JPH02282208A - 光ファイバ - 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】 し産業上の利用分野］ この発明は、炭素被膜を被覆した光ファイバに関し、炭
素被膜の結晶構造を特定することにより、光ファイバの
耐水素特性を格段に向上せしめたものである。

［従来技術とその課題］ 石英系光ファイバは、水素と接触するとファイバ内に拡
散した水素分子の分子振動に起因する吸収損失が増大し
、さらにドーパントとして含有されているＰ　２０５．
Ｇ　ｅｏ　、、、Ｂ　、、０３などが水素と反応しｏ　
ｒ−■基としてファイバガラス中に取り込まれるため、
ＯＩ−Ｉ基の吸収による伝送損失も増大してしまう問題
があった。

このような弊害に対処づ−るノニめ、水素吸収能を有す
る液状の組成物を光ケーブル内に充填する方法（特願昭
６１−２５１８０８号）などが考えられてし）るが、そ
の効果か不十分であるうえ、４Ｗ　ａが複雑となって経
済的に６問題がある。

このような問題を解決するため、最近化学気相成長法（
以下、ＣＶ　Ｄ法と略称する）によって先ファイバ表面
に炭素被膜を形成し、これによって光ファイバの耐水素
性を向」ニさせうろことが発表されている。

ところが光フアイバ表面に形成する炭素被膜の結晶構造
の種類により、その耐水素特性が大きく異なることが判
明し、一定の結晶構造を示す炭素被膜のみを光フアイバ
表面に被覆することが提案されているが、炭素被膜の結
晶構造を限定することは困難であった。

この発明は」二記課題を解決するためになされたもので
あって、炭素被膜の結晶構造を特定することにより、充
分な耐水素特性を示す光ファイバを提供することを目的
としている。

［課題を解決するための手段］ この発明の光ファイバは、Ｘ線回折法によって得られる
結晶格子の（００２）面における見掛（）の大きさＪ、
ｃ（００２）が１５Å以上となる炭素被膜を有してなる
ことをその解決手段とした。

以下、この発明の詳細な説明する。

第１図はこの発明の光ファイバの一例を示すもので、図
中符号Ｉは光ファイバ裸線である。この光ファイバ裸線
ｌは石英系ガラス、多成分系ガラスなどのガラスからな
るものである。この光フアイバ裸線ｌ上には炭素被膜２
が設けられている。

この炭素被膜２上にはさらに必要に応じて樹脂被膜３が
設けられている。

ここでの炭素被膜２は、炭化水素を分解して得られたら
のなとであり、Ｘ線回折法による結晶格子の（００２）
面における見掛けの大きさＬｃ（００２）が１５Å以上
となるものである。

Ｘ線回折法による結晶格子の（００２）面における見掛
けの大きさＬｃ（００２）を算出するには、以下の方法
を用いることができる。

光フアイバ裸線１表面に形成された炭素被膜２にＸ線を
照射し、透過法にて炭素被膜２のＸ線回折を測定する。

この際に用いるＸ線発生装置としては、ＣｕＫα線をＸ
線源とした出力３５ｋＶ、　　Ｉ　５ｍＡのものを用い
、第２図に示したようなＸ線回折ピークが得られた。な
お第２図中、ＩＩ）は回折ピークの強度を示し、Ｉ　Ｉ
）／２は上記１ｐの半分の強度を示し、Ｉ　ｐ／２にお
ける回折ピークの幅を半値幅βＥとした。そして炭素被
膜２の結晶の（００２）面に相当する回折角（２θ）の
２６．５５°における回折ピークの半値幅から、Ｓ　ｃ
ｈｅｒｒｅｒの式と呼ばれる下記（１）式を用いてＬｃ
（００２）を求めた。

Ｌｃ（００２）＝　Ｋλ／β、ｃｏｓＯＢ　−（１）た
だし式中、 に＝１０、 λ　測定に使用したＸ線の波長、 βｏ−（βＥ２−βＴ２）Ｉ／２ βＥ・半値幅（測定値）、 βＩ＝１．０５ＸｌＯ−２ｒａｄ、 ＯＢ・ブラッグ角である。

このような炭素被膜２を光フアイバ裸線１表面に被覆す
る方法としては、たとえば炭化水素化合物を熱分解して
ラジカルまたはイオンとし、これを炭素被膜２として光
フアイバ裸線１表面に析出させる熱ＣＶＤ法などを用い
ることができる。第３図はこの熱ＣＶＤＩに好適に用い
られる光ファイバの製造装置の一例を示した６のである
。

第３図中、符号１は光ファイバ裸線である。光ファイバ
裸線１は、光フアイバ母材（図示せず）を光フアイバ紡
糸炉４内で加熱紡糸したもので、光ファイバ裸線１は紡
糸されると共に、光フアイバ紡糸炉４の下段に設けられ
た加熱炉５内へ供給されるようになっている。この加熱
炉５は、上段の光フアイバ紡糸炉４内で紡糸された光フ
アイバ裸線１表面に炭素被膜２を熱ＣＶＤ法によって形
成するためのものであって、その内部にてＣＶＤ反応を
進行させる概略円筒状の反応管６と、この反応管６を加
熱する発熱体７とから構成されている。

この反応管６の上部には、反応管６内へ原ｉｓ化合物を
供給する原料化合物供給管６ａが、下部には未反応ガス
等を排気する排気管６ｂが、それぞれ取り付けられてい
る。反応管６と、これを加熱する発熱体７とは、加熱温
度等によって適宜選択することができ、抵抗加熱炉、誘
導加熱炉、赤外線加熱炉等を用いることができるほか、
発熱体７には高周波またはマイクロ波を用いてプラズマ
を発生させて原料化合物をイオン分解させるようなもの
を用いることもできる。またこの加熱炉５の下段には、
樹脂液塗布装置８と硬化装置９とが連続して設けられて
おり、」−記加熱炉５内で光フアイバ裸線１表面に形成
された炭素液＠２」−に樹脂被膜３が形成できるように
なっている。

上記装置を用いて光ファイバ裸線１表面に炭素被膜２と
樹脂被膜３とを形成するには、以下の工程による。

光フアイバ母材を光フアイバ紡糸炉４内で加熱紡糸する
と共に、光フアイバ紡糸炉４の下段に設」られた加熱炉
５、樹脂液塗布装置８、硬化装置９内へ挿通し、これら
の中心軸上を所定の線速で走行するように供給する。つ
いで発熱体７を発熱させて反応管６内を所定温度に加熱
すると共に、原料化合物供給管６ａより原料化合物を反
応管６内へ供給する。この原料化合物としては、その分
子中に炭素原子を含有ケる化合物であり、熱分解等によ
って炭素被膜を析出するものを用いることができる。ま
たこの原料化合物はガス状態にして反応管６内へ供給す
るほか、不活性ガス等によって希釈して供給することが
できる。

反応管６内で原料化合物を熱分解させて、ラジカルある
いはイオンとし、これを光フアイバ裸線表面に析出さ且
ることにより、炭素被膜を形成することができる。

このようにして、その表面に炭素被膜２が形成された光
ファイバを、下段に設けられた樹脂液塗布装置８内へ導
入し、ついて樹脂液を硬化さぜる硬化装置９内へ挿通ず
る。樹脂液塗布装置８内へ挿通された光ファイバ裸線Ｉ
に、保護被覆層を形成するための紫外線硬化型樹脂液あ
るいは熱硬化型樹脂液等を塗布し、ついで塗布された樹
脂液に好適な硬化条件を有する硬化装置９内で硬化して
樹脂被膜３を形成する。

なお、光フアイバ裸線１表面に炭素被膜２を被覆するに
は、上記のように熱ＣＶＤ法を用いる他にも、プラズマ
ＣＶＤ法等により炭化水素化合物を分解し、ラジカルま
たはイオンとし、炭素被膜２として堆積させる方法など
を用いることができ、光フアイバ裸線１表面に炭素被膜
２を析出できものであれば、その方法に関しては特に限
定されるものではない。

以下、Ｌｃ（００２）の適正値を求めるための試験例に
ついて述べる。

［実施例］ １、ｃ（００２）の適正値を求めるために光フアイバ裸
線１表面に種々の条件にて炭素被膜２を形成し、得られ
た光ファイバの結晶格子の見掛：ノの大きさと、耐水素
特性との関係を調べた。

（製造例１） 第３図に示したと同様の光ファイバの製造装置を用意し
、この製造装置内にＧｅＯ２がドープ剤として含浸され
たコア部を有する外径３０＋ｎｍの光フアイバ母材を設
置した。この光フアイバ母材を２０００℃に加熱して、
３０ｍ／分の紡糸速度で外径１２５μｍの単一モードフ
ァイバに紡糸した。次に反応管内を１２００°Ｃに加熱
しつつ、炭素被膜を形成する原料化合物として約５ｖｏ
１％にアルゴンガスで希釈したベンゼン蒸気を約３ρ／
分の流量で供給して紡糸された光フアイバ裸線表面に炭
素被膜を形成した。

さらに紫外線硬化型樹脂コート用ダイスポット内にウレ
タンアクリレート樹脂液（ヤング率７０ｋｇ／ｍｍ２、
伸び６０％）を封入し、上記光フアイバ表面に樹脂液を
塗布した後、紫外線ランプにより樹脂液を硬化させ、外
径が約３００μｍの光ファイバとした。

（製造例２） 反応管内の温度をｌ０００°Ｃにし、原料化合物をｏ−
クロロメヂルトルエンとした以外は製造例１と全く同様
にして光ファイバを製造した。

（製造例３） 原料化合物としてエチレンを用いた以外は製造例１と全
く同様にして光ファイバを製造した。

（製造例４） 原料化合物として１．２ジクロロエタンを用い、反応管
内の温度を１３００°Ｃとした以外は製造例１と全く同
様にして光ファイバを製造した。

（製造例５） 反応管の温度を１５００°Ｃとし、紡糸速度を１５ｍ／
分とした以外は製造例１と全く同様にして光ファイバを
製造した。

（製造例６） 第３図に示した装置の上下に差動排気装置を接続して反
応管内を減圧とし、アルゴンプラズマを発生させ、その
領域内にアルゴンガスで５■０１％に希釈したベンゼン
蒸気を原料化合物として供給し、光フアイバ裸線表面に
炭素被膜をプラズマＣＶＤ法によって堆積させた以外は
、製造例１と同様にして光ファイバを製造した。

（比較例Ｉ） 原料化合物を１．２ジクロロエチレンとし、反応管内の
温度を９００°Ｃとした以外は製造例Ｉと全く同様にし
て光ファイバを製造した。

（比較例２） 原料化合物を１．１．２．２テトラクロロエタンとした
以外は製造例１と全く同様にして光ファイバを製造した
。

（比較例３） 反応管内の温度を１０００°Ｃ１紡糸速度を５０ｍ／分
とした以外は製造例１と全く同様にして光ファイバを製
造した。

（試験例１） 」二記製造例１ないし６、および比較例１ないし３で得
られた各光ファイバをＩｋｍ、約１５０ｍｍφの束状態
に集合させ、これを水素分圧１０　ａｔｍ。

温度８０°Ｃの水素加圧容器内に４８時間放置した後、
波長１．２４μｍにおける伝送損失の増加量を測定した
。

（試験例２） 製造例１ないし６、および比較例１ないし３て得られた
各光ファイバの樹脂被膜を除去した後、長さ４０ｍｍに
切り揃えたものをそれぞれ４０ｍｇ−Ｊつを成型金型中
に配列させ、コロンオノーアルコール溶液を用いてこれ
らを固定し、幅１ｍｍの測定試料を作製した。

上記測定試料のそれぞれのＸ線回折をＸ線発生装置（理
学電機社製、Ｘ線源：ＣｕＫａ線、山内３５ｋＶ、］　
５ｍＡ）を用いて測定した。そして回折角２６５５°に
お（Ｊる回折ピークを、結晶格子の（００２）面におけ
るピークとして、このピークの半値幅より上記Ｓ　ｃｈ
ｅｒｒｅｒの式を用いて結晶格子の見掛けの大きさＬｃ
（００２）を算出した。

そして試験例Ｉにて得られた耐水素特性と、試験例２に
て得られた炭素被膜の結晶格子の見掛υの大きさとの関
係を調べた。この結果を第１表に併せて示した。

（以下、余白） 第１表 面における見掛けの大きさＬｃ（００２）が１５人以」
二となる炭素被膜を有してなるものであるので、実用に
十分な耐水素特性を示すものとなる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の光ファイバの一例を示した概略断面
図、第２図はこの発明の光ファイバのＸ線回折のピーク
を示したグラフ、第３図はこの発明の光ファイバを製造
する際に好適に用いられる製造装置の一例を示した概略
構成図である。 １・光ファイバ裸線、 ２・・炭素被膜。 第１表より、光フアイバ裸線表面に形成した炭素被膜の
結晶格子の見掛（プの大きさＬｃ（００２）ｈ月５Å以
上であると、良好な耐水素特性を示すことが確認できた
。 ［発明の効果］

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 　Ｘ線回折法によって得られる結晶格子の（００２）面
   における見掛けの大きさＬｃ（００２）が１５Å以上と
   なる炭素被膜を有してなる光ファイバ