JPH0255384B2

JPH0255384B2 -

Info

Publication number: JPH0255384B2
Application number: JP59129612A
Authority: JP
Inventors: Atsushi Uchiumi; Hiroyuki Hayamizu
Original assignee: Mitsubishi Cable Industries Ltd
Current assignee: Mitsubishi Cable Industries Ltd
Priority date: 1984-06-21
Filing date: 1984-06-21
Publication date: 1990-11-27
Also published as: JPS6110036A

Description

【発明の詳細な説明】産業上の利用分野本発明は、石英ガラス系光フアイバ同士が相互
に融着した構造を有するマルチプル光フアイバの
製造方法に関する。

従来の技術光フアイバの多数本を結束してなるマルチプル
光フアイバが知られている。これは、医用光学器
械分野などの種々の技術分野においてその適用が
期待されている。

最近、そのマルチプル光フアイバとして石英ガ
ラス系光フアイバからなり、隣接する各光フアイ
バが相互に融着状態にあるものの開発が進められ
ている。これは、従来の多成分ガラス系光フアイ
バを単に寄せ集めて束ねたものが有していた問題
−光損失が多くて光伝送距離が短いこと、可とう
性が十分でなく光フアイバが断線しやすいこと、
したがつて耐用期間が短いことなど−を克服した
ものである。

これまで、石英ガラス系光フアイバからなる当
該マルチプル光フアイバとしては、高屈折率のド
ープド石英ガラス又は純石英ガラスからなるコア
をより低屈折率のドープド石英ガラスからなるク
ラツド層で被覆したものが提案されている。これ
らは、対応するコア部とクラツド層からなるプリ
フオームの多数本を束ね、これを加熱して隣接す
る各光フアイバが相互に融着する状態に線引きし
た製造したものである。

発明が解決しようとする問題点しかしながら、上記したドープド石英ガラス製
コア部とクラツド層からなるプリフオームには、
これを束ねて線引きした際、得られるマルチプル
光フアイバにおける各光フアイバのコアの異形化
が大きいという問題点があつた。すなわち、各光
フアイバにおけるコアの断面形状が概略、円形状
であつたり三角形状あるいはその他の多角形状な
いし複雑な形状であつたりして不揃いであつた。
コアの断面形状が不揃いな光フアイバの結束体か
らなるマルチプル光フアイバを例えばイメージガ
イドなどとして用いた場合、得られる伝送画像の
鮮明さないし分解能に劣るなどの問題を生じる。
また、形成されるマルチプル光フアイバ中に空孔
（ボイド）が発生する問題点があつた。この空孔
は、マルチプル光フアイバ中の光フアイバを局部
的に湾曲させたり、あるいは光フアイバの径を部
分的に変動させ、これが散乱損失の原因となつて
マルチプル光フアイバにおける暗点となり、伝送
画像の鮮明さないし分解能を低下させる。空孔の
発生原因としては、線引き時の高温で、プリフオ
ーム間の混入異物がガス化したり、混入空気が閉
じ込められること、プリフオームのコア部中のド
ーパントが気化することなどが考えられる。

他方、純石英ガラス製コア部を有するプリフオ
ームは得られる光フアイバにおけるコアとクラツ
ド層との屈折率差が小さく、ひいては開口数が小
さいという問題があつた。

問題点を解決するための手段本発明は、石英系ガラスからなる中間層の屈折
率を基準にして、高屈折率のドープド石英ガラス
からなるコア部と、前記コア部を被覆する中間層
と、前記中間層を被覆する低屈折率のドープド石
英ガラスからなるクラツド層を有し、かつ前記中
間層がコア部及びクラツド層よりもその線引き温
度における変形抵抗が大きくなるよう形成した光
フアイバ用のプリフオームの多数本からなる束を
加熱下に線引きして、隣接する各光フアイバを相
互に融着させることを特徴とするマルチプル光フ
アイバの製造方法を提供するものである。

第１図のように本発明において用いられるプリ
フオーム１は、コア部２、中間層３、クラツド層
４からなつている。また、中間層３の屈折率を基
準にしてコア部２は、より高屈折率のドープド石
英ガラスからなり、クラツド層４はより低屈折率
のドープド石英ガラスからなつている。すなわ
ち、コア部２は例えばゲルマニウム系、アルミニ
ウム系などの屈折率を高めるドーパントを含有す
る石英ガラスからなり、クラツド層は例えばホウ
素系、フツ素系などの屈折率を低めるドーパント
を含有する石英ガラスからなつている。他方、コ
ア部とクラツド層とのあいだに介在する中間層３
は、石英系ガラスからなつており、コア部及びク
ラツド層よりもプリフオーム１の線引き温度にお
ける変形抵抗が大きくなるように形成されてい
る。線引き温度における変形抵抗とは、プリフオ
ームを加熱して軟化させこれを線引きしてより細
くする際の抵抗力をいう。したがつて、本発明に
おいて用いられるプリフオームにおける中間層
は、線引きの際にコア部及びクラツド層よりも形
態維持力にすぐれて変形しにくいように形成され
ている。よつて、本発明において中間層を形成す
るための石英系ガラスの材質は、コア部又はクラ
ツド層を形成するドープド石英ガラスの線引き温
度における変形抵抗に基づき相対的に決定され
る。一般には石英ガラスの純度が高いほど当該変
形抵抗が大きいので、中間層を形成する石英系ガ
ラスとしては例えば天然石英ガラス、合成石英ガ
ラス、コア部又はクラツド層よりもドーパントの
含量が少ない石英ガラスなどが用いられる。ドー
プド石英ガラスを用いる場合、そのドーパント含
量はコア部又はクラツド層を形成するドープド石
英ガラスにおけるドーパント含量のうち少ない方
の1/2以下とすることが当該変形抵抗の程度差の
点で望ましい。中間層を形成する石英系ガラスと
して好ましく用いうるものは、純度99.99％以上
の石英ガラスである。ただし、例えばゲルマニウ
ム系のドーパントを含有させた場合、そのドープ
ド石英ガラスの当該変形抵抗は増大する。このよ
うな場合には、例えばリン系のドーパントを併用
してコア部を形成するなどしてその変形抵抗の増
大を抑制することが適当である。

本発明において用いられるプリフオームの製造
は、例えばVAD方式、CVD方式、ロツド・イ
ン・チユーブ方式あるいはこれらの方式を適宜組
合せて行うことができる。本発明で用いるプリフ
オームは、上記の方式などにより製造したままの
状態にあつてもよいし、それをさらに線引きして
より細くしたものであつてもよい。

また、本発明において用いられるプリフオーム
はクラツド層の外側に石英系ガラスからなるサポ
ート層５を有していてもよい（第２図）。その石
英系ガラスとしては上記した中間層の場合と同様
のものが用いられる。ただし、プリフオームにお
ける中間層とサポート層とが同じ材質のものであ
る必要はない。サポート層はその変形抵抗が中間
層と同じ程度かあるいは中間層よりも少し大きい
ことが望ましいが、中間層よりも小さくてもよく
これらに限定されない。サポート層を設けた場
合、プリフオームを線引きして光フアイバとした
際、コアが光フアイバの中心部に位置するものを
得やすい利点がある。

なお、サポート層を有するプリフオームをフツ
酸溶液などで処理してそのサポート層を除去する
ことによつて、コア部と中間層とクラツド層のみ
からなるプリフオームとすることもできる。

本発明において用いられるプリフオームにおけ
るコア部の外径：中間層の厚さ：クラツド層の厚
さの比は、10：0.05〜２：0.5〜５、好ましくは
10：0.1〜１：１〜４、さらに好ましくは10：0.2
〜0.4：２〜３である。その中間層の厚さの比が
0.05未満であると得られる光フアイバにおける中
間層の厚さのコントロールが困難となつて中間層
を設けた意義が損われるし、他方２を超えると得
られる光フアイバにおけるコアの占積率が過少と
なつて好ましくない。一方、クラツド層の厚さの
比が0.5未満であると得られる光フアイバにおい
てクラツド層として実質的に機能しなくなるし、
他方５を超えると得られる光フアイバにおけるコ
アの占積率が過少となつて好ましくない。

また、コア部の外径：必要に応じて設けられる
サポート層の厚さの比は、10：0.05〜２、好まし
くは10：0.1〜１、さらに好ましくは10：0.2〜0.8
である。

本発明によるマルチプル光フアイバは、第３図
に例示したように、上記したプリフオームの多数
本からなる束を加熱下に線引きして、隣接する各
光フアイバを相互に融着させたものである。

かかるマルチプル光フアイバの製造は、例えば
直径100μm〜１mmのプリフオームの多数本、例え
ば1000〜50000本を束ねて得た結束体の一方の端
部を例えば1800〜2200℃の温度に加熱して軟化さ
せ、これを線引きして所定の太さ例えば0.1〜３
mmのものとすることにより行うことができる。所
望のマルチプル光フアイバは、用いるプリフオー
ム、結束本数、線引条件などを適宜かえることに
より容易に得ることができる。本発明の製造方法
によるマルチプル光フアイバは、各光フアイバ
１′におけるコア２′の異形度が小さくてその断面
形状が真円状態に近いため（第４図）、またコア
部のドーパントが気化し難くて暗点等が発生し難
いため、例えばこれをイメージガイドとして用い
た場合、その伝送画像の鮮明さ、ないし分解能に
優れている。特に、サポート層を有するプリフオ
ームを用いて形成した場合には（第５図）、マル
チプル光フアイバ中の光フアイバ１′の異形度が
小さくて、断面正多角形（通常の場合：正六角
形）に近い状態の光フアイバが規則的にかつ最密
充てん状態に配列し、コア２′及び中間層３′が同
心的にかつ断面真円状態で光フアイバの中心部に
位置する理想形態により近いものが得られやすい
利点を有している。理想形態に近いマルチプル光
フアイバはより一層伝送画像の鮮明さないし分解
能にすぐれる。なお、４′は光フアイバ１′におけ
るクラツド層、５′はそのサポート層である。

マルチプル光フアイバは、プリフオームの結束
体のみを線引きすることによつても製造できる
が、好ましくは合成または天然の石英からなるパ
イプ（以下、石英スキンパイプという）中にプリ
フオームを整列、充填させてこれを線引きする製
造方法である。この場合、得られるマルチプル光
フアイバは、相互に融着した光フアイバ群の外周
上に石英スキンパイプに由来する石英スキン層が
融着して存在する構造を有する。マルチプル光フ
アイバの表面に凹凸やキズがあると曲げたときに
折れやすくなり、可とう性を低下させる。プリフ
オームの結束体のみを線引きとしてえられるマル
チプル光フアイバの外周面には凹凸が生じやすい
けれども、石英スキン層を有する場合は凹凸やキ
ズが発生し難く、そのため可とう性の安定したも
のがえられやすい利点を有している。石英スキン
層の厚さは10〜300μm、好ましくは30〜200μm、
とくに50〜100μmである。

石英スキン層を構成する石英ガラスは、内径23
mm、外径26mmのパイプを加熱溶融させて0.5m／
分の速度で線引きし、内径2.3mm、外径2.6mmのパ
イプとして引き出すときの引出し張力が500ｇ以
下となる最低温度が少なくとも1800℃、とくに少
なくとも1900℃のものが好ましい。

さらに、線引きしてマルチプル光フアイバとす
るためのプリフオームの結束体においては、得ら
れるマルチプル光フアイバにおける光フアイバ間
に空孔などを含ませないために当該線引き温度に
おいて液体状態となる物質を結束体におけるプリ
フオームの間に介在させることが望ましい。

作業及び効果本発明において用いられるプリフオームにおい
て中間層３は、コア部２及びクラツド層４よりも
その線引き温度における変形抵抗が大きいことに
基づき、線引きの際に軟化したコア部の自由変形
とドーパントの気化に対する抑制壁として機能し
てコア部の異形化を防止ないし抑制し、かつ、得
られるマルチプル光フアイバにおけるコアの断面
形状を真円に近いものとする。

その結果、線引きに基づくコア部とクラツド層
との軟化温度差などの制約が緩和されて、より一
層ドーパントを含有させることが可能となるなど
の理由によりコア部とクラツド層との屈折率差を
大きくすることが可能となり、得られる光フアイ
バにおけるコアよりクラツド層への漏光が軽減さ
れて、開口数にすぐれるマルチプル光フアイバと
なる。

上記のプリフオームを用いて、隣接する各光フ
アイバが相互に融着した状態に形成することによ
り、より細い光フアイバからなるマルチプル光フ
アイバとすることができる。ちなみに、6000本の
光フアイバからなるマルチプル光フアイバの直径
を0.5mmとすることも可能であり、得られたマル
チプル光フアイバは分解能、伝送画像の鮮明さも
すぐれている。

実施例実施例１ GeCl₄（100c.c.／分）、POCl₃（15c.c.／分）を用い
た内付けCVD方式で形成したGe系、Ｐ系のドー
パントを含有する石英ガラス層を内壁に有する純
石英ガラス管を、同じくBF₃を抑した内付け
CVD方式で形成したＢ系、Ｆ系のドーパントを
含有する石英ガラス層を内壁に有するより大きい
径の純石英ガラス管に挿入するロツド・イン・チ
ユーブ方式で、Ge系ドープド石英ガラスからな
るコア部（n²⁰ _D：1.47、外径12.5mm）の外側に純石
英ガラスからなる中間層（n²⁰ _D：1.455、厚さ0.3
mm）、その外側にＢ系、Ｆ系ドープド石英ガラス
からなるクラツド層（n²⁰ _D：1.44、厚さ3.0mm）、さ
らにその外側に純石英ガラスからなるサポート層
（n²⁰ _D：1.455、厚さ0.6mm）を有する外径20.3mmの
１次プリフオームを得た。

次に、上記の１次プリフオームを線引きして形
成した外径300μmの２次プリフオーム（長さ50
cm）の12000本を断面が最密整列充てん形状とな
るように束ねて、その一端を内径35mmの石英ガラ
ス管に挿入したのち加熱融着させてこれを20容量
％のフツ酸水溶液中で、ついで蒸留水中でそれぞ
れ超音波を作用させつつ洗浄したのち乾燥させ
た。

ついで、上記の２次プリフオームの結束体の石
英ガラス管側の一端を1900℃に加熱して線引き
し、12000本の石英ガラス系光フアイバの隣接す
るもの同士が相互に融着した外径0.8mmのマルチ
プル光フアイバを得た。

得られたマルチプル光フアイバの端面を顕微鏡
で観察した結果、光フアイバにおけるコアは光フ
アイバの中心部に位置するとともに、その断面形
状が一様に真円に近いものであつた。また、マル
チプル光フアイバの可とう性は、極めて良好であ
つた。さらに、長さ50cmのマルチプル光フアイバ
の一端に第６図のような１対のレンズ６からなる
対物用のレンズ（視野角40度、矢島精器社製）
を、他端に接眼レンズ（焦点距離15mm）を取付け
て倍率10倍のイメージガイドを作製し、対物用の
レンズ端より30mm先の像を観察したところ、その
点分解能は0.4mmであつた。

実施例２ 25容量％フツ酸溶液でサポート層を取り除いた
状態の２次プリフオーム6000本を用いたほかは実
施例１と同様にして外径0.63mmのマルチプル光フ
アイバを得た。このものの光フアイバにおけるコ
アは、その断面形状が一様に真円に近いものであ
つた。また、その可とう性は、極めて良好で実施
例１と同様にして作製したイメージガイドの点分
解能は0.5mmであつた。なお、対物用のレンズは
外径0.8mmのものを外径0.63mmにけずることによ
り調製した。

比較例外付けCVD方式で中間層を有しないコア部が
99.99％石英ガラスからなる１次プリフオームを
形成したほかは実施例２と同様にしてマルチプル
光フアイバを得た。このものの光フアイバにおけ
るコアは、その断面形状が三角形のものを含むな
どバラバラで異形度が大きく、マルチプル光フア
イバはイメージガイドとして実用に耐えるもので
なかつた。

【図面の簡単な説明】

第１図、第２図は本発明で用いるプリフオーム
の構造例を表した断面図、第３図は実施例のマル
チプル光フアイバの一部の断面図、第４図、第５
図はマルチプル光フアイバにおける光フアイバを
説明するための拡大断面図、第６図は対物用のレ
ンズの断面図である。１：プリフオーム、２：コア部、３：中間層、
４：クラツド層、５：サポート層。

Claims

【特許請求の範囲】１石英系ガラスからなる中間層の屈折率を基準
にして、高屈折率のドープド石英ガラスからなる
コア部と、前記コア部を被覆する中間層と、前記
中間層を被覆する低屈折率のドープド石英ガラス
からなるクラツド層を有し、かつ前記中間層がコ
ア部及びクラツド層よりもその線引き温度におけ
る変形抵抗が大きくなるよう形成した光フアイバ
用のプリフオームの多数本からなる束を加熱下に
線引きして、隣接する各光フアイバを相互に融着
させることを特徴とするマルチプル光フアイバの
製造方法。２屈折率（Ｄ線、20℃）が1.47以上のGe系ド
ープド石英ガラスからなるコア部を有する光フア
イバの1000〜12000本の結束体からなり、外径が
0.1〜0.8mmであるマルチプル光フアイバを得る特
許請求の範囲第１項記載の製造方法。