JPH0220963B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 『産業上の利用分野』 本発明は、近赤外から中赤外の広範囲にわたり
優れた透明度を有するイオン結晶性物質を素材と
して、低伝送損失の赤外伝送フアイバを製造する
方法に関する。

『従来の技術』 長波長の赤外光を伝送する光フアイバの素材と
してCsBr，KCI，KRS−５、KRS−６などのイ
オン結晶性物質があるが、これらイオン結晶性物
質は軟化点をもたず、融点以上で液相となるた
め、石英系光フアイバの製造方法で実施されてい
る紡糸手段（加熱延伸）が採用できない。

したがつてイオン結晶性物質から光フアイバを
製造するとき、冷間押出、熱間押出、圧延など、
塑性加工法を採用するのが一般である。

ところで上述した塑性加工法の場合、塑性加工
にともなう多結晶フアイバの結晶欠陥により光の
散乱が生じ、当該フアイバの光透過特性が著しく
害されるため、塑性加工後の多結晶フアイバを適
切に熱処理してその結晶欠陥を解消する手段が提
案された。

しかし、かかる手段を講じた場合でも、つぎの
理由により高特性の赤外伝送フアイバが得られな
い。

一般にアルカリハライド、金属ハライドなどの
結晶はこれらの多くが吸湿性を有し、空気中の水
分と化学反応を起こして変質しやすい。

そのためタリウムハライド結晶のような比較的
耐湿性に富む結晶が用いられるが、この耐湿性の
ある結晶も上述した熱処理時に空気中の酸素と反
応する。

こうして重金属と酸素とが結合した場合、その
光の吸収が波長８〜9μm付近に生じ、これが炭酸
ガスレーザ光（波長10.6μm）の光透過特性を阻
害する。

『発明が解決しようとする問題点』 本発明は上記の問題点に鑑し、多結晶フアイバ
の結晶欠陥を解消すべくこれを熱処理した場合で
も、光透過特性が阻害されることのない赤外伝送
フアイバの製造方法を提供しようとするものであ
る。

『問題点を解決するための手段』 本発明に係る方法は塑性加工法を介してイオン
結晶性物質を多結晶フアイバに加工する工程と、
その多結晶フアイバを結晶粒径の成長しない温度
以下で加熱処理する工程とを備え、これら工程の
うち、任意数の工程を不活性ガス雰囲気中で行な
うことを特徴としている。

『作 用』 本発明方法の場合、塑性加工法を介して作製さ
れた多結晶フアイバを所定温度以下で加熱処理し
て既述の結晶欠陥を解消するが、この際、上記任
意の工程を不活性ガス雰囲気中で実施し、これに
より多結晶フアイバと空気中の水分、酸素などと
の化学反応、すなわち有害な反応を可及的に抑止
するので、当該反応を抑止した分だけ光透過特性
が改善され、赤外伝送特性のよい光フアイバが得
られる。

『実施例』 以下本発明方法の実施例につき、図面を参照し
て説明する。

第１１図において、１はシリンダ、２はシリン
ダ１内に摺動自在に挿入されたピストン、３はシ
リンダ１の押出端に装着されたダイ、４はシリン
ダ壁に埋設されたヒータ（電気ヒータ）である。

５はシリンダ１の下位に配置された筒型の加熱
炉（電気炉）、６は加熱炉５のつぎに配置された
巻取機、７はシリンダ１と加熱炉５と巻取機６と
を覆うケーシングであり、該ケーシング７には不
活性ガスの供給系とその排気系とが備えられてい
る。

上述した装置を介して本発明方法を実施すると
き、CsBr，KCI，KRS−５，KRS−６などのイ
オン結晶性物質８がシリンダ１内に装填され、こ
れが押出圧力5000〜10000気圧のピストン２によ
り押圧される。

この際、イオン結晶性物質８はヒータ４を介し
てその融点よりも低い温度に加熱されるが、イオ
ン結晶性物質８が例えば融点414℃のKRS−５で
あるとき、ヒータ４による加熱温度は200〜300℃
に設定される。

かかる押出条件のとき、イオン結晶性物質８は
押出速度70mm／分でダイ３から押し出され、フア
イバ状に成形されて多結晶の赤外伝送フアイバ９
となる。

赤外伝送フアイバ９は加熱炉５内へ導入され、
ここで加熱処理される。

この際の加熱処理温度はイオン結晶性物質８の
種類により適宜に設定するが、一般的には高温に
なるほど伝送特性が高まる傾向を示す。

ただし、結晶粒径の成長しない温度以下（常温
を越える温度以上）で当該加熱処理を行なう。

例えば赤外伝送フアイバ９の素材としてKRS
−５を用いた場合、熱処理温度150℃までは伝送
特性が高まるが、同温度が150℃を越えると結晶
粒径が成長して大きくなり、機械的特性が低下す
る。

したがつてKRS−５を素材とするときは当該
加熱処理温度を150℃以下とする。

加熱炉５を介した加熱処理時間は、前記押出速
度が70mm／分、加熱炉５の長さが2mのとき、約
29分となる。

加熱処理による伝送特性の改善効果は、その処
理時間に比例して高まるが、時間の経過とともに
改善される割合が少なくなり、所定値以上に改善
することができない。

本発明方法ではイオン結晶性物質を加工する工
程、該工程により得られた多結晶フアイバを加熱
処理する工程等を実施するとき、ケーシング７内
を不活性ガスで置換し、その不活性ガス雰囲気中
にてこれらの工程を実施する。

不活性ガスにはヘリウム、ネオン、アルゴン、
クリプトン、キセノン、ラドンなど、任意の希ガ
スがあり、これらは室温以下の露点温度に保つこ
とにより水分の分圧が下げられて用いられる。

市販品として、ボンベに充填された液化希ガス
があるので、通常はこのような市販品が用いられ
る。

気体中の水分量は、密閉容器内では飽和蒸気圧
により決定され、飽和水蒸気圧は低温になるほど
低くなる。

したがつて上述のごとく室温以下の気体を用い
るとき、より低蒸気圧のガスが得られる。

本発明では酸素、水分等を含まない不活性ガス
雰囲気中にて各工程を実施するから、前述したよ
うに光透過特性を阻害することなく赤外伝送フア
イバ９が製造できる。

以下これらの点につき、具体例、比較例を参照
してさらに説明する。

具体例１とその比較例 第１図の装置を用い、前述した説明事項の範囲
内において赤外伝送フアイバ９を作製するとき、
ヨウ化セシウムのロツドを素材として直径１mmの
赤外伝送フアイバ９を作製した。

この際、ケーシング７内は露点温度−186℃の
アルゴンガスで置換し、所定の不活性ガス雰囲気
とした。

比較のため、ケーシング７を大気に開放し、そ
の内部に空気を導入したほかは上記と同様に赤外
伝送フアイバを作製した。

比較例の場合、得られたフアイバの表面が白濁
しており、その両端面を研磨したところ、外周面
から100μm深さにわたつて変質が観察された。

比較例のフアイバを長さ10cmに切断し、炭酸ガ
スレーザ光による透過測定を試みたところ、その
透過率は５％以下であつた。

これは伝送損失が100dB／Km以上であるとい
え、実用上のレベルには達していない。

さらに比較例のフアイバにつき、その透過スペ
クトルを市販の赤外分光計により使用波長2.5〜
15μmで測定したところ、顕著な吸収ピークが観
察されず、一様に透過率が悪くなつていた。

したがつて比較例の場合、空気中の水分による
影響の光の散乱の増加であるといえる。

それに対し、具体例１により作製されたフアイ
バには白濁が認められず、炭酸ガスレーザ光によ
る透過率も比較例の２倍以上であつた。

具体例２とその比較例 第１図の装置を用い、前述した説明事項の範囲
内において赤外伝送フアイバ９を作製するとき、
KRS−５（TIBr・Ｉ）のロツドを素材として直
径１mmの赤外伝送フアイバ９を作製した。

具体例２においてフアイバを加熱炉５により熱
処理するとき、その加熱処理温度、加熱処理時間
をそれぞれ150℃、２時間とし、該加熱炉５内を
露点温度−188℃のアルゴンガスで置換して所定
の不活性ガス雰囲気とした。

比較のため、加熱炉５内を酸素ガスで置換した
ほかは上記と同様にフアイバを作製した。

KRS−５は、アルカリハライド系の結晶と比
べて吸湿性が低く、空気中で作製した場合のフア
イバ表面の変質を肉眼で観察できない。

そのため、具体例２とその比較例によりこれら
の特性を対比した。

第２図に示すように、具体例２のフアイバはそ
の比較例のフアイバよりも損失スペクトルが全体
的に小さく、さらに比較例では８〜9μm付近に吸
収ピークがみられた。

８〜9μmの吸収ピークは、比較例のごとく酸素
ガス中で加熱処理した場合にのみ発生した。

これは酸素に関わる化学反応により結晶表面が
変質し、そのため、ある波長に対する透過率が劣
化したものと考えられる。

このような現象は、石英ガラスでのOH基によ
る吸収損失などのように、しばしば光フアイバの
透過特性を低下させる。

上記比較例の場合、吸収ピークの最大となる波
長が10.6μmからずれてはいるものの、その裾が
10.6μmにまで影響をおよぼしており、ゆえに炭
酸ガスレーザの透過特性が劣化している。

具体例２では、酸素に関わる化学反応を抑止し
てフアイバの加熱処理を行なつているので、当該
フアイバの変質がなく、その伝送特性が劣化しな
い。

なお、本発明方法は、前記に例示した以外のイ
オン結晶性物質を素材として赤外伝送フアイバを
製造する場合も有効である。

イオン結晶性物質を多結晶フアイバに加工する
手段として、前記押出手段以外に圧延手段も採用
できる。

ケーシング７は図示のごとく各工程全体を覆う
ものでも、あるいはシリンダ１と加熱炉５と巻取
機７とを各別に覆うものでのよい。

また、イオン結晶性物質を加工する工程のみ、
あるいは該工程後の多結晶フアイバを加熱処理す
る工程のみ、不活性ガス雰囲気としてもよく、こ
れらの場合も有害な化学反応を抑止した分だけ伝
送特性のよい赤外伝送フアイバが得られる。

『発明の効果』 以上説明した通り、本発明方法によるときは塑
性加工法を介して多結晶の赤外伝送フアイバを製
造するとき、そのフアイバの結晶欠陥を解消する
だけでなく、有害な化学反応による結晶変質をも
抑止するから、赤外域における透過特性の優れた
赤外伝送フアイバが得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明方法の１実施例をその装置とと
もに略示した断面説明図、第２図は本発明方法の
具体例とその比較例における赤外光透過損失スペ
クトルを示した図である。 １……シリンダ、２……ピストン、３……ダ
イ、４……シリンダ用のヒータ、５……加熱炉、
６……巻取機、７……ケーシング、８……イオン
結晶性物質、９……赤外伝送フアイバ。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 塑性加工法を介してイオン結晶性物質を多結
   晶フアイバに加工する工程と、その多結晶フアイ
   バを結晶粒径の成長しない温度以下で加熱処理す
   る工程とを備え、これら工程のうち、任意数の工
   程を不活性ガス雰囲気中で行なうことを特徴とす
   る赤外伝送フアイバの製造方法。 ２ 各工程を不活性ガス雰囲気中で行なう特許請
   求の範囲第１項記載の赤外伝送フアイバの製造方
   法。 ３ 含有水分量の露点温度が室温以下である希ガ
   スにより不活性ガス雰囲気を形成する特許請求の
   範囲第１項または第２項記載の赤外伝送フアイバ
   の製造方法。