JPH02145462A - ハーメチックコートフアイバの製造方法 - 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】 ［産業上の利用分野］ 本発明は線引き直後の光ファイバに無機化合物で被覆し
たハーメチックコートファイバの製造方法に関するもの
である。

［従来の技術］ ある種の光通信においては、長さがｌｋｍ以上という長
い光ファイバ（以下、ファイバとも略称する）の使用を
必要とするが、このときの技術上の問題の１つとして、
このように長いファイバに対し充分な機械的強度が不足
することがある点を挙げられる。特に高湿度環境下での
ファイバ強度が低いことや、ファイバに一定の荷重をか
けた状態で長時間放置すると最終的には破壊に至ること
が知られており、その原因はファイバに発生したクラッ
クの先端におけるガラスと水分との１種の化学反応にあ
るとされている。

即ちクラック先端の一８ｉ−０−３ｉ−結合に応力が集
中しているところへ水分子Ｈ，Ｏが攻撃してくるとシラ
ノール（−８ｉ−ＯＨ）が生成してクラックが進行する
。このようにシラノールが生成すると表面エネルギーを
低下させて、少ない仕事量で破壊に至る。もし、５ｉ−
０−８ｉ結合が切れるときに水分が存在していない場合
には、切断によりダングリングボンド（Ｓｉ−０・　・
−８ｉ）が生成し、これは表面エネルギーが高い状態で
あるため、破壊には多くの仕事量を要し、従って強度も
高い。

ところで、石英系ガラス光ファイバもまた、非常に水蒸
気等の有害環境に対して敏感であるため、上記のような
水分侵入を防ぐために表面保護用にシリコン又は各種金
属等の無機材料被覆（ハーメチックｈｅｒｍｅｔ　ｉｃ
被被覆を必要としている。シリコン又は各種金属等の無
機材料で光ファイバを被覆する方法として、現在量も一
般的には化学的気相成長（ＣＶ　Ｄ）法が行われている
。ＣＶＤ法においては、１又は２以上のガス状反応材料
を所要の反応温度で反応させて、気相で被覆を形成する
。

この反応材料としては、カーボン（Ｃ）が最もよく用い
られているが、これはＣが容易に、かつ早い合成速度で
成膜できるためである（特公昭３８１０３６３号公報）
。

［発明が解決しようとする課題］ 従来のＣＶＤ法によるファイバへのハーメチックコーテ
ィング法を第２図及び第３図に示す。第２図の方法では
線引きされたファイバ１０をヒーター２２で加熱された
反応室１４の４二部から下部へと通過させながら、反応
室１４の下部の反応ガス流入口２１から反応ガスを導入
し光ファイバ表面に被覆層を形成させて上部の排出口２
ｏから排出する構造のＣＶＤ炉が用いられている。また
、この装置では反応室１４の上下に隔離室　１２．１６
が設けられ、ガス導入口　１８．１９がら導入された不
活性ガスにより反応室１４をシールしている。１７はハ
ーメチックコートファイバである。

第３図の方法ではプリフォーム母材１は線引き炉３２に
より加熱溶融されて光ファイバ１０に線引きされ、レー
ザーダイアモニター３３を経て、第１のＣＶＤ炉３７と
これに続く第２のＣＶＤ炉４１を通過し、ガス導入口３
５．３９から反応管３４．３８にそれぞれ導入され、排
出口３６．４０からそれぞれ排気される反応ガスにより
各炉内で被覆層を形成され（２層被覆）てハーメチック
コートファイバ１７となり、次に樹脂被覆装置４２によ
り樹脂被覆屑を形成され、ＵＶ照射装置等の樹脂硬化装
置４３で樹脂層を硬化された後、図示されていない巻取
り装置により巻取られる。

しかし、このような従来方法によると、該ＣＶＤ炉の使
用中に炉芯管内壁にも次第にハーメチックコートが形成
される。このため、炉芯管の交換頻度を高くする必要が
ある。また、線引き中に炉芯管に次第にコーティングさ
れるので、線引き中に炉芯管の材質が変化して行くこと
になり、炉温を一定にしていても炉内の温度が変化して
いくため、線引き開始時と終了直前では光ファイバにつ
いた膜質が異なってくるという問題があった。

本発明の目的はこのような従来法における問題点を解決
して、炉芯管内壁へのハーメチックコートの形成による
悪影響を排除し、終始安定した条件で線引き・コーティ
ングして高品質なハーメチックコートファイバを得るこ
とを可能とする製造力法を提供することにある。

［課題を解決するための手段］ 本発明者等は上記の目的を達成すべく、ＣＶ　Ｄ炉その
ものの材質と構成ざらにハーメチックコーティングの材
質、被覆の方法等を鋭意研究の結果、本発明の方法に到
達したのである。

本発明は光ファイバ用母材から線引きされた光ファイバ
の外周にＣＶＤ法により無機物質で被覆してハーメチッ
クコートファイバを製造する方法において、ＣＶＤ炉と
して内側炉芯管が外側炉芯管内に収容され、該内側炉芯
管内の雰囲気が外側炉芯管により外気と遮断された２重
構造の炉芯管を有し、かつ該内側炉芯管の材質が被覆す
る無機物質と同じであるものを用いて、被覆のための反
応ガスを内側炉芯管中に流して被覆を行うことを特徴と
するハーメチックコートファイバの製造方法である。

本発明における上記無機物質としてはＳｉＣ。

ＳｉＮ、Ｃ，ＴｊＯ，ＴｉＣ，ＢＮ、ＡＩｚＯ３＋　Ｍ
ｇ０ｔが緻密で水分を通さない点で好ましい。また、外
側炉芯管にシールガスを流して内側炉芯管内の雰囲気を
外気から遮断することは好ましい実施態様である。

以下、第１図に示す本発明の一具体例により、本発明の
詳細な説明する。第１図において、３〜９．１１及び１
３は本発明に係わるＣＶＤ炉であって、プリフォーム用
母材１を加熱溶融して線引きする線引き炉２の下部に設
置され、その炉芯管中を線引きされたファイバ１０が通
過できるようになっており、外側炉芯管３の中に内側炉
芯管４が設けられた２重構造を有する点に特徴がある。

また、該外側炉芯管３には図示のようにシールガス導入
口６，６′及びシールガス排気ロア、７′が設けられて
おり、内側炉芯管４には上部に反応ガス導入口８が、下
部には反応ガス排気口９が設けられ、さらに該外側炉芯
管３内の該内側炉芯管４の上方及び下方にはファイバ１
０が通過できる小孔のある隔壁１１．１３が設けである
。１５はダイアモニターである。線引きされたファイバ
１０は内側炉芯管４中を通過する際に、ＣＶＤ法により
その表面にハーメチックコーティングを施されてハーメ
チックコートファイバ１７となり、続いて例えば公知の
樹脂被覆手段例えば樹脂塗布装置及び樹脂硬化装置等に
より更に樹脂被覆を施された後、巻取り装置により巻き
取られる。

このような装置構成に加えて本発明では内側炉芯管４の
材質を、光ファイバ１０に被覆するハーメチックコート
と同じ材質のものを用いる点に特徴がある。即ち、本発
明ではハーメチックコーテイング材質および内側炉芯管
材質として、）（，０を通さない緻密なＳｉＣ，ＳｉＮ
、Ｃ，Ｔｉｄｙ、ＴｉＣ、Ｂ　Ｎ　、　Ａ　ＩｚＯ５１
Ｍｇ０　を等を用いて、両者の材質を同じものとするの
である。このようなコートを得るために反応ガスとして
は、金属の水素化物や塩化物例えばＳ　ｉＨ４，Ｔ　＋
　Ｈ４，Ｓ　ｉＣ１４，ＴｉＣ１４，Ａ　ＣＣＩ２ｓ＋
　Ｍ　ｇＣＩ２！等、炭素を含む有機化合物例えばＣＨ
，、Ｃ，Ｈ，等、窒素を含む化合物例えばＮＨ，等、硼
素を含む化合物例えばＢ　、ＨＧ＋Ｂ（１，等及びＯ２
等を用いる。本発明におけるＣＶＤ法は熱ＣＶＤ法であ
っても良いし、またブラズ？ マＣＶＤ法であっても良い。その条件についても、この
種の技術における通常の条件を適用することができるし
、また被覆層の種類、膜厚等に応じて適宜選択すること
ができる。なお、本発明においては外側の炉芯管の材質
は特に限定されるところはないが、例えば石英等を用い
ることができる。

［作用］ 本発明の方法においても、やはり線引き、ハーメチック
コーティングの進行とともに内側炉芯管の内壁は次第に
ハーメチックコートが形成されていくが、内側炉芯管の
材質と同じであるため、内側炉芯管の材質に変化はなく
、汚染にはならない。

従って炉芯管の寿命が延び、たとえ交換するとしても内
側炉芯管のみでよいので、コストが安（経済的である。

また、長尺線引きにおいてもコーティング条件の変化が
ないので、線引き開始時と線引き終了直前でコートの膜
質が大幅に変化する心配は解消される。

さらに、成膜に使用するガスは可燃性ガスが多いが、従
来の線引きしながらコーティングを行うＣＶＤ炉では、
ファイバ入口と出口の２箇所は大気中に解放された系で
なければならなかった。そのためにシールガスを流して
いたが、これによりＣＶＤ用反応ガスは希釈され、成膜
スピードが遅くなり、生産性が低くなる欠点があった。

これに対し、本発明ではＣＶＤ反応用炉芯管を２重構造
にし外側炉芯管内にはシールガスを流し、内側の炉芯管
内に反応ガスを直接導入する方式を取ることにより、局
所的に反応ガスの濃度の高い部分を作ることができるの
で、成膜スピードの低下はなく、高速の線引きに対応し
てハーメチックコーティングすることができる。

［実施例］ 実施例１ 純石英からなるコアと、Ｆを１．２重量％含むクラッド
とからなる直径３０ｍｍφのプリフォームを第１図に示
す本発明の構成により線引き炉で２０００℃に加熱し、
線引き速度５０　ｍ／ｓｉｎで引き出して、直径１２５
園−φのファイバとした後、ＴｉＣ製内側炉芯管、石英
製外側炉芯管を有する２重構造の熱ＣＶＤ炉の中に導入
した。内側炉芯管に流した反応ガスはＴｉＣ１，（Ｈｅ
キャリヤガスでバブリング）　　Ｉ　Ｕｍｉｎ　、　Ｃ
、Ｈ、ｏ　２００　ｃｃ／ｌ１ｌｉｎであり、外側炉芯
管に流したシールガスは上下ともにＮ　ｔ　１　ｇ／＋
ｎｉｎであった。なお、炉温は８００℃、炉長は７０ｃ
＋ｎであった。

ＣＶＤ炉を出たファイバにはＴｉＣが２５０人コーティ
ングされていた。膜厚はオージェＡｕｇｅｒ分光法によ
り求めた。

以上で得られた本発明のハーメチックコートファイバに
引き続き紫外線硬化型樹脂を被覆して外径２５０ｕ＠の
光ファイバ素線としたところ、連続２０ｋｓ長の線引き
が可能であった。また、得られた光ファイバ素線の初期
強度（ダンサローラ法により測定）は７００　ｋｐｓｉ
と、コーティングが施されていないものと比べて遜色が
なかった。またファイバの疲労を表す係数ｎ（疲労指数
と呼ばれる光ファイバの強度特性を表す重要なパラメー
タであり、具体的にはクラックの生成速度に対応する値
である。）は１８０であった。更にこの光ファイバ素線
の１．２４μｎにおける損失は０　、３６　ｄＢ／ｋｍ
であり、Ｈ７分子の吸収は全（見られず、またＨ　。

１００％雰囲気に１００時間保持した後でも１．２４μ
餉の損失は依然０　、３６　ｄＢ／ｋｍであり、Ｉ−］
　、分子の吸収は全く見られなかった。そして、以−１
−のような特性は線引き開始直後のファイバでも、２０
ｋｍ線引き後の終了直前のファイバでも変化なく、同じ
であることが確認できた。

比較例１ 第２図に示した従来の構成の熱ＣＶＤ炉（純粋石英製、
炉温８００℃、炉長７０ｃｍ）を用いて、実施例１と同
じプリフォームについて線引き炉温度、線引き速度は同
様にして、また、反応ガス条件、シールガス条件も同様
にして、ハーメチックコーティングを行なったところ、
ＣＶＤ炉を出たファイバにはＴｉＣが２５０人コーティ
ングされていた。

以上で得られた比較品のハーメチックコートファイバに
引き続き実施例１と同じ樹脂を被覆して外径２５０μｍ
の光ファイバ素線とした。ところが、連続５ｋｍ引き終
わったところでファイバに色ムラが目立ち始め、断線も
起きた。得られた光ファイバ素線の引き始めのものの特
性は初期強度は７０Ｑｋｐｓｉと、コーティングが施さ
れていないものと比べて遜色がなかった。またファイバ
の疲労を表す係数ｎは１８０であった。更にこの光ファ
イバ素線の１．２４　μＩにおける損失（１ｋｍのファ
イバを１ｍカットバックして測定）は０　、３６　ｄＢ
／ｋｎであり、Ｈ３分子の吸収は全く見られず、またＨ
２１００％雰囲気に１００時間保持した後でも１゜２４
μｍの損失は依然０　、３６　ｄＢ／ｋｍであり、Ｈ２
分子の吸収は全（見られなかった。しかしながら、線引
き終了間際の該ファイバ素線の特性は疲労を表す係数ｎ
は３０と通常のファイバの値ｎ−２０に比べて、若干良
い程度であった。そして、Ｈ３１００％雰囲気に１００
時間保持した後での１゜２４μ園の損失は約７　ｄＢ／
ｋｍにもなり、Ｈ８分子の吸収が見られた。

実施例２ 第１図の本発明の構成により、実施例１における内側炉
芯管の材質をＣ製とし熱ＣＶＤ条件を下記のように変更
し、その他は実施例１と同様にして、本発明のハーメチ
ックコートファイバ及びこれに樹脂被覆を施した本発明
に係わる光ファイバ素線を製造した。熱ＣＶＤ条件は、
Ｃ製内側炉芯管に流した反応ガス；ＣＨ，Ｉｆｆ／＋ｍ
ｉｎ、シールガス；　Ｎｔ　２ｆｆ／ｓｉｎ　、炉温；
１１００℃、炉長７０ｃ１１であった。ＣＶＤ炉を出た
ファイバにはＣが２５０人コーティングされていた。膜
厚はオージェＡｕｇｅｒ分光法により求めた。

以上で得られた本発明のハーメチックコートファイバに
引き続き実施例１と同様に樹脂を被覆して光ファイバ素
線としたところ、連続２０ｋｍ長の線引きが可能であっ
た。また、得られた光ファイバ素線の初期強度は７００
　ｋｐｓｉと、コーティングが施されていないものと比
べて遜色がなかった。

またファイバの疲労を表す係数ｎは１８０であった。更
にこの光ファイバ素線の１．２４μｍにおける損失は０
　、３６　ｄＢ／ｋｍであり、Ｈ２分子の吸収は全く見
られず、またＨ、１００％雰囲気に１００時間保持した
後でも１．２４　μｍの損失は依然０゜３６　ｄＢ／ｋ
ｓであり、Ｈ，分子の吸収は全く見られなかった。そし
て、以上のような特性は線引き開始直後のファイバでも
、２０ｋｍ線引き後の終了直前のファイバでも変化なく
、同じであることが確認できた。

［発明の効果］ 以上説明したように、本発明のハーメチックコートファ
イバの製造方法は、２重構造炉芯管を有し、かつ内側炉
芯管の材質を成膜しようとするものと同じ材質のものと
したＣＶＤ炉を用いて内側炉芯管と外側炉芯管の間にシ
ールガスを流しつつ熱ＣＶＤ法によりコーティングする
ことにより、長尺のプリフォームから経済的でしかも高
品質なハーメチックコートファイバを生産性良く得るこ
とができる有利な方法である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明のハーメチックコートファイバの製造方
法の実施態様を説明するための概略断面図、第２図及び
第３図は従来法を説明するための概略説明図である。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）光ファイバ用母材から線引きされた光ファイバの
   外周にＣＶＤ法により無機物質で被覆してハーメチック
   コートファイバを製造する方法において、ＣＶＤ炉とし
   て内側炉芯管が外側炉芯管内に収容され、該内側炉芯管
   内の雰囲気が外側炉芯管により外気と隔離された２重構
   造の炉芯管を有し、かつ該内側炉芯管の材質が被覆する
   無機物質と同じであるものを用いて、被覆のための反応
   ガスを内側炉芯管中に流して被覆を行うことを特徴とす
   るハーメチックコートファイバの製造方法。
2. （２）上記無機物質がＳｉＣ、ＳｉＮ、Ｃ、ＴｉＯ＿２
   、ＴｉＣ、ＢＮ、Ａｌ＿２Ｏ＿３、ＭｇＯ＿２である請
   求項（１）に記載の製造方法。
3. （３）外側炉芯管にシールガスを流すことを特徴とする
   請求項（１）に記載の製造方法。