JP3293967B2 - Optical fiber carbon coating method - Google Patents
Optical fiber carbon coating methodInfo
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Description
【０００１】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、光ファイバの表面に局
所的に炭素被覆を形成するための方法に関する。The present invention relates to a method for forming a carbon coating locally on the surface of an optical fiber.
【０００２】[0002]
【従来の技術】一般に、石英系の光ファイバは、光ファ
イバを単に保護用の樹脂で被覆するだけでは、水素分子
Ｈ2が樹脂被覆を通過して光ファイバ内部まで侵入し、
この侵入したＨ2が光を吸収するために伝送損失が増加
する。また、光ファイバが大気中の水分Ｈ2Ｏに接触す
ると、光ファイバ表面のクラックが侵食されて機械的強
度が低下し、応力が加わったような場合には破損するな
どの不具合を生じる。2. Description of the Related Art In general, in a quartz optical fiber, simply coating the optical fiber with a protective resin allows hydrogen molecules H 2 to penetrate into the optical fiber through the resin coating.
Since the penetrated H 2 absorbs light, transmission loss increases. Further, when the optical fiber comes into contact with moisture H 2 O in the atmosphere, cracks on the surface of the optical fiber are eroded, resulting in a decrease in mechanical strength.
【０００３】そのため、従来、光ファイバの表面に炭素
被膜を形成する方法が知られている。この炭素被膜は、
その組成が極めて緻密であるために、Ｈ2の侵入を阻止
するとともに、水分の接触による表面傷の発生を防止す
ることができる。[0003] Therefore, a method of forming a carbon coating on the surface of an optical fiber is conventionally known. This carbon coating,
Since the composition is extremely dense, it is possible to prevent H 2 from penetrating and to prevent surface damage due to contact with moisture.
【０００４】ところで、光ファイバの長さ調整等のため
に、光ファイバ端面同士をアーク放電等によって融着接
続する場合があるが、その際、光ファイバに被覆されて
いる炭素被膜が熱によって消失するため、再度、融着接
続部分に炭素被膜を形成し直すことが必要となる。By the way, in order to adjust the length of the optical fiber, the end faces of the optical fiber may be fusion-spliced by arc discharge or the like. At this time, the carbon coating on the optical fiber disappears due to heat. Therefore, it is necessary to form a carbon coating again on the fusion spliced portion.
【０００５】[0005]
【発明が解決しようとする課題】このような光ファイバ
の表面に局所的に炭素被覆を形成するための方法とし
て、従来技術では、ＣＯ2レーザや赤外線を熱源として
光ファイバを直接加熱しつつ、その加熱部分に原料ガス
を吹き付けて熱分解により炭素被覆を形成する方法や、
プラズマＣＶＤ法による被覆方法が提案されている(た
とえば、電子情報通信学会春季大会C-353(P4-370)199
1、同大会C-231(P4-261)1991、特開平5-134129号等)。As a method for forming a carbon coating locally on the surface of such an optical fiber, a conventional technique employs a method of directly heating an optical fiber using a CO 2 laser or infrared light as a heat source. A method in which a raw material gas is sprayed on the heated portion to form a carbon coating by pyrolysis,
A coating method by a plasma CVD method has been proposed (for example, IEICE Spring Conference C-353 (P4-370) 199).
1, C-231 (P4-261) 1991, JP-A-5-134129, etc.).
【０００６】しかしながら、ＣＯ2レーザを熱源として
使用する場合には、そのレーザ光を光ファイバ表面に集
光するための精密な光学系が複雑であり、しかも装置全
体が大型化する等の問題がある。However, when a CO 2 laser is used as a heat source, there is a problem that a precise optical system for condensing the laser light on the surface of the optical fiber is complicated, and the entire apparatus becomes large. is there.
【０００７】また、赤外線を熱源として光ファイバを直
接加熱する場合には、赤外線が光ファイバを透過してし
まうために、加熱効率が悪く、原料ガスが熱分解可能な
程度まで雰囲気温度を高めるまでに長時間を要する等の
問題がある。In the case where the optical fiber is directly heated using infrared rays as a heat source, the infrared rays penetrate the optical fibers, so that the heating efficiency is low and the temperature of the atmosphere is increased to such an extent that the raw material gas can be thermally decomposed. Requires a long time.
【０００８】さらに、プラズマＣＶＤ法の場合は、チャ
ンバ内を真空雰囲気にするために真空引きが必要であ
り、また、原料ガスをプラズマ化するために高周波電源
等が必要で、装置が大型化し、高価なものとなる。Further, in the case of the plasma CVD method, it is necessary to evacuate the inside of the chamber to create a vacuum atmosphere, and a high-frequency power source or the like is required to convert the raw material gas into plasma. It will be expensive.
【０００９】本発明は、上記の問題点を解決するために
なされたもので、極めて簡単な装置でもって、光ファイ
バの表面に局所的に炭素被膜が形成できるようにするこ
とを課題とする。SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above problems, and it is an object of the present invention to make it possible to form a carbon coating locally on the surface of an optical fiber with an extremely simple apparatus.
【００１０】[0010]
【課題を解決するための手段】本発明は、上記の課題を
解決するため、次の構成を採る。The present invention employs the following structure in order to solve the above-mentioned problems.
【００１１】すなわち、本発明に係る方法では、石英管
の外周の一部に設けられた発熱体を加熱して、不活性ガ
ス雰囲気とされた石英管内部に高温の熱雰囲気を形成す
るとともに、この石英管の内部に炭素被覆用の原料ガス
を導入し、この原料ガスを熱雰囲気により分解して石英
管の軸方向に沿って挿通された光ファイバ表面に局所的
に炭素被膜を形成するようにしている。That is, in the method according to the present invention, a heating element provided on a part of the outer periphery of the quartz tube is heated to form a high-temperature hot atmosphere inside the quartz tube in an inert gas atmosphere. A raw material gas for carbon coating is introduced into the quartz tube, and the raw material gas is decomposed by a hot atmosphere to form a carbon coating locally on the surface of the optical fiber inserted along the axial direction of the quartz tube. I have to.
【００１２】[0012]
【作用】上記構成において、光ファイバに直接にレーザ
光や赤外線等の熱源を照射するのではなくて、光ファイ
バの周囲の石英管を発熱体で加熱して光ファイバの周り
を熱雰囲気に保持し、その熱雰囲気に原料ガスを流すの
で、加熱効率が高まり、短時間に炭素被覆を行える。In the above configuration, the quartz tube around the optical fiber is heated by a heating element and the surrounding of the optical fiber is kept in a hot atmosphere, instead of directly irradiating the optical fiber with a heat source such as laser light or infrared light. In addition, since the source gas flows into the hot atmosphere, the heating efficiency is increased, and carbon coating can be performed in a short time.
【００１３】また、石英管内を真空引きしたりする必要
もなく、集光用の光学系も不要であるから、簡単な装置
で被覆形成を行える。Further, since there is no need to evacuate the quartz tube and no optical system for condensing light, coating can be formed with a simple apparatus.
【００１４】[0014]
【実施例】図１は、本発明方法を適用するための炭素被
覆装置の構成図である。FIG. 1 is a block diagram of a carbon coating apparatus for applying the method of the present invention.
【００１５】同図において、１は炭素被覆処理の対象と
なる光ファイバ、２は円筒状の石英管である。石英管２
の軸方向に沿う中間部分は光ファイバ１との距離が近付
くように細径化され、その細径部２aに白金線でできた
発熱体３が巻回されている。また、石英管２の両端部２
b，２cには、それぞれキャップ４a，４bが嵌め込まれ、
各キャップ４a，４bには光ファイバ１の挿通孔４a1，４
b1が形成されるとともに、シリコン栓６a，６bで密閉さ
れている。そして、一方のキャップ４aには不活性ガス
ならびに炭素被膜用の原料ガスの導入口４a2が、他方の
キャップ４bには排気口４b2がそれぞれ設けられてい
る。さらに、石英管２の細径部の外方には、この細径部
２aを取り囲む状態で赤外線ヒータ５が設けられてい
る。In FIG. 1, reference numeral 1 denotes an optical fiber to be subjected to carbon coating, and reference numeral 2 denotes a cylindrical quartz tube. Quartz tube 2
The intermediate portion along the axial direction is reduced in diameter so that the distance from the optical fiber 1 is reduced, and a heating element 3 made of platinum wire is wound around the small diameter portion 2a. Also, both ends 2 of the quartz tube 2
Caps 4a and 4b are fitted into b and 2c, respectively.
Each of the caps 4a and 4b has an insertion hole 4a 1 , 4
with b 1 is formed, the silicon plugs 6a, is sealed by 6b. Then, on one of the cap 4a is inlet 4a 2 of the raw material gas for the inert gas and the carbon film, an exhaust port 4b 2 are respectively provided on the other of the cap 4b. Further, an infrared heater 5 is provided outside the small diameter portion of the quartz tube 2 so as to surround the small diameter portion 2a.
【００１６】上記構成の炭素被覆装置を用いて光ファイ
バ１の表面に炭素被覆を局所的に形成するには、図１に
示すように、光ファイバ１をキャップ４a，４bの各挿通
孔４a1，４b1から石英管２内に挿通し、シリコン栓６
a，６bで密閉する。このとき、光ファイバ１の所要の炭
素被覆形成箇所が細径部２a内に位置するように調整す
る。たとえば、光ファイバ１が融着接続されたものであ
る場合には、その融着接続部分が細径部２aに位置する
ように設定する。In order to locally form a carbon coating on the surface of the optical fiber 1 using the carbon coating apparatus having the above structure, as shown in FIG. 1, the optical fiber 1 is inserted into each of the insertion holes 4a 1 of the caps 4a and 4b. , 4b 1 into the quartz tube 2 and the silicon stopper 6
Seal with a, 6b. At this time, adjustment is made so that the required carbon coating forming portion of the optical fiber 1 is located in the small diameter portion 2a. For example, when the optical fiber 1 is fusion spliced, the fusion spliced portion is set so as to be located at the small diameter portion 2a.
【００１７】そして、赤外線ヒータ５を点灯し、発熱体
３を加熱する。この場合、光ファイバ１の周囲の発熱体
３を加熱し、この発熱体３でさらに石英管２を加熱する
ので、加熱効率が高まる。すなわち、従来のように、石
英管２を通じて光ファイバ１を直接に加熱する場合に
は、大部分の赤外線が光ファイバ１および石英管２をそ
のまま透過してしまうために、加熱効率が悪いが、本例
では、発熱体３は不透明材料であるため、赤外線がその
まま発熱体３の加熱に寄与することになり、石英管２の
細径部２a内が短時間の内に熱雰囲気(約１２５０℃)に
保持される。Then, the infrared heater 5 is turned on to heat the heating element 3. In this case, the heating element 3 around the optical fiber 1 is heated, and the heating element 3 further heats the quartz tube 2, so that the heating efficiency is increased. That is, when the optical fiber 1 is directly heated through the quartz tube 2 as in the conventional case, most of the infrared light passes through the optical fiber 1 and the quartz tube 2 as they are, so that the heating efficiency is low. In this example, since the heating element 3 is an opaque material, the infrared rays directly contribute to the heating of the heating element 3, and the inside of the small diameter portion 2 a of the quartz tube 2 is heated in a hot atmosphere (about 1250 ° C.) within a short time. ).
【００１８】そして、この状態で一方のキャップ４aの
導入口４a2からハロゲン化炭化水素等の原料ガスを石英
管２内に供給する。すると、石英管２の細径部２aにお
ける熱雰囲気によって原料ガスが熱分解され、光ファイ
バ１の表面に炭素被覆が堆積する。これらの作業の間、
石英管２内には、キャップ４aの導入口４a2からは不活
性ガスが常に流されて石英管２内を無酸素雰囲気に維持
している。[0018] Then, supplied from the inlet 4a 2 of one of the caps 4a in this state the material gas halogenated hydrocarbons such as in the quartz tube 2. Then, the raw material gas is thermally decomposed by the thermal atmosphere in the small-diameter portion 2a of the quartz tube 2, and a carbon coating is deposited on the surface of the optical fiber 1. During these tasks,
In the quartz tube 2, from the inlet 4a 2 of the cap 4a are maintained flowed inert gas always the quartz tube 2 in an oxygen-free atmosphere.
【００１９】炭素被膜の形成後は、赤外線ヒータ２の通
電を停止するとともに、原料ガスの導入を止めて光ファ
イバ１を石英管２から引き出す。また、石英管２の内壁
に付着した煤(炭素)は、不活性ガスの供給を停止し、石
英管２内に酸素供給を行って発熱体３を再加熱すること
でＣＯ2となって除去されるので、石英管２を繰り返し
使用できる。After the formation of the carbon coating, the energization of the infrared heater 2 is stopped, the introduction of the raw material gas is stopped, and the optical fiber 1 is drawn out of the quartz tube 2. The soot (carbon) adhering to the inner wall of the quartz tube 2 is removed as CO 2 by stopping the supply of the inert gas, supplying oxygen into the quartz tube 2 and reheating the heating element 3. Therefore, the quartz tube 2 can be used repeatedly.
【００２０】このように、本発明方法では、従来のよう
に、石英管２内を真空引きしたりする必要もなく、集光
用の光学系も不要であるから、簡単な装置で被覆形成を
行える。As described above, according to the method of the present invention, unlike the conventional method, it is not necessary to evacuate the quartz tube 2 and an optical system for condensing light is unnecessary. I can do it.
【００２１】図２は本発明方法によって光ファイバの表
面に炭素を堆積する場合の炭素被覆の膜厚、および表面
粗さの経時変化を示す特性図である。なお、炭素被覆の
膜厚は比抵抗の値から換算したものである。FIG. 2 is a characteristic diagram showing the time-dependent changes in the film thickness of the carbon coating and the surface roughness when carbon is deposited on the surface of the optical fiber by the method of the present invention. The thickness of the carbon coating is calculated from the value of the specific resistance.
【００２２】この結果から分かるように、炭素膜厚は時
間に比例して増加し、堆積時間２秒で２７００Å程度と
なり、通常のレベルと同等の値が得られる。As can be seen from the results, the carbon film thickness increases in proportion to the time, and becomes about 2700 ° in a deposition time of 2 seconds, and a value equivalent to a normal level is obtained.
【００２３】なお、上記の実施例では、赤外線ヒータ５
で発熱体３を加熱するようにしているが、発熱体３自体
を通電加熱することによっても、同様の効果が得られ
る。また、炭素被膜の形成箇所は、発熱体５の巻付長さ
を変えることで調整することができる。In the above embodiment, the infrared heater 5
Is used to heat the heating element 3, but the same effect can be obtained by heating the heating element 3 itself. Further, the formation position of the carbon coating can be adjusted by changing the winding length of the heating element 5.
【００２４】[0024]
【発明の効果】本発明によれば、極めて簡単な装置でも
って、光ファイバの表面に局所的に炭素被膜が形成でき
るようになる。According to the present invention, a carbon coating can be locally formed on the surface of an optical fiber with an extremely simple apparatus.
【図１】本発明方法を適用するために使用される炭素被
覆装置の構成図である。FIG. 1 is a configuration diagram of a carbon coating apparatus used for applying the method of the present invention.
【図２】本発明方法によって光ファイバの表面に炭素を
堆積する場合の、炭素被覆の膜厚、および表面粗さの経
時変化を示す特性図である。FIG. 2 is a characteristic diagram showing a change with time of the film thickness and surface roughness of a carbon coating when carbon is deposited on the surface of an optical fiber by the method of the present invention.
１…光ファイバ、２…石英管、３…発熱体、５…赤外線
ヒータ。DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Optical fiber, 2 ... Quartz tube, 3 ... Heating element, 5 ... Infrared heater.
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 大瀬 俊一郎 兵庫県伊丹市池尻４丁目３番地 三菱電 線工業株式会社伊丹製作所内 (72)発明者 開出 保 兵庫県伊丹市池尻４丁目３番地 三菱電 線工業株式会社伊丹製作所内 (72)発明者 御前 俊和 兵庫県伊丹市池尻４丁目３番地 三菱電 線工業株式会社伊丹製作所内 (56)参考文献 特開 平５−134129（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−224143（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) C03C 25/00 - 25/70 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuing from the front page (72) Inventor Shunichiro Ose 4-3-1 Ikejiri, Itami-shi, Hyogo Mitsubishi Electric Wire & Cable Co., Ltd. Itami Works (72) Inventor Tamotsu Ichiji 4-3-1 Ikejiri, Itami-shi, Hyogo Mitsubishi Inside Wire & Cable Itami Works (72) Inventor Toshikazu Gozen 4-3 Ikejiri, Itami-shi, Hyogo Mitsubishi Wire & Wire Co., Ltd. Itami Works (56) References JP-A-5-134129 (JP, A) Kaihei 4-224143 (JP, A) (58) Field surveyed (Int. Cl. 7 , DB name) C03C 25/00-25/70
Claims (1)
を加熱して、石英管内部に高温の熱雰囲気を形成すると
ともに、この石英管の内部に炭素被覆用の原料ガスを導
入し、この原料ガスを熱雰囲気により分解して石英管の
軸方向に沿って挿通された光ファイバ表面に局所的に炭
素被膜を形成することを特徴とする光ファイバの炭素被
覆方法。1. A heating element provided on a part of an outer periphery of a quartz tube is heated to form a high-temperature atmosphere inside the quartz tube, and a raw material gas for carbon coating is introduced into the quartz tube. A method of coating a carbon fiber for an optical fiber, comprising decomposing the raw material gas in a thermal atmosphere to locally form a carbon coating on the surface of the optical fiber inserted along the axial direction of the quartz tube.
Priority Applications (1)
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|---|---|---|---|
| JP19228193A JP3293967B2 (en) | 1993-08-03 | 1993-08-03 | Optical fiber carbon coating method |
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| JPH0748150A JPH0748150A (en) | 1995-02-21 |
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Families Citing this family (1)
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|---|---|---|---|---|
| CN102745910B (en) * | 2012-07-27 | 2014-04-23 | 哈尔滨工业大学 | Preparation method of aluminum-polysilsesquioxane (AL2O3-POSS) hybrid coating on surface of quartz fiber |
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1993
- 1993-08-03 JP JP19228193A patent/JP3293967B2/en not_active Expired - Fee Related
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