JP3316290B2 - ハーメチック被覆光ファイバの製造方法 - Google Patents
ハーメチック被覆光ファイバの製造方法Info
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Description
料ガスを化学反応させて該反応炉内を通る光ファイバの
表面にハーメチック膜を被覆してハーメチック被覆光フ
ァイバを製造するハーメチック被覆光ファイバの製造方
法に関するものである。
イバの製造方法としては、線引き直後の光ファイバの表
面に熱CVD法により 200〜1000オングストロームの無
機材料層からなるハーメチック膜を被覆してハーメチッ
ク被覆光ファイバを製造することが知られている。
チック膜としては、炭素或いは炭素化合物からなるカー
ボン膜が良く知られている。カーボン膜は、原料ガスを
熱分解させることにより光ファイバの表面に形成する。
このようなカーボン膜は、H2 の侵入をほぼ完全に防
ぐため、石英ガラスに見られるH2 Oに起因する応力
腐食が起こらず、当然疲労特性も著しく改善される。更
に、カーボン被覆光ファイバの初期強度も通常の光ファ
イバと同等或いはそれ以上の強度のものが製造可能とな
っており、現在は通信線路や光学部品等の分野で使われ
始めている。
メチック被覆光ファイバの製造方法を実施する装置の概
略構成を示したものである。
タ1を有する線引き炉2内に、例えばコア部にGeO
2 をドーパントとして添加した光ファイバ母材3の先
端側の部分を配置し、該ヒータ1で加熱溶融された光フ
ァイバ母材3の先端部から例えば外径125 μmの光ファ
イバ4aを線引きし、得られた光ファイバ4aを反応炉
5に通す。
a,6bを設けてシール室7a,7bを構成し、これら
シール室7a,7bには上部シールガス供給口8a,下
部シールガス供給口8bからArガスの如きシールガス
を供給し、上下の光ファイバ通過孔9a,10a、9
b,10bからの外気の侵入を防止する。仕切り体6a
の直下に設けた原料ガス供給口11からは反応炉5内に
アセチレン等の炭化水素ガスからなる原料ガスを供給
し、該反応炉5内の中心を通る光ファイバ4aに沿って
層流として該原料ガスを流す。このとき光ファイバ4a
は線引き直後で加熱状態にあり、この熱で原料ガスが化
学反応を起こして(ハーメチック膜がカーボン膜の場合
には原料ガスが熱分解されて)該反応炉5内を通る光フ
ァイバ4aの表面にハーメチック膜が被覆されてハーメ
チック被覆光ファイバ4bとなる。反応炉5内を下降し
たガスは、仕切り体6bの直上に設けた排気口12から
外部に排気する。
ァイバ4bは、外径測定器13で外径を測定した後、樹
脂被覆器14に通してその表面に樹脂を被覆し、例えば
外径が250 μmの光ファイバ心線4cとなる。
炉15に通して被覆樹脂を硬化させた後、外径測定器1
6で外径を測定し、しかる後、引取りキャプスタン17
で引取りつつ図示しない巻取り機で巻き取る。
メチック被覆光ファイバの製造方法では、原料ガスは反
応炉5内で光ファイバ4aの表面に沿って層流として流
れ、その過程で化学反応が起こり光ファイバ4aの表面
にハーメチック膜が形成されるので、下流側になるにつ
れて原料ガスの濃度が低下してしまうことになる。原料
ガスの濃度が低下している光ファイバ4aの箇所では、
反応速度が低下し、反応炉5内の下流側ではハーメチッ
ク膜の成膜速度が著しく低下する問題点があった。ま
た、従来の方法では、反応炉5内に供給される原料ガス
のうちハーメチック膜の成膜に利用されるのは、光ファ
イバ4aの近傍に流れるガスのみであり、他の大部分の
原料ガスは排気ガスとして反応炉5の外に排出されてし
まい、原料ガスの利用効率が悪い問題点があった。更
に、従来の方法では、上記のような理由でハーメチック
被覆光ファイバ4bの表面のハーメチック膜の膜厚が所
定の厚みにできない場合には、多量の原料ガスを反応炉
5内に供給するか、或いは該反応炉5の長さを長くして
いたが、前者では原料ガスの利用効率がますます悪化す
る問題点があり、後者では装置が大型化する問題点があ
った。
表面での原料ガス濃度の低下を防止できるハーメチック
被覆光ファイバの製造方法を提供することにある。
如き消費する手段を用いずに反応炉内の光ファイバの表
面での原料ガス濃度の低下を防止できるハーメチック被
覆光ファイバの製造方法を提供することにある。
内の光ファイバの表面での原料ガス濃度の低下を防止で
きるハーメチック被覆光ファイバの製造方法を提供する
ことにある。
発明の手段を説明すると、次の通りである。
つ、該反応炉内に供給する原料ガスを化学反応させて前
記光ファイバの表面にハーメチック膜を被覆してハーメ
チック被覆光ファイバを製造するハーメチック被覆光フ
ァイバの製造方法を対象としている。
ファイバの製造方法において、反応炉内で少なくとも光
ファイバの表面近傍の原料ガスの流れを乱すことを特徴
とする。
覆光ファイバの製造方法において、反応炉内に例えば原
料ガスの流れ方向に対し交差する向きに突出する原料ガ
ス流れ乱し具を設け、該原料ガス流れ乱し具により少な
くとも光ファイバの表面近傍の原料ガスの流れを乱すこ
とを特徴とする。
リング状円盤よりなり、その中心にファイバ貫通孔が設
けられ、該ファイバ貫通孔の周囲の該原料ガス流れ乱し
具に複数のガス通過孔が設けられた構造のもの、反応炉
内に突出する突起物や凹凸からなるもの、反応炉の内径
を長手方向にテーパ状に小さく変化させて形勢したり、
ファン等の撹拌具等で構成することができる。
設けたガス吹き込み部から該反応炉内にガスを吹き込む
ことにより、少なくとも光ファイバの表面近傍の原料ガ
スの流れを乱すことを特徴とする。
や窒素ガスの如き不活性ガス、或いは原料ガスを用い
る。
イバの表面近傍の原料ガスの流れを乱すと、光ファイバ
の表面近傍での原料ガス濃度の低下を防止できる。従っ
て、反応速度が速くなり、成膜速度の低下を防止でき、
短時間で効率よくハーメチック被覆光ファイバを製造で
きる。また、本発明によれば、原料ガスの利用効率を高
めることができる。更に、本発明によれば、反応炉の大
型化を最小限に止めることができる。
向に対し交差する向きに突出する原料ガス流れ乱し具を
設けて、該原料ガス流れ乱し具により少なくとも光ファ
イバの表面近傍の原料ガスの流れを乱すと、ガス等の消
費する手段を用いずに反応炉内の光ファイバの表面での
原料ガス濃度の低下を防止できる。ガス等の消費する手
段を用いないで、低コストでハーメチック被覆光ファイ
バの製造を行うことができる。
よりなり、その中心にファイバ貫通孔が設けられ、該フ
ァイバ貫通孔の周囲の該原料ガス流れ乱し具に複数のガ
ス通過孔が設けられた構造のものを用いると、原料ガス
流れを可及的に阻害しないようにして少なくとも光ファ
イバの表面近傍の原料ガスの流れを乱すことができる。
出する突起物や凹凸からなるものを用いると、簡単に原
料ガス流れ乱し具を構成できる。
を長手方向にテーパ状に小さく変化させて形勢したもの
を用いると、反応炉の構造を複雑化しないで実施でき
る。
拌具を用いると、撹拌具の動きを可変することにより原
料ガスの流れの乱だし加減を適宜選択できる。
ス吹き込み部から該反応炉内にガスを吹き込むことによ
り少なくとも光ファイバの表面近傍の原料ガスの流れを
乱すと、ガスを用いて光ファイバの表面近傍の原料ガス
の流れを乱すことができる。この場合には、反応炉内に
突出する原料ガス流れ乱し具等を用いないので、該原料
ガス流れ乱し具等に反応生成物が付着することによる清
掃の問題点を回避してハーメチック被覆光ファイバの製
造を行うことができる。
に吹き込むガスとして不活性ガスを用いると、原料ガス
と交じり合っても反応が起こらず、ハーメチック膜の形
成に悪影響を及ぼさずに光ファイバの表面近傍での原料
ガス濃度の低下を防止できる。
き込むガスとして原料ガスを用いると、光ファイバの表
面近傍に新たに濃度の高い原料ガスを補給でき、不活性
ガスを用いる場合よりも原料ガス濃度の低下を防止しつ
つ、ハーメチック膜の形成を一層効率よく行える。
説明する。なお、前述した図11と対応する部分には、
同一符号を付けて示している。各実施例においては、発
明の要部をなすハーメチック膜の成膜を行う反応炉5の
構成に付いて示している。その他の構成は、前述した図
10と同様になっている。
ク被覆光ファイバの製造方法を実施する装置の第1実施
例を示したものである。本実施例のハーメチック被覆光
ファイバの製造装置で用いている反応炉5は、上部の光
ファイバ通過孔10aから排気口12までの長さが250
mmあり、該反応炉5内には上部の光ファイバ通過孔10
aから150 mmの位置に原料ガスの流れ方向に対し交差す
る向きに突出するリング状円盤よりなる原料ガス流れ乱
し具18が設けられている。該リング状円盤よりなる原
料ガス流れ乱し具18は、直径が30mmで、その中心に直
径が10mmのファイバ貫通孔18aが設けられ、該ファイ
バ貫通孔18aの周囲の原料ガス流れ乱し具18には直
径が8 mmのガス通過孔18bが8個設けられた構造にな
っている。
被覆光ファイバの製造装置でハーメチック被覆光ファイ
バの製造を行うに際し、該反応炉5内の軸心を貫通する
光ファイバ4aに沿って上部から下部に層流として原料
ガスを流す。該原料ガスは流下する過程で該原料ガス流
れ乱し具18に当たって少なくとも光ファイバ4aの表
面近傍の該原料ガスの流れを乱す。
により、光ファイバ4aの表面近傍での原料ガス濃度の
低下を防止できる。従って、反応速度が速くなり、成膜
速度の低下を防止でき、短時間で効率よくハーメチック
被覆光ファイバ4bを製造できる。特に、本実施例のよ
うな原料ガス流れ乱し具18を用いた場合には、後述す
るガス等の消費する手段を用いずに反応炉5内の光ファ
イバ4aの表面での原料ガス濃度の低下を防止できる。
このため、低コストでハーメチック被覆光ファイバの製
造を行うことができる。
を表1に示す。
ク被覆光ファイバの製造方法を実施する装置の第2実施
例を示したものである。本実施例のハーメチック被覆光
ファイバの製造装置で用いている反応炉5も、上部の光
ファイバ通過孔10aから排気口12までの長さが250
mmあり、該反応炉5内には上部の光ファイバ通過孔10
aから150 mmの位置に、周方向の90°間隔で4個のガス
吹き込み部19が設けられている。これらガス吹き込み
部19は、反応炉5の内周に接線方向に、しかも斜め下
向きにガスを吹き込むように設けられている。
被覆光ファイバの製造装置でハーメチック被覆光ファイ
バの製造を行うに際し、該反応炉5内の軸心を貫通する
光ファイバ4aに沿って上部から下部に層流として原料
ガスを流す。該原料ガスが流下する過程で、各ガス吹き
込み部19から該反応炉5の内周に接線方向に、しかも
斜め下向きに不活性ガスの一種であるArガスを例えば
0.5 l/min の割合で吹き込み、該Arガスにより少なく
とも光ファイバ4aの表面近傍の原料ガスの流れを乱
す。
イバ4aの表面近傍での原料ガス濃度の低下を防止でき
る。従って、反応速度が速くなり、成膜速度の低下を防
止でき、短時間で効率よくハーメチック被覆光ファイバ
4bを製造できる。特に、本実施例のようなガス吹き込
み部19を用いた場合には、反応炉5内に突出する原料
ガス流れ乱し具18等を用いないので、該原料ガス流れ
乱し具18等に反応生成物が付着することによる清掃の
問題点を回避してハーメチック被覆光ファイバ4bの製
造を行うことができる。
を表1に示す。
被覆光ファイバの製造方法を実施する装置の第3実施例
を示したものである。本実施例のハーメチック被覆光フ
ァイバの製造装置で用いている反応炉5は、図1及び図
2に示す第1実施例と、図3及び図4に示す第2実施例
とを組み合わせた例を示したものである。この場合、ガ
ス吹き込み部19が原料ガス流れ乱し具18より上流側
(上側)に設けられている。
と、図3及び図4に示す第2実施例とを組み合わせる
と、光ファイバ4aの表面近傍での原料ガス濃度の低下
をより一層防止できる。
ガス流れ乱し具18より上流側に設け、該ガス吹き込み
部19から反応炉5の内周に接線方向に、しかも斜め下
向きに不活性ガスを吹き込むと、反応炉5の内周に沿っ
て渦をまいて下降する不活性ガスの一部が原料ガス流れ
乱し具18の上面及び各孔18a,18bの表面を洗う
ので、該原料ガス流れ乱し具18に反応生成物が付着す
るのを防止でき、該原料ガス流れ乱し具18の清掃回数
を減らすことができる。
ファイバの製造方法を実施する装置の第4実施例を示し
たものである。本実施例のハーメチック被覆光ファイバ
の製造装置において用いている反応炉5も、上部の光フ
ァイバ通過孔10aから排気口12までの長さが250 mm
あり、該反応炉5内には上部の光ファイバ通過孔10a
から150 mmの位置に、1個のガス吹き込み部20が設け
られている。該ガス吹き込み部20は、反応炉5を通過
する光ファイバ4aにガスを吹き付けるように設けられ
ている。
被覆光ファイバの製造装置でハーメチック被覆光ファイ
バの製造を行うに際し、該反応炉5を通過する光ファイ
バ4aに反応炉5内の軸心を貫通する光ファイバ4aに
沿って上部から下部に層流として原料ガスを流す。該原
料ガスが流下する過程で、ガス吹き込み部20から反応
炉5内に光ファイバ4aに向けて原料ガスを吹き込み、
該原料ガスにより少なくとも光ファイバ4aの表面近傍
の原料ガスの流れを乱す。
度の高い原料ガスが供給され、該光ファイバ4aの表面
近傍での原料ガス濃度の低下を防止できる。特に、この
場合には新たにガス吹き込み部20から濃度の高い原料
ガスが吹き込まれるので、光ファイバ4aの表面近傍で
の原料ガス濃度が上がる。従って、不活性ガスであるA
rガスを吹き込む第2実施例より反応速度が速くなり、
第2実施例より短い時間で効率よくハーメチック被覆光
ファイバ4bを製造できる。また、本実施例の場合も、
反応炉5内に突出する原料ガス流れ乱し具18等を用い
ないので該原料ガス流れ乱し具18等に反応生成物が付
着することによる清掃の問題点を回避してハーメチック
被覆光ファイバ4bの製造を行うことができる。
を表1に示す。
施例と組み合わせて実施することができる。このように
すると、上流のガス吹き込み部19から原料ガスが吹き
込まれるので、第3実施例より効率よくハーメチック被
覆光ファイバ4bの製造を行うことができる。
ファイバの製造方法を実施する装置の第5実施例を示し
たものである。本実施例のハーメチック被覆光ファイバ
の製造装置の反応炉5は、その長手方向の途中の外壁に
振動体として超音波振動子22が取り付けられている。
被覆光ファイバの製造装置でハーメチック被覆光ファイ
バの製造を行うに際し、該反応炉5を通過する光ファイ
バ4aに反応炉5内の軸心を貫通する光ファイバ4aに
沿って上部から下部に層流として原料ガスを流す。この
際、超音波振動子22の作動により、反応炉5を超音波
振動させ該反応炉5内の原料ガスを撹拌することによ
り、光ファイバ4aの表面近傍で層流となって流れてい
る原料ガスの濃度の低い気相部分に、その外側の濃度の
高い気相部分から原料ガスを供給する。
4aの表面近傍での原料ガス濃度の低下を防止できる。
特に、この場合には超音波振動子22の振動数を適宜に
選定することにより、効率よく反応炉5内の原料ガスを
撹拌することができる。
チック被覆光ファイバの製造方法は、第1,第2,第
3,第4実施例の各方法と併用すると、これら各実施例
の方法をより効率よく実施できる。
18が設けられていない点以外は図1と同じ形状の図1
1に示す反応炉5を用いて形成したハーメチック被覆光
ファイバの製造条件と特性試験結果を表1に示す。
図11より長い反応炉5、具体的には上部の光ファイバ
通過孔10aから排気口12までの長さが 700mmの反応
炉5を用いて形成したハーメチック被覆光ファイバの製
造条件と特性試験結果を表1に示す。
実施例,比較例とも、線引き炉2の温度は2000℃、紡糸
速度は6m/sec で、同一条件であり、反応炉5の上端
部と線引き炉2の下端部との間の距離を同じにし、且つ
上部シール室7aへのシールガス供給量も同じにし、熱
分解反応開始部での光ファイバ4aの表面温度を同じに
した。また、原料ガスの組成は、いずれの実施例,比較
例でも同じアセチレンガスにした。
を用いることによって、原料ガスの使用量を大幅に削減
しながら、十分な膜厚をもち、十分な機械的強度を有す
るハーメチック被覆光ファイバを製造することが可能と
なる。また、比較例1,3と実施例から明らかなように
本発明の方法をとることにより、反応炉5を小型化しな
がら、十分な膜厚をもち、十分な初期強度、十分な疲労
特性と耐水素特性を有したハーメチック被覆光ファイバ
を製造することが可能となる。
び図2に示したリング状円盤以外に、反応炉5内に突出
する突起物や凹凸を設けたり、或いは反応炉5の内径を
長手方向にテーパ状に変化させたり、ファン等の撹拌具
を用いることもできる。
例では1段であったが、長手方向に複数段設けることも
できる。
明細書に記載された発明の態様と効果を示すと、次の通
りである。
該反応炉内の内周の接線方向に斜め下向きにガスを吹き
込み、このガス吹き込み部より下流側の反応炉内に原料
ガス流れ乱し具を設け、これらにより少なくとも光ファ
イバの表面近傍の原料ガスの流れを乱す。
反応炉内に吹き込まれるガスが該反応炉の内周に沿って
渦をまいて下降する過程で原料ガス流れ乱し具の表面を
洗うので、該原料ガス流れ乱し具に反応生成物が付着す
るのを防止でき、該原料ガス流れ乱し具の清掃回数を減
らすことができる。
ス又は原料ガスを吹き込む。原料ガスを吹き込むと、反
応速度がより一層速くなり、成膜速度が速くなり、より
短時間に効率よくハーメチック被覆光ファイバの製造が
行え、高速の光ファイバの紡糸に対応してハーメチック
被覆光ファイバの製造を行うことができる。
のみ説明したが、ハーメチック被覆としてはSi3 N
4 被覆があり、この場合に使用する原料ガスとしては
(SiCl4 +NH3 )がある。本発明は、これら
のハーメチック被覆光ファイバにも使用できることは言
うまでもない。
記のような優れた効果を得ることができる。
イバの表面近傍の原料ガスの流れを乱すので、光ファイ
バの表面近傍での原料ガス濃度の低下を防止できる。従
って、反応速度が速くなり、成膜速度の低下を防止で
き、短時間で効率よくハーメチック被覆光ファイバを製
造できる。特に本発明によれば、限られた時間内で十分
な原料ガスの反応が起こるので、より高速の線引きに対
応させてハーメチック被覆光ファイバの製造を行うこと
ができる。また、本発明によれば、原料ガスの利用効率
を高めることができる。更に、本発明によれば、反応炉
の大型化を最小限に止めることができる。
向に対し交差する向きに突出する原料ガス流れ乱し具を
設けて、該原料ガス流れ乱し具により少なくとも光ファ
イバの表面近傍の原料ガスの流れを乱しているので、ガ
ス等の消費する手段を用いずに反応炉内の光ファイバの
表面での原料ガス濃度の低下を防止できる。ガス等の消
費する手段を用いないで、低コストでハーメチック被覆
光ファイバの製造を行うことができる。
ス吹き込み部から該反応炉内にガスを吹き込むことによ
り少なくとも光ファイバの表面近傍の原料ガスの流れを
乱してるので、ガスを用いて光ファイバの表面近傍の原
料ガスの流れを乱すことができる。この場合には、反応
炉内に突出する原料ガス流れ乱し具等を用いないので、
該原料ガス流れ乱し具等に反応生成物が付着することに
よる清掃の問題点を回避してハーメチック被覆光ファイ
バの製造を行うことができる。
造方法を実施する装置の第1実施例における反応炉の縦
断端面図である。
平面図である。
造方法を実施する装置の第2実施例における反応炉の縦
断端面図である。
横断端面図である。
造方法を実施する装置における反応炉の第3実施例の縦
断端面図である。
横断端面図である。
平面図である。
造方法を実施する装置における反応炉の第4実施例の縦
断端面図である。
造方法を実施する装置の第5実施例における反応炉の縦
断端面図である。
置の概略構成を示す縦断端面図である。
置における反応炉の一つの例を示す縦断端面図である。
置における反応炉の他の例を示す縦断端面図である。
Claims (3)
- 【請求項1】 光ファイバを反応炉に通しつつ、該反応
炉内に供給する原料ガスを化学反応させて前記光ファイ
バの表面にハーメチック膜を被覆してハーメチック被覆
光ファイバを製造するハーメチック被覆光ファイバの製
造方法において、 前記反応炉内で少なくとも前記光ファイバの表面近傍の
前記原料ガスの流れを乱すことを特徴とするハーメチッ
ク被覆光ファイバの製造方法。 - 【請求項2】 光ファイバを反応炉に通しつつ、該反応
炉内に供給する原料ガスを化学反応させて前記光ファイ
バの表面にハーメチック膜を被覆してハーメチック被覆
光ファイバを製造するハーメチック被覆光ファイバの製
造方法において、 前記反応炉内に原料ガス流れ乱し具を設け、該原料ガス
流れ乱し具により少なくとも前記光ファイバの表面近傍
の前記原料ガスの流れを乱すことを特徴とするハーメチ
ック被覆光ファイバの製造方法。 - 【請求項3】 光ファイバを反応炉に通しつつ、該反応
炉内に供給する原料ガスを化学反応させて前記光ファイ
バの表面にハーメチック膜を被覆してハーメチック被覆
光ファイバを製造するハーメチック被覆光ファイバの製
造方法において、 前記反応炉の長手方向の途中に設けたガス吹き込み部か
ら該反応炉内にガスを吹き込むことにより少なくとも前
記光ファイバの表面近傍の前記原料ガスの流れを乱すこ
とを特徴とするハーメチック被覆光ファイバの製造方
法。
Priority Applications (1)
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1994
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