が特開２００１−２２８３６３号公
報、特開２００１−１５２３８３号公報などで提案して
いる線材を母型に使用する鋳法による方法や、通常の金
属管の製管方法である例えば株式会社日本特殊管製作所
において、１９６０年以来実用化している芯引抽伸（プ
ラグドロー）法などの従来の製管方法によるものでもよ
いが、寸法精度、表面粗度などの面で、電鋳法による方
法が適性が高い。

【０００９】本発明に係る電鋳法によって金属管を生産
する場合には、本発明者が以前に出願している特開２０
０１−２２８３６３号公報に記載されている回転電鋳の
方法を採用するのが適性があり、図４は、この設備の一
例で概略の構成を示す平面図であるが、保持治具５、プ
ラス電極６、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１４、治具固定用構造体１５で構成されており、電鋳
槽１０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６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１
１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
している。

【００１０】図５は、前記実施例の保持治具５付近の詳
細を示す概略の側面構成図であるが、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１
８、ベルト１２、電気絶縁部１９、マイナス電極バネ２
０、連結部２１、保持治具５、バネ７、線材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１８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の下側にマイナス電流を流して電
鋳を実施する。

【００１１】電鋳液は、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などが使用でき、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、出来上がった
ものの化学的安定性、溶接の容易性などの面で適してお
り、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する。

【００１２】プラス電極６は、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６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６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６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。

【００１３】線材９は、一般には一本で実施するが、場
合によっては２本または、それ以上の複数本を使用する
多心タイプであってもよく、鉄またはその合金、アルミ
ニウムまたはその合金、銅またはその合金などの金属線
または細棒、及びこの金属線または細棒の上に薄いハン
ダメッキをしたもの、及びナイロン、ポリエステルなど
のプラスチック線または細棒から適宜選択使用される
が、このうちプラスチックの場合は、表面に導電性の付
与のためニッケル、銀などの無電解メッキなどが必要と
なり、線材９は、太さと真円度と直線性、表面粗度に高
い精度が要求され、ダイスによる押し出し、伸線、セン
タレス加工などによる方法などにより製造することがで
きる。

【００１４】選択する線材９の種類により、電鋳品の中
心にある線材９を引き抜くか、押し出すか、薬品で溶解
するかが決定されるが、一般には薬品に溶解しにくく、
引っ張り強度の高いものは、引き抜き、または押し出し
を利用し、薬品に溶解しやすいものは、溶解を利用す
る。例えば鉄、銅またはその合金の線材の場合は、離型
処理し、電鋳して棒状にした後、線材を引き抜けばよ
く、上記した無電解メッキしたプラスチックのの線材の
場合には、同様の方法で引き抜けばよい。これらのうち
特にＳＵＳ線、燐青銅線、ベリ銅線、チタン合金線、形
状記憶合金線などで引張強度が高く、かつ伸び率が高
く、例えば１０パーセント以上の線材を使用することに
よってた著しく長く引き抜くことが可能となり、特にプ
ラスチック光ファイバ線（ＰＯＦ）の場合には、５００
〜１０００μｍ程度の太さの線を使用するケースが多い
が、こり場合には線材が太いために、引っ張り強度が高
く、線材の抜けが非常に良好となって著しく長い金属管
を製造することが容易になる。

【００１５】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１〜１０Ａ／ｄｍ^２程度の電流
密度で実施し、棒状で長さ２０〜１００ｃｍで、太さ
０．４〜２．５ｍｍφ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、２０
〜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、そして電鋳を実施するには、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、加工を殆ど必要
としないので、コネクタ接続することも可能となる。

【００１６】また、本発明における具体的な実施形態と
しては、例えば図６に示すように光ファイバ３の極高温
または極低温の悪条件区域Ａの付近に金属管２６を光フ
ァイバ３の外側に設けるが、その際に複数の高温または
低温の悪条件区域Ａが有れば、その数だけ部分的に金属
管２６を付設固着すればよく、先端には、例えばフラン
ジ２５と通常使用している短いフェルール２４を設ける
構成であってもよく、そして必要によっては、冷却液や
加温液をポンプで循環する液による調温方法や空気によ
る空気調温などによる温調部分２７を一部分にレーザー
溶接などの方法によって密着固定して設ける構成を採用
し、一般にニッケル、銅などの金属管２６を使用するこ
とによって、これら金属管２６の熱伝導性の良好な性質
を利用して、邪魔にならない隅の方の一か所などを利用
した温調によって、適性温度範囲を保つことが極めて容
易に可能となり、高温環境または低温環境での極めて厳
しい環境下における使用時の問題点を根本的に解決する
ことができる。

【００１７】図７は、本発明における、先端のコネクタ
部分の構成の一例を示す側断面図であるが、光ファイバ
３を金属管２６の孔に通してから、先端に通常のフェル
ール２４の長さより少し長く光ファイバ３を出した状態
で光ファイバ３と金属管２６を接着剤などで固定し、フ
ランジ２５付きのジルコニア製、金属製などのフェルー
ル２４の中心の孔に光ファイバ３を入れて、そしてフラ
ンジ２５の後部の孔に金属管２６を挿入し、接着剤など
で接着固定する方法を採用すればよい。

【００１８】また、図８に示すように通常のフェルール
２４を使用しないで、電鋳などの方法によって製造した
寸法精度のよい金属管２６に光ファイバを挿入固定して
から、フランジ２５を溶接などの方法で固定し、先端部
を研磨して仕上げる方法を採用することもできる。

【００１９】本発明において、電鋳法を採用する場合
は、図９（ａ）に示すように光ファイバのコア１とクラ
ッド２の外側に金属管を形成した構成であり、従来の外
側に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８（ｂ）に示
すようにコア１に直接金属管を形成した場合には、曲げ
などによる光の損失を全くゼロにすることも可能とな
る。

【００２０】

【発明の効果】本発明の方法によれば、光ファイバにお
いて、コアとクラッドを有する光ファイバ素線またはコ
ア部だけ光ファイバコア線または光ファイバ心線の直径
寸法より僅かに大きく、出来るだけ正確な同心度などの
孔位置に開けた、耐熱性の要求されるエリアの部分を十
分にカバーするに足りる、長さ寸法の長い金属管を電鋳
法などの方法によって製造し、この金属管の孔に前記光
ファイバ素線または光ファイバコア線または光ファイバ
心線を通して保持する手段を採用し、更に必要により冷
却または加温などの温調機能を有する手段を採用するこ
とによって、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、高温、振動などの極めて厳しい条件下に
おいても問題を発生しないようにすることが可能となり
また、光ファイバの耐熱性などの要求される部分だけ
を、部分的に金属管で覆うことを可能とし、更に光フア
イバコア線に金属管を通すことによって、強く曲げても
光損失の発生をゼロにすることを可能にすることや、更
に加えて光ファイバに直接電鋳する場合の通電処理を必
要とすることや、電鋳に時間を要することなどから生産
性が低く、コストアップになることなどの問題点を根本
的に解決することができるという多大な効果を奏する。

【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】光ファイバの表面に悪条件区域Ａの部分だけに
電鋳部４を部分的に設けた場合の側面概略構成図であ
る。

【図４】本発明に係る金属管を製造するための回転電鋳
装置の一例で概略の構成を示す平面図である。

【図５】本発明に係る回転電鋳装置の保持治具５付近の
詳細を示す概略の側面構成図である。

【図６】本発明に係る高温または低温の悪条件区域Ａの
付近に金属管２６を光ファイバ３の外側に設ける構成の
一例を示す概略の構成図である。

【図７】本発明に係る製品において、先端のコネクタ部
分の構成の一例を示す側断面図である。

【図８】本発明に係る製品において、先端のコネクタ部
分の構成の一例で、フェルールを使用しない構成を示す
側断面図である。

【図９】本発明に係る光アァイバ素線、または光アァイ
バコア線の外側の金属管２６を形成した構成を示す断面
図である。

【符号の説明】

１コア部２クラッド
部３光ファイバ４電鋳部５保持治具６プラス電
極７バネ８マイナス
電極９線材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フェルー
ル２５フランジ２６金属管

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
クなどを原料とする光ファイバにおいて、耐熱性などの
強度の要求される一箇所または複数箇所のエリアの部分
で十分にカバーするに足りる長さで、前記光ファイバの
直径寸法より僅かに大きい孔を開けた金属管２６の孔に
前記光ファイバを通して固定する手段を採用することを
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
クなどを原料とする光ファイバにおいて、耐熱性などの
強度を要求される一箇所または複数箇所のエリアの部分
を十分にカバーするに足りる長さで、前記光ファイバの
直径寸法より僅かに大きい孔を開けた金属管２６の孔に
前記光ファイバを通して固定する手段を採用することを
特徴とする耐熱・高強度光ファイバの製造方法。
【請求項３】前記の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製造方
法。
【請求項４】前記の光ファイバにコアだけの光ファイバ
コア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製造方法。
【請求項５】前記の光ファイバに光ファイバ心線を使用
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製造方法。
【請求項６】前記の光ファイバを通した金属管２６にお
いて、温調部分２７を設ける構成を採用することを特徴
とする請求項１、２、３、４、５記載の耐熱・高強度光
ファイバの構造及び製造方法。
【請求項７】前記の金属管２６を製造する方法におい
て、金属、プラスチックなどの一本、または複数本の線
材９を陰極とし、各種金属を陽極とする電鋳法によっ
て、任意の太さと長さの棒を作り、前記線材を除去して
一個、または複数個の孔を開けた金属管２６に光ファイ
バを前記の孔に通す方法をを採用することを特徴とする
請求項１、２、３、４、５、６記載の耐熱・高強度光フ
ァイバの構造及び製造方法。
【請求項８】前記の金属管２６を製造する方法におい
て、芯引抽伸（プラグドロー）法を採用することを特徴
とする請求項１、２、３、４、５、６記載の耐熱・高強
度光ファイバの構造及び製造方法。
【請求項９】光ファイバに金属管２６を固着したもの
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、５、６、７、
８記載の耐熱・高強度光ファイバの構造及び製造方法。