JPH0274542A

JPH0274542A - 光ファイバの被覆装置

Info

Publication number: JPH0274542A
Application number: JP63328943A
Authority: JP
Inventors: Yoichi Ishiguro; 洋一石黒; Masamoto Ooe; 大江　将元; Gotaro Tanaka; 豪太郎田中
Original assignee: Sumitomo Electric Industries Ltd
Current assignee: Sumitomo Electric Industries Ltd
Priority date: 1988-04-07
Filing date: 1988-12-28
Publication date: 1990-03-14
Anticipated expiration: 2012-08-25
Also published as: JP2645739B2

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〉本発明は、線引直後の光ファイバに化学的気相成長（Ｃ
ＶＤ）ｉにより被覆するための光ファイバの被覆装置に
関する。

〈従来の技術〉ある瀝の光通信においては１　ｋｍ以上の長さの光ファ
イバを使用することが必要である。

このような長い光ファイバを使用する時の技術上の問題
は光ファイバの充分な機械的強度が不足していることで
ある。即ち市販の長い光ファイバの抗張力は５ｏｏｏｏ
乃至８００００ｐｓＩの範囲にあるが、例えば長大な光
ファイバを使用した迅速支払通信システムのようなある
特別の用途の光導波体として使用する時には光ファイバ
ば２０００００ｐ、ｓ、ｉ以上の機械的強度が要求され
る。

ところが、光ファイバが理想的な条件の下で締引きされ
た時に石英光ファイバ材料について観測された典型的な
抗張力は１００万ｐ、　ｓ、　ｉのオーダである。しか
し、実際にこのような充分な機械強度を有する長い光フ
ァイバを製造し難い理由は、通常の光ファイバの線引き
動作の間及びこの後に機械的９因或いは水蒸気のような
雰囲気中の汚染物質による化学的なアタックを受けろこ
とによって生じたサブミクロン程度の大きさの表面の鵬
が存在することである。これらの問題を解決しようとし
て光ファイバの線引き後にこれら光ファイバに有機材料
被覆を施すことが行なわれている。

しかしながら、これらの有機材料被覆は水蒸気あるいは
水酸基イオンの拡散を阻止できない。このことは使用中
或い（よ貯蔵中に有機材料を被覆した光ファイバの強度
を減少させる。

光ファイバは非常に水蒸気および多くの有害環境に対し
て敏感である。それ放光ファイバはその構造的完全性を
保護するためにハーメチック被覆を必要とする。

シリコンあるいは各種金属のような無機材料で光ファイ
バを被覆するために今日使用されている最も実行可能な
方法の１つ（よ化学画気相成長法（以下ＣＶＤ法と称す
る）である。

ＣＶＤ法においては、その被覆材料を単一のガス状反応
材料から所要の反応温度で反応生成させるか、或いは２
つ以上のガス状反応材料を所要の反応温度で反応させる
かして気相で形成する。

ＣＶＤ法により光ファイバに被覆を施すための装置は、
例えば特公昭６０−２５３８１号公報に示されている。

この反応装置１１は、第４図に示すように光ファイバ１
０が連続的に送り込まれる第１隔離室１２、反応室１３
及び第２隔離室１４とからなり、それぞれの入口及び出
口には小径となった開口部１５゜１６．１７，１８が形
成されており、光ファイバは開口部１５から入り第１隔
ｌＩＩ室１２、反応室１３及び第２隔離室１４を経て開
口部１８から引き出される。ここで、第１及び第２隔離
室１２．１４は反応室１３を周囲の大気から隔離するも
のでそれぞれには不活性ガスの導入口１９，２０が設け
られてお９、両隔離室１２．１４内の圧力は、開口部１
５゜１８から炉内に周囲大気が流入しないよう大気圧よ
り大きい圧力となるように設定されている。また、開口
部１５，１６，１７，１８の内径は充分大きくとられて
、光ファイバ１０と内壁とが接触しないようになってい
ると共に、汚染物質が炉壁から光ファイバ１０に付着す
るのが防止される。

反応室１３へは導入ガスが流入口２１から導入されると
ともに流出口２２から排出されており、この反応室１３
内の反応ガスは加熱コイル２３により所定温度に維持さ
れる。

反応室１３内においては、化学物質同士が化学反応して
光ファイバの表面上に所定の被膜が形成される。この反
応は光ファイバの表面上で進行するか、あるいは気相中
で一様に進行した後、反応生成物が光フアイバ上に沈積
する。また上記両プロセスの組合わせで反応全体が進行
することもある。炉内への熱エネルギを周知のようにマ
イクロ波もしくは高周波プラズマにより又は光化学的な
励起により供給することにより反応ガスの活性化を促進
することができる。なお、金属あるいは金滴化合物被膜
にも、この技術は利用できる。

光ファイバに形成される被膜としては例えば窒化珪素、
珪素、燐ガラス（ｐｈｏｓｐｈｏｓｉｌｉｅａｔｅ　ｇ
ｌａｓｓｅｓ）、畦土、酸化錫、酸窒化珪素、硼素およ
び窒化硼素がある。更に従来からあるアルミニウムや賜
のような多結晶被膜をファイバ上に付けることももちろ
んできろ。この方法によれば被膜は光ファイバを中心に
して均一に付くため、非常に薄い被膜によって光ファイ
バを保護することができろ。これによりマイクロペンド
による損失の危険をさけることができる。

また反応ガスを反応室に導入する前にガスを予熱するこ
ともできろ。そのかわりに、反応ガスを低温に、また光
ファイバを高温にすることにより、炉壁への被膜を避け
ることができる。この場合母材からの光ファイバの引出
し部であるネックダウン点の直後のファイバがまｔ！充
分に高温である間に反応ガスを導入することが必要であ
る。別な方法では、光フアイバ上にレーザビームを照射
することにより反応室内部の光ファイバを加熱するよう
にしてもよい。このような光ファイバの加熱手段を有す
る装置は、例えば特公昭６１−３２２７０号公報に記さ
れている。

この公報に記載されている反応装置を第５図に示す。同
図に示すように反応装置３０は加熱装置として光ファイ
バ１０の進行方向に実質上平行に延在する２個の細長い
加熱素子である熱源３１を備えている。この細長い熱源
３１は組合せた＊買上断面形状が楕円形の反射鏡３２の
焦点にそれぞれ配置されており、−力先ファイバ１０は
該楕円の他方の焦点を通過する。反応装置３０は容＠ｇ
３３を備え、反射鏡３２は熱源３１に対する空洞を画定
する容器３３内面に直接設けあるいは連結することがで
きる。熱源３１は加熱のため放射線、特に赤外線を放射
し、それは直接あるいは反射鏡３２で反射されて透明な
窓３４に入射し、窓３４を通って線引きされｔこ光ファ
イバ１０を照射する。放射線のいくつかの選択された軌
跡を示す線が図示されている。容器３３は複数の区画ま
たはダクト３５を備え、それを通って水のような冷却媒
体が循環して反射鏡３２の領域における容器３３を冷却
する。

〈発明が解決しようとする！！題〉前述したように従来の被覆装置では、反応室内に挿入さ
れろ光ファイバは線引き後空冷されたものであり、その
冷却状態あるいは余熱の保持状態に応じて反応室内にて
再び何んらかの手段により加熱されているため、光ファ
イバの線速の増大とともに種々の問題が生じ得る。即ち
、例えば、反応室が線引装置の至近にある場合には光フ
ァイバの温度が下がり切らず温度が高すぎてしまい、ま
た、反応室が線引装置から離れている場合には光ファイ
バの温度が下がりすぎて反応室内で充分加熱されないま
ま反応し反応室から出てしまうことになる。これらの問
題は、光ファイバの線速が一定ならば線引装置と反応装
置との距離を適当に選ぶことにより解決できるが、線速
：よ光ファイバの品種毎に変更する必要があるために一
定にすることができず、よって、線引装置と反応装置と
の距離を適当に決めることでは光ファイバの温度を調節
することはできない。このような理由により、従来の被
覆装置では反応室内に挿入される光ファイバの１度を被
覆層形成に好適な一定温度に保つことが極めて困難であ
り、従ってこの光ファイバに良好な被覆層を形成するこ
とができないので十分な機械的強度を実現し得ないとい
うｉｌ！題があった。

本発明はこのような事情に鑑み、反応室に入る光ファイ
バの温度を適切に且つ効率よく調節することができる光
ファイバの被覆装置を提供することを目的とする。

く課題を解決するための手段〉前記目的を達成する本発明にかかる光ファイバの被覆装
置は、線引炉で線引きされた光ファイバに化学ｇ気付理
法により被覆を施す反応室を有する光ファイバの被覆装
置において、前記反応室と前記線引炉との間に設けられ
線引きされた前記光ファイバの温度を調節する温度調節
装置を備えたことを特徴とする。

〈作　　　用〉線引炉で線引きされた光ファイバは、温度調節装置によ
り温度調節された後、反応室に入り、化学的気相成長法
により被覆される。

この際光ファイバの温度調節は、加熱或いは冷却したヘ
リウムガス等の不活性ガスを該光ファイバに接触させて
行うか、或いは、マイクロ波やレーザを該光ファイバに
照射することにより行う。また前述した不活性ガスを加
圧下で接触させろことにより、光ファイバの冷却が促進
される。

く実　施　例〉以下、本発明を好適な一実施例に基づいて説明する。

第１図には本実施例にかかる光ファイバの被覆装置の全
体構成を示す。なお、反応装置は従来の反応装置と同様
であるので、同一符号を付して重複する説明は省略する
。

第１図に示すように、本実施例の光フアイバ被覆装置は
、第１隔離室１２、反応室１３及び第２隔離室１４から
なる反応装置１１の上流側直近に温度調節装置１を備え
たものである。この温度調節装置１は光ファイバ１０が
神道されろ温度調節室２を有し、この温度調節室２には
ヘリウムガスなどの不活性ガスを流入するための流入管
３及び排気するための排気管４が設けられている。そし
て、流入管３の外周には加熱冷却装置５が設けられてお
り、温度調節室２内に導入されるガスの温度を適切に調
節できろようになっている。また、この温度調節装置１
と反応装置１１との間には光ファイバ１０の１度を測定
する温度センサ６が設けられており、この測定値を加熱
冷却装置５にフィードバックすることで反応装置１１に
入る光ファイバ１０のｌＨ度を精度よく調節している。

このような被覆装置では、プリフォーム０１から線引炉
０２により線引きされた光ファイバ１０は温度調節装置
１により加熱又は冷却されて適温に調節された後、反応
装置１１に入り、ＣＶＤ法により被覆される。

温度調節装置としては、上述したものの他、例えば輻射
熱を利用するものなどを用いることができるが、上述し
たように不活性ガスを介して温度を調節するようにする
と、加熱あるいは冷却を効率よく行うことができ、従っ
て線速が大きくなっても、反応装置１１に入ってからの
光ファイバ１０の温度を常に一定値に保つことができる
。また、この際、加圧下で不活性ガスを光ファイバ１０
に接触させろとさらに熱伝導が良好になるので、より速
い線速にも対応でき、温度調節室２を小型にすることも
可能となる。なお、このときの圧力は１〜１０気圧とす
るのが好ましい。さらに、上述した実施例では温度セン
サ６を用いてフィードバック刷部を行っているので、反
応装置１１に入る温度を精度よく管理するととができろ
。

以下に、上記実施例の被覆装置を用いた試験例を示す。

純石英製のコアと弗素を１．２重量％含む石英製のクラ
ッドとからなる直径３０醜のプリフォーム０１を線引炉
０２で約２０００℃に加熱し、５ｍ／ｓｅｅの速度で引
出して直径１２５μｍの光ファイバ１０とした。この光
ファイバ１０の温度は、温度調節装置１を設けない場合
には線引炉０２直下で１２００℃、１ｍ下で３００℃で
あった。本試験例では線引炉０２直下に内径２０ｍ１長
さ８０ｃｍの円筒状の温度調節室２を有する温度調節装
置１を設け、温度調節室２内に加熱冷却袋Ｗ５により９
００℃に加熱したヘリウムガスを流した。

この際の温度調節値Ｗ１１直下の光ファイバ１０の温度
は９００℃であった。この温度調節装置１の直下に反応
室１３の内径が２０ｍで長さが５０ｃｍのＣＶＤ反応装
置１１を設置し、反応室１３を７００℃に加熱するとと
もに該反応室１３内に高純度（９９，９’１９％以上）
のメタンガスを２０００ｃｃ／分及び高純度の水素ガス
を５００　ｃｅ／分で流した。反応装Ｗ１１を出た光フ
ァイバ１０にはアモルファスカーボンが厚さ１００　ｎ
ｍでコーティングされており、またその温度は６５０℃
であった。この光ファイバ１０に引き続き有機樹脂コー
ティングを施して光ファイバ素線とした。

このようにして製造した光フアイバ素線の初期強度は７
００Ｋｐｓｉであって、従来の被覆装置により同種の被
覆を施した光フアイバ素線に比して大幅な初期強度の向
上が認められた。

さらに、この光フアイバ素線の１．２４μｍｍ長光に対
する損失（よ０．３６　ｄＢ　／　ｋ＋ｍと僅少で水素
分子による吸収はほとんど見られず、またこの光フアイ
バ素線を水素１００％雰囲気中に１００時間保持した後
でも、１．２４μｍ波長光に対する損失は０．３６　ｄ
Ｂ　／　ｋ＋ａと変わらず水素分子の吸収はやはり見ら
れなかった。

また前述したような不活性ガスを利用した温度ｍｍ装置
１の代わりにマイクロ波を利用した温度調節装置を用い
る他の一実施例を以下に示す。つまりこの一実施例を第
２図に示すように、線引炉０２と温度測定器６との間の
図中左方には、光ファイバ１ｏを加熱するためのマイク
ロ波を発生させるマイクロ波発振器２４が配設されてい
る。このマイクロ波発振器２４には、発生したマイクロ
波を光ファイバ１０に導くための導波管２５が反応室１
３にできる限り近接して設けられると共に、該導波管２
５により導かれたマイクロ波を共振させ加熱効率を上げ
るための共振器２６が、光ファイバ１０を挾んで導波Ｉ
Ｔ！！：２５と対向する位置に導波ｖ２５と連通状態で
設けられている。

従って線引炉０２より取り出され自然放熱してしだいに
その温度を下げた光ファイバ１０は、本実施例による温
度調節装置７のマイクロ波発振器２４から導波管２５及
び共振器２６を介して導かれたマイクロ波によって加熱
され、反応室１３内での被覆形成に好適な温度に保たれ
ろ。またこの際の温度制御は、導波管２５と第１隔離室
１２との間に設けられな温度測定器６により測定される
加熱後の光ファイバ１０の温度に基づいて行われる。

ａ下に本実施例の光ファイバの被覆装置を用いた実験例
を示す。即ち、まず純石英製の直径約２ＩＩＩＩｌのコ
アと弗素を１．２重量％含む石英製のクラッドとからな
る直径２５−のプリフォーム０１を線引炉０２で約２０
００℃に加熱し且つ３．５醜／ｓｅｅの速度で線引きし
て直径１２５μｍの光ファイバ１０とした。さらにこの
光ファイバ１０は温度調節装置２を通過することにより
加熱されて、反応室１３直前で約１１００℃に保たれろ
と共に、引き続き内径２０１ＩＩ１１長さ４０ｃｍの加
熱された反応室１３内に入１）５００ｃｃ／分で供給さ
れろアセチレンガスと反応した結果、厚さ６０ｎ−のア
モルファスカーボン層が形成された。ざらにこの光ファ
イバ１０に有機樹脂コーティングを施して光フアイバ素
線を得ｔこ。このように製造した光フアイバ素線の初期
強度は７００Ｋｐｓｉであって、従来の被覆装置により
同種の被覆を施した光フアイバ素線に比して大幅な初期
強度の向上が認められた。この光フアイバ素線の１．２
４μｍ波長光に対する損失は０．３６ｄＢ／ｋｍと僅少
で水素分子による吸収はほとんど見られず、またこの光
フアイバ素線を水素１００％雰囲気中に１００時間保持
した後でも、１．２４μｍ波長光に対する損失は０．３
６ｄＢ／に膓と変わらず、水素分子の吸収は見られなか
った。

また第３図に温度調節装置の他の一実施例を示した。即
ち、線引炉０２と温度測定器６との間には、線引炉０２
より引き出された光ファイバ１０が貫通する加熱室２７
が反応室１３にできる限り近接して設けられろと共に、
この加熱室２７には、光ファイバ１０を加熱するための
レーザを発生させるレーザ発生器２８が、レーザを挿通
させる管路２９を介して連結されている。もちろん管路
２９ばなくてもよいのであって、その場合にはレーザ発
生器２８より発生したレーザを加熱室２７に設けた孔を
経て加Ｎ室２７内に導き、光ファイバ１０に照射すれば
よい。

従って線引炉０２より取り出され自然放熱してしだいに
その温度を下げた光ファイバ１゜は、本実施例による温
度調節装置８のレーザ発生器２８から照射されたレーザ
によって加熱され反応室１３内での被覆形成に好適な温
度に保たれろ。またこの際の温度制御は、加熱室２７と
第１隔離室１２との間に設けられた温度測定器６により
測定される加熱後の光ファイバ１０の温度に基づいて行
われろ。

ところで既述してきた実施例では、温度調節装置１，７
，８の夫々と第１隔離室１２とを別体に設けたが、これ
らを一体的に設けろことによって加熱した不活性ガスに
よる加熱或いはマイクロ波加熱或いはレーザ加熱の夫々
と不活性ガスによるシール作用とを同一部において実現
させろ構成としてもよい。その際には、温度測定器６を
反応室１３の入口に当る開口部１６に設ければよく、ま
た、この温度測定器６は、予め加熱冷却装置５或いはマ
イクロ波発振器２４或いはレーザ発生器２８夫々の出力
や温度調節装置１，７，８の夫々の設置条件を適切に設
定しておくことにより、不要とすることもできる。

〈発明の効果〉以上説明したように、本発明にかかる光ファイバの被覆
装置は反応室に入る光ファイバの温度を効率よく且つ適
切に調節しうる温度調節装置を備えているため、線速等
が変化しても常に適切な温度下で良好な被覆層を形成す
ることができるので、該被覆を施した光ファイバの強度
が大幅に向上する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による光ファイバの被覆装置の一実施例
を表す概略構成図、第２図、第３図は夫々他の一実施例
を表す概略構成図、第４図は従来の被覆装置の反応装置
を表す概略構成図、第５図は従来の加熱手段を備丸た反
応装置を表す概略構成図である。図　　面　　中、１．７，８は温度調節装置、２は温度調節室、３は流入管、５は加熱冷却装置、６は温度センサ、１０は光ファイバ、１１は反応装置、１２は第１隔離室、１３は反応室、１４は第２隔離室、２４はマイクロ波発振器、２８はレーザ発生器である。特　　許　　出　　願　　人住友電気工業株式会社代　　　　理　　　　人

Claims

【特許請求の範囲】

（１）線引炉で線引きされた光ファイバに化学的気相成
長法により被覆を施す反応室を有する光ファイバの被覆
装置において、前記反応室と前記線引炉との間に設けら
れ前記反応室内における前記光ファイバの温度を調節す
る温度調節装置を備えたことを特徴とする光ファイバの
被覆装置。
（２）温度調節装置が、光ファイバに加熱或いは冷却さ
れた不活性ガスを供給接触させるガス供給装置であるこ
とを特徴とする請求項（１）記載の光ファイバの被覆装
置。
（３）不活性ガスが１気圧以上１０気圧以下のヘリウム
ガスであることを特徴とする請求項（２）記載の光ファ
イバの被覆装置。
（４）温度調節装置が、光ファイバにマイクロ波を照射
するマイクロ波照射装置であることを特徴とする請求項
（１）記載の光ファイバの被覆装置。
（５）温度調節装置が、光ファイバにレーザを照射する
レーザ照射装置であることを特徴とする請求項（１）記
載の光ファイバの被覆装置。
（６）反応室の入口側には該反応室を外気より隔離する
ための隔離室が設けられ、温度調節装置が前記隔離室と
一体的に形成されていることを特徴とする請求項（１）
から（５）の夫々に記載の光ファイバの被覆装置。
（７）温度調節装置と反応室との間に該温度調節装置を
制御するため光ファイバの温度を測定する温度測定器を
設けたことを特徴とする請求項（１）から（６）の夫々
に記載の光ファイバの被覆装置。