JPH0235404A - 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】 ［産業上の利用分野コ この発明は、炭素被膜を形成した光ファイバに関し、炭
素被膜の原料化合物およびその熱分解条件を特定するこ
とにより、耐水素特性を大幅に向上せしめるようにした
ものである。

［従来の技術］ 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、ＯいＧ６
０　ｔｓＢ　ｔｏ　ｚなどが水素と反応しＯ■（基とし
てファイバガラス内に取り込まれるため、ＯＨ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するため、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）などが考えられているが、その効果
が不十分であるうえ、構造が複雑となって経済的にも問
題がある。

ところで、最近ＣＶＤ法によって光フアイバ表面に炭素
被膜を形成し、これによって光ファイバの耐水素特性を
向上させうろことが発表されている。

ｒ発明が解決しようとする課題］ しかしながら、炭素被膜の原料となる炭素化合物の種類
、熱分解条件などによって、得られる炭素被膜の水素透
過阻止作用やファイバの機械的強度が大きく左右され、
現状では充分実用に耐えうる耐水素特性を有する炭素被
覆ファイバを得るには至っていない。

［課題を解決するための手段］ この発明においては、炭素数１５以下の炭化水素あるい
はハロゲン化炭化水素を原料化合物として用いること、
もしくは炭化水素あるいはハロゲン化炭化水素を温度４
００〜１１００℃で熱分解することをその解決手段とし
た。

［作用］ このような条件の下で得られた炭素被膜はいずれも緻密
な構造を有し、極めて高い水素透過阻止作用を発揮する
とともに光フアイバ自体を補強し、光ファイバの機械的
強度も高めることができる。

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しので、図
中符号ｌは光ファイバ裸線である。この光ファイバ裸線
！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１上には炭素被膜２
が設けられている。

この炭素被膜２上にはさらに樹脂波１１！ｆ［３が設け
られている。

ここでの炭素被膜２は、炭素数が１５個以下の炭化水素
あるいは炭素数が１５個以下のハロゲン化炭化水素を原
料化合物としてこれを熱分解して得られたものである。

炭素数１５個以下の炭化水素としては、常温で気体のガ
ス、例えばエタン、プロパン、エチレン、メタン、アセ
チレンなどやこれら混合気体、常温で液体のペンタン、
ヘキサン、オクタン、ベンゼン、トルエンなどやこれら
混合溶液、常温で固体のナフタリンなどが挙げられる。

また炭素数１５個以下のハロゲン化炭化水素としては、
例えばテトラフルオロメタン、ジクロルメタン、ジクロ
ルエタン、ジクロルエチレン、ジクロルベンゼン、トリ
クロルエタン、ブロムベンゼン、ブロムメタンなど種々
のものが挙げられるが、毒性などの取り扱いの観点から
ハロゲンとして塩素を用いたものが好ましい。特に炭素
数が２である塩素化炭化水素は、炭素被膜析出速度が速
いため所定の膜厚を得るまでの接触時間を短くすること
ができ、光ファイバの紡糸速度を向上させることができ
るので好適である。

炭素被膜２を形成する炭化水素またはハロゲン化炭化水
素の炭素数が１６個以上となると原料化合物が炭素化す
る分解速度が非常に遅くなるため、原料化合物を気相化
し分解することにより炭素をファイバ裸線１表面に析出
させるＣＶＤ法が利用できなくなり、光ファイバの紡糸
工程に連続して炭素被膜２の被覆工程を行うことが困難
となる。

またアルコール類、ケトン類、エステル類などの酸素原
子をその構造中に有した炭素化合物は、分解によって炭
素化する効率が非常に低いとともに、煤状物質が形成さ
れ易く、炭素線膜２を形成しにくい。

よって光フアイバ裸線表面に炭素被膜を形成する原料と
しては炭素数が１５以下の炭化水素またはハロゲン化炭
化水素でなければならない。

これら炭素数が１５以下の炭化水素またはハロゲン化炭
化水素の分解の方法としては、抵抗加熱炉、誘導加熱炉
、赤外線加熱炉などで加熱分解する方法、あるいは原料
をガス状に気化させた後、窒素、ヘリウム、アルゴンな
どの不活性ガスで希釈し、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、イオン分解する方法などが
挙げられる。

またこの発明にあっては、炭化水素またはハロゲン化炭
化水素を４００〜１１００℃の温度範囲で熱分解させて
得られた炭素被膜を形成することもできる。この熱分解
温度としては、原料化合物が炭素化する温度である４０
０℃が少なくとも必要であるが、ｔ　ｔｏｏ℃以上にな
ると原料化合物が分解されて炭素化する際の構造が黒鉛
構造に近くなり、形成された炭素被膜が脆くなる。この
ため光ファイバに歪が生じ、伝送損失の増加や機械的強
度の低下を招くので好ましくない。さらに光ファイバ裸
線ｌを構成する石英の徐冷点が１１７０℃付近にあるこ
とから、紡糸された石英ファイバが再び加熱され、結晶
構造の変化を起こし、ファイバ表面に作用していた収縮
応力が解放されるため弾性力が低下するので非常に脆く
なる。

また光ファイバ裸線１表面に形成される炭素被膜２の構
造は原料化合物の熱分解温度により変化し、その構造の
相異により水素透過阻止能力がそれぞれ異なる。すなわ
ち、熱分解温度が１１００°Ｃを越えると、熱分解する
原料化合物中の炭素含有率が低下するため、炭素被膜２
の気孔率が高くなり、水素分子の拡散が容易となる。よ
って光フアイバ裸線１表面に達する水素透過量が増加し
、光ファイバの吸収損失が増加する。このことより光フ
ァイバの耐水素特性および機械的強度を共に向上させる
ための原料化合物の熱分解温度は、４００〜１１００℃
でなければならない。なおこの場合の原料化合物として
は特に限定されないが、炭素数が１５以下の炭化水素ま
たはハロゲン化炭化水素が好ましい。

さらにこの発明では炭素数が１５以下の炭化水素または
ハロゲン化炭化水素を４００〜１■００℃で熱分解させ
ると、光ファイバ裸線１表面にピンホール等のない良質
の炭素被＠２を高速度で得ることかできる。

また光フアイバ表面に形成された炭素被膜２の膜厚は、
水素透過による光ファイバの伝送損失の低減および機械
的強度の向上の見地より０．１μｍ以上０．６μｍ未満
が好ましい。膜厚が０．１μｍ未満であると、局部的に
薄い部分やピンホールが形成されやすく、その部分から
水素が透過し、光ファイバの伝送損失が増大するので好
ましくない。また膜厚を０．６μｍ以上にしても、炭素
披Ｈ２の水素透過阻止能力が際立って向上しないばかり
か形成された炭素被膜２にクラックが生じたり、光ファ
イバ裸線１表面からの炭素被膜２の剥離が起こり易くな
るので、好ましくない。

また光ファイバの用途により、炭素被膜２の表面に種々
の樹脂被膜３を形成して用いることができる。

［実施例コ （実施例１） 光フアイバ母材から光ファイバ裸線を紡糸する紡糸装置
内に、内径４０ｍ１ｔｌの石英管を通した抵抗加熱炉を
取り付けた。次にこの紡糸装置内に、Ｇｅ０１がドープ
剤として含浸されたコア部を有する外径３０ｍｍ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
の光ファイバに紡糸するとともに、上記抵抗加熱炉内を
＋０００°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１ｖｏ１％にアルゴンガスで希釈したベ
ンゼン蒸気を約５１２／分の流１で供給して紡糸された
光ファイバ裸線に炭素被膜を形成した。

このようにして得られた光ファイバの炭素被膜の膜厚は
、ファイバ長さＩｋＩＱにわたって０．１〜０．３μｍ
で均一であることを電子顕微鏡により確認した。

（実施例２） 原料化合物として約１０ｖｏ１％にアルゴンガスで希釈
したベンゼン蒸気を用いた以外は実施例１と全く同様に
して炭素被膜が形成された光ファイバを製造した。

得られた光ファイバの炭素被膜の膜厚はファイバ長１ｋ
ｍにわたって０．６〜１．０μｍであった。

（実施例３） 炭素被膜を形成する原料化合物として約１　ｖｏ１％に
アルゴンガスで希釈した１、２ジクロルエタンを用いた
以外は実施例１と全く同様にして炭素被膜が形成された
光ファイバを得た。

（実施例４） 抵抗加熱炉の加熱温度を５００℃、原料化合物として約
１　ｖｏ１％にアルゴンガスで希釈した■、１、Ｉｌ−
リクロルエタンを用いた以外は実施例１と全くと同様に
して炭素被膜が形成された光ファイバを製造した。

得られた光ファイバの炭素被膜の膜厚は、ファイバ長さ
Ｉｋ＋ｎにわたって、０．１〜０．３μ−と均一である
ことを電子顕微鏡により確認した。

（実施例５） 抵抗加熱炉の加熱温度を６００　”Ｃ１原料化合物とし
て約１ｖｏ１％にアルゴンガスで希釈したトランス１，
２ジクロルエチレンを用いた以外は実施例１と全くと同
様にして炭素被膜が形成された光ファイバを製造した。

（実施例６） 抵抗加熱炉の加熱温度を８００℃、原料化合物として約
１　ｖｏ１％にアルゴンガスで希釈したジクロルメタン
を用いた以外は実施例１と全くと同様にして炭素被膜が
形成された光ファイバを得た。

得られた光ファイバの炭素被膜の膜厚は、ファイバ長さ
ｌｋ＋ａにわたって、０．１〜０．２μｍと均一である
ことを電子顕微鏡により確認した。

（実施例７） 抵抗加熱炉の加熱温度を１１００℃、原料化合物として
約１　ｖｏ１％にアルゴンガスで希釈したビニルナフタ
レンを用いた以外は実施例Ｉと全くと同様にして炭素被
膜が形成された光ファイバを製造した。

（実施例８） 実施例！で製造された光ファイバを、ウレタンアクリレ
ート樹脂液（ヤング率５０　ｋｇ７　ａｍ”、伸び１０
％）を封入したダイスポット内を線速度６０ａ＋／分で
通過させて、ウレタンアクリレート樹脂液を炭素被膜上
に塗布したのち、紫外線照射装置内にて上記樹脂液を硬
化させ、外径が約２５０μｍの光ファイバとした。

（実施例９） 抵抗加熱炉の加熱温度を１２００　’Ｃとした以外は実
施例１と全く同様にして炭素被膜が形成された光ファイ
バを製造した。

（実施例１０） 原料化合物として約１ｖｏ１％にアルゴンガスで希釈し
たｎ−ヘキサノールを用いた以外は実施例１と全く同様
にして炭素被膜が形成された光ファイバを製造した。

（実施例１１） 抵抗加熱炉内での加熱温度を１１００　’Ｃ１原料化合
物として約１　ｖｏ１％にアルゴンガスで希釈したナフ
タセンを用いた以外は実施例１と全くと同様にして炭素
被膜が形成された光ファイバを製造したところ、光フア
イバ表面に薄い炭素被膜が形成さた。

（実施例１２） 抵抗加熱炉の加熱温度を４００℃、原料化合物として約
１　ｖｏ１％にアルゴンガスで希釈した１１２トランス
ジクロルエチレンを用いた以外は実施例１と全くと同様
にして炭素被膜が形成された光ファイバを製造した。

（比較例１３） コア材にＧｅｍ、をドープ剤として含有させた外径３０
ｍｍの光フアイバ母材を２０００℃に加熱し、３０ｍ／
分の速度で外径１２５μｍの光ファイバを紡糸した。

上記実施例！ないし比較例１３で得られた各光ファイバ
をそれぞれ５００＋ｎ取り出し、１．２４μｍ波長帯お
よび１．３９μｍ波長帯の各波長帯における光伝送損失
を測定した。この後、各光ファイバを、温度１５０℃、
水素分圧がＩ　ａｔｍの密閉容器内に２４時間放置し、
１．２４μｌ波長帯および１．３９μｍ波長帯の各光伝
送波長特性を測定し、水素による伝送損失の増加量を比
較した。

この結果を第１表に示した。

さらに上記実施例！ないし比較例１３で得られた各光フ
ァイバをそれぞれ２０本ずつ用意し、ゲージ長３０ｃｍ
、歪速度１０％７分の条件下で引っ張り、破断確率と引
っ張り強度のワイブルプロットを行い、５０％破断確率
での引っ張り強度を測定した。この結果を第１表に併せ
て示した。

以上の実験結果より、その表面に炭素被膜が形成された
実施例１ないし１２の光ファイバは、その表面に炭素被
膜が形成されていない比較例１３に比べて、いずれも水
素の透過による伝送損失の増加量が少なく、引っ張り強
度の高いものであることが確認された。

［発明の効果］ 以上説明したように、この発明の光ファイバは、炭素数
が１５以下の炭化水素あるいはハロゲン化炭化水素を原
料化合物として用いること、もしくは炭化水素あるいは
ハロゲン化炭化水素を温度４００〜１１００℃で熱分解
させて得られた炭素被膜を有してなるものであるので、
炭素被膜が水素の透過を阻止し、水素が光ファイバ裸線
に透過することかなく、光伝送損失が少ない光ファイバ
となる。また炭素被膜が光フアイバ自体を補強するので
、機械的強度も高いものとなる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の光ファイバの概略断面図である。 ｌ・・・光ファイバ裸線、 ２・・・炭素被膜、 ３・・・樹脂被膜。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）炭素数が１５以下の炭化水素またはハロゲン化炭
   化水素を熱分解させて得られた炭素被膜を有してなる光
   ファイバ
2. （２）炭化水素またはハロゲン化炭化水素を４００〜１
   １００℃で熱分解させて得られた炭素被膜を有してなる
   光ファイバ
3. （３）炭素数が１５以下の炭化水素またはハロゲン化炭
   化水素を４００〜１１００℃で熱分解させて得られた炭
   素被膜を有してなる光ファイバ