JP2734586B2 - Optical fiber strand - Google Patents

Optical fiber strand

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JP2734586B2
JP2734586B2 JP63322539A JP32253988A JP2734586B2 JP 2734586 B2 JP2734586 B2 JP 2734586B2 JP 63322539 A JP63322539 A JP 63322539A JP 32253988 A JP32253988 A JP 32253988A JP 2734586 B2 JP2734586 B2 JP 2734586B2
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Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、光ファイバ素線の製造法方法に関する。よ
り詳細には、高強度にして、長期的に強度低下の少な
く、またはH2分子による吸収増のない光ファイバ素線
の製造方法に関する。
Description: TECHNICAL FIELD The present invention relates to a method for manufacturing an optical fiber. More specifically, the present invention relates to a method for producing an optical fiber which has a high strength, has a small decrease in strength over a long period of time, or has no increase in absorption by H 2 molecules.

従来の技術 光通信においては、1km以上の長さの光ファイバが必
要とされることがある。そのような長い光ファイバを使
用する場合、光ファイバの機械的強度が充分ではないこ
とが問題となる。すなわち、例えば迅速通信システムの
光導波体のような特別な用途に光ファイバを使用する場
合には、光ファイバには200,000p.s.i以上の機械的強度
が要求される。しかしながら、市販の長い光ファイバの
抗張力は50,000〜80,000p.s.iの範囲にある。
2. Description of the Related Art In optical communication, an optical fiber having a length of 1 km or more may be required. When such a long optical fiber is used, there is a problem that the mechanical strength of the optical fiber is not sufficient. That is, when an optical fiber is used for a special purpose such as an optical waveguide in a rapid communication system, the optical fiber is required to have a mechanical strength of 200,000 psi or more. However, the tensile strength of commercially available long optical fibers is in the range of 50,000-80,000 psi.

一方、理想的な条件のもとで線引きされた酸化シリコ
ン光ファイバ材料においては、100万p.s.iのオーダーの
抗張力が典型的に観測される。しかしながら、長い光フ
ァイバは、実際にはこのように大きな機械強度を具備し
ない。その理由としては、線引き処理中および処理後
の、機械的摩擦または水蒸気のような雰囲気中の汚染物
質による化学的な浸食により、光ファイバの表面にサブ
ミクロンの大きさの傷が生じることが挙げられる。すな
わち、表面に傷のない光ファイバは、100万p.s.iのオー
ダーの抗張力を具備するものである。
On the other hand, tensile strengths on the order of one million psi are typically observed in silicon oxide optical fiber materials drawn under ideal conditions. However, long optical fibers do not actually have such great mechanical strength. This is because, during and after the wire drawing process, mechanical friction or chemical erosion by contaminants in the atmosphere, such as water vapor, causes submicron-sized flaws on the surface of the optical fiber. Can be That is, an optical fiber having no scratch on its surface has a tensile strength on the order of one million psi.

上記の問題の対策として、従来光ファイバの線引き後
に光ファイバに有機材料被覆を施すことが行われてい
る。しかしながら、これらの有機材料被膜では水蒸気あ
るいは水酸基イオンがファイバ内に拡散することを阻止
できない。従って、有機材料を被覆した光ファイバで
も、使用中あるいは貯蔵中に水蒸気あるいは水酸基イオ
ンにより、表面に微小な傷を生じ、その強度は減少す
る。それ故光ファイバには、表面に微小な傷が生じない
ように保護するハーメチック被覆が必要である。
As a countermeasure against the above-mentioned problem, an organic material coating is conventionally applied to the optical fiber after the optical fiber is drawn. However, these organic material coatings cannot prevent water vapor or hydroxyl ions from diffusing into the fiber. Therefore, even in the case of an optical fiber coated with an organic material, water vapor or hydroxyl group ions cause minute scratches on the surface during use or storage, and the strength of the fiber is reduced. Therefore, the optical fiber needs a hermetic coating to protect the surface from micro scratches.

上記のハーメチック被覆をシリコンあるいは各種金属
のような無機材料で形成する方法としては、化学的気相
成長(CVD)法が今日最も使用されている。CVD法におい
ては、被覆原料は原料ガスとして供給され、光ファイバ
表面における表面反応で被覆を形成する。すなわち、1
種または複数の原料ガスを所定の温度で反応させて被覆
を形成するものである。
As a method of forming the hermetic coating with an inorganic material such as silicon or various metals, a chemical vapor deposition (CVD) method is most frequently used today. In the CVD method, a coating material is supplied as a source gas, and a coating is formed by a surface reaction on the optical fiber surface. That is, 1
A coating is formed by reacting a seed or a plurality of source gases at a predetermined temperature.

CVD法では、光ファイバに各種の被覆を形成すること
ができる。CVD法で形成できる被覆としては、例えば窒
化珪素、珪素、燐シリケートガラス(phosphosilicate
glasses)、珪工、酸化すず、酸窒化珪素、硼素および
窒化硼素がある。さらに従来からあるAlやSnのような多
結晶被覆をファイバ上に付けることも、同様にしてでき
る。また、CVD法によれば被覆はファイバを中心にして
均一に形成されるため、非常に薄い被覆によってファイ
バを保護することができる。従って、マイクロベンドに
よる損失を避けることができる。
In the CVD method, various coatings can be formed on an optical fiber. Examples of the coating that can be formed by the CVD method include silicon nitride, silicon, and phosphosilicate glass (phosphosilicate glass).
glasses), silicon, tin oxide, silicon oxynitride, boron and boron nitride. Further, a conventional polycrystalline coating such as Al or Sn can be applied on the fiber in the same manner. According to the CVD method, the coating is formed uniformly around the fiber, so that the fiber can be protected by a very thin coating. Therefore, loss due to microbending can be avoided.

第3図にCVD法により光ファイバに被覆を施す、特公
昭60-25381号公報に開示されている装置を示す。第3図
に示した装置は、それぞれ小径の開口部26および27で連
結された第1隔離室22、反応室23および第2隔離室24と
で主に構成される。第1隔離室22および第2隔離室24に
は小径となった開口部25および28が形成されており、光
ファイバ20は開口部25から入り、第1隔離室22、反応室
23および第2隔離室24を経て開口部28から引き出され
る。反応室23を通過する間に、光ファイバ20の表面に
は、化学反応で被覆が形成される。第1および第2の隔
離室22および24は反応室23を周囲の大気から隔離するた
めに設けられており、それぞれ不活性ガスの導入口20
9、210から不活性ガスを導入し、それぞれの隔離室の内
部の圧力は、開口部25、28から炉内に周囲大気が流入し
ないように、大気圧よりも高い圧力に設定されている。
流入口211から原料ガスが反応室23内へ導入され、反応
後のガスは流出口212から排出される。反応室23内の原
料ガスは加熱コイル213により所定温度に維持される。
FIG. 3 shows an apparatus for coating an optical fiber by a CVD method disclosed in Japanese Patent Publication No. 60-25381. The apparatus shown in FIG. 3 mainly comprises a first isolation chamber 22, a reaction chamber 23 and a second isolation chamber 24 connected by small diameter openings 26 and 27, respectively. Openings 25 and 28 each having a small diameter are formed in the first isolation chamber 22 and the second isolation chamber 24, and the optical fiber 20 enters through the opening 25, and the first isolation chamber 22 and the reaction chamber are formed.
It is pulled out from the opening 28 through the 23 and the second isolation chamber 24. While passing through the reaction chamber 23, a coating is formed on the surface of the optical fiber 20 by a chemical reaction. The first and second isolation chambers 22 and 24 are provided for isolating the reaction chamber 23 from the surrounding atmosphere, and each of them has an inert gas inlet 20.
Inert gas is introduced from 9, 210, and the pressure inside each of the isolation chambers is set to a pressure higher than the atmospheric pressure so that ambient air does not flow into the furnace from the openings 25, 28.
Raw material gas is introduced into the reaction chamber 23 from the inlet 211, and the gas after the reaction is discharged from the outlet 212. The raw material gas in the reaction chamber 23 is maintained at a predetermined temperature by the heating coil 213.

前述のように反応室23内では、原料ガスが化学反応
し、光ファイバ20の表面上に所定の被覆が形成される。
この反応は光ファイバ20の表面上および/または気相中
で一様に進行した後、反応生成物が光ファイバ20上に堆
積する。また、マイクロ波もしくは高周波プラズマによ
り、または光化学的な励起により反応室23内へエネルギ
を供給することにより反応ガスの活性化を促進すること
もある。
As described above, in the reaction chamber 23, the source gas chemically reacts, and a predetermined coating is formed on the surface of the optical fiber 20.
After the reaction proceeds uniformly on the surface of the optical fiber 20 and / or in the gas phase, a reaction product is deposited on the optical fiber 20. Also, activation of the reaction gas may be promoted by supplying energy into the reaction chamber 23 by microwave or high-frequency plasma or by photochemical excitation.

CVD法においては、反応速度および反応効率を向上さ
せるために、原料ガスを反応室に導入する前にガスを予
熱することも行われる。その際には、光ファイバを反応
ガスよりも高温にすることにより、反応室壁へ被覆が形
成されてしまうことを避けることができる。この場合、
母材からの光ファイバの引出部であるネックダウン点の
直後の、光ファイバがまだ充分に高温である間に、反応
室内に進入するようにすればよい。また、反応室内部の
光ファイバに赤外線またはレーザビームを照射する等の
方法により、光ファイバのみを加熱してもよい。第4図
に、このような光ファイバの加熱手段を有する、特公昭
61-32270号公報に記載されている反応装置の、軸に垂直
な断面図を示す。
In the CVD method, in order to improve the reaction rate and the reaction efficiency, preheating the gas before introducing the raw material gas into the reaction chamber is also performed. At this time, by forming the optical fiber at a higher temperature than the reaction gas, it is possible to prevent the coating from being formed on the reaction chamber wall. in this case,
Immediately after the neck-down point where the optical fiber is drawn from the base material, the optical fiber may enter the reaction chamber while the optical fiber is still sufficiently hot. Further, only the optical fiber may be heated by a method such as irradiating the optical fiber inside the reaction chamber with an infrared ray or a laser beam. FIG. 4 shows such an optical fiber heating means.
1 shows a cross section perpendicular to the axis of the reactor described in 61-32270.

第4図に示した装置は、容器33内に収納され、光ファ
イバ20の進行方向に実質的に平行に配置され、光ファイ
バ20を加熱するための放射線、特に赤外線を放射する2
個の細長い形状の熱源31と各熱源31に組み合わされた2
個の断面形状が楕円形の反射鏡32とを備えている。2個
の細長い熱源31は、前記楕円の一方の焦点上に配置さ
れ、且つ光ファイバ20が該楕円の他方の焦点を通過する
よう構成されている。熱源31が放射した放射線は、直接
あるいは反射鏡32で反射されて透明な窓34に入射し、窓
34を通って線引きされたファイバ10を照射する。容器33
は複数の冷却水路35を備え、この冷却水路35内を冷却媒
体が循環して、反射鏡32の周辺の容器33を冷却する。
The device shown in FIG. 4 is housed in a container 33, is arranged substantially parallel to the traveling direction of the optical fiber 20, and emits radiation for heating the optical fiber 20, especially infrared light.
Elongate heat sources 31 and two heat sources 31
The reflection mirror 32 has an elliptical cross section. Two elongated heat sources 31 are disposed on one focal point of the ellipse and are configured such that the optical fiber 20 passes through the other focal point of the ellipse. The radiation emitted by the heat source 31 is directly or reflected by a reflecting mirror 32 and enters a transparent window 34,
The fiber 10 drawn through 34 is illuminated. Container 33
Has a plurality of cooling water passages 35, and a cooling medium circulates in the cooling water passages 35 to cool the container 33 around the reflecting mirror 32.

また、第5図に、特公昭38-10363に開示されている溶
融シリカにハーメチック被覆を形成する方法を図示す
る。第5図に示す方法では、シリカファイバ母材1は、
シリカファイバ母材1を囲む加熱リング40から放出され
るガスバーナ酸素炎41により加熱溶融され、張力が加え
られて細径化される。加熱リング40直下には、下端から
炭素質ガスを導入し、矢印の向きに流すよう構成された
シリンダ45が配置され、引き伸ばされたシリカファイバ
外面上に炭素の薄い被覆を形成する。ハーメチック被覆
の材料として炭素が選択された理由としては、成膜速度
が他の材料に比して大きいこと、H2の透過を防ぎ、強
度劣化を防ぐ効果が大きいこと等が挙げられる。
FIG. 5 shows a method for forming a hermetic coating on fused silica disclosed in Japanese Patent Publication No. 38-10363. In the method shown in FIG. 5, the silica fiber preform 1
The gas is burned and melted by a gas burner oxygen flame 41 emitted from a heating ring 40 surrounding the silica fiber preform 1, and the diameter is reduced by applying tension. Immediately below the heating ring 40, a cylinder 45 configured to introduce carbonaceous gas from the lower end and flow in the direction of the arrow is arranged, and forms a thin coating of carbon on the outer surface of the expanded silica fiber. The reason why carbon was selected as the material for the hermetic coating is that the film formation rate is higher than other materials, and the effect of preventing H 2 transmission and preventing deterioration in strength is large.

発明が解決しようとする課題 上記のような従来の方法は、ハーメチック被覆を形成
する際の処理温度等に特に注意を払わなかった。そのた
め被覆形成時の処理温度が光ファイバに適さず、光ファ
イバの初期強度が低下することがあった。また、従来の
方法で形成された被覆の性能は不充分で、H2の透過を
完全には防止できず、長期間に亘って、光ファイバの性
能を維持することができなかった。
Problems to be Solved by the Invention In the above-described conventional methods, no special attention was paid to the processing temperature and the like when forming the hermetic coating. Therefore, the processing temperature at the time of forming the coating is not suitable for the optical fiber, and the initial strength of the optical fiber is sometimes reduced. In addition, the performance of the coating formed by the conventional method is insufficient, H 2 transmission cannot be completely prevented, and the performance of the optical fiber cannot be maintained for a long period of time.

そこで本発明の目的は、上記の従来技術の問題点を解
決した、高性能な被覆を光ファイバの強度を劣化させる
ことなく施すことが可能な、光ファイバの素線の製造方
法を提供することにある。
Accordingly, an object of the present invention is to provide a method for manufacturing a strand of an optical fiber, which solves the above-mentioned problems of the prior art and can apply a high-performance coating without deteriorating the strength of the optical fiber. It is in.

課題を解決するための手段 本発明に従うと、SiO2を含む材料で構成され、端面以
外の表面にパイロリチックカーボン膜が被覆されている
光ファイバ素線において、前記パイロリチックカーボン
膜の比抵抗が、8.0×10-3Ω・cm以下であることを特徴
とする光ファイバ素線が提供される。また、本発明にお
いては、前記裸ファイバを下記の式: 0.035m/分<R×v/L≦0.075m/分‥‥(1) (ただし、Lは、光ファイバ梁材材のネックダウン部
より反応炉までの距離であり、 Rは、裸ファイバの直径であり、 vは、裸ファイバの進む速さである。) を満足する条件で、前記反応炉に到達させることも好ま
しい。
Means for Solving the Problems According to the present invention, in an optical fiber wire composed of a material containing SiO 2 and having a surface other than an end face covered with a pyrolytic carbon film, the specific resistance of the pyrolytic carbon film is , 8.0 × 10 −3 Ω · cm or less is provided. In the present invention, the bare fiber is expressed by the following formula: 0.035 m / min <R × v / L ≦ 0.075 m / min ‥‥ (1) (where L is the neck-down portion of the optical fiber beam material) More preferably, the distance to the reactor, R is the diameter of the bare fiber, and v is the speed at which the bare fiber travels).

本発明の方法では、パイロリチックカーボン被覆の原
料ガスは、反応炉の上から下に向かって、すなわち、フ
ァイバの進む方向に流すことが好ましい。さらに、本発
明の方法においては、前記反応炉を通過してパイロリチ
ックカーボンを被覆されたファイバを強制冷却した後、
樹脂を被覆することが好ましい。
In the method of the present invention, it is preferable that the source gas for the pyrolytic carbon coating is flowed downward from the top of the reactor, that is, in the direction in which the fiber travels. Furthermore, in the method of the present invention, after forcibly cooling the fiber coated with pyrolytic carbon through the reactor,
It is preferable to coat the resin.

作用 本発明の方法は、CVD法で、700〜1400℃の温度の裸フ
ァイバにパイロリチックカーボンを被覆するところにそ
の主要な特徴がある。また、本発明の方法は、裸ファイ
バを前記式(1)を満足する条件で、前記反応炉に到達
させてもよい。すなわち、式(1)を満たす条件で反応
炉に到達した裸ファイバは、例外なく700〜1400℃の温
度になっている。線引直後の裸ファイバの温度を測定し
ながら光ファイバ素線の製造することは困難であるた
め、上記の式(1)のパラメータを制御することで裸フ
ァイバが反応炉に到達する際の温度を制御するものであ
る。
Action The method of the present invention has a major feature in that a bare fiber at a temperature of 700 to 1400 ° C. is coated with pyrolytic carbon by a CVD method. Further, in the method of the present invention, the bare fiber may be allowed to reach the reaction furnace under a condition satisfying the expression (1). That is, the bare fiber reaching the reactor under the condition satisfying the expression (1) has a temperature of 700 to 1400 ° C. without exception. Since it is difficult to manufacture the optical fiber while measuring the temperature of the bare fiber immediately after drawing, the temperature at which the bare fiber reaches the reaction furnace is controlled by controlling the parameter of the above equation (1). Is controlled.

本発明者等は、上記従来の問題を解決するために各種
の実験を行ったところ、 1.初期強度が低下したファイバの破断面を観察したとこ
ろ、SiCの結晶が見られた。
The present inventors conducted various experiments in order to solve the above-mentioned conventional problems. 1. Observation of the fracture surface of the fiber whose initial strength was reduced revealed that crystals of SiC were found.

2.初期強度が低下しなかったファイバの破断面を観察し
たところ、SiCの結晶が見られなかった。
2. Observation of the fracture surface of the fiber where the initial strength did not decrease showed no SiC crystal.

3.スライドガラス上の石英板上に1000℃でパイロリチッ
クカーボンを成長させた。これをX線で観察したとこ
ろ、SiCに対するスポットは無かった。試料を高温で熱
処理(処理時間10分間)したところ、1400℃以上で熱処
理したものにSiCに対応するスポットが生じた。
3. Pyrolytic carbon was grown on a quartz plate on a slide glass at 1000 ° C. When this was observed by X-ray, there was no spot for SiC. When the sample was heat-treated at a high temperature (treatment time: 10 minutes), a spot corresponding to SiC was formed in the sample heat-treated at 1400 ° C. or higher.

4.H2テスト(H2100%室温中に1週間浸漬する;以下同
条件)を行なった結果、1.24μmにH2分子の吸収ピー
クが表れなかったパイロリチックカーボンコーテッドフ
ァイバの比抵抗は8×10-3Ω・cm以下であった。これら
のファイバを熱処理したところ、800℃以上の熱処理で
比抵抗が低下した。これは、パイロリチックカーボンコ
ーティングが800℃以上で行なわれたことを示してい
る。
4. As a result of conducting an H 2 test (immersing in H 2 100% room temperature for one week; hereinafter the same conditions), the specific resistance of the pyrolytic carbon coated fiber having no absorption peak of H 2 molecule at 1.24 μm was 8 × 10 −3 Ω · cm or less. When these fibers were heat-treated, the specific resistance was reduced by heat treatment at 800 ° C. or higher. This indicates that the pyrolytic carbon coating was performed at 800 ° C. or higher.

5.H2テストを行なった結果、1.24μmにH2分子の吸収
でピークが現われたパイロリチックカーボンコーテッド
ファイバの比抵抗は8×10-3Ω・cm以上であり、700℃
以下の熱処理でも比抵抗が低下した。
5.H 2 test was carried out the results, the resistivity of the pyrolytic tic carbon coated fibers peak in the absorption of H 2 molecules appeared to 1.24μm is at 8 × 10 -3 Ω · cm or higher, 700 ° C.
The specific heat was also reduced by the following heat treatment.

なる事実を得た。これらの事実から本発明の方法は導出
されたものである。
Got a fact. From these facts, the method of the present invention has been derived.

本発明の方法では、パイロリチックカーボンを被覆す
る際の裸ファイバの温度は、700〜1400℃でなければな
らない。裸ファイバの温度が1400℃を超える状態でパイ
ロリチックカーボンを被覆すると、SiO2とCとが反応し
てできたSiC微粒子により、ファイバの初期強度が著し
く損なわれる。また、裸ファイバの温度が700℃以下の
状態で形成された被覆は、H原子が多量に残った有機物
に近い被覆(比抵抗が大きい)となるため、H2が透過
してしまう。特にH2分子の透過率を事実上0にするた
めには、700℃以上で形成された比抵抗が8×10-3Ω・c
m以下の膜の被覆が有効である。
In the method of the present invention, the temperature of the bare fiber when coating the pyrolytic carbon must be 700 to 1400 ° C. When the bare fiber is coated with pyrolytic carbon at a temperature exceeding 1400 ° C., the initial strength of the fiber is significantly impaired by SiC fine particles formed by the reaction between SiO 2 and C. In addition, a coating formed when the temperature of the bare fiber is 700 ° C. or lower becomes a coating (having a large specific resistance) close to an organic substance in which a large amount of H atoms remain, so that H 2 is transmitted. In particular, in order to make the transmittance of H 2 molecules virtually zero, the specific resistance formed at 700 ° C. or more must be 8 × 10 −3 Ω · c
It is effective to coat a film of m or less.

また、この時の反応炉の炉温は、原料ガスに応じて、
例えばCH4ならば900〜1000℃、C22ならば500〜600
℃、CH4+CCl4ならば500〜600℃とすればよい。
Also, the reactor temperature at this time depends on the source gas,
For example CH 4 if 900~1000 ℃, C 2 H 2 if 500-600
℃, CH 4 + CCl 4 may be 500 to 600 ℃.

前記の原料ガスは、反応炉の上から下に、すなわち、
ファイバの進む方向と同方向に流すことがより好まし
い。原料ガスをファイバの進む方向と同方向に流すこと
により、光ファイバ素線の初期強度の低下をより効果的
に防止することが可能である。これは、ファイバの進む
方向と同方向に原料ガスを流すと、反応炉に導入された
直後のまだ充分に加熱されていない、且つ煤等の有害な
生成物を含まない原料ガスが、高温の裸ファイバに直接
接して反応する。そのため、ファイバに有害な生成物に
よる表面の微小な傷が生じることなく被覆することがで
きる。
The raw material gas is supplied from the top to the bottom of the reactor, that is,
It is more preferable to flow in the same direction as the fiber travels. By flowing the raw material gas in the same direction as the direction in which the fiber travels, it is possible to more effectively prevent the initial strength of the optical fiber from lowering. This is because, when the raw material gas flows in the same direction as the fiber travels, the raw material gas that has not yet been sufficiently heated immediately after being introduced into the reaction furnace and does not contain harmful products such as soot, has a high temperature. Reacts directly on bare fiber. Therefore, it is possible to coat the fiber without causing microscopic scratches on the surface due to harmful products.

本発明の方法においては、上記のパロリチックカーボ
ンを被覆した後のファイバに、樹脂を被覆することが好
ましい。樹脂を被覆することにより、光ファイバ素線の
取り扱いはより容易になり、また、被覆の効果も向上す
る。
In the method of the present invention, it is preferable that the fiber coated with the above-mentioned parolytic carbon is coated with a resin. By coating the resin, the handling of the optical fiber becomes easier and the effect of the coating is improved.

ファイバに上記の樹脂を被覆するのに適した温度は、
一般に100℃以下であり、特に熱硬化性の樹脂を用いた
場合は、ファイバの温度が高いとダイス内で樹脂が硬化
する等の問題が生じる。本発明の方法では、R×v/L>
0.035m/分を満たすため、ファイバの線引速度がかなり
速い。従って、パイロリチックカーボンを被覆した直後
の工程でファイバに樹脂を被覆する場合、自然冷却でフ
ァイバを適温にするためには装置の高さを相当高くしな
ければならない。従って、パイロリチックカーボンを被
覆したファイバを強制冷却して、装置の全高が抑えるこ
とが好ましい。
The suitable temperature for coating the fiber with the above resin is
In general, when the temperature is 100 ° C. or lower, and particularly when a thermosetting resin is used, when the temperature of the fiber is high, problems such as the resin being cured in the die occur. In the method of the present invention, R × v / L>
To satisfy 0.035m / min, the drawing speed of the fiber is quite fast. Therefore, when the fiber is coated with a resin in a process immediately after the coating with the pyrolytic carbon, the height of the apparatus must be considerably increased in order to keep the fiber at an appropriate temperature by natural cooling. Therefore, it is preferable to forcibly cool the fiber coated with pyrolytic carbon to suppress the overall height of the device.

以下、本発明を実施例によりさらに詳しく説明する
が、以下の開示は本発明の単なる実施例に過ぎず、本発
明の技術的範囲をなんら制限するものではない。
Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to examples. However, the following disclosure is merely an example of the present invention, and does not limit the technical scope of the present invention.

実施例 第1図に、本発明の方法を実現する装置の一例を示
す。第1図の装置は、公知の電気炉、高周波加熱炉等、
2およびダストを発生しない熱源を備える線引炉15で
光ファイバ母材1を、溶融・紡糸し、裸ファイバ2とす
る。裸ファイバ2の表面には、CVD法によりパイロリチ
ックカーボン被覆が反応炉16で形成される。パイロリチ
ックカーボンを被覆された後のファイバの外径は、レー
ザ装置17で測定され、所定の寸法となるよう線引速度等
が制御される。レーザ装置17を通過したファイバは、冷
却装置18で冷却されて、ダイス19で樹脂を塗布される。
Embodiment FIG. 1 shows an example of an apparatus for realizing the method of the present invention. 1 is a known electric furnace, a high-frequency heating furnace, etc.
The optical fiber preform 1 is melted and spun into a bare fiber 2 in a drawing furnace 15 having a heat source that does not generate H 2 and dust. A pyrolytic carbon coating is formed on the surface of the bare fiber 2 in a reaction furnace 16 by a CVD method. The outer diameter of the fiber coated with the pyrolytic carbon is measured by the laser device 17, and the drawing speed and the like are controlled so as to have a predetermined size. The fiber that has passed through the laser device 17 is cooled by a cooling device 18, and a resin is applied by a die 19.

反応炉16は、裸ファイバ2表面以外でおこる余分な反
応をできる限り抑えるため、赤外線集中加熱炉のよう
な、裸ファイバ2を集中的に加熱できるものが好まし
い。本実施例において、反応炉16は、裸ファイバ2を集
中的に加熱する赤外線ランプ3の内側に石英ガラス製の
冷却用ジャケット4に囲まれた反応管5で種に構成され
ている。冷却用ジャケット4と反応管5との間には、H
e、N2等の冷却用ガスを流し、反応管5の温度上昇を防
いでいる。反応管5には、下部に枝管6および7、上部
に枝管8および9が設けられ、枝管6および9へはN2
等のシールガスを流す。反応管5内部へは、枝管7から
炭化水素またはその誘導体の原料ガスを供給し、反応後
のガスは枝管8から排出される。また、外気と反応管5
内の雰囲気とを効果的に隔てるため、反応管5内の3ケ
所にスリット10、11および12が入っている。各スリット
は裸ファイバを通し易いように全て下向きにろうと状と
なっている。
The reactor 16 is preferably a furnace capable of intensively heating the bare fiber 2, such as an infrared central heating furnace, in order to suppress as much as possible an extra reaction occurring on the surface of the bare fiber 2. In this embodiment, the reaction furnace 16 is constituted by a reaction tube 5 surrounded by a cooling jacket 4 made of quartz glass inside an infrared lamp 3 for intensively heating the bare fiber 2. H is provided between the cooling jacket 4 and the reaction tube 5.
e, flowing cooling gas such as N 2, it is prevented an increase in the temperature of the reaction tube 5. The reaction tube 5, the branch pipe 6 and 7 at the bottom, the branch pipe 8 and 9 are provided in the upper, N 2 is the branch pipe 6 and 9
Flow seal gas such as A raw material gas of a hydrocarbon or a derivative thereof is supplied to the inside of the reaction tube 5 from the branch pipe 7, and the gas after the reaction is discharged from the branch pipe 8. In addition, the outside air and the reaction tube 5
Slits 10, 11 and 12 are formed at three places in the reaction tube 5 to effectively separate the atmosphere from the inside. Each slit is shaped like a funnel, all down to facilitate the passage of the bare fiber.

上記のような構成の反応炉16では、裸ファイバ2のみ
が集中的に加熱されるのと、反応管5の壁面は外側より
冷却されているので、反応管5の内側壁面では原料ガス
の分解反応はおきず、いつまでもくもることなく、使い
続けることができる。反応炉の温度は、原料ガスが徐々
には分解するが、煤を発生しないような温度例えばアロ
セレンの時は500℃〜600℃、メタンの場合は900℃〜100
0℃とする。
In the reactor 16 configured as described above, only the bare fiber 2 is intensively heated, and the wall surface of the reaction tube 5 is cooled from the outside. There is no reaction, you can continue to use without forever. The temperature of the reactor is such that the raw material gas gradually decomposes, but does not generate soot.For example, 500 ° C to 600 ° C for alloselen, 900 ° C to 100 ° C for methane.
Set to 0 ° C.

上記の装置において、Lは光ファイバ母材のネックダ
ウン部13とスリット11との間の距離となる。上記の装置
では、この距離Lと裸ファイバ2の外径Rおよび線引速
度vが上記の式(1)を満たすように各部を調整する。
In the above apparatus, L is the distance between the neck down portion 13 of the optical fiber preform and the slit 11. In the above-mentioned apparatus, each part is adjusted so that the distance L, the outer diameter R of the bare fiber 2 and the drawing speed v satisfy the above formula (1).

上記の装置を使用して、光ファイバ用母材を溶融・紡
糸し、裸ファイバ上にパイロリチックカーボンを被覆
し、さらにその上に樹脂を被覆して、光ファイバ素線を
製造した。R、L、vは、以下の表に示した各値に調整
し、式(1)を満たす条件とそれ以外の条件とで光ファ
イバ素線を製造し、得られた光ファイバ素線を比較し
た。反応炉の温度は550℃とし、枝管6および9からは
シールガスとしてN2ガスを2l/分づつ、枝管7からは原
料ガスC22を500cc/分づつ供給した。また、枝管8か
らは、反応後のガスを2l/分づつ定量で排気した。裸フ
ァイバの直径は125μmまたは150μm、パイロリチック
コーティング膜厚は50〜100nmとした。
Using the above apparatus, the optical fiber base material was melted and spun, and a bare fiber was coated with pyrolytic carbon, and further a resin was coated thereon to produce an optical fiber. R, L, and v are adjusted to the values shown in the following table, and the optical fiber is manufactured under the conditions satisfying the expression (1) and other conditions, and the obtained optical fibers are compared. did. The temperature of the reaction furnace was 550 ° C., N 2 gas was supplied as a sealing gas from the branch pipes 6 and 9 at a rate of 2 l / min, and a raw material gas C 2 H 2 was supplied from the branch pipe 7 at a rate of 500 cc / min. The gas after the reaction was exhausted from the branch pipe 8 at a fixed rate of 2 l / min. The diameter of the bare fiber was 125 μm or 150 μm, and the thickness of the pyrolytic coating was 50 to 100 nm.

第2図に、本発明の方法を実現する装置の別な例を示
す。第2図の装置は、第1図の装置と較べ、枝管7およ
びスリット11が省かれている以外の構成は全く等しいの
で説明を省略する。
FIG. 2 shows another example of an apparatus for realizing the method of the present invention. The apparatus shown in FIG. 2 is completely the same as the apparatus shown in FIG. 1 except that the branch pipe 7 and the slit 11 are omitted, and therefore description thereof is omitted.

第2図に示した装置を使用して、光ファイバ用母材を
溶融・紡糸し、裸ファイバ上にパイロリチックカーボン
を被覆し、さらにその上に樹脂を被覆して、光ファイバ
素線を製造した。反応炉の温度も第1図の装置と同様に
550℃としたが、枝管9からはシールガスとしてN2ガス
を2l/分づつ、枝管8からは原料ガスC22を500cc/分
づつ供給し、また、枝管6からは、反応後のガスを2l/
分づつ定量で排気した。すなわち、反応管5の上部から
下部へ向かって、ファイバの進行方向と同方向に原料ガ
スおよびシールガスを流した。また、反応管5の冷却用
ガスも反応管5の上部から下部へ向かって流した。その
他の条件は、第1図の装置を用いて行った第5番目の実
施例と等しく設定した。
Using the device shown in Fig. 2, the optical fiber preform is melted and spun, the bare fiber is coated with pyrolytic carbon, and the resin is further coated thereon to manufacture the optical fiber. did. The temperature of the reactor is the same as in the apparatus of FIG.
Although the temperature was set to 550 ° C., the branch pipe 9 supplied N 2 gas as a seal gas at a rate of 2 l / min, the branch pipe 8 supplied the raw material gas C 2 H 2 at a rate of 500 cc / min, and the branch pipe 6 supplied a 2l /
The air was evacuated every minute. That is, the raw material gas and the seal gas were flowed from the upper part to the lower part of the reaction tube 5 in the same direction as the traveling direction of the fiber. The cooling gas for the reaction tube 5 also flowed from the upper portion to the lower portion of the reaction tube 5. Other conditions were set equal to those in the fifth embodiment performed using the apparatus shown in FIG.

また、本実施例では、いずれもパイロリチックカーボ
ンを被覆したファイバを冷却装置18で強制冷却してか
ら、ダイス19で樹脂を被覆した。冷却装置18は、長さ30
cm、内径1.5cmで中には毎分10lのHeが流され裸ファイバ
は70℃以下に冷却する。強制冷却を行った場合は、反応
炉16−ダイス19間が1mの場合でも、樹脂がダイス19内で
硬化することなく、ファイバに塗布することができた。
In this example, the fiber coated with pyrolytic carbon was forcibly cooled by the cooling device 18 and then coated with the resin by the die 19. The cooling device 18 has a length of 30
cm, 1.5 cm inner diameter, 10 l of He flow per minute, and the bare fiber is cooled to 70 ° C or less. When the forced cooling was performed, even when the distance between the reaction furnace 16 and the die 19 was 1 m, the resin could be applied to the fiber without being cured in the die 19.

カーボン膜をコーティングしたファイバの特性(比抵
抗、水素の透過率=Δα1.24、初期強度)は、R×v/L
で決定され、 R×v/L≦0.030m/分ではパイロリチックカーボン膜が
ファイバ表面に形成されない。
The characteristics of carbon-coated fiber (resistivity, hydrogen transmittance = Δα 1.24 , initial strength) are R × v / L
When R × v / L ≦ 0.030 m / min, no pyrolytic carbon film is formed on the fiber surface.

0.030m/分<R×v/L≦0.035m/分で形成されるパイロ
リチックカーボン膜は、比抵抗が高く、水素が相当透過
する。
The pyrolytic carbon film formed at 0.030 m / min <R × v / L ≦ 0.035 m / min has a high specific resistance and permeates hydrogen considerably.

0.035m/分<R×v/L≦0.075m/分で形成されるパイロ
リチックカーボン膜は、水素がほとんど透過せず、ファ
イバの初期強度もほとんど低下しない。
The pyrolytic carbon film formed at 0.035 m / min <R × v / L ≦ 0.075 m / min hardly permeates hydrogen and hardly decreases the initial strength of the fiber.

0.080m/分<R×v/Lでパイロリチックカーボン膜を形
成した場合はファイバの初期強度が大巾に低下する。
When a pyrolytic carbon film is formed at 0.080 m / min <R × v / L, the initial strength of the fiber is greatly reduced.

という結果が得られた。The result was obtained.

さらに、原料ガスをファイバの進行方向と同方向に流
すと、比抵抗が増加し、初期強度も向上することがわか
った。
Furthermore, it was found that when the raw material gas was flowed in the same direction as the traveling direction of the fiber, the specific resistance increased and the initial strength also improved.

これらの結果、本発明の方法が水素によるロスの増加
がなく、初期強度が高く、疲労劣化が少ない光ファイバ
素線を製造するのに有効であることが証明された。
As a result, it was proved that the method of the present invention was effective for producing an optical fiber having no increase in loss due to hydrogen, high initial strength, and little fatigue deterioration.

発明の効果 以上詳述のように、本発明の方法に従えば、裸ファイ
バに水素の透過率の極めて小さいパイロリチックカーボ
ン膜をファイバの強度を低下させることなく被覆するこ
とができる。
Effects of the Invention As described in detail above, according to the method of the present invention, a bare fiber can be coated with a pyrolytic carbon film having an extremely low hydrogen transmittance without reducing the strength of the fiber.

従って、本発明の方法で製造される光ファイバ素線
は、長期にわたり、水素によるロスの増加がなく、また
初期強度が高く、疲労劣化が少ない。そのため、水、水
素が高濃度な雰囲気、応力下での使用、例えば海底ケー
ブルに使用するのに適する。
Therefore, the optical fiber produced by the method of the present invention has no increase in loss due to hydrogen for a long time, has a high initial strength, and has little fatigue deterioration. Therefore, it is suitable for use in an atmosphere where water or hydrogen is highly concentrated or under stress, for example, for use in a submarine cable.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

第1図および第2図は、それぞれ本発明の方法を実施す
るための装置の一例の縦断面図であり、 第3〜5図は、それぞれ従来の方法を実施する装置の概
略図である。 〔主な参照記号〕 1……光ファイバ母材、2……裸ファイバ、3……赤外
線ランプ、4……冷却用ジャケット、5……反応管、
6、7、8、9……枝管、10、11、12……スリット、15
……線引炉、16……反応炉、17……レーザ装置、18……
冷却装置、19……ダイス、v……ファイバの速さ(線
速)
1 and 2 are longitudinal sectional views each showing an example of an apparatus for carrying out the method of the present invention, and FIGS. 3 to 5 are schematic views each showing an apparatus for carrying out a conventional method. [Main Reference Symbols] 1 ... optical fiber preform, 2 ... bare fiber, 3 ... infrared lamp, 4 ... cooling jacket, 5 ... reaction tube,
6, 7, 8, 9 ... branch pipe, 10, 11, 12 ... slit, 15
…… Draw furnace, 16… Reactor, 17… Laser device, 18 ……
Cooling device, 19: Dice, v: Fiber speed (linear speed)

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】SiO2を含む材料で構成され、端面以外の表
面にパイロリチックカーボン膜が被覆されている光ファ
イバ素線において、前記パイロリチックカーボン膜の比
抵抗が、8.0×10-3Ω・cm以下であることを特徴とする
光ファイバ素線。
1. An optical fiber comprising a material containing SiO 2 and having a surface other than an end face covered with a pyrolytic carbon film, wherein the specific resistance of the pyrolytic carbon film is 8.0 × 10 −3 Ω. -An optical fiber which is not more than cm.
【請求項2】前記パイロリチックカーボン膜の比抵抗
が、1.5〜2.0×10-3Ω・cmであることを特徴とする請求
項1に記載の光ファイバ素線。
2. The optical fiber according to claim 1, wherein the specific resistance of the pyrolytic carbon film is 1.5 to 2.0 × 10 −3 Ω · cm.
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