JPH01128015A - Superconductive optical fiber - Google Patents

Superconductive optical fiber

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JPH01128015A
JPH01128015A JP62286651A JP28665187A JPH01128015A JP H01128015 A JPH01128015 A JP H01128015A JP 62286651 A JP62286651 A JP 62286651A JP 28665187 A JP28665187 A JP 28665187A JP H01128015 A JPH01128015 A JP H01128015A
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JP
Japan
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optical fiber
superconducting
superconductive
thin film
ceramic
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JP62286651A
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Japanese (ja)
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Eiji Iri
井利 英二
Akira Ito
晃 伊藤
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Mitsubishi Cable Industries Ltd
Original Assignee
Mitsubishi Cable Industries Ltd
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Publication date
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  • Optical Fibers, Optical Fiber Cores, And Optical Fiber Bundles (AREA)

Abstract

PURPOSE:To provide the title fiber which is usable for communication or transmission or simultaneously for both and is simple in construction and is less bulky by forming a thin superconductive film consisting of a superconductive material of a ceramics system on the outside peripheral face of an optical fiber. CONSTITUTION:The superconductive optical fiber F is disposed in a transparent pipe 10. The superconductive optical fiber F is constituted of a core part 1, a clad part 2 and the thin superconductive film 5 consisting of an arbitrary material among the superconductive materials of the ceramics system formed on the outside peripheral face of the clad part 2. A cooling medium 11 runs in the spacing between the conductive optical fiber F and the transport pipe 10. The superconducting state of the thin superconductive film 5, i.e., the critical condition possessed by the thin superconductive film 5 can be maintained by the cooling medium 11. Large electric power can be transmitted without loss by the thin superconductive film 5 in such superconducting state. The optical communication is executed simultaneously by the core part 1 and the clad part 2.

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、セラミックス系超電導材料からなる超電導薄
膜を有する超電導光ファイバに関するものである。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Field of Industrial Application] The present invention relates to a superconducting optical fiber having a superconducting thin film made of a ceramic superconducting material.

〔従来の技術・発明が解決しようとする問題点〕超電導
現象は成る温度以下で電気抵抗が全く無くなる現象をい
うが、この超電導現象はそれが起こる温度(臨界温度)
が材料によってそれぞれ異なる。臨界温度が高い材料は
ど冷却が容易であるため、できるだけ臨界温度の高い材
料の開発が特に最近隆盛を極めている。また、高い臨界
温度だけでなく超電導状態で流せる上限の電流(臨界電
流)もセラミックス材料の実用化の重要なポイントとな
る。これは実用化にはたとえば線状にしなければならな
いが、セラミックス材料は単位断面積当りに流せる電流
が現在のところ小さいため、どれだけ高い臨界電流が得
られるかが実用化への大きな鍵を握っているからである
[Problems to be solved by conventional technology/inventions] Superconducting phenomenon refers to a phenomenon in which electrical resistance completely disappears below the temperature at which this phenomenon occurs (critical temperature).
differs depending on the material. Since materials with high critical temperatures can be easily cooled, the development of materials with as high critical temperatures as possible has been particularly popular recently. In addition to a high critical temperature, the upper limit of current that can be passed in a superconducting state (critical current) is also an important point for the practical application of ceramic materials. For practical use, this must be made into a wire, for example, but since the current that can be passed per unit cross-sectional area of ceramic materials is currently small, the key to practical application is how high a critical current can be obtained. This is because

超電導現象を起こす材料としては、合金系、化合物系が
周知であり、最近はセラミックス系材料の開発が特に進
められている。vA界湿温度高いセラミックス系超電導
材料の開発は日進月歩であるが、実用化に際しては超電
導材料を線状、テープ状、コイル状などに加工する必要
があり、たとえば超電導状態の永久に流れる電流を利用
して強力な電磁石を作る場合、コイル状に加工しなけれ
ばならない、しかしながら、材料の粉末を焼き固めたセ
ラミックスは硬くて脆く、合金のように曲げたり、コイ
ル状に巻いたりするなどの加工が大変難しい、そのため
、その欠点を克服し、より実用化に近づけるために、セ
ラミックス材料の開発と共にその加工方法の開発も押し
進められている。
Alloy-based and compound-based materials are well known as materials that cause superconductivity, and recently, the development of ceramic-based materials has been particularly advanced. The development of ceramic superconducting materials with high vA field humidity temperatures is progressing rapidly, but for practical use, it is necessary to process superconducting materials into wires, tapes, coils, etc. For example, it is necessary to process superconducting materials into wires, tapes, coils, etc. In order to make a powerful electromagnet, it must be processed into a coil.However, ceramics, which are made by sintering powdered materials, are hard and brittle, and cannot be processed like alloys by bending or winding them into coils. Therefore, in order to overcome these drawbacks and bring it closer to practical use, efforts are being made to develop not only ceramic materials but also processing methods.

超電導セラミックス材料の実用化の上で1つの重要な点
は、いかにして超電導特性を劣化させないでデバイス化
するかということであり、その鍵を握っているのがセラ
ミックス材料の薄膜づくりである。セラミックス超電導
材料の薄膜化は、超電導のエレクトロニクス素子分野を
はじめ、エネルギーなど幅広い分野への応用に欠かせず
、薄膜化の開発に凌ぎを削っているのが現状である。
One important point in the practical application of superconducting ceramic materials is how to make them into devices without deteriorating their superconducting properties, and the key to this is the production of thin films of ceramic materials. The development of thin films for ceramic superconducting materials is essential for the application of superconductors to a wide range of fields such as energy, including the field of electronic devices, and the current state of the art is that the development of thin films is becoming more and more competitive.

ところで周知のように、光ファイバは屈折率の大きいコ
ア部をそのコア部より小さい屈折率のクラッド部で包み
、コア部とクラッド部との境界面で光を全反射させてコ
ア部に閉じ込めて伝送するものである。光ファイバは、
単一モードファイバト多モードファイバに大別され、さ
らに多モードファイバは、屈折率がコア部とクラッド部
間の境界面でステップ状に変化するステップインデック
ス形ファイバと、屈折率がなだらかに変化するグレーデ
ッドインデックスファイバとに分けられる。
By the way, as is well known, in an optical fiber, a core portion with a high refractive index is wrapped in a cladding portion with a refractive index smaller than the core portion, and light is totally reflected at the interface between the core portion and the cladding portion and is confined in the core portion. It is something that is transmitted. Optical fiber is
Broadly divided into single mode fiber and multimode fiber, multimode fiber is further divided into step-index fiber, in which the refractive index changes in a step-like manner at the interface between the core and cladding, and step-index fiber, in which the refractive index changes smoothly. Graded index fiber.

このような光ファイバを使用した光フアイバケーブルは
、紫外線、可視光線、赤外線部の光を通し、それによっ
て情報を遠方に伝送するための導波路で、伝送損失を考
慮して一般に長距離通信には石英ガラス、中退距離通信
にはクラッド部がポリマーでコア部が石英ガラス、或い
はプラスチック(PMMAなど)からなる光ファイバが
用いられる。光フアイバケーブルによる光フアイバ通信
の応用分野としては、制御・計測系の情報伝送(航空機
、船舶、自動車、列車、各種計測システム、プラント、
電力システムなど)、電子計算機における配線、道路網
・鉄道網などの交通管制通信、LAN (企業内情報通
信網)などに代表される建物・構内通信、公衆通信、海
底通信・国際通信など多方面にわたっており、光ファイ
バのケーブル化は、光伝送路を実用化する上で最も重要
な問題の一つであり、できるだけ低損失かつ高密度伝送
が可能なケーブルの開発に凌ぎを削っているのが現状で
ある。
Optical fiber cables that use such optical fibers are waveguides that transmit ultraviolet, visible, and infrared light, thereby transmitting information over long distances, and are generally used for long-distance communications in consideration of transmission loss. For short-distance communication, an optical fiber whose cladding part is made of polymer and whose core part is made of quartz glass or plastic (PMMA, etc.) is used. Application fields of optical fiber communication using optical fiber cables include information transmission in control and measurement systems (aircraft, ships, automobiles, trains, various measurement systems, plants,
Power systems, etc.), computer wiring, traffic control communications for road and railway networks, building and premises communications such as LAN (internal information and communications networks), public communications, submarine communications, and international communications. The development of optical fiber cables is one of the most important issues in the practical application of optical transmission lines, and efforts are being made to develop cables that can achieve high-density transmission with as low loss as possible. This is the current situation.

ところで電線やケーブルなどの導体に電流が流れれば、
導体を中心として同心円上に磁界が発生することが知ら
れているが、ケーブルの外部に磁界の影響を及ぼさない
ために、たとえばケーブル通信の場合では伝送周波数に
雑音が生じたり周波数が変化するので、発生磁界を充分
に遮蔽する必要がある。磁界の強さは電流の大きさに比
例するため、特に大電流を送電する電カケープルなどで
は相当な高磁界が発生する。この高磁界を遮蔽するかま
たは磁界に影響されないようにする必要があるわけであ
るが、好都合なことに前述の光ファイバ、特に石英ガラ
スからなる光ファイバは石英ガラスがいわばセラミック
スであるので磁界の影響を受は難いという利点を有する
By the way, if a current flows through a conductor such as a wire or cable,
It is known that a magnetic field is generated concentrically around a conductor, but in order to prevent the magnetic field from affecting the outside of the cable, for example, in the case of cable communication, noise occurs in the transmission frequency or the frequency changes. , it is necessary to sufficiently shield the generated magnetic field. Since the strength of the magnetic field is proportional to the size of the current, a considerably high magnetic field is generated, especially in power cables that transmit large currents. It is necessary to shield this high magnetic field or make it unaffected by the magnetic field, but advantageously, the aforementioned optical fibers, especially optical fibers made of quartz glass, are shielded from the magnetic field because silica glass is a ceramic. It has the advantage of not being easily affected.

これら光ファイバによる光通信及び電カケープルによる
送電を行うには、通常は光フアイバケーブルと電カケー
プルをそれぞれ別々に布設しなければならず、そのため
光通信と送電を同時に実行する場合には両者を布設する
スペースを要し、布設工事も面倒でその工事費も高くな
る。
In order to perform optical communication using optical fibers and power transmission using electric cables, it is usually necessary to install the optical fiber cable and the electric cable separately, so if optical communication and power transmission are to be carried out at the same time, both must be installed. The installation requires a lot of space, and the installation work is troublesome and the construction costs are high.

従って本発明の目的は、上述の事を鑑みて、通信または
送電として或いは両方に同時に使用でき、しかも構造が
単純でかつ嵩張らない光ファイバを提供することにある
SUMMARY OF THE INVENTION In view of the above, an object of the present invention is to provide an optical fiber that can be used for communication, power transmission, or both at the same time, has a simple structure, and is not bulky.

〔問題点を解決するための手段〕[Means for solving problems]

前記目的は、光ファイバの外周面にセラミックス系超電
導材料からなる超電導薄膜を形成してあることを特徴と
する超電導光ファイバにより達成される。
The above object is achieved by a superconducting optical fiber characterized in that a superconducting thin film made of a ceramic superconducting material is formed on the outer peripheral surface of the optical fiber.

本発明の超電導光ファイバの特徴は、光ファイバの外周
面、すなわちクラッド部の外周面にセラミックス系超電
導材料からなる超電導薄膜を形成しであることで、超電
導薄膜により大電力を損失なく伝送でき、光ファイバで
光通信を行うことができ、いわば送電または通信或いは
両方に同時に使用するものである。
A feature of the superconducting optical fiber of the present invention is that a superconducting thin film made of a ceramic superconducting material is formed on the outer peripheral surface of the optical fiber, that is, the outer peripheral surface of the cladding part. Optical fibers can perform optical communications, and can be used for power transmission or communication, or both at the same time.

本発明ではこれを基本構造として、その変更例に光ファ
イバの外周面と超電導薄膜との間に熱緩衝層を介在させ
たもの、すなわち光ファイバの外周面に熱緩衝層と超電
導薄膜の両方を設けたものがあり、さらに態様例として
超電導薄膜の超電導状態をより効率良く維持するために
、上記の超電導光ファイバを内部に冷媒体を通じた中空
の輸送管内に配置しであるもの、或いは複数本の超電導
光ファイバを束にして同様に内部に冷媒体を通した中空
の輸送管内に配置しであるものが挙げられる。
In the present invention, this is the basic structure, and a modified example is one in which a thermal buffer layer is interposed between the outer circumferential surface of the optical fiber and the superconducting thin film, that is, both the thermal buffer layer and the superconducting thin film are provided on the outer circumferential surface of the optical fiber. Furthermore, in order to maintain the superconducting state of the superconducting thin film more efficiently, the above-mentioned superconducting optical fibers may be arranged in a hollow transport pipe through which a cooling medium is passed, or a plurality of superconducting optical fibers may be installed. One example is one in which a bundle of superconducting optical fibers is placed in a hollow transport pipe through which a cooling medium is passed.

本発明の超電導光ファイバにおいて、超電ix薄膜を形
成する対象となる光ファイバには特に制限はなく通常の
ものを使用すればよい。前述した如(一般には中通距離
通信にはクラッド部がポリマーでコア部が石英ガラスの
光ファイバ、或いはプラスチックの光ファイバ、長距離
通信には石英ガラスの光ファイバを用いるが、光ファイ
バの外周面にセラミックス材料からなる超電導薄膜を形
成することを考慮すると、プラスチックと超電導薄膜と
は有機材料と無機材料の差に基づく熱特性の違いのため
、たとえば超電導薄膜が光ファイバから1)離するなど
余り相性がよくなく、従って特に長距離通信での伝送損
失及びセラミックス材料との相性から石英ガラスの光フ
ァイバを使用することが好ましい、換言すると、石英ガ
ラスと超電導薄膜はセラミックス材料であり、熱膨張係
数が近似するため、温度変化に対しても両者の材料の熱
膨張に余り差異がなく、従って両者が互いの界面から剥
離するなどの不都合が生じない、これに対して自動車な
どの電気系統の配線などに使用する場合には距離が短く
伝送損失もそれ程考慮する必要がないので、プラスチッ
クの光ファイバを使用すれば十分である。
In the superconducting optical fiber of the present invention, there is no particular restriction on the optical fiber on which the superconducting ix thin film is formed, and any ordinary optical fiber may be used. As mentioned above (in general, optical fibers with polymer cladding and quartz glass core or plastic optical fibers are used for medium-range communications, and silica glass optical fibers are used for long-distance communications, but the outer periphery of the optical fiber Considering that a superconducting thin film made of ceramic material is formed on a surface, plastic and superconducting thin films have different thermal properties based on the difference between organic and inorganic materials. Therefore, it is preferable to use a silica glass optical fiber because of its compatibility with ceramic materials and transmission loss especially in long-distance communications. In other words, quartz glass and superconducting thin film are ceramic materials, and thermal expansion Since the coefficients are similar, there is not much difference in the thermal expansion of the two materials due to temperature changes, so there is no problem such as the two materials peeling off from each other's interface. When used for wiring, etc., it is sufficient to use plastic optical fibers because the distance is short and there is no need to take transmission loss into consideration.

本発明の超電導光ファイバにおいて、光ファイバの外周
面(クラッド部の外周面)に形成する超電導薄膜の材料
となるセラミックス系超電導材料は特に制限はなく、そ
の酸化物中に特に重希土類元素(ランタン、イッテルビ
ウム、ジスプロシウム、ホルシウム、エルビウム、ツリ
ウム、イツトリウム、ストロンチウムなど)を含有する
セラミックス系であることが好ましい、かかる材料とし
ては、既存の材料を供すればよいが、たとえば材料の成
分としてバリウム・イツトリウム・銅・酸素、バリウム
・ランタン・銅・酸素、ストロンチウム・ランタン・銅
・酸素、バリウム・スカンジウム・銅・酸素、カルシウ
ム・ランタン・銅・酸素を組成とするセラミックスなど
があり、好ましくはセラミックス材料で主流になりつつ
あるイツトリウム系であるバリウム・イツトリウム・銅
・酸素の組成からなる材料である。さらに−例としてこ
のイツトリウム系超電導材料を使用する場合にその好ま
しい配合比はBa: Y :Cu: O=2 : 1:
3:6〜7である。
In the superconducting optical fiber of the present invention, the ceramic superconducting material that is the material of the superconducting thin film formed on the outer circumferential surface of the optical fiber (the outer circumferential surface of the cladding part) is not particularly limited, and the oxide contains especially heavy rare earth elements (lanthanum). , ytterbium, dysprosium, holsium, erbium, thulium, yttrium, strontium, etc.). Such a material may be an existing material, but for example, barium or yttrium may be used as a component of the material.・Ceramics whose compositions include copper/oxygen, barium/lanthanum/copper/oxygen, strontium/lanthanum/copper/oxygen, barium/scandium/copper/oxygen, calcium/lanthanum/copper/oxygen, etc. are preferably ceramic materials. It is a material consisting of barium, yttrium, copper, and oxygen, which is a yttrium-based material that is becoming mainstream. Further, as an example, when using this yttrium-based superconducting material, the preferred blending ratio is Ba: Y: Cu: O = 2: 1:
3:6-7.

本発明においては、かかる組成を有するセラミックス材
料が用いられる。当該材料を製造する方法は、従来既知
の方法によればよく、特に制限はない。たとえば原料粉
末(たとえば先のイツトリウム系のバリウム・イツトリ
ウム・銅・酸素の超電導材料の場合は、炭酸バリウム、
酸化イツトリウム及び酸化鋼など)の混合→焼結→焼結
体の再粉末化という工程で行われる固体プロセスなどに
よって製造すればよい、さらに本発明においては、炭酸
バリウム、酸化イツトリウム及び酸化銅などの原料粉末
の混合物をも使用することができる。
In the present invention, a ceramic material having such a composition is used. The method for producing the material may be any conventionally known method and is not particularly limited. For example, raw material powder (for example, in the case of the yttrium-based superconducting material of barium, yttrium, copper, and oxygen, barium carbonate,
In the present invention, barium carbonate, yttrium oxide, copper oxide, etc. may be manufactured by a solid-state process including mixing of yttrium oxide, yttrium oxide, steel oxide, etc. → sintering → re-powdering of the sintered body. Mixtures of raw powders can also be used.

得られたセラミックス超電導材料の粉末またはその原料
粉末の混合物を、光ファイバの外周面に超電導薄膜を形
成する際に使用する。
The obtained ceramic superconducting material powder or a mixture of its raw material powders is used to form a superconducting thin film on the outer peripheral surface of an optical fiber.

本発明のB様例である光ファイバのクラッド部と超電導
薄膜との間に介在させる熱緩衝層は、光ファイバのクラ
ッド部材或いは超電導薄膜材のいずれに対してもなじみ
やすい超電導薄膜の材料と同系統、または[(14系統
のセラミックス系材料であれば問題はなく、或いはCu
−0系材料であっても構わない。なお熱緩衝層はクラッ
ド部と超電導薄膜との間に一層だけ設ける必要はなく、
熱緩衝層と超電導薄膜との間にさらに別の熱緩衝層を設
けて複数層にした態様であっても差し支えない。
The thermal buffer layer interposed between the cladding part of the optical fiber and the superconducting thin film, which is Example B of the present invention, is the same material as the superconducting thin film, which is easily compatible with either the cladding member of the optical fiber or the superconducting thin film material. There is no problem if it is a ceramic material of the [(14 series), or Cu
-0 series material may be used. Note that it is not necessary to provide only one thermal buffer layer between the cladding part and the superconducting thin film;
There is no problem even in an embodiment in which another thermal buffer layer is provided between the thermal buffer layer and the superconducting thin film to form a plurality of layers.

また超電導光ファイバを配置するための輸送管は、管内
に導入する冷媒体に対して耐食性、耐寒性、耐磁性など
を呈すればよく、たとえばアルミニウム、銅、ステンレ
スなどの材料からなるものである。さらにこの輸送管内
に通じせしめる冷媒体は、超電導薄膜の超電導状態を維
持する作用を担−わせるためのもので、超電導薄膜、す
なわちその材料となるセラミックス系超電導材料の持つ
臨界温度により使用する冷媒体も異なるが、へりラム、
窒素、炭酸ガスなどがあり、ヘリウムでは冷却温度が4
K、窒素では冷却温度が77K、炭酸ガスでは冷却温度
が196に程度であり、これらの冷媒体の冷却温度に応
じてその温度を臨界温度として超電導状態となるセラミ
ックス系超電導材料を適宜選択することが肝要である。
Furthermore, the transport tube for arranging the superconducting optical fiber may be made of materials such as aluminum, copper, or stainless steel, as long as it exhibits corrosion resistance, cold resistance, magnetism resistance, etc. to the cooling medium introduced into the tube. . Furthermore, the cooling medium passed through the transport pipe is used to maintain the superconducting state of the superconducting thin film, and is used due to the critical temperature of the superconducting thin film, that is, the ceramic superconducting material from which it is made. Although the medium is different, Heriram,
Nitrogen, carbon dioxide, etc., and helium has a cooling temperature of 4
For K and nitrogen, the cooling temperature is about 77 K, and for carbon dioxide, the cooling temperature is about 196 K. Depending on the cooling temperature of these cooling media, a ceramic superconducting material that becomes superconducting with that temperature as the critical temperature should be selected appropriately. is essential.

〔実施例〕〔Example〕

以下、本発明の超電導光ファイバを実施例に基づいてよ
り具体的に説明する。
Hereinafter, the superconducting optical fiber of the present invention will be explained in more detail based on Examples.

第1図はその一実施例を示し、超電導光ファイバFが輸
送管10内に配置されているものである。
FIG. 1 shows one embodiment of the present invention, in which a superconducting optical fiber F is placed inside a transport pipe 10.

超電導光ファイバFはコア部1、クラッド部2、クラッ
ド部2の外周面に形成された前例のセラミックス系超電
導材料のうち任意の材料からなる超電導薄膜5により構
成されている。ここにおいて超電導光ファイバFの大き
さの一例を示すと、超電導光ファイバの直径は約190
p=で、このうちコア部1の直径は約50P−、クラッ
ド部2の直径は約125戸、超電導薄膜5の厚さは約3
0−であり、輸送管10の直径は約8ms、内径は約6
mmである。超電導光ファイバFと輸送管10との間隙
には冷媒体1)が通じている。冷媒体1)により超電導
薄膜5がその超電導状態、すなわち超電導薄膜5の有す
る臨界条件を維持でき、この超電導状態の超電導薄膜5
により、大電力を損失なく送電することが可能となり、
同時にコア部lとクラッド部2により光フアイバ通信を
行うことができる。このように光ファイバの外周面に極
く薄い超電導薄膜を′有する超電導光フアイバ全体の構
造は、非常に単純でかつ以下にも述べである如くその製
造も簡単であり、これを光フアイバケーブルに使用すれ
ば、光ファイバによる光通信だけでなく、同時に大電力
送電も可能になり、送電時の発熱がないためケーブルの
放熱対策も特に講する必要がないと共に、送電による磁
界に対しては光ファイバは影響を受けることがないため
光ファイバの通信に何ら支障はなく、加えて光ファイバ
も細線のままであるのでケーブル自体も小形で布設のた
めのスペースも小さくてよいなど画期的なものである。
The superconducting optical fiber F is composed of a core portion 1, a cladding portion 2, and a superconducting thin film 5 formed on the outer peripheral surface of the cladding portion 2 and made of any material among the ceramic superconducting materials described above. Here, to give an example of the size of the superconducting optical fiber F, the diameter of the superconducting optical fiber is approximately 190 mm.
p=, of which the diameter of the core part 1 is about 50P-, the diameter of the cladding part 2 is about 125P, and the thickness of the superconducting thin film 5 is about 3P.
0-, the diameter of the transport pipe 10 is approximately 8 ms, and the inner diameter is approximately 6
It is mm. A cooling medium 1) communicates with the gap between the superconducting optical fiber F and the transport pipe 10. The superconducting thin film 5 can maintain its superconducting state, that is, the critical conditions of the superconducting thin film 5, by the cooling medium 1), and the superconducting thin film 5 in this superconducting state
This makes it possible to transmit large amounts of power without loss,
At the same time, optical fiber communication can be performed between the core part 1 and the cladding part 2. The overall structure of the superconducting optical fiber, which has an extremely thin superconducting thin film on the outer circumferential surface of the optical fiber, is very simple and, as described below, easy to manufacture. If used, it becomes possible not only to perform optical communication using optical fibers, but also to transmit large amounts of power at the same time.Since there is no heat generated during power transmission, there is no need to take special measures for cable heat dissipation. Since the fiber is unaffected, there is no problem with optical fiber communication.In addition, since the optical fiber remains a thin wire, the cable itself is small and requires only a small space for installation, which is revolutionary. It is.

第2図は別の実施例を示し、第1図と同様に超電導光フ
ァイバFが輸送管10内に配置されている。
FIG. 2 shows another embodiment, in which a superconducting optical fiber F is disposed within the transport pipe 10 as in FIG.

超電導光ファイバFはクラッド部2の外周面にたとえば
酸化銅からなる熱緩衝層7が形成され、熱緩衝層7上に
セラミックス系超電導材料からなる超電導薄膜5が形成
されている。輸送管10と超電導光ファイバFとの間隙
には冷媒体1)が通じている。この例では熱緩衝層7を
クラッド部2と超電導薄膜5との間に介在させであるの
で、光フアイバ部材と超電導薄膜部材とのなじみがよく
、冷却時においても超電導薄膜の剥離がなくなり、超電
導光ファイバとしては第1図のものよりも好ましい。
In the superconducting optical fiber F, a thermal buffer layer 7 made of, for example, copper oxide is formed on the outer peripheral surface of the cladding portion 2, and a superconducting thin film 5 made of a ceramic superconducting material is formed on the thermal buffer layer 7. A cooling medium 1) communicates with the gap between the transport pipe 10 and the superconducting optical fiber F. In this example, the thermal buffer layer 7 is interposed between the cladding part 2 and the superconducting thin film 5, so that the optical fiber member and the superconducting thin film member are well compatible with each other, and the superconducting thin film does not peel off even during cooling. As an optical fiber, it is more preferable than the one shown in FIG.

上記実施例では、輸送管内に1本の超電導光ファイバを
配置したものであるが、複数本の超電導光ファイバFを
束にして輸送管10゛ 内に配置した場合を第3図に示
す、これは複数本の超電導光ファイバFを一括して冷却
するもので、束になった超電導光ファイバFと輸送管1
0°との間隙だけでなく、超電導光ファイバF同士の隙
間にも冷媒体1)が占め、効率良く冷却が行われる。こ
の実施例の如く、複数本の超電導光ファイバを束にして
使用すれば、より一層大電力を送電でき、しかも輸送管
内の冷媒体によって複数本の超電導光ファイバを一度に
冷却でき、超電導薄膜の超電導状態を維持するための冷
却コストも低く抑えられる。
In the above embodiment, one superconducting optical fiber is arranged inside the transport pipe, but a case where a plurality of superconducting optical fibers F are bundled and arranged inside the transport pipe 10 is shown in Fig. 3. is for cooling multiple superconducting optical fibers F at once, and the bundled superconducting optical fibers F and transport pipe 1
The cooling medium 1) occupies not only the gap with 0° but also the gap between the superconducting optical fibers F, and cooling is performed efficiently. As in this example, if multiple superconducting optical fibers are used in a bundle, even larger amounts of power can be transmitted, and moreover, multiple superconducting optical fibers can be cooled at once by the cooling medium in the transport pipe, and the superconducting thin film Cooling costs to maintain the superconducting state can also be kept low.

上記の如き構造の超電導光ファイバの製造方法には特に
限定はなく、たとえば光フアイバ自体の主な製造方法と
しては、芯になる石英ロッドに内部にBやFを含んだク
ラッド部のあるチューブを被せたりした後に約1900
°Cの高温で延伸・紡糸するロッドインチューブ法、芯
になるロッドにGeなどを含むコア部を次にBやFを含
んだクラッド部を成長させる外付CVD法、Si0gチ
ューブ内側に気体を流し、Ge、 P、^lなどを含む
Si0g膜を成長させてコア部とした後に延伸・紡糸す
る肉付C■D法(MCVD法)、石英棒の先を種として
軸方向にGe、 AIを含む5iOJを成長させる気相
軸付法(VAD法)などがあり、これらの方法によって
得られた光ファイバロッドの外周面、すなわちクラッド
部の外周面にセラミックス系材料からなる超電導Fi!
膜をスパッタリングしたり塗装後に焼結するなどの手段
によって母材を作り、これを−度に紡糸し超電導光ファ
イバを製造する。この他にも光ファイバを線引する際に
光ファイバに塗布した後に焼結するなどの製法が考えら
れる。
There are no particular limitations on the method of manufacturing a superconducting optical fiber having the structure described above. For example, the main method for manufacturing the optical fiber itself is to form a tube with a cladding section containing B or F inside a quartz rod that serves as the core. Approximately 1900 after covering
The rod-in-tube method involves drawing and spinning at a high temperature of °C. The external CVD method involves growing a core containing Ge on the rod that becomes the core, and then growing the cladding containing B and F. Gas is added to the inside of the Si0g tube. Filled CD method (MCVD method) in which a Si0g film containing Ge, P, ^l, etc. is grown to form a core part, and then stretched and spun.Ge, AI is grown in the axial direction using the tip of a quartz rod as a seed. There is a vapor phase axial attachment method (VAD method) for growing 5iOJ containing 5iOJ, and superconducting Fi! made of ceramic material is grown on the outer circumferential surface of the optical fiber rod obtained by these methods, that is, on the outer circumferential surface of the cladding part.
A base material is prepared by sputtering a film or sintering after coating, and this is spun in steps to produce a superconducting optical fiber. In addition to this, other manufacturing methods can be considered, such as applying it to the optical fiber and then sintering it when drawing the optical fiber.

光ファイバの外周面に形成する超電導薄膜の厚さは、光
ファイバの種類やその材質によっても異なるが、たとえ
ば光ファイバの直径が250戸以下のものに対しては5
〜100 p−1好ましくは10〜50−程度、直径が
250〜100〇−程度のものに対しては50〜200
 s−1好ましくは80〜150−程度、直径1ff1
)1以上のものに対しては100〜300 pm、好ま
しくは150〜200−程度であればよい。
The thickness of the superconducting thin film formed on the outer peripheral surface of the optical fiber varies depending on the type of optical fiber and its material, but for example, for an optical fiber with a diameter of 250 mm or less,
~100 p-1 Preferably about 10-50 p-1, 50-200 for those with a diameter of about 250-1000 p-1
s-1 preferably about 80 to 150-, diameter 1ff1
) 100 to 300 pm, preferably about 150 to 200 pm.

〔発明の効果〕〔Effect of the invention〕

以上説明した如く、本発明の超電導光ファイバによれば
、光ファイバの外周面にセラミックス系超電導材料から
なる超電導薄膜を形成したから、超電導薄膜によって大
電力をti失なく送電できると同時に、光ファイバによ
って光フアイバ通信を行うことができ、任意に送電と通
信のうち一方のみまたは両方を同時に送電時の発生磁界
による影響を受けることなく効率良く行うことができる
画期的なものであり、これを光フアイバケーブルに採用
すれば、ケーブル自体も太くならずに済み、ケーブルの
布設工事も闇路化されて工事費も通常の光ファイバとケ
ーブルを別々に布設する場合に比べて安価になり、超小
形電力伝送通信線が実現する。
As explained above, according to the superconducting optical fiber of the present invention, since a superconducting thin film made of a ceramic superconducting material is formed on the outer peripheral surface of the optical fiber, a large amount of power can be transmitted without loss of ti by the superconducting thin film, and at the same time, the optical fiber This is an epoch-making technology that enables optical fiber communication to be carried out at will, allowing one or both of power transmission and communication to be carried out efficiently at the same time without being affected by the magnetic field generated during power transmission. If adopted for optical fiber cables, the cable itself will not need to be thick, cable installation work will be done underground, and construction costs will be lower than when installing ordinary optical fiber and cable separately, making it extremely A compact power transmission communication line will be realized.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図は本発明の超電導光ファイバの一実施例の一部破
断斜視図、第2図は別の実施例の一部破断斜視図、第3
図はさらに別の態様例の一部破断斜視図である。 F     :超電導光ファイバ 1     :コア部 2     :クラッド部 5     :超電導薄膜 7     :熱緩衝層 10.10゛:輸送管 1):冷媒体 特許出願人 三菱電線工業株式会社 、1、−
FIG. 1 is a partially cutaway perspective view of one embodiment of the superconducting optical fiber of the present invention, FIG. 2 is a partially cutaway perspective view of another embodiment, and FIG.
The figure is a partially cutaway perspective view of yet another embodiment. F: Superconducting optical fiber 1: Core section 2: Clad section 5: Superconducting thin film 7: Thermal buffer layer 10.10゛: Transport pipe 1): Refrigerant patent applicant Mitsubishi Cable Industries, Ltd., 1, -

Claims (7)

【特許請求の範囲】[Claims] (1)光ファイバの外周面にセラミックス系超電導材料
からなる超電導薄膜を形成してあることを特徴とする超
電導光ファイバ。
(1) A superconducting optical fiber characterized in that a superconducting thin film made of a ceramic superconducting material is formed on the outer peripheral surface of the optical fiber.
(2)光ファイバの外周面と前記超電導薄膜との間に熱
緩衝層を介在させてあることを特徴とする特許請求の範
囲第(1)項記載の超電導光ファイバ。
(2) The superconducting optical fiber according to claim (1), characterized in that a thermal buffer layer is interposed between the outer peripheral surface of the optical fiber and the superconducting thin film.
(3)前記熱緩衝層がセラミックス系材料からなること
を特徴とする特許請求の範囲第(2)項記載の超電導光
ファイバ。
(3) The superconducting optical fiber according to claim (2), wherein the thermal buffer layer is made of a ceramic material.
(4)前記熱緩衝層がCu−O系材料からなることを特
徴とする特許請求の範囲第(2)項記載の超電導光ファ
イバ。
(4) The superconducting optical fiber according to claim (2), wherein the thermal buffer layer is made of a Cu-O based material.
(5)前記光ファイバが石英ガラスからなることを特徴
とする特許請求の範囲第(1)項〜第(4)項のいずれ
か一項記載の超電導光ファイバ。
(5) The superconducting optical fiber according to any one of claims (1) to (4), wherein the optical fiber is made of silica glass.
(6)前記超電導光ファイバが内部に冷媒体を通じた中
空の輸送管内に配置されていることを特徴とする特許請
求の範囲第(1)項〜第(5)項のいずれか一項記載の
超電導光ファイバ。
(6) The superconducting optical fiber is arranged in a hollow transport pipe through which a cooling medium is passed. Superconducting optical fiber.
(7)前記超電導光ファイバが複数本束になって内部に
冷媒体を通じた中空の輸送管内に配置されていることを
特徴とする特許請求の範囲第(1)項〜第(5)項のい
ずれか一項記載の超電導光ファイバ。
(7) A plurality of the superconducting optical fibers are arranged in a bundle in a hollow transport pipe through which a cooling medium is passed. The superconducting optical fiber according to any one of the items.
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Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS63281315A (en) * 1987-05-13 1988-11-17 Hitachi Ltd Optical transmission path
JPS63292516A (en) * 1987-05-25 1988-11-29 Fujikura Ltd Glass fiber covered with oxide superconductor layer

Patent Citations (2)

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