JPH02279541A - ハーメチック被覆光ファイバの製造方法 - 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】 〔技術分野〕 本発明は、光ファイバ表面にカーボンまたはカーボン化
合物（ＳｔＣ、ＴｉＣ等）から成るハーメチック被覆を
被覆したハーメチック被覆光ファイバを得るための方法
に関するものである。

〔従来技術〕

最近、第３図に示すように、コア３ａ、クラッド３ｂよ
りなる光ファイバ３の表面にカーボンまたはカーボン化
合物からなる被覆３０（以下ハーメチック被覆という）
を設け、外部から光ファイバ３の内部へＨｌｏやｈが侵
入するのを防止する、いわゆるハーメチック被覆光ファ
イバ４０と称されるものが提案されている。

このハーメチック被覆光ファイバ４０の特徴は、前記外
部からのＨｇｏやＩ＋、の侵入を防止でき、その結果耐
水素特性が向上するだけでなく、光ファイバの疲労特性
も向上することが見出され、現在その製造をいかにして
安定に、かつ効率良く行うか検討が急がれている。

第４図は従来行われているハーメチック被覆光ファイバ
４０の製造方法の一例を示すものである。

これは光ファイバ用母材１を線引炉２に導入してコア３
ａ、クラッド３ｂを有する光ファイバ３と成し、これを
熱ＣＶＤ用の反応炉５に導く、この反応炉５の外側には
必要に応じてヒータ６が配置されていて、該ヒータ６に
より反応炉５内には加熱ゾーン７が設定されている。符
号８はハーメチック被覆用の原料ガス導入口で、ここか
ら原料ガス、例えばメタン、エタン、エチレン、アセチ
レン、プロパン、ブタン等の炭化水素ガスが、これに通
常希釈ガスとして添加されるＮ！ガスと共に反応炉５へ
と供給される。また符号９はガスの排気口を示し、符号
１０Ａ　、ＩＯＢはそれぞれ前記反応炉５の両端部を示
し、ここにはシールガス導入口１１Ａ　、　ＩＩＢが設
けられていて、反応炉５内への外気の導入を防ぐため前
記導入口Ｉｔ＾、ＩＩＢを介してシールガス、例えば不
活性ガスの１つであるＮ、ガスが供給されている。

このようにして成る反応炉５内に導かれた光ファイバ３
の表面には、前記原料ガスが前記ヒータ６の加熱により
熱分解されてカーボンが生成され、これが気相化学反応
により光ファイバ３の表面上に堆積し、第３図に示すよ
うなハーメチック被覆３０が形成される０図中の符号４
は外径測定器で、この値により線引速度や光ファイバ用
母材ｌの送り速度が調整され光ファイバ３の外径が一定
になるように制御される。

尚、ＳｉＣ、ＴｉＣからなるハーメチック被覆３０を形
成しようとする場合は、炭化水素ガスにＳ　ｉ　Ｉｆ　
ａやＴｉＣＩａ等を添加すればよい、以下前述した一連
の方法を熱ＣＶＤ法と称す。

このようにして得られたハーメチック被覆光ファイバ４
０の外側には通常の方法でプラスチック被覆が形成され
る０例えば紫外線硬化性樹脂を塗布袋２１２でハーメチ
ック被覆光ファイバ４０上に塗布し、これを紫外線照射
炉等の硬化炉１３により硬化せしめ、巻取機１４で巻き
取る。ここで塗布する樹脂として熱硬化性樹脂や熱可塑
性樹脂も使用でき、熱硬化性樹脂を使用する場合であれ
ば、前記硬化炉１３として加熱炉を配すればよい。

ところが前述した従来の方法では、相対的に温度が高い
反応炉５の内周壁近傍で熱分解されたカーボンが反応炉
５内の空間に比較的粒径の大きなスス状粒子として浮遊
し易く、これがハーメチック被覆３０内に混入するとハ
ーメチック被覆３０の密度が低下し、かつ光ファイバ３
の表面から剥離し易くなる。その結果、前述した耐水素
特性や疲労特性が低下するという問題があった。

そこで近年、光ファイバ３自身の持つ熱を利用して、原
料ガスの熱分解をできるだけ光ファイバ３の表面近傍で
のみ行わせ、前述したように反応炉５の内周壁近傍で熱
分解が進んだ場合生じ易いと考えられているスス状粒子
の発生を防止するという提案も成されている。

この方法を具体的に説明すると、例えば線引炉２に反応
炉５をできるだけ接近させて、線引後の光ファイバ３の
温度低下をできるだけ防ぐようにして光ファイバ３を反
応炉５へと導き、主として光ファイバ３の表面近傍にて
原料ガスの熱分解を行い、スス状粒子の混入しない、す
なわち高密度のハーメチック被覆３０を形成しようとす
るものである。

しかしこの方法の場合、形成されるハーメチック被覆３
０の厚さはほとんど光ファイバ３の表面温度に依存して
しまう、その結果低線速でハーメチック被覆３０を行わ
なければならないような場合、光ファイバ５は線引炉２
と反応炉５の間で必要以上に冷却されてしまい、反応炉
５に入る直前には原料ガスを必要量熱分解せしめるに足
る表面温度を維持していない場合がでてくる。その場合
所望厚のハーメチック被覆３０を得ることができなくな
り、もって耐水素特性や疲労強度を充分に満足せしめる
ハーメチック被覆光ファイバ４０が得られないという問
題があった。

〔発明の目的〕

前記問題に鑑み本発明の目的は、広い製造条件下で、例
えば製造線速の幅を広くとっても、充分なハーメチック
被覆厚さを有するハーメチック被覆光ファイバを得るこ
とのできる方法を提供することにある。

〔発明の構成〕

前記目的を達成すべく本発明は、光ファイバ用母材から
光ファイバを線引し、しかる後に該光ファイバを反応炉
内を通過せしめ、その表面上に熱ＣＶＤ法によりカーボ
ンまたはカーボン化合物からなるハーメチック被覆を施
すハーメチック被覆光ファイバの製造方法において、前
記反応炉内に前記原料ガスと共に酸化性ガスを供給する
ことを特徴とするものである。

〔発明の実施例〕

以下に本発明の実施例を図面を参照して詳細に説明する
。本発明者は前述した従来の製造方法を充分に検討した
結果、前記原料ガスと共に、例えば酸素等の酸化性ガス
を少量供給してやれば、光ファイバ３の走行速度が遅い
場合でも、すなわち光ファイバ３の表面温度が多少不足
している場合でも、光ファイバ３の表面近傍における原
料ガスの熱分解を促進せしめ、所望厚のハーメチック被
覆３０が得られることを見出した。このメカニズムを以
下のように推論した。

すなわち、原料ガスと酸化性ガスとは反応炉５内で下記
反応式（１）が示すような発熱反応をする。

この発熱反応によって生ずる熱が（２）式に示す原料ガ
スの熱分解を助け、もってハーメチック被覆３０の形成
が促進される、というものである。

ＣｌＯ２＋　３０ｔ　　　　　２Ｃ（ｈ　＋　２ＨｔＯ
＋Ｃ熱］　−（１１ＣｔＨｓ　　　　　　　　２Ｃ＋２
Ｈｚ−−−−−−−一−（２）尚、（２）式における２
Ｃがハーメチック被覆３０として光ファイバ３の表面上
に堆積するものである。

上記式では酸化性ガスとして酸素を使用しているが、こ
の他にも空気の如く酸素を含んでいるもの、あるいはア
セトン等のように分解して酸素を発生するガスも適用で
きる。また原料ガスについても前記Ｃｔ　ＩＩ　ａガス
の他に、ＣｔＨｔガス等の他の炭化水素ガスあるいはこ
れに５ｉＨａやＴｉＣｌ４等を添加したものも使用でき
ることは言うまでもない。

以下に本発明の実施例を具体的に述べる。

実施例 前記第４図に示す装置において、まず反応炉５として内
径５０ＩｌｌＩ、厚さ２１１１１、長さ４５０ｍｍの石
英ガラス製の炉を用意した。これをヒータ６にて包囲し
たが、本実施例ではこのヒータ６は必要でながったため
使用しなかった。もちろん原料ガスの熱分解温度が高い
とき等必要に応じて使いわければよい。

そして原料ガスとしてはＣｔ　ＩＩ　＜ガスを、また酸
化性ガスとしては酸素ガスを用い、両ガスを原料ガス導
入口８から一緒に供給した０両ガスの総量は２、Ｏｊ２
／ｍｉｎである。また反応炉５を外気からシールするた
めにＮ７ガスをシールガス導入口１１Ａ　、　１１Ｂを
介して５１／ｍｉｎづつ流し込んだ。

そしてまず光ファイバ３を反応炉５内に通さない状態で
排気口９から排気されるガスの濃度を分析し、反応が５
内の酸素分圧が所定の値になる条件を求めておいた。

次に光ファイバ用母材ｌから線引を開始し、線速５００
１ＩＩ／ｗｉｎで光ファイバ３を反応炉５内に導いた。

ここで反応炉５内の酸素分圧を、前述の如く予め求めて
おいた条件に従って数レベル変化させ、原料ガス分圧に
対する酸素ガス分圧の比率と光ファイバ３の表面上に形
成されるハーメチック被覆３０のＪ７さの関係を調べる
ようにした。

また得られた外径１２５μ腸のハーメチック被覆光ファ
イバ４０上には従来法により紫外線硬化性樹脂から成る
樹脂被覆が外径２５０　ｕ−になるように塗布装置１２
と硬化炉１３により形成され、巻取機１４にて巻き取ら
れた。尚、各酸素ガス分圧レベルにおいて約２ｋｍのハ
ーメチック被覆付き光ファイバ心線を製造した。

このようにして得た各光ファイバ心線から樹脂被覆を除
去し、しかる後軸に対して直角に切断して、その横断面
を電子顕微鏡にて観察し、ハーメチック被覆３０の厚さ
を測定した。この結果を第１図に示す。この図で縦軸は
ハーメチック被覆３０の厚さ（人）で、横軸は酸素ガス
分圧Ｐ。２の原料ガス分圧Ｐ、に対する比率（％）を示
している。

本図が示すように酸素ガス分圧Ｐ。２がＯの場合、すな
わち従来方法の場合は、本発明の実施例のものより原料
ガスを多く供給しているにもかかわらず、耐水素特性及
び疲労強度を向上させるのに最小限必要とされている約
３００人の厚さのハーメチック被覆３０を形成すること
ができなかった。

これに対して本発明の場合は５００Å以上の厚さを形成
することができた。但し、前述した条件下では、添加す
る酸素のガス分圧Ｐ。□を原料ガス分圧Ｐ、に対して３
〜５０％の範囲に入るようにする必要があった。もちろ
んこの値は、酸化性ガスとして酸素以外のガスを使用し
た場合、あるいは原料ガスとしてＣｔ　１１４ガス以外
のものを使用した場合等、その条件が異なる場合は、当
然異なる値となる。

尚、前述において酸素ガス分圧Ｐ。２が原料ガス分圧Ｐ
Ｇに対して５０％以上になった場合は、当然のことなが
ら原料ガスの比率が減少するため、所望厚のハーメチッ
ク被覆３０が形成できなかったものと推定される。

次に酸素ガス分圧ｐｏｔがＯのもの、すなわち従来方法
にて製造したものと、酸素ガス分圧Ｐ０．／原料ガス分
圧Ｐ６を２０％にした本発明の実施例のものとを、１０
０％水素雰囲気、７５℃、ｆａｔｓの条件下に２４時間
晒し、しかる後これら光ファイバ心線のロススペクトル
を観察したみた。この結果を第２図に示す。

第２図において本発明の実施例のものを実線で、従来法
で製造した比較例のものを点線にて示している。この図
が示すように比較例のものでは、いわゆる水素ロスの典
型と言われる波長１．２４μｍでの伝送損失増加が著し
いが、本発明の実施例のものでは水素による損失増加は
全く見られない。尚、この実線は水素雰囲気に晒す前に
これら光ファイバ心線のロススペクトルを測定したもの
と一敗していた。このことは、従来方法で製造したもの
は、ハーメチック被覆の厚さが不足していて、充分な耐
水素特性を存していないが、本発明の方法で得たもので
は耐水素特性を満足するに足る充分なハーメチック被覆
厚さを存していることを示している。

このように本発明の方法によれば、原料ガスに酸化性ガ
スを混入せしめたことにより、該酸化性ガスと原料ガス
の反応により生ずる反応熱を原料ガスの熱分解に寄与さ
せることができるため、仮に熱ＣＶＤ用の反応炉に入る
直前の光ファイバ自身の表面温度が多少低かったとして
も、有効厚さのハーメチック被覆を形成することができ
る。すなわち本発明によれば所望厚さのハーメチック被
覆を形成できる製造条件が従来に比して広がり、ハーメ
チック被覆光ファイバの製造がより容易になるという効
果がある。

〔発明の効果〕

以上の如く本発明の方法によれば、ハーメチック被覆光
ファイバを製造するに際して、従来よりもより広い範囲
で製造条件を設定できるため、より容易に、しかも安定
してハーメチック被覆光ファイバを製造することができ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係わるもので、１条件下における酸素
ガス分圧Ｐ０２／原料ガス分圧Ｐ、の比率と形成される
ハーメチック被覆厚の関係を示すグラフ、第２図は本発
明の一実施例のものと比較例のものとを水素雰囲気に晒
し、しかる後各々のロススペクトルを観察した結果を示
すグラフ、第３図はハーメチック被覆光ファイバの一例
を示す横断面図、第４図はハーメチック被覆光ファイバ
の製造方法を説明するための説明図である。 １〜光ファイバ用母材　２〜線引炉　３〜光ファイバ　
５〜反応炉　６〜ヒータ　８〜原料ガス導入口　１１Ａ
　、　ＩＩＢ〜シールガス導入口特許出願人　　　古河
電気工業株式会社ＰＯ２／　ＰＧ （％） 第 図 波 長 （７ｚｍ） 第 図 第 図

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）光ファイバ用母材から光ファイバを線引し、しか
   る後に該光ファイバを反応炉内を通過せしめ、その表面
   上に熱ＣＶＤ法によりカーボンまたはカーボン化合物か
   らなるハーメチック被覆を施すハーメチック被覆光ファ
   イバの製造方法において、前記反応炉内に前記原料ガス
   と共に酸化性ガスを供給する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。
2. （２）前記原料ガスとしてＣ＿２Ｈ＿４ガスを用い、か
   つ前記酸化性ガスとして酸素を使用し、しかも該酸素ガ
   スの分圧Ｐ＿ｏ＿２の原料ガス分圧Ｐ＿６に対する比が
   ３〜５０％であることを特徴とする請求項１記載のハー
   メチック被覆光ファイバの製造方法。