JPH03208830A - 光ファイバ用線引炉 - 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〕 本発明は線引き炉に関し、特に詳細には、光ファイバ用
ガラス母材を線引きする線引炉に関する。

〔従来の技術〕

光ファイバは、例えば石英等から作られた光ファイバ母
材を線引炉の炉心管内に送給し、その先端を加熱溶融し
、この溶融部分を線引炉より引き出し所望の径に細径化
することにより線引されている。

そして、炉心管内での光ファイバ先端部の周囲に空気中
の異物、酸素等の介在を防止するため、炉心管内へ不活
性ガスを充満させたり、また、カーボン基材中の不純物
がガラス（ファイバ）付着混入するのをさけるために、
炉心管の材料に高純度カーボンを採用したり（特開昭５
３−１３５６４８号公報）、また高温で耐酸性を有する
被覆を施したりしていた（特開昭６２−２０２８３６号
公報参照）。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかし、上記のような従来の加熱炉では炉心管の材料と
して高純度カーボンを使用しているため、ガス透過性が
極めて高く、炉心管の壁を通して炉６管外部から内部へ
ガスが侵入し易く、炉心管の外側に位置する炉体内の構
成材料、例えば、断熱材、ヒータ、電極等から発生する
不純物が炉心管の壁を透過し炉心管内に侵入し易い。例
えば断熱材（ヒートシールド）を分析すると、以下の表
１に示すような不純物元素が存在し、これらが不純物と
して炉心管壁を透過して炉心管内に侵入する。

表　　１ そのため、これらの不純物が炉心管内に設置した先ファ
イバ母材あるいは光ファイバの表面に付着してしまって
いた。そして、炉心管内が高温に保たれている為、これ
らの不純物は光ファイバ母材内へ拡散、浸透し、このよ
うなカーボン基材を炉心管とする加熱炉を使用して製造
した光ファイバの伝送特性を著しく劣化させていた。こ
のような不純物の侵入を防ぐ方法として、炉心管の厚さ
、すなわち、高純度カーボンの厚さを厚くする方法もあ
るが、十分にその侵入を防止することができなかった。

本発明は上記課題を解決する線引炉を提供することを目
的とする。

〔課題を解決するための手段〕

本件発明の発明者は上記問題点を解決すべく鋭意研究し
た結果、ガスの透過を妨げる被膜がその壁面に形成され
ている炉心管を使用することにより従来のようなガス透
過の問題を解決できることを見出した。特に、被膜の材
料として熱分解黒鉛（Ｐｙｏｌｙｔｉｃ　Ｃａｒｂｏｎ
　ｓ以下ＰＣという）を用いることにより、炉心管が高
純度カーボンのみで構成される場合、ガスの透過率が１
０−’〜１０−２ｃｍ２／ｓｅｃであったのに対し、Ｐ
Ｃコーティングを施した炉心管の場合には１０１０−６
Ｏ／ｓｅｃ程度に押さえることができることを見出だし
た。

したがって本発明の線引炉は、高純度カーボンより構成
され、内部で線引きが行われる炉心管と、前記炉心管内
部へ不活性ガスを流す手段とこの炉心管内部を加熱する
ための加熱手段と、この炉心管の内周面又は外周面のい
ずれか一方に設けられ、ガスの炉心管内部への透過を妨
げる被覆層とを備えたことを特徴とする。

また上記線引炉において、被覆層を熱分解黒鉛とし、被
覆層のガス透過率を１０−５ｃ　ｍ２７　ｓ　ｅｃ以下
とすることにより、より効果的である。

〔作用〕

本発明の線引炉は、高純度カーボンの炉心管の壁面にガ
ス透過を妨げる被覆層が形成されている。

そのため、炉心管の外部にある加熱装置、例えばヒータ
、断熱材等から発する不純物元素が炉心管内部へ侵入す
ることが妨げられる。したがって、炉心管内部で線引さ
れている光ファイバ母材へ不純物が到達せず、伝送損失
の低い光ファイバの線引が可能になる。

〔実施例〕

以下図面を参照しつつ本発明に従う実施例について説明
する。

同一符号を付した要素は同一機能を有するため重複する
説明は省略する。

第１図は本発明に従う一実施例である線引炉の断面構造
を示す。

第１図に示すように、線引炉１内には例えば長尺カーボ
ンヒータ等のヒータ２及び高純度カーボンを主材料とす
る炉心管３が設けられており、線引炉１の上部開口部１
ａから光ファイバ母材４を挿入し、線引された光ファイ
バ５を下部開口部１ｂから引き出するようになっている
。この炉心管３の内外壁面には、５μｍ乃至５０μｍの
厚さで熱分解黒鉛（Ｐ　Ｃ）膜３ａｓ　３ｂが付着させ
である。ここで熱分解黒鉛とは、７００℃乃至１２００
℃の高温にて炭化水素を主成分とする原料を熱分解させ
、基材上に堆積または蒸着させることにより得られる黒
鉛であり、第１図に示すような炉心管３の内外壁面上に
形成するには、例えば静置した炉心管基材に直接電気を
流したりまたは外周から間接加熱をし、プロパン、メタ
ン等の炭化水素ガスを熱分解して蒸着させる方法が考え
られる。これ以外にも種々の方法を用いて熱分解黒鉛を
形成することができる。またこの炉心管の基材に使用す
るカーボンの純度は全灰分が２゜ｐｐｌ以下の高純度で
あることが好ましい。全灰分が２０　ｐｐｔｘ以下のカ
ーボンに含まれる不純物及びその量は表２に示すように
、非常に少ない。

表　　２ これに対して、例えば全灰分が１０００　ｐｐｍである
カーボンでは、鉄または銅などの不純物が多分に含まれ
ており、本発明の線引炉の炉心管の基材として使用する
のには好ましくない。そして、このように熱分解黒鉛を
炉心管の基材の周囲壁面に形成しておくことにより、炉
心管３の外側に配置された断熱材６及びヒータ２等から
の不純物元素が炉心管内に侵入するのを防止できる。

また、第１図に示す実施例の線引炉１では、ヒータ２の
放熱を防ぐために、線引炉１内にはヒータ２を取り囲む
断熱材６が設けられている。ここで、線引炉１の上部及
び下部開口部１ａ、ｌｂには、ガスシールによる気密部
材７．７が各々設けられている。これら気密部材７．７
は円環状の空間を有しており、ガス供給管８．８から、
これらの空間に供給される不活性ガスＧは、気密部材７
．７の内周面７ａｓ７ａから内方へ、すなわち上下開口
部１ａ、１ｂ近傍に位置する光ファイバ母材４及び光フ
ァイバ５の外周面へ吹き付けられている。この吹き付け
により、炉心管１内に不活性ガスが常時供給されること
になる。

上記実施例の線引炉において、炉心管として通常の高純
度カーボンを使用した場合及び高純度カーボン管３の内
外壁面に３０μｍの厚さのＰＣＣコーティング施したも
のを使用した場合の両方についてガス透過率を調べた。

ここでは、第１図に示す実施例のガス供給管８から窒素
ガスを一定流量８４！／ｓ１ｎで炉心管３の内部に流し
、一方、ガス供給管９よりヘリウムガスを流量３１　／
　ｉｌｎ　５１０ｊ７／ｓｉｎの２水準で炉体内に流し
、炉心管内のヘリウムガス濃度をガスクロマトグラフィ
で測定したところ以下に示す表３に示す結果を得た。

上記表３から分かるように、ＰＣコーティングを施すこ
とにより、炉体側から炉心管内へのガス透過が著しく改
善でき、ＰＣコーティングは、炉体内の構成材料から発
生する不純物を遮断するのに有効に機能することを確認
した。

炉体内から炉心管内部へのガス透過率としては、１０−
’ｃ１２／　ｓｅｅ以下にしておくことが好ましく、１
０−５ｃｍ２／　ｓｅｅ以下とすることが更に好ましい
。

これは、この値（１０−’ｃ■２／５ｅｅ）以上の透過
率では、炉体内の不純物ガスが炉心管内に透過し、高純
度の光ファイバを製作するのが難しくなるからである。

例えば、上記実験と同じ方法を用いて、３　、　Ｏｘ　
１０　＝ｃｓ２／ｓｅｃのガス透過率を有するＰＣコー
ティングを炉心管に施し、ガス供給管９からヘリウムガ
スを流量３＃／＊１ｎで炉体内に供給し、炉心管内のヘ
リウム濃度を測定したところ、その濃度を３．５％以下
に低く抑えることができず、炉体内の不純物を含んだガ
スの炉心管内への混入を必要な程度に抑えることが出来
なかった。

この実験かられかるように、炉心管に施すＰＣコーティ
ングのガス透過率としては少なくとも１０−’ｃ層／　
ｓｅｔ以下であることが望ましい。

また、炉心管に施すＰＣコーティングの膜厚について、
ＰＣコーティングの膜厚とガス透過率との関係を調べた
ところ、第２図に示す結果を得ることが出来た。この第
２図に示す結果より、先のガス透過率の条件を満足する
ためには、ＰＣコーティングの膜厚を５μｍ以上にして
おく必要がある。

一方、膜厚を５０μｍ以上にすると、熱衝撃によりＰＣ
コーティングの膜が炉心管がら剥離してしまうことがあ
る。そのため、ＰＣコーティングの膜厚としては、５μ
ｍ〜５０μｍとしておく必要があり、更にガス透過率を
１０　＝ｃｓ２／　ｓｅｅオーダとするには、膜厚を２
０μｍ〜３０μｍ程度にすることが望ましい。

次に上記実施例の線引炉において、炉心管の内径を４６
■、外径を５０１１％長さを２４５ｍｍｃ７）高純度カ
ーボンとし、ＰＣを３０μｍの厚さで内外壁面に施した
ものとＰＣコーティングを全く施さないものを準備し、
これらの２種類の線引炉で、純粋石英コアシングルモー
ドの光ファイバを線引し、両者の伝送損失を比較した。

その結果を第３図に示す。この第３図は１．５５μｍの
波長を有する光における伝送損失を横軸にとり、縦軸に
その伝送損失での累積度数分布を示している。この第３
図かられかるように、１．５５μｍの波長の光に対して
、伝送損失が０．１８ｄＢ以下の歩留は、ＰＣコーティ
ングをした炉心管では７０％、ＰＣコーティングを施さ
ない炉心管では４０％であり、ＰＣコーティングを施し
た効果が著しいことが確認できた。また、上記方法でそ
れぞれ線引された光ファイバの純度を放射化分析したと
ころ以下の表４に示す結果を得た。

表　　４ の点からいっても、ＰＣコーティングを施した炉心管を
用いた方が、好ましいことが確認できた。

更に、上記実験をＧｅＯ２−８ｉ　０２コアシングルモ
ードファイバについても行ったが、ＰＣコーティングを
施した炉心管を用いた方が、伝送損失の点においても、
また純度の点においても勝れていることが確認できた。

本発明は上記実施例に限定されず、種々の変形例が考え
られ得る。

例えば、上記実施例の線引炉では、炉心管の内外表面に
ＰＣコーティングを施しているが、いずれか一方、特に
外表面にのみＰＣコーティングを施すようにしてもよい
。

〔発明の効果〕

本発明の光ファイバ用線引炉では、先に説明したように
、光ファイバ母材の線引を行う炉心管内にガス透過によ
る不純物混入を避けることができ、伝送損失の低い光フ
ァイバを製作することができる。

また、更に炉心管の壁面にＰＣコーティングを施すこと
により、通常のカーボンに比較して炉心管が酸化され難
くくなり、炉心管の寿命を延ばすことができるると共に
、炉心管のカーボンが遊離し炉心管内に黒鉛粒子が浮遊
することがなくなり、光ファイバ母材への不純物付着を
防ぐことができ、強度の高い光ファイバを製作すること
が可能になる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に従う一実施例である線引炉の概略断面
構造図、第２図はガス透過率とＰＣコーティングの膜厚
との関係を示す図、及び第３図はＰＣコーティングが施
された炉心管を有する線引炉を用いて線引した光ファイ
バの伝送損失とＰＣコーティングを施さない炉心管を有
する線引炉を用いて線引した光ファイバの伝送損失との
比較結果を示す図である。 １・・・線引炉、２・・・ヒータ、３・・・炉心管、３
ａ、３ｂ・・・ＰＣ膜、４・・・光ファイバ母材、５・
・・光ファイバ、６・・・断熱材、７・・・気密部材、
８．９・・・ガス供給管。 宍す辻珂 ηマし鐵」１轡ト乙ＰＣ４代厚とつＭ４取第 図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、高純度カーボンより構成され、内部で線引きが行わ
   れる炉心管と、 前記炉心管内部へ不活性ガスを流す手段と、前記炉心管
   内部を加熱するための加熱手段と、前記炉心管の内周面
   又は外周面のいずれか一方に設けられ、ガスの前記炉心
   管内部への透過を妨げる被覆層とを備えた光ファイバ用
   線引炉。 ２、前記被覆層が熱分解黒鉛であり、前記被覆層のガス
   透過率が１０＾−＾５ｃｍ＾２／ｓｅｃ以下である請求
   項１記載の光ファイバ用線引炉。