JPH03215332A - Production of metal-coated fluoride glass optical fiber - Google Patents

Production of metal-coated fluoride glass optical fiber

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JPH03215332A
JPH03215332A JP2007316A JP731690A JPH03215332A JP H03215332 A JPH03215332 A JP H03215332A JP 2007316 A JP2007316 A JP 2007316A JP 731690 A JP731690 A JP 731690A JP H03215332 A JPH03215332 A JP H03215332A
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JP
Japan
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optical fiber
metal
fluoride glass
fluoride
coated
Prior art date
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Pending
Application number
JP2007316A
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Japanese (ja)
Inventor
Masashi Onishi
正志 大西
Shigeru Hirai
茂 平井
Yoshiki Chigusa
佳樹 千種
Katsuya Nagayama
勝也 永山
Minoru Watanabe
稔 渡辺
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Sumitomo Electric Industries Ltd
Original Assignee
Sumitomo Electric Industries Ltd
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Publication date
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  • Optical Fibers, Optical Fiber Cores, And Optical Fiber Bundles (AREA)
  • Surface Treatment Of Glass Fibres Or Filaments (AREA)

Abstract

PURPOSE:To easily obtain the title optical fiber with both high weatherability and water resistance by continuously applying a metal (alloy) melt of a specified melting point on the surface of a fluoride optical fiber after drawing. CONSTITUTION:Firstly, a metal (alloy) with a melting point lower than the glass transition temperature of a fluoride glass is melted. The melt is then continuously applied on the surface of an optical fiber made of the fluoride glass after drawing, thus obtaining the objective optical fiber without causing the melting of the fluoride glass.

Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明は、医療用,センサー用,通信用などに有用なフ
ッ化物ガラス光ファイバの製造方法に関するものである
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION (Field of Industrial Application) The present invention relates to a method of manufacturing a fluoride glass optical fiber useful for medical purposes, sensors, communications, and the like.

(従来の技術) フッ化物ガラス光ファイバは、赤外線を低損失で伝送で
きるので、医療用,センサー用,通信用などに有用であ
る。このフッ化物ガラス光ファイバは、例えば、特公昭
60−47213号公報に?載されているように、フッ
化物ガラス原料を金属製のるつぼ中で溶融し、その融液
を金属製の鋳型に流し込むことによって、ロッド状のコ
ア用母材および管状のクラッド用母材を製造し、いわゆ
るロッドインチューブ法として知られているように、ク
ラッド用母材にコア用母材を挿入した後、抵抗炉中で線
引きし、細径化することにより製造される。
(Prior Art) Fluoride glass optical fibers can transmit infrared rays with low loss, so they are useful for medical purposes, sensors, communications, and the like. This fluoride glass optical fiber is described in, for example, Japanese Patent Publication No. 60-47213. As described above, a rod-shaped core base material and a tubular clad base material are manufactured by melting a fluoride glass raw material in a metal crucible and pouring the melt into a metal mold. However, as is known as the so-called rod-in-tube method, it is manufactured by inserting a core base material into a clad base material and then drawing it in a resistance furnace to reduce the diameter.

ところで、フッ化物ガラスは、水との反応性が、例えば
、酸化物ガラスなどの他のガラスと比べて非常に高く、
大気中の水と容易に反応して、例えば、下記の反応式の
ように、表面に酸化物の結晶が生成する。
By the way, fluoride glass has very high reactivity with water compared to other glasses such as oxide glass.
It easily reacts with water in the atmosphere, producing oxide crystals on the surface, as shown in the reaction formula below, for example.

ZrF2 +20H−+ZrO■+2HFこのような反
応がフッ化物光ファイバにおいて生じると、 ■表面傷が生成し、機械的強度が低下する。
ZrF2 +20H-+ZrO■+2HF When such a reaction occurs in a fluoride optical fiber, (1) surface scratches are generated and the mechanical strength is reduced.

■OH基の侵入により、吸収損失が増加する。(2) Absorption loss increases due to the intrusion of OH groups.

という問題が生じる。A problem arises.

したがって、フッ化物光ファイバにおいては、通常の光
ファイバのように、ウレタンアクリレートなどのような
容易に気体が透過する樹脂をコーティングしても上述し
た問題が発生するので、適当ではない。高強度で低損失
のフツ化物光ファイバを得るためには、例えば、セラミ
ックスや金属などのOH基の透過率の低い膜をコーティ
ングすることが不可欠である。
Therefore, even if a fluoride optical fiber is coated with a resin through which gas easily passes, such as urethane acrylate, as is the case with ordinary optical fibers, the above-mentioned problems will occur, so it is not appropriate. In order to obtain a fluoride optical fiber with high strength and low loss, it is essential to coat it with a film having low transmittance for OH groups, such as ceramics or metals.

しかしながら、フッ化物ガラスは、ガラス転移点が約3
00°Cと低いため、例えば、融点が約2000°Cの
石英光ファイバにおいて用いられているようなカーボン
コートや、特開昭57−200239号公報に記載され
ているような金属コートなどを適用することはできない
However, fluoride glasses have a glass transition temperature of about 3
Since the melting point is as low as 00°C, for example, carbon coats such as those used in quartz optical fibers with a melting point of approximately 2000°C, or metal coats such as those described in JP-A-57-200239 are applied. I can't.

また、高真空を利用したスパッタリングや、真空蒸着な
ども考えられるが、設備の大型化や、堆積速度が極めて
遅いという理由から、生産性の面での問題がある。
Sputtering using high vacuum and vacuum evaporation are also conceivable, but there are problems in terms of productivity because the equipment becomes large and the deposition rate is extremely slow.

(発明が解決しようとする課題) 本発明は、上述の問題点を解決するためになされたもの
で、OH基の透過率の低い金属の膜をフッ化物光ファイ
バ上に被覆することにより、耐水性の優れた金属被覆フ
ツ化物ガラス光ファイバを製造する方法を提供すること
を目的とするものである。
(Problems to be Solved by the Invention) The present invention has been made to solve the above-mentioned problems, and by coating a fluoride optical fiber with a metal film with low transmittance of OH groups, it becomes waterproof. It is an object of the present invention to provide a method for manufacturing a metal-coated fluoride glass optical fiber with excellent properties.

(課題を解決するための手段) 本発明は、金属被覆フツ化物ガラス光ファイバの製造方
法において、フツ化物ガラス光ファイバにおけるフツ化
物ガラスのガラス転移温度以下の融点を有する金属また
は合金を、融液状態で、線引き後のフツ化物ガラス光フ
ァイバの表面に連続的に塗布することを特徴とするもの
である。
(Means for Solving the Problems) The present invention provides a method for manufacturing a metal-coated fluoride glass optical fiber, in which a metal or an alloy having a melting point lower than the glass transition temperature of the fluoride glass in the fluoride glass optical fiber is melted. It is characterized in that it is continuously applied to the surface of a fluoride glass optical fiber after being drawn.

被覆される金属材料として、In,Sn,Pb,Biの
金属元素、または、少なくともそれらの1種以上を含む
合金を選択することができる。
As the metal material to be coated, a metal element such as In, Sn, Pb, or Bi, or an alloy containing at least one thereof can be selected.

金属塗布時における雰囲気の酸素濃度は、10%以下に
するのが望ましい。
The oxygen concentration in the atmosphere during metal coating is desirably 10% or less.

金属塗布時における光ファイバの線速は、1m/分以上
にするのが望ましい。
The linear speed of the optical fiber during metal coating is desirably 1 m/min or more.

金属塗布時における金属または合金の溶融温度は、金属
または合金の融点に50゜Cを加えた温度以下であるの
が望ましい。
The melting temperature of the metal or alloy at the time of metal application is desirably a temperature equal to or lower than the melting point of the metal or alloy plus 50°C.

金属塗布時に使用するダイスの穴径は、光ファイバの外
径に50μmを加えた大きさ以上で、光ファイバの外径
の4倍以下であるのが望ましい。
The hole diameter of the die used during metal coating is desirably at least the sum of the outer diameter of the optical fiber plus 50 μm and at most four times the outer diameter of the optical fiber.

(作 用) 本発明は、フッ化物ガラス光ファイバにおけるフッ化物
ガラスのガラス転移温度以下の融点を有する金属または
合金を、融液状態で、塗布することにより、フッ化物ガ
ラスを溶融することなく、金属被覆フッ化物ガラス光フ
ァイバを得ることができるものである。
(Function) According to the present invention, a metal or an alloy having a melting point lower than the glass transition temperature of the fluoride glass in a fluoride glass optical fiber is applied in a melt state, so that the fluoride glass is not melted. A metal coated fluoride glass optical fiber can be obtained.

(実施例) 第1図は、本発明の金属被覆フツ化物ガラス光ファイバ
の一実施例の製造方法に適用される装置の一部を切り開
いて図示した概略図である。図中、1はフッ化物ガラス
母材、2はヒーター、3は紡糸された光ファイバ、4は
レーザー外径測定装置、5はダイス、6は不活性ガス供
給口、7は強制冷却装置、8は巻取機である。フッ化物
ガラス母材1は、ヒーター2による加熱によって軟化し
て、光ファイバ3に紡糸される。紡糸された光ファイバ
3は、レーザー外径測定装置4によって外径が測定され
、ダイス5に導かれる。レーザー外径測定装置4は、そ
の測定出力によって紡糸状態を制御し、光ファイバの外
径を制御するためのものである。ダイス5には、被覆さ
れる金属材料が融液状態で満たされている。
(Example) FIG. 1 is a schematic diagram partially cut away to illustrate an apparatus applied to a manufacturing method of an example of the metal-coated fluoride glass optical fiber of the present invention. In the figure, 1 is a fluoride glass base material, 2 is a heater, 3 is a spun optical fiber, 4 is a laser outer diameter measuring device, 5 is a die, 6 is an inert gas supply port, 7 is a forced cooling device, 8 is the winder. The fluoride glass preform 1 is softened by heating with a heater 2 and is spun into an optical fiber 3. The outer diameter of the spun optical fiber 3 is measured by a laser outer diameter measuring device 4, and then guided to a die 5. The laser outer diameter measuring device 4 is used to control the spinning state and the outer diameter of the optical fiber using its measurement output. The die 5 is filled with the metal material to be coated in a molten state.

金属材料としては、光ファイバのフツ化物ガラスのガラ
ス転移温度以下の融点のものが選択される。金属材料の
熱膨張係数は、10−4〜10−’[1/℃]であるこ
とが望ましい。
The metal material selected has a melting point lower than the glass transition temperature of the fluoride glass of the optical fiber. The thermal expansion coefficient of the metal material is preferably 10-4 to 10-' [1/°C].

フッ化物ガラスは、ガラス転移温度が約270゜C、結
晶化温度が約360゜Cであるから、融点が270℃以
上の金属を用いた場合には、コーティング工程において
、光ファイバの表面が融液からの熱によって結晶化し、
光ファイバの初期強度を著しく低下させ、より高温にな
ると、光ファイバが溶断することもある。また、熱膨張
係数の大きい金属材料を選択すると、コーティング後の
冷却によって、光ファイバと金属被覆との界面で応力が
発生し、初期強度の劣化と伝送損失の増加を招く。用い
られる金属材料としては、低融点金属として知られるI
 n s S n y P b y B iの金属元素
、または、少なくともそれらの1種以上を含む合金が好
ましい。
Fluoride glass has a glass transition temperature of about 270°C and a crystallization temperature of about 360°C, so if a metal with a melting point of 270°C or higher is used, the surface of the optical fiber will melt during the coating process. Crystallized by heat from the liquid,
This can significantly reduce the initial strength of the optical fiber and, at higher temperatures, may cause the optical fiber to melt. Furthermore, if a metal material with a large coefficient of thermal expansion is selected, stress will be generated at the interface between the optical fiber and the metal coating due to cooling after coating, resulting in deterioration of initial strength and increase in transmission loss. The metal material used is I, which is known as a low melting point metal.
A metal element of n s S ny P b y B i or an alloy containing at least one thereof is preferable.

金属融液が満たされるダイス5は、コーティング中の酸
化を防ぐために、表面の雰囲気は、不活性ガス供給口よ
り供給されたN2やHe等の不活性ガスで置換されてい
るのがよく、酸素濃度は、10%以下にするのが望まし
い。
In order to prevent oxidation during coating, the surface atmosphere of the die 5 filled with the metal melt is preferably replaced with an inert gas such as N2 or He supplied from an inert gas supply port, and the atmosphere on the surface is replaced with oxygen. The concentration is preferably 10% or less.

ダイス5の穴径は、光ファイバの外径に50μmを加え
た大きさ以上で、光ファイバの外径の4倍以下であるの
が好ましい。その理由は、この範囲より小さい穴径とす
ると、紡糸した光ファイバの外径の変動によって、光フ
ァイバが詰まったり、あるいは、ダイスとの接触による
初期強度の劣化を招くことがあり、また、穴径が大きい
と、光ファイバ上に融液が過剰に供給され、被覆に瘤が
生じ易いことによる。
The diameter of the hole in the die 5 is preferably greater than or equal to the outer diameter of the optical fiber plus 50 μm and less than four times the outer diameter of the optical fiber. The reason for this is that if the hole diameter is smaller than this range, the optical fiber may become clogged due to fluctuations in the outer diameter of the spun optical fiber, or the initial strength may deteriorate due to contact with the die. This is because if the diameter is large, an excessive amount of melt is supplied onto the optical fiber, and bumps are likely to occur in the coating.

金属塗布時における金属または合金の溶融温度は、金属
または合金の融点に50゜Cを加えた温度以下であるの
が望ましい。この範囲より高い温度で塗布を行なうと、
融液の粘性が低すぎ、長手方向に安定した厚さでの塗布
が困難となる。
The melting temperature of the metal or alloy at the time of metal application is desirably a temperature equal to or lower than the melting point of the metal or alloy plus 50°C. If coating is carried out at a temperature higher than this range,
The viscosity of the melt is too low, making it difficult to apply it to a stable thickness in the longitudinal direction.

金属塗布時における光ファイバの線速は、1m/分以上
にするのが望ましい。この線速より遅いと、ダイス5中
でのセルフセンターリング力が弱くなり、被覆の偏肉が
生じたり、光ファイバとダイスとの接触による初期強度
の低下が起こる。
The linear speed of the optical fiber during metal coating is desirably 1 m/min or more. If the linear velocity is slower than this, the self-centering force in the die 5 will be weak, resulting in uneven thickness of the coating and a decrease in initial strength due to contact between the optical fiber and the die.

コーティングダイス5を通過した光ファイバは、強制冷
却装置7により冷却され、コーティングの直後に、塗布
された未硬化の金属が重力により垂れて瘤が生じるのが
防止される。金属がコーティングされた光ファイバは、
巻取機8に巻取られ、耐水性に富む、金属フツ化物光フ
ァイバが得られる。
The optical fiber that has passed through the coating die 5 is cooled by a forced cooling device 7 to prevent the applied uncured metal from sagging due to gravity and causing bumps immediately after coating. Metal-coated optical fiber is
The metal fluoride optical fiber is wound by the winder 8 and is highly water resistant.

導波構造を有するZr−Ba−La−AI−Na−F組
成のフツ化物ガラス光ファイバに本発明の方法による金
属被覆を施した具体例について説明する。ガラス母材の
大きさは、外径7.2mm,長さ120mmのものを用
い、この母材をヒーターで約330°C加熱し、軟化さ
せて紡糸した。紡糸された光ファイバは、ダイスを通過
して巻取機に巻取られるが、外径200μm,線速3m
/分の条件で線引きされた。
A specific example in which a fluoride glass optical fiber having a waveguide structure and having a Zr-Ba-La-AI-Na-F composition is coated with metal by the method of the present invention will be described. A glass base material having an outer diameter of 7.2 mm and a length of 120 mm was used, and this base material was heated to about 330° C. with a heater to soften it and spin. The spun optical fiber passes through a die and is wound on a winder, with an outer diameter of 200 μm and a linear speed of 3 m.
A line was drawn under the condition of /min.

金属被覆の条件は、200°Cに加熱され、N2ガスで
置換されたダイスに、In純度99.99%の金属イン
ジウムを供給した。ダイスの穴径は、350μmであっ
た。強制冷却装置には、流量51/分のHeガスを供給
し、コーティング後の光ファイバを冷却した。
The conditions for metal coating were as follows: metallic indium with an In purity of 99.99% was supplied to the die which was heated to 200°C and replaced with N2 gas. The hole diameter of the die was 350 μm. He gas was supplied to the forced cooling device at a flow rate of 51/min to cool the coated optical fiber.

第2図は、以上の工程によって得られた光ファイバの断
面図である。11はコア、12はクラツド、13はIn
被覆層である。In被覆層の厚さは、40μmであり、
金属とフツ化物ガラスとの密着性も良好で、ビンホール
等は認められなかった。この光ファイバを湿度90%,
温度20”Cの雰囲気中で10日間放置したが、初期強
度は維持されていた。また、損失波長特性においても、
OH基の影響による^=2.9μmの損失の増加は認め
られなかった。
FIG. 2 is a cross-sectional view of the optical fiber obtained through the above steps. 11 is core, 12 is clad, 13 is in
It is a covering layer. The thickness of the In coating layer is 40 μm,
The adhesion between the metal and the fluoride glass was also good, and no holes were observed. This optical fiber is heated to 90% humidity.
Although it was left in an atmosphere at a temperature of 20"C for 10 days, the initial strength was maintained. Also, in terms of loss wavelength characteristics,
No increase in loss of 2.9 μm due to the influence of OH groups was observed.

上述した金属被覆を施さない光ファイバでは、同じ条件
の環境試験により、初期強度が50%低下した。
In the above-mentioned optical fiber without metal coating, the initial strength was reduced by 50% in an environmental test under the same conditions.

(発明の効果) 以上の説明から明らかなように、本発明によれば、フッ
化物ガラス光ファイバにおけるフツ化物ガラスのガラス
転移温度以下の融点を有する金属または合金を、ダイス
中で溶融し、融液状態で、塗布することにより、フッ化
物ガラスを溶融することなく、また、初期強度の劣化も
なく金属をコーティングでき、耐候性、耐水性に優れた
金属被覆フッ化物ガラス光ファイバを容易に、かつ、生
産性良く得ることができる効果がある。
(Effects of the Invention) As is clear from the above description, according to the present invention, a metal or an alloy having a melting point lower than the glass transition temperature of the fluoride glass in a fluoride glass optical fiber is melted in a die. By applying it in a liquid state, it is possible to coat metal without melting the fluoride glass or deteriorating its initial strength, making it easy to create metal-coated fluoride glass optical fibers with excellent weather resistance and water resistance. Moreover, there is an effect that good productivity can be obtained.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

第1図は、本発明の金属被覆フッ化物ガラス光ファイバ
の一実施例の製造方法に適用される装置の一部を切り開
いて図示した概略図、第2図は、製造された光ファイバ
の断面図である。 1・・・フッ化物ガラス母材、2・・・ヒーター、3・
・・紡糸された光ファイバ、4・・・レーザー外径測定
装置、5・・・ダイス、6・・・不活性ガス供給口、7
・・・強制冷却装置、8・・・巻取機。
FIG. 1 is a partially cutaway schematic diagram illustrating an apparatus applied to a manufacturing method of an embodiment of the metal-coated fluoride glass optical fiber of the present invention, and FIG. 2 is a cross-sectional view of the manufactured optical fiber. It is a diagram. 1...Fluoride glass base material, 2...Heater, 3.
...Spun optical fiber, 4...Laser outer diameter measuring device, 5...Dice, 6...Inert gas supply port, 7
... Forced cooling device, 8... Winding machine.

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] フッ化物ガラス光ファイバにおけるフッ化物ガラスのガ
ラス転移温度以下の融点を有する金属または合金を、融
液状態で、線引き後のフッ化物ガラス光ファイバの表面
に連続的に塗布することを特徴とする金属被覆フッ化物
ガラス光ファイバの製造方法。
A metal characterized in that a metal or alloy having a melting point lower than the glass transition temperature of the fluoride glass in the fluoride glass optical fiber is continuously applied in a melt state to the surface of the fluoride glass optical fiber after drawing. A method of manufacturing a coated fluoride glass optical fiber.
JP2007316A 1990-01-17 1990-01-17 Production of metal-coated fluoride glass optical fiber Pending JPH03215332A (en)

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