JP2551068Y2 - Heat resistant optical fiber and heat resistant optical fiber with metal pipe - Google Patents
Heat resistant optical fiber and heat resistant optical fiber with metal pipeInfo
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Description
【0001】[0001]
【産業上の利用分野】本考案は、耐熱性に優れた光ファ
イバに関するものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an optical fiber having excellent heat resistance.
【0002】[0002]
【従来の技術】光ファイバは通信用ばかりでなく、デー
タ処理や計測の分野に使用されてきている。これらのデ
ータ処理や計測分野のなかで、特に高温環境下にある測
定系には、高温に耐える耐熱性光ファイバの要求が高ま
っている。2. Description of the Related Art Optical fibers have been used not only for communication but also for data processing and measurement. Among these data processing and measurement fields, there is an increasing demand for heat-resistant optical fibers that can withstand high temperatures, particularly for measurement systems in high-temperature environments.
【0003】この要求に対して現状の光ファイバは十分
に応えることができない。すなわち、石英ガラスで構成
される光ファイバ素線も一般のガラスと同じく表面に傷
がつきやすいので、線引と同時に樹脂を被覆して保護す
るようになっている。この光ファイバ素線を保護する被
覆材には、通常、UV樹脂、シリコーン、ポリイミドが
用いられているが、このような被覆材のうち長時間使用
可能な温度はポリイミドでようやく 200℃程度である。[0003] The current optical fiber cannot sufficiently meet this demand. That is, since the surface of the optical fiber made of quartz glass is easily damaged as in the case of ordinary glass, the resin is coated and protected at the same time as drawing. UV resin, silicone, and polyimide are usually used as the coating material to protect the optical fiber, but the temperature that can be used for a long time among such coating materials is only about 200 ° C. .
【0004】そこで、高温環境下に耐えることができよ
うにするため金属、セラミックス等を被覆した光ファイ
バが検討されている。しかし、金属を被覆した光ファイ
バは、耐熱性にすぐれた金属を使用するとマイクロベン
ド損失を生じやすく、逆にマイクロベンド損失を防止す
る金属を使用すると耐熱性に乏しいという傾向にある。
例えば、Al等の金属被覆は 500℃までの高温に耐えら
れるが、熱膨張係数差が大きく光ファイバ素線表面に傷
をつけ強度が劣化するという欠点がある。一方、セラミ
ックスは延性に乏しいため曲げに対して極度に弱く、ハ
ーメチックコーティングのように数 100〜1000Åといっ
た極薄膜の被覆として使われる程度であった。Therefore, an optical fiber coated with metal, ceramics or the like has been studied in order to be able to withstand a high temperature environment. However, optical fibers coated with metal tend to have microbend loss when a metal having excellent heat resistance is used, and have a poor heat resistance when a metal that prevents microbend loss is used.
For example, a metal coating of Al or the like can withstand high temperatures up to 500 ° C., but has a drawback in that the difference in thermal expansion coefficient is large and the surface of the optical fiber is damaged and the strength is deteriorated. On the other hand, ceramics are extremely weak against bending due to poor ductility, and were used as coatings for very thin films of several hundred to 1,000 mm like hermetic coatings.
【0005】[0005]
【考案が解決しようとする課題】このように以上の従来
技術では、高温環境下で使用できる耐熱性に優れた光フ
ァイバを製造できない。As described above, the above-mentioned prior art cannot manufacture an optical fiber having excellent heat resistance that can be used in a high-temperature environment.
【0006】そこで、耐熱性に優れた被覆材の検討がな
され、その結果、耐熱性被覆材として有機金属ポリマー
を用いることが有効であることがわかった。しかしなが
ら、有機金属ポリマーを被覆した光ファイバも、本考案
者等の検討によれば、未だ以下の点で要求に応えられな
いことがわかった。[0006] Therefore, a coating material having excellent heat resistance was studied, and as a result, it was found that it was effective to use an organometallic polymer as the heat resistant coating material. However, according to the study of the present inventors, it has been found that an optical fiber coated with an organometallic polymer still cannot meet the requirements in the following points.
【0007】(1) 有機金属ポリマーには、耐熱性を高め
るためにフェラ(ZrO2 )等の微粒子を添加してある
ため、ポリマーを光ファイバ素線に被覆する際に光ファ
イバ素線表面に傷をつけてファイバ強度を劣化させてし
まう。(1) Since fine particles such as ferrous (ZrO 2 ) are added to the organometallic polymer in order to enhance heat resistance, the polymer is coated on the surface of the optical fiber when the polymer is coated on the optical fiber. Scratches will degrade the fiber strength.
【0008】(2) 光ファイバ素線と有機金属ポリマーと
は密着性が良く、光ファイバ素線両端での接続に際して
は、有機金属ポリマーをこすり取る方法が採られる。こ
のため、ポリマー除去の際に光ファイバ素線表面に傷を
つけてファイバ強度を劣化させてしまい、光ファイバ素
線を加傷させずにポリマーを除去するのはほとんど不可
能である。(2) The optical fiber and the organometallic polymer have good adhesion, and when connecting at both ends of the optical fiber, a method of scraping the organometallic polymer is adopted. For this reason, the surface of the optical fiber is damaged when the polymer is removed, thereby deteriorating the fiber strength. It is almost impossible to remove the polymer without damaging the optical fiber.
【0009】本考案の目的は、前記した従来技術の課題
を解消し、高強度で耐熱性に優れ、しかも接続が容易な
光ファイバを提供することにある。An object of the present invention is to solve the above-mentioned problems of the prior art and to provide an optical fiber having high strength, excellent heat resistance and easy connection.
【0010】[0010]
【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
に本考案は、光ファイバ素線にカーボン、有機ポリマー
および有機金属ポリマーを順に被覆してなる耐熱性光フ
ァイバである。この光ファイバを金属パイプ内に挿入し
このパイプ内に不活性ガスを充填してもよい。本考案に
おいて有機ポリマーとしては、紫外線硬化樹脂が好まし
く、また有機金属ポリマーとしては、耐熱性の良いポリ
チタノカルボシランであることが好ましい。In order to achieve the above-mentioned object, the present invention provides a heat-resistant optical fiber in which an optical fiber is coated with carbon, an organic polymer and an organometallic polymer in this order.
I'm Aiba. The optical fiber may be inserted into a metal pipe and the pipe may be filled with an inert gas . In the present invention , as the organic polymer, an ultraviolet curable resin is preferred.
Ku, Examples of the organometallic polymer, preferably a good polytitanocarbosilane heat resistance.
【0011】[0011]
【作用】光ファイバ素線上に有機ポリマーを介して有機
金属ポリマーを被覆することにより、有機金属ポリマー
の被覆時にもその中の微粒子から光ファイバ素線を護る
ことができ、光ファイバ素線の表面に傷をつけることが
なくなり、初期強度が高くかつ耐熱性に優れた光ファイ
バを得ることが可能となる。しかも、光ファイバ素線お
よび有機金属ポリマー間に有機ポリマーが介在すること
で、有機金属ポリマーの除去を、光ファイバ素線に傷を
与えることなく簡単に行え、端末部における接続作業が
格段に容易となる。[Function] By coating an organic metal polymer on an optical fiber through an organic polymer, the optical fiber can be protected from fine particles in the coating of the organic metal polymer even when the organic metal polymer is coated, and the surface of the optical fiber can be protected. Thus, an optical fiber having high initial strength and excellent heat resistance can be obtained. In addition, since the organic polymer is interposed between the optical fiber and the organic metal polymer, the organic metal polymer can be easily removed without damaging the optical fiber, and the connection work at the terminal is much easier. Becomes
【0012】また、有機ポリマーと光ファイバ素線との
間にカーボンを介在させることにより、高温環境下で有
機ポリマーが炭化して水素を発生しても、その水素の光
ファイバ素線中への拡散を防げ、この拡散に起因した伝
送損失の増加を防止することができる。Further, by interposing carbon between the organic polymer and the optical fiber, even if the organic polymer is carbonized and generates hydrogen in a high-temperature environment, the hydrogen is introduced into the optical fiber. Spreading can be prevented, and an increase in transmission loss due to the spreading can be prevented.
【0013】また、このように被覆された耐熱性光ファ
イバを金属パイプ内に挿入し、このパイプ内に不活性ガ
スを充填することで、パイプ内が無酸素状態になり、高
温下でも有機金属ポリマーの熱酸化分解がなくなるた
め、これに起因して生じる伝送損失の増加や強度劣化も
防ぐことができる。Further, by inserting the heat-resistant optical fiber thus coated into a metal pipe and filling the pipe with an inert gas, the inside of the pipe becomes anoxic, and even at high temperatures, the organic metal Since thermal oxidative decomposition of the polymer is eliminated, it is possible to prevent an increase in transmission loss and a deterioration in strength caused by this.
【0014】[0014]
【実施例】以下に、本考案の実施例を添付図面に基づい
て説明する。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS An embodiment of the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings.
【0015】図1は本考案金属パイプ入り耐熱性光ファ
イバの一実施例を示す断面図である。図において、1は
石英ガラスからなる光ファイバ素線、2は光ファイバ素
線1の外周上に被覆形成されたカーボン層、3はカーボ
ン層2上に被覆形成された有機ポリマー層、4はそのポ
リマー層3上に被覆形成された有機金属ポリマー層であ
り、これらにより3層被覆構造の耐熱性光ファイバ5が
構成されている。また、6は両端部がエポキシ樹脂等で
封止された金属パイプであり、このパイプ6内には耐熱
性光ファイバ5が挿入されると共に不活性ガス7が充填
されて、本実施例の金属パイプ入り耐熱性光ファイバ8
が構成されている。ここで金属パイプ6の材質として
は、SUS、アルミニウム、銅、鉄、チタンといったも
のが用いられ、不活性ガス7としては、窒素 (N2 ) 、
ヘリウム (He) 、アルゴン (Ar) 、またはこれらの
混合ガスが用いられる。また光ファイバ5の両端部は、
接続のためにパイプ6端末部より露出されている。FIG. 1 is a sectional view showing an embodiment of a heat-resistant optical fiber containing a metal pipe according to the present invention. In the figure, 1 is an optical fiber wire made of quartz glass, 2 is a carbon layer formed on the outer periphery of the optical fiber wire 1, 3 is an organic polymer layer formed on the carbon layer 2 and 4 is an organic polymer layer. These are organometallic polymer layers coated on the polymer layer 3, and these constitute the heat-resistant optical fiber 5 having a three-layer coating structure. Reference numeral 6 denotes a metal pipe whose both ends are sealed with an epoxy resin or the like, into which a heat-resistant optical fiber 5 is inserted and an inert gas 7 is filled. Heat-resistant optical fiber with pipe 8
Is configured. Here, as the material of the metal pipe 6, SUS, aluminum, copper, iron, titanium or the like is used, and as the inert gas 7, nitrogen (N 2 ),
Helium (He), argon (Ar), or a mixed gas thereof is used. Also, both ends of the optical fiber 5
It is exposed from the end of the pipe 6 for connection.
【0016】次に、金属パイプ入り耐熱性光ファイバ8
の具体例およびその特性評価について述べる。Next, a heat-resistant optical fiber 8 containing a metal pipe 8
A description will now be given of a specific example and evaluation of its characteristics.
【0017】まず、1.3 μm帯シングルモード光ファイ
バ素線1の外周上に、層厚が 800Åとなるようにカーボ
ンを、層厚が10μmとなるように紫外線硬化樹脂 (有機
ポリマー) を、層厚が15μmとなるようにポリチタノカ
ルボシラン (有機金属ポリマー) を順に被覆して耐熱性
光ファイバ5を製作した。次いで、この光ファイバ5を
外径 1.8mm内径 1.4mmのSUSパイプ6内に余長率
0.2%で入れ、N2 ガスでパイプ6内を置換したのち、
パイプ6両端をエポキシ樹脂で封止して、金属パイプ入
り耐熱性光ファイバ8を 500m試作した。First, on the outer periphery of the single-mode optical fiber 1 of the 1.3 μm band, carbon was applied so as to have a thickness of 800 °, an ultraviolet curable resin (organic polymer) was applied so as to have a thickness of 10 μm, and Was coated in order with a polytitanocarbosilane (organometallic polymer) so that the thickness was 15 μm, thereby producing a heat-resistant optical fiber 5. Next, this optical fiber 5 is placed in a SUS pipe 6 having an outer diameter of 1.8 mm and an inner diameter of 1.4 mm in a SUS pipe 6.
0.2%, after replacing the inside of pipe 6 with N 2 gas,
Both ends of the pipe 6 were sealed with an epoxy resin, and a heat-resistant optical fiber 8 containing a metal pipe 500 m was prototyped.
【0018】そして、この試作した金属パイプ入り耐熱
性光ファイバ8の中央部の 100mを高温炉に入れ、 500
℃の高温下で処理して特性評価を行った。その結果、 5
00℃で1時間処理後に、波長 1.3μmに対する損失が約
0.2dB増加したが、その後の変化はなかった。この結
果より、ポリチタノカルボシランの酸化劣化に起因した
損失増加を生じていないことがわかる。処理当初の損失
増加は、 500℃下においてパイプ6が伸びたり紫外線硬
化樹脂が炭化したため、光ファイバ5にマイクロベンド
等が生じたことによるものである。また、この紫外線硬
化樹脂の炭化によりH2 (水素) が発生するが、このH
2 の光ファイバ素線1への拡散はカーボン層2で遮断さ
れていることがわかる。Then, 100 m of the center portion of the heat-resistant optical fiber 8 containing the metal pipe thus produced was put into a high-temperature furnace,
The properties were evaluated by treating at a high temperature of ° C. As a result, 5
After treatment at 00 ° C for 1 hour, the loss for a wavelength of 1.3 μm is about
Although it increased by 0.2 dB, there was no change thereafter. From this result, it can be seen that the increase in loss due to the oxidative deterioration of polytitanocarbosilane did not occur. The increase in the loss at the beginning of the treatment is due to the microbend or the like occurring in the optical fiber 5 at 500 ° C. due to the expansion of the pipe 6 or the carbonization of the ultraviolet curable resin. H 2 (hydrogen) is generated by carbonization of the ultraviolet curable resin.
It can be seen that the diffusion of 2 into the optical fiber 1 is blocked by the carbon layer 2.
【0019】また、耐熱性光ファイバ5の引張特性を評
価した結果、その光ファイバ5の引張り強度は平均6k
gfであった。ポリチタノカルボシランには、耐熱性を
高めるためにSiO2 あるいはZrO2 の微粒子が添加
してあるため、従来は、ポリチタノカルボシランの被覆
時に光ファイバ素線1を加傷させてしまい、引張り強度
は2〜3kgfであった。上記の具体例では、これらポ
リチタノカルボシラン・光ファイバ素線1間に介在する
紫外線硬化樹脂によって光ファイバ素線1の表面が保護
されて傷つけられることなく、ファイバ強度が増大して
いることがわかる。Further, as a result of evaluating the tensile properties of the heat-resistant optical fiber 5, the tensile strength of the optical fiber 5 was 6 k on average.
gf. Conventionally, since the fine particles of SiO 2 or ZrO 2 are added to the polytitanocarbosilane in order to enhance the heat resistance, the optical fiber 1 is damaged when the polytitanocarbosilane is coated. And the tensile strength was 2-3 kgf. In the above specific example, the surface of the optical fiber 1 is protected by the ultraviolet curing resin interposed between the polytitanocarbosilane and the optical fiber 1 so that the fiber strength is increased without being damaged. I understand.
【0020】また、光ファイバ5端末部で被覆除去を行
ったところ、光ファイバ素線1に傷をつけることなく簡
単にポリチタノカルボシランをこすり取ることができ、
その除去後は、従来のプラスチック被覆光ファイバと同
等の工程で接続が可能となった。すなわち、ポリチタノ
カルボシラン・光ファイバ素線1間に紫外線硬化樹脂を
介在させることで、ポリチタノカルボシランを被覆した
だけの従来の光ファイバと比べて、格段に接続作業が簡
単となった。しかも、ポリチタノカルボシランの除去に
際して光ファイバ素線1を低強度とすることなく、ファ
イバ強度の維持も図れた。When the coating is removed at the end of the optical fiber 5, the polytitanocarbosilane can be easily scraped off without damaging the optical fiber 1;
After the removal, the connection became possible in the same process as the conventional plastic-coated optical fiber. In other words, by interposing an ultraviolet curable resin between the polytitanocarbosilane and the optical fiber 1, the connection work becomes much easier as compared with a conventional optical fiber only coated with polytitanocarbosilane. Was. In addition, the fiber strength was maintained without reducing the strength of the optical fiber 1 when removing the polytitanocarbosilane.
【0021】したがって、光ファイバ素線1の外周上
に、カーボン層2、有機ポリマー層3、有機金属ポリマ
ー層4を順に被覆形成し、これを不活性ガス7が充填さ
れた金属パイプ6内に挿入することにより、高温環境下
においても高強度で耐熱性に優れ、しかも従来のプラス
チック被覆光ファイバと同等の接続作業が行える金属パ
イプ入り耐熱性光ファイバ8を得ることができる。Accordingly, a carbon layer 2, an organic polymer layer 3, and an organometallic polymer layer 4 are formed in this order on the outer periphery of the optical fiber 1 and are placed in a metal pipe 6 filled with an inert gas 7. By inserting, a heat resistant optical fiber 8 containing a metal pipe can be obtained which has high strength and excellent heat resistance even in a high temperature environment and can perform the same connection work as a conventional plastic coated optical fiber.
【0022】また、上記の有機ポリマー層3を金属を含
まない樹脂で形成することにより、その金属によってフ
ァイバ強度を低下させることがなく、より一層の高強度
化が図れる。有機ポリマー層3に金属が含まれている
と、例えばシリコーン樹脂では高温下で熱分解してSi
O2 が残り、光ファイバに曲げなどが加わった場合、フ
ァイバ強度を劣化させたが、金属を含まない紫外線硬化
樹脂を使用した場合このような問題は生じなかった。Further, by forming the organic polymer layer 3 from a resin containing no metal, the strength of the fiber can be further increased without lowering the fiber strength due to the metal. When a metal is contained in the organic polymer layer 3, for example, a silicone resin is thermally decomposed at a high temperature to form Si.
When O 2 remained and bending was applied to the optical fiber, the fiber strength was deteriorated. However, such a problem did not occur when an ultraviolet curable resin containing no metal was used.
【0023】[0023]
【考案の効果】以上要するに本考案によれば、光ファイ
バ素線にカーボン、有機ポリマーおよび有機金属ポリマ
ーを順に被覆したので、高強度で耐熱性に優れ、しかも
接続が容易な耐熱性光ファイバを得ることができる。[Effect of the Invention] In summary, according to the present invention, since the optical fiber is coated with carbon, an organic polymer and an organic metal polymer in this order, a heat-resistant optical fiber having high strength, excellent heat resistance, and easy connection is provided. Obtainable.
【図1】本考案金属パイプ入り耐熱性光ファイバの一実
施例を示す断面図である。FIG. 1 is a sectional view showing an embodiment of a heat-resistant optical fiber containing a metal pipe of the present invention.
1 光ファイバ素線 2 カーボン層 3 有機ポリマー層 4 有機金属ポリマー層 5 耐熱性光ファイバ 6 金属パイプ 7 不活性ガス 8 金属パイプ入り光ファイバ DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Optical fiber wire 2 Carbon layer 3 Organic polymer layer 4 Organometallic polymer layer 5 Heat resistant optical fiber 6 Metal pipe 7 Inert gas 8 Optical fiber containing metal pipe
フロントページの続き (72)考案者 大窪 豪 茨城県日立市日高町5丁目1番1号 日 立電線株式会社電線研究所内 (72)考案者 伊師 真弥 茨城県日立市日高町5丁目1番1号 日 立電線株式会社日高工場内 (56)参考文献 特開 平3−110508(JP,A) 特開 平1−167707(JP,A) 特開 平1−196009(JP,A) 特開 昭64−13507(JP,A) 特開 昭63−189814(JP,A)Continuing on the front page (72) Inventor Go Okubo 5-1-1, Hidaka-cho, Hitachi City, Ibaraki Prefecture Inside the Electric Wire Research Laboratory, Hitachi Cable Co., Ltd. No. 1 Inside the Hidaka Plant of Hitachi Cable Co., Ltd. JP-A-64-13507 (JP, A) JP-A-63-189814 (JP, A)
Claims (4)
リマーを順に被覆してなる耐熱性光ファイバにおいて、
前記カーボンと前記有機金属ポリマーとの間に前記有機
金属ポリマー中の微粒子から光ファイバ素線を護るため
の有機ポリマーを介在させたことを特徴とする耐熱性光
ファイバ。 1. An optical fiber comprising a carbon fiber and an organic metal
In a heat-resistant optical fiber that is sequentially coated with limers,
The organic material between the carbon and the organometallic polymer
To protect optical fiber from fine particles in metal polymer
Heat resistant light characterized by intervening organic polymer
fiber.
パイプ内に挿入しこのパイプ内に不活性ガスを充填して
なることを特徴とする金属パイプ入り耐熱性光ファイ
バ。2. The heat-resistant optical fiber according to claim 1, which is made of a metal.
Insert it into the pipe and fill it with inert gas
A heat-resistant optical fiber containing a metal pipe.
ボシランであることを特徴とする請求項2記載の金属パ
イプ入り耐熱性光ファイバ。3. The heat-resistant optical fiber containing a metal pipe according to claim 2, wherein said organometallic polymer is polytitanocarbosilane.
ることを特徴とする請求項2記載の金属パイプ入り耐熱
性光ファイバ。4. The heat-resistant optical fiber containing a metal pipe according to claim 2, wherein the organic polymer is an ultraviolet curable resin.
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JP1991034934U JP2551068Y2 (en) | 1991-05-17 | 1991-05-17 | Heat resistant optical fiber and heat resistant optical fiber with metal pipe |
Applications Claiming Priority (1)
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JPH04129118U JPH04129118U (en) | 1992-11-25 |
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