JPH02145461A - 光ファイバ薄膜コーティング炉 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〈産業上の利用分腎〉 本発明は光ファイバ紡糸後の光ファイバの表面に被覆を
施す光ファイバ薄膜コーティング炉に関する。

〈従来の技術〉 光ファイバは、例えば石英等から作られた光ファイバ母
材を線引炉の上部より送給してその先端を加熱溶融し、
この溶融部分を線引炉下部より引出し所望の径に細径化
することにより線引きされる。

この線引きされた光ファイバの表面を保護するため、例
えば金属、無機物、有機物等の薄膜の保護層が設けられ
ており、更にその後樹脂による被覆が設けられている。

この保護層をコーティングするために、化学的気相成長
法（以下ｒＣＶＤＪという。）が用いられており、この
ＣＶＤ法によって光ファイバに薄膜を施すためにヒータ
等の発熱体を有する光ファイバ薄膜コーティング炉が用
いられている。尚、上記ＣＶＤ法は、常圧熱ＣＶＤある
いは減圧熱ＣＶＤをいい、プラズマＣＶＤは含まない。

この従来の光ファイバ薄膜コーティング炉の構成の概略
を第４図に示す。同図に示すように、光ファイバ薄膜コ
ーティング炉（以下「コーティング炉」という）１０は
、光ファイバ用母材１１を線引炉１２で線引きして得ら
れた光ファイバ１３の表面を被覆するもので、炉本体１
４内には例えば長尺カーボンヒータ等のヒータ１５及び
炉芯ｖｒ１６が設けられており、該炉本体１４の上部開
口部１４ａから線引きされた光ファイバ１３を挿入し、
該光ファイバ１３の表面に、炉本体１４の上部開口部１
４ａの近傍に設けられたガス導入口１７より導入された
反応ガスＲ，Ｇａｓによって被覆を行った後、下部開口
１４ｂより引出し、次の樹脂コーティング工程へ送って
いる。

また、炉本体１４の上部及び下部開口部１４ａ。

１４ｂには、ガスシールを行う不活性ガス１、ＧＪｌｇ
の上・下導入口１９，１９及び排出口２０が各々設けら
れている。上記反応ガスＲ，Ｇ　ａ　ｓとしては、例え
ばメタンガス、ブタンガス、ベンゼン等の炭化水素が一
般に用いられており、これらガスを高温状態にし、反応
ガスＲ，Ｇ　ａ　ｓを反応させ、光ファイバの表面に薄
膜のカーボン層を施している。このカーボン層を施すこ
とは、光ファイバの直接の表面を保護し、例えば樹脂保
護層にひび等が入った場合でも、そのクラックの拡散を
防止すると共に％、ＨＱＯ等が直接光ファイバ表面に接
触することを防止するためであり、その結果伝送四スの
低下を防ぐと共に疲労特性も向上させている。

一方、上記不活性ガス１．Ｇａｓとしては、例えば％、
Ｈｅ等の不活性なガスが用いられており、骸不活性ガス
１．Ｇａｓは反応ガスＲ，Ｇ　ａ　ｓを希釈すると共に
、この反応ガスＲ，Ｇ　ａ　ｓのシール外部への漏れを
防ぎ、炉本体１４内の圧力を高め外へ吹き出すことによ
り、例えばへ等の外気からの不純物が浸入するのを防い
でいる。また、上記し−タは給電装置（図示せず）から
の電流により発熱し、炉本体１４内−４＝ に導入されたガスを加熱している。この炉本体内には熱
電対（図示せず）が挿入されており、その出力により発
熱体供給電力を制御し、炉本体内のガス温度を一定にし
ている。

〈発明が解決しようとする課題〉 しかしながら、従来のコーティング炉１゜においては、
反応ガスＲ，Ｇ　ａ　ｓ及び光ファイバ１３を加熱する
ヒータ１５は１つのものを用いており、不活性ガス１．
Ｇａｓを室温状態から加熱するために多（の熱量が奪わ
れ、このため反応ガスＲ，Ｇ　ａ　ｓを反応させる反応
温度領域が狭く、炉長の大部分がガスの反応温度までの
加熱に占められるという問題がある。また、この加熱領
域を短くするため炉温を高温にすると、特にガス出口側
において、過加熱のためガス内で反応ガスＲ，Ｇａｓ同
志が反応し、スス、タール等のダストが発生するという
問題がある。このダストが光ファイバの表面に付着する
と、被覆はまだらになると共にファイバに傷をっけ、引
張強度は低下する。特に炉本体の下側から反応ガスＲ，
Ｇａｓを供給する場合、温度が高い場合、最初にダスト
が付着するので強度低下が著しくなるという問題がある
。一方、乙のダストの発生を少くするｔこめに炉温を下
げると、加熱長が長（なってしまい、温度分布の制御が
不能となるという問題がある。

本発明は、以上述べた事情に艦み、ダストの発生を防止
すると共に、炉本体内で均一な薄膜を光ファイバの表面
に施すことができ、炉長を有効に使うことのできる光フ
ァイバ薄膜コーティング炉を提供することを目的とする
０ く課題を解決するための手段〉 前記目的を達成する本発明の第１の光ファイバ薄膜コー
ティング炉の構成は、炉本体内にヒータと炉芯管とを配
すると共に、該炉芯管内に不活性ガスと反応ガスとを導
入し、これらのガスを上記ヒータで高温に加熱し、反応
ガスを反応させることによって線引きされた光ファイバ
の表面に薄膜被覆を施す光ファイバ薄膜コーティング炉
において、炉芯管内の長手方向に亙ったガス温度分布を
調節する炉内温度調節手段を具備することを特徴とし、
また、第２の光ファイバ薄膜コーティング炉の構成は、
前記第１の構成の光ファイバ薄膜コーティング炉におい
て、炉内温度分布調節手段が炉芯管の長手方向に沿って
設けた複数の温度測定装置と、この温度測定装置からの
出力によって制御される複数のヒータとからなることを
特徴とすることが特に好ましく、第３の光ファイバ薄膜
コーティング炉の構成は、前記第１の構成の光ファイバ
薄膜コーティング炉において、炉芯管内に導入する不活
性ガスを予備加熱するガス予熱手段を具備することを特
徴とすることが特に好ましく、第４の光ファイバ薄膜コ
ーティング炉の構成は、前記第１の構成の光ファイバ薄
膜コーティング炉において、炉内温度分布調節手段が炉
芯管とヒータとの間に長手方向に沿って設けると共に不
活性ガスを光ファイバ線引き方向逆方向から流す不活性
ガス導入通路と、炉芯管上部から不活性ガスを導入する
導入口と、長手方向に設けた温度測定装置とからなり、
温度測定装置からの出力に応じて供給するおのおのの導
入ガス量を変化させることを特徴とすることが特に好ま
しい。

く作　　　用〉 前記第１の構成において、光ファイバに薄膜を被覆する
場合、炉内温度調節手段によって調節して、炉内のガス
温度をほぼ一定に保ち、反応ガス同志を安定して反応さ
せることができ、均一に被覆を行うこととなる。

また前記第２及び第３の構成において、複数のと−タを
有する炉本体を用いて、光ファイバに薄膜を被覆する場
合、炉内複数箇所に設けた温度測定温により炉内温度は
常に監視される。そして不活性ガス入口近傍では炉温を
高くすると共に出口近傍では炉温を低くするような炉内
温度分布となるように制御する。

これにより入口近傍ではガスは急加熱されると共に出口
近傍ではガスの加熱を弱め、炉内のガス温度をほぼ一定
に保ち、反応ガスの反応が安定する。また、導入される
不活性ガスは炉内に導入前に予備加熱を行ってから導入
すれば、炉内温度までの加熱が速やかになる。

災に、前記第４の構成において、炉芯管を二重構造にし
た一方の炉芯管の外周を通る不活性ガスは、炉芯管に入
る前に該外周通路を長手方向に逆方向から導入されて予
備加熱される。そして、炉入口近傍に設けたガス供給口
から導入される室温のガスと混合した後、炉芯管内部に
導入される。よってこれらの供給量を調整すれば炉内温
度を一定に保つことができる。

く実　施　例〉 以下、本発明の一実施例を詳細に説明する。

第１図は本実施例に係る光ファイバ薄膜コーティング炉
の概説図である。尚、前述した従来例の第４図に示す光
ファイバ薄膜ローティング炉１０の構造と重複する部材
については同符号を付してその説明を省略する。第１図
に示すように、本実施例に係る光ファイバ薄膜コーティ
ング炉１００は、炉本体１４と炉芯管１６とからなり、
該炉本体１４内には炉の長手方向に沿って３つのヒータ
１１５Ａ。

１１５Ｂ、１１５Ｃが設けられていて炉芯管を加熱して
いる。これら３つのヒータ１１５Ａ〜１１５Ｃの近傍に
は例えば熱電対等の温度測定装置（図示せず）がそれぞ
れヒータに対応するように設けられており、これらの個
々の出力により、上記３つのヒータ１１５Ａ〜１１５Ｃ
への供給電力を独立に制御している。

本実施例においては、これらヒータ１１５Ａ〜１１５Ｃ
及び温度測定装置により炉内温度調整手段を構成してい
る。また炉本体１４の上部及び下部開口部１４ａ、１４
ｂ近傍には反応ガスＲ，Ｇ　ａ　ｓの導入口１７及び排
出口２０が設けられている（尚、反応ガスＲ，Ｇ　ａ　
ｓの供給は上、下いずれの側から導入してもよい。）。

一方、炉本体１４の上部開口部１４ａ近傍には、不活性
ガス１．Ｇａｓの導入口１９が設けられている。本実施
例においてはこの導入管１９に導入する不活性ガス１．
Ｇａｓには、あらかじめ予熱を施すようにしている。こ
の不活性ガス１．Ｇａｓ　全予備加熱する熱源としては
、線引炉１２．炉本体１００或いは外部の独立した加熱
源等種々用いることができる。本実施例においては線引
炉１２のに一夕１２０の外周部に不活性ガス用の予熱管
１２１を配設し、この予熱＃Ｉ！：１２１の内部を上記
不活性ガス１．Ｇａｓを通過させ、これにより該不活性
ガス１．Ｇａｓに予熱を施している。

以上の構成において、光ファイバの表面に薄膜コーティ
ングを施す場合、３つのヒータ１１５Ａ〜１１５ｃをそ
れぞれ加熱し、例えばガス入口近傍では炉温を高くし、
ガス出口近傍では炉温を低（した炉温温度分布となるよ
うに制御する。これによりガスの入口近傍ではガスは急
加熱される。一方、ガスの出口近傍ではガスの加熱は弱
まり、炉内のガス温度はほぼ一定に保たれ、反応ガス１
．Ｇａｓ反応域を長くすることができる。更に、本実施
例においては、不活性ガス１．Ｇａｓを線引炉１２内に
設けた予熱管１２１を通過させて予熱しているので、炉
芯管１３内でのガス加熱に要する時間及び距離を更に短
くでき、温度分布もなだらかになるので、制御しやすく
なる。

次に、本発明の他の一実施例を第２図を参照して詳細に
説明する。尚、前述した従来例の第４図に示すコーティ
ング炉１０の構造と重複する部材については同符号を符
してその説明を省略する。第２図に示すように本実施例
に係る光ファイバ薄膜コーティング炉２０Ｇは、炉本体
２１４と炉芯管筒２１６とからなるもので、眩炉芯管２
１６は円筒状の内筒２２０とその外周に円筒状の外筒２
２１とを設けて二重構造としたものである。よって、内
筒２２０と外筒２２１との間には通路２２２が形成され
ることとなる。また、該通路２２２と連通する、炉芯管
２１６の下端近傍には不活性ガス１．Ｇａｇ用の導入口
２２３を設け、該通路に図中下側から上側に向うガス流
を形成している。一方、咳通路２２２と連通する炉本体
上部近傍には不活性ガスを炉芯管内に導入する導入口２
２４が設けられている。尚、炉本体２１４の上部及び下
部開口部２１４ａ。

２１４ｂの近傍には従来と同様に反応ガス導入口１７及
び室温で不活性ガスを導入するガス導入口１９及び排出
口２０がそれぞれ設けられている。よって、炉芯管２２
１の外周側に設けた通路２２２を通った不活性ガス１．
Ｇａｇは、ヒータ１５によって予熱されて、炉本体２１
６の上部近傍から導入口２２４を経て導入され、ここで
炉本体上部近傍に設けた導入口１９からの室温の不活性
ガスと混合することとなる。よって、炉芯管２１６を加
熱するヒータ１６を一定にした場合でもこれらのガス導
入量の比率を変化させることにより、炉内温度分布を制
御することとなる。また、炉内温度を測定するためには
、炉内の長手方向に亙って複数箇所に例えば熱電対等の
温度制御装置（図示せず）を用いており、この温度制御
装置の出力に応じて、上述したガス導入口１９，２２３
からのおのおの不活性ガス導入量を調節するようにして
いる。

また炉芯管２１６の内層を流れるガス（図中矢印Ａ方向
）と、炉芯管２１６の外層、すなわち通路２２２内を流
れるガス（図中矢印Ｂ方向）とを流れる不活性ガスとは
炉芯管２１６の長手方向に逆向きに流れるので、炉内温
度分布はなだらかとなる。

以上の構成において、光ファイバ１３の表面に被覆をす
る際、不活性ガス１．Ｇａｓの一部は、炉芯管２１６の
外層の通路２２２を通過する際予熱され、炉芯管２１６
内部に入るときのガス入口温度を上げることができ、加
熱に要する炉長ロスを小さくすることができる。

また、上記外層の通路２２２内では、不活性ガス１．Ｇ
ａｓは反応域である炉芯管内層とは逆向きに流れるので
、炉出口近傍でのガス温度を下げることができ、炉内ガ
ス温度分布はほぼ一様になる。炉平均温度は主にヒータ
供給電力で制御し、不活性ガス余熱度は、主に外層の通
路２２２を通過するガスと、直接反応域に供給するガス
の比によって制御し、主に炉出口でのガス過加熱防止は
外層の通路２２２に供給するガス量によって制御する。

尚、本実施例においては炉芯＠２１６を二重構造にして
、外層通路２２２を設け、この通路を通過する際七−夕
１６で加熱しているが、この通路２２２の形状及び構造
は本実施例に限定されるものではない。

試験例 炉内ガス温度分布を前述した本実施例の光ファイバ薄膜
コーテイング炉及び従来のものについて測定した結果を
第８図に示す。

試験例１は、複数筒のヒータを用いて炉内温度調節を行
った場合で、不活性ガスの予熱を行わなかった場合であ
る。（図中工で示す。）同図に示すように、反応域が広
がって、ダストの発生もない。

試験例２は、試験例１と同様に操作し、更に不活性ガス
の予熱を施した場合である。

（図中■で示す。）尚、炉芯管を二重構造にした場合も
同様であった。

同図に示すように、反応温度までのガス加熱が春易にで
き、炉長を更に有効に使うことができる。

比較例１は、従来のコーティング炉を用いた場合である
（図中■で示す。）。同図に示すように、反応長が短く
、加熱域が長い。

比較例２は比較例１と同様従来のコーティング炉を用い
ており、加熱温度を高くしている（図中■で示す。）。

同図に示すように、ダスト発生域が長く、不適である。

〈発明の効果〉 以上、実施例と共に詳しく説明したように本発明の光フ
ァイバ薄膜コーテイング炉は、炉内温度調節手段を設け
たので、炉内のガス温度分布を均一に保つことができ、
反応温度までのガス加熱による反応長のロス、過加熱に
よるダストの発生を防止でき、光ファイバの半径方向に
均一な膜質の被覆が可能となり、強度が向上する。また
、炉長を有効に使えるので成膜速度も向上する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例に係る断面図、第２図は他の
一実施例に係る断面図、第３図は炉内ガス温度分布を示
すグラフ、第４図は従来例に係る断面図である。 図面中、 １０．１００，２００は光ファイバ薄膜コーテイング炉
、 １３は光ファイバ、 １４．２１４は炉本体、 １５．１１５Ａ〜１１５Ｃはヒータ、 １６．２１６は炉芯管、 １７は反応ガス導入管、 １９．２２３，２２４は不活性ガス導入管、１２１は予
熱管、 ２２２は通路である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）炉本体内にヒータと炉芯管とを配すると共に、該炉
   芯管内に不活性ガスと反応ガスとを導入し、これらのガ
   スを上記ヒータで高温に加熱し、反応ガスを反応させる
   ことによって線引きされた光ファイバの表面に薄膜被覆
   を施す光ファイバ薄膜コーティング炉において、炉芯管
   内の長手方向に亙ったガス温度分布を調節する炉内温度
   調節手段を具備することを特徴とする光ファイバ薄膜コ
   ーティング炉。 ２）請求項１記載の光ファイバ薄膜コーティング炉にお
   いて、 炉内温度分布調節手段が炉芯管の長手方向 に沿って設けた複数の温度測定装置と、この温度測定装
   置からの出力によって制御される複数のヒータとからな
   ることを特徴とする光ファイバ薄膜コーティング炉。 ３）請求項１又は２記載の光ファイバ薄膜コーティング
   炉において、 炉芯管内に導入する不活性ガスを予備加熱 するガス予熱手段を具備することを特徴とする光ファイ
   バ薄膜コーティング炉。 ４）請求項１記載の光ファイバ薄膜コーティング炉にお
   いて、 炉内温度分布調節手段が炉芯管とヒータと の間に長手方向に沿って設けると共に不活性ガスを光フ
   ァイバ線引き方向逆方向から流す不活性ガス導入通路と
   、炉芯管上部から不活性ガスを導入する導入口と、長手
   方向に設けた温度測定装置とからなり、温度測定装置か
   らの出力に応じて供給するおのおのの導入ガス量を変化
   させることを特徴とする光ファイバ薄膜コーティング炉
   。