JPH03223137A - Production of metal-coated fluoride glass fiber - Google Patents
Production of metal-coated fluoride glass fiberInfo
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Landscapes
- Optical Fibers, Optical Fiber Cores, And Optical Fiber Bundles (AREA)
- Surface Treatment Of Glass Fibres Or Filaments (AREA)
Abstract
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２通信用などに有用なフ
ッ化物ガラス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 for producing fluoride glass fiber useful for medical applications, sensor applications, communication applications, and the like.
（従来の技術）
ガラス光ファイバは、表面クラックの拡大や、吸湿によ
る損失の増大などを防止するため、紡糸後に、樹脂等の
保護層で被覆することが行なわれている。保護層の材料
として、金属や無機物も用いられるようになっているが
、この材料によるハーメチックコートには、ＣＶＤ法、
真空メツキ、ディッピング等の方法が採用されている。(Prior Art) Glass optical fibers are coated with a protective layer such as resin after spinning in order to prevent the expansion of surface cracks and increase in loss due to moisture absorption. Metals and inorganic materials are also being used as materials for the protective layer, but hermetic coatings using these materials include CVD,
Methods such as vacuum plating and dipping are used.
溶融金属を満たしたダイスに、紡糸後の光ファイバを通
して金属を塗布するディッピングにおいては、特開昭５
７−２００２４０号公報に記載されているように、超音
波振動を与え、溶融金属内の酸素を媒介として金属を光
フアイバ表面に結合し易くする方法も提案されている。In dipping, in which metal is applied to a die filled with molten metal through an optical fiber after spinning, Japanese Patent Laid-Open No. 5
As described in Japanese Patent No. 7-200240, a method has also been proposed in which ultrasonic vibration is applied to facilitate bonding of metal to the surface of an optical fiber using oxygen in the molten metal as a medium.
ところで、フッ化物ガラスファイバは、波長２〜５μｍ
の中赤外領域の光線を低損失で伝送できるので、医療用
、センサー用２通信用などに有用である。By the way, fluoride glass fiber has a wavelength of 2 to 5 μm.
Since it can transmit light in the mid-infrared region with low loss, it is useful for medical purposes, sensor communication, etc.
このフッ化物ガラスファイバは、軟化温度が、３００〜
３５０℃と低く、また、結晶化し易いので、製造には、
通常の光ファイバとは異なる配慮をする必要があり、製
造方法も石英光ファイバとは異なる点も多い。This fluoride glass fiber has a softening temperature of 300~
Because it is as low as 350℃ and easily crystallizes, it is necessary for manufacturing.
It requires different considerations than normal optical fibers, and the manufacturing method is also different in many respects from quartz optical fibers.
また、フッ化物ガラスは、水との反応性が高く、石英光
ファイバの１０’倍も水に溶は易く、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。In addition, fluoride glass has high reactivity with water, and is 10 times more soluble in water than quartz optical fiber, and easily reacts with water in the atmosphere, for example, as shown in the reaction formula below. Oxide crystals form on the surface.
ＺｒＦ２＋２０Ｈ−＋ＺｒＯ２＋２ＨＦこのような反応
がフッ化物ガラス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-+ZrO2+2HF When such a reaction occurs in a fluoride glass 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、フッ化物ガラス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。Therefore, even if a fluoride glass 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.
高強度で低損失のフッ化物ガラスファイバを得るために
は、例えば、金属やセラミックスなどの無機物のＯＨ基
の透過率の低い膜をハーメチックコートすることは不可
欠であが、上述したように、フッ化物ガラスの融点が低
いため、例えば、軟化点が約２０００℃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
金属被覆などを適用することもできない。高真空を利用
したスパッタリングや、真空蒸着などに方法も考えられ
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。In order to obtain high-strength, low-loss fluoride glass fibers, it is essential to hermetically coat an inorganic film such as a metal or ceramic with a low permeability of OH groups. Because the melting point of compound glass is low, for example, carbon coatings such as those used in quartz optical fibers with a softening point of approximately 2000°C, or metal coatings such as those described in JP-A No. 57-200239, etc. It cannot be applied either. Methods such as sputtering using high vacuum or vacuum evaporation can be considered, but there are problems in terms of productivity because the equipment is 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基の透過率の低い低融点金属の膜を、フッ化物
ガラスファイバ上に被覆するものである。(Problems to be Solved by the Invention) The present invention has been made in order to solve the above-mentioned problems, and is a method in which a fluoride glass fiber is coated with a film of a low melting point metal having a low transmittance for OH groups. It is.
第３図は、従来の金属被覆装置の一例を説明するための
構成図である。図中、１ａはプリフォーム、２は紡糸炉
ヒーター、３ａは溶融金属、４はディッピングダイス、
５はダイスヒーター、８ａは紡糸された石英光ファイバ
、１１は冷却装置である。紡糸された石英光ファイバ８
ａは、ディッピングダイスを通り、溶融金属のコートを
行なうことができるものである。FIG. 3 is a configuration diagram for explaining an example of a conventional metal coating apparatus. In the figure, 1a is a preform, 2 is a spinning furnace heater, 3a is a molten metal, 4 is a dipping die,
5 is a die heater, 8a is a spun quartz optical fiber, and 11 is a cooling device. Spun quartz optical fiber 8
A is one that can pass through a dipping die and be coated with molten metal.
ディッピングは、上述したように、ＣＶＤ、真空メツキ
などに比較して、設備面から有利であるが、ディッピン
グにより、低融点金属を、密着性よく、ピンホールがな
く、また、偏肉もなくコートすることは困難である。As mentioned above, dipping is advantageous in terms of equipment compared to CVD, vacuum plating, etc., but it coats low melting point metals with good adhesion, no pinholes, and no uneven thickness. It is difficult to do so.
本発明は、ディッピングにより、低融点金属を良好に被
覆できる金属被覆フッ化物ガラスファイバの製造方法を
提供することにより、耐水性の優れた金属被覆フッ化物
ガラスファイバを得ることを目的とするものである。The present invention aims to obtain a metal-coated fluoride glass fiber with excellent water resistance by providing a method for manufacturing a metal-coated fluoride glass fiber that can coat a low-melting point metal well by dipping. be.
（課題を解決するための手段）
本発明は、フッ化物ガラスファイバにおける、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、加熱溶融した融液状態でダイスに満たし、線引
き後のフッ化物ガラスファイバを前記ダイスに通して、
その表面に連続的に前記金属または合金を塗布する金属
被覆フッ化物ガラスファイバの製造方法において、前記
ダイスにおいて、超音波を含む波長域で振動塗布するこ
とを特徴とするものである。(Means for Solving the Problems) The present invention provides a fluoride glass fiber in which a die is filled with a metal or an alloy having a melting point lower than the glass transition temperature of the fluoride glass in a molten state, and the passing a fluoride glass fiber through the die;
A method for manufacturing a metal-coated fluoride glass fiber in which the metal or alloy is continuously applied to the surface of the fiber, characterized in that application is carried out by vibration in a wavelength range including ultrasonic waves in the die.
被覆される金属材料として、工ｎ、Ｓｎ、Ｐｂ。The metal materials to be coated include Ni, Sn, and Pb.
Ｂｉの金属元素のうち、少なくとも一種以上を選択する
ことができる。At least one type of Bi metal elements can be selected.
金属塗布時における雰囲気は、無酸素であるのが望まし
い。The atmosphere during metal coating is preferably oxygen-free.
（作 用）
本発明は、フッ化物ガラス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ファイ
バを得ることができるものである。塗布金属としては、
Ｉｎ、Ｓｎ。(Function) The present invention enables the application of a metal or an alloy having a melting point lower than the glass transition temperature of the fluoride glass in a molten state to a fluoride glass fiber. A coated fluoride glass fiber can be obtained. As a coated metal,
In, Sn.
Ｐｂ、Ｂｉの金属元素のうち、少なくとも一種以上を選
択することにより、フッ化物ガラスファイバに金属を被
覆することができる。By selecting at least one of the metal elements Pb and Bi, the fluoride glass fiber can be coated with metal.
塗布に際して、液体金属に超音波振動を与えることによ
り、液体金属は、微細な粒状となり、光ファイバの表面
に薄く広がり、濡れ角は小さくなリ、また、振動エネル
ギーにより衝撃的に光フアイバ表面に衝突し、表面の微
細な凹凸にも入り込むので、密着性のよい、また、ピン
ホールのない均一な被覆が得られる。During coating, by applying ultrasonic vibration to the liquid metal, the liquid metal becomes fine particles and spreads thinly on the surface of the optical fiber, with a small wetting angle. Since it collides and penetrates even the minute irregularities on the surface, a uniform coating with good adhesion and no pinholes can be obtained.
したがって、従来のように、低温では、付着しにくく、
高温ではダイス内の粘度が低下し過ぎるので、いずれに
しても、塗布が安定しないという問題もなく、薄い、均
一な塗布ができる。Therefore, unlike conventional methods, it is difficult to adhere at low temperatures.
At high temperatures, the viscosity inside the die decreases too much, so in any case, there is no problem of unstable coating, and thin, uniform coating can be achieved.
また、微少な振動は、光ファイバが、不安定位置から安
定方向へ動き易くなり、センタリング効果が増し、被覆
の偏肉が起こり難くなる。光ファイバの位置が安定して
いることにより、塗布量も一定であり、被覆金属が玉状
に不均一に光ファイバに付着することもなくなる。In addition, the slight vibration makes it easier for the optical fiber to move from an unstable position to a stable direction, increasing the centering effect and making it difficult for uneven thickness of the coating to occur. Since the position of the optical fiber is stable, the coating amount is also constant, and the coated metal does not adhere to the optical fiber unevenly in the form of beads.
また、溶融金属が酸化すると、金属の酸化固形物が発生
して、光ファイバに傷をつけたり、ダイス詰まりを起こ
すことがあるが、ダイスの溶融金属液面上の雰囲気の酸
素を少ないものとし、さらに、無酸素雰囲気、例えば、
不活性ガスとすることにより、溶融金属の酸化を防止で
きる。In addition, when molten metal oxidizes, oxidized metal solids are generated, which can damage optical fibers or clog the die. Furthermore, an oxygen-free atmosphere, e.g.
By using an inert gas, oxidation of the molten metal can be prevented.
（実施例）
第１図は、本発明の金属被覆フッ化物ガラスファイバの
一実施例の製造方法に適用される装置の概略図である。(Example) FIG. 1 is a schematic diagram of an apparatus applied to a manufacturing method of an example of the metal-coated fluoride glass fiber of the present invention.
図中、１はフッ化物ガラス母材、２は紡糸炉ヒーター、
３は溶融金属、４はディッピングダイス、５はダイスヒ
ーター、６は超音波振動子、７は交流電源、８は紡糸さ
れたフッ化物ガラスファイバ、９は無酸素雰囲気室、１
０，１２はガス導入管、１１は冷却装置である。紡糸さ
れた光ファイバ８は、ディッピングダイス４を通り、溶
融金属のコートが行なわれる。ディッピングダイス４の
下部には、超音波振動子６が取り付けられ、交流電源７
により、ディッピングダイス４に超音波振動を与える。In the figure, 1 is a fluoride glass base material, 2 is a spinning furnace heater,
3 is a molten metal, 4 is a dipping die, 5 is a die heater, 6 is an ultrasonic vibrator, 7 is an AC power source, 8 is a spun fluoride glass fiber, 9 is an oxygen-free atmosphere chamber, 1
0 and 12 are gas introduction pipes, and 11 is a cooling device. The spun optical fiber 8 passes through a dipping die 4 and is coated with molten metal. An ultrasonic vibrator 6 is attached to the lower part of the dipping die 4, and an AC power source 7
As a result, ultrasonic vibrations are applied to the dipping die 4.
ディッピングダイス４に伝達された超音波振動は、低融
点金属溶液に超音波振動を生じさせることができる。超
音波振動の作用については、すでに述べたとおりである
。The ultrasonic vibrations transmitted to the dipping die 4 can cause ultrasonic vibrations in the low melting point metal solution. The effect of ultrasonic vibration has already been described.
また、この実施例では、ディッピングダイス４の上部に
無酸素雰囲気室９を設け、ガス導入管１０から不活性ガ
スを常時流入させ、溶融金属の表面の酸化を防止すると
ともに、湿度の影響を避けるようにしている。Furthermore, in this embodiment, an oxygen-free atmosphere chamber 9 is provided above the dipping die 4, and an inert gas is constantly introduced from the gas introduction pipe 10 to prevent oxidation of the surface of the molten metal and to avoid the influence of humidity. That's what I do.
また、ガス導入管１２により、冷却装置１１にも不活性
ガスを導入するようにしてもよい。Further, an inert gas may also be introduced into the cooling device 11 through the gas introduction pipe 12.
第２図は、ディッピングダイス４の他の実施例である。FIG. 2 shows another embodiment of the dipping die 4.
溶融金属に超音波振動を与える超音波振動子を溶融金属
内に設けたものである。超音波振動子６は、円筒状のも
のを用いた。この実施例では、光ファイバの近傍で直接
的に超音波振動を与えることができるので、効果的であ
る。An ultrasonic vibrator that applies ultrasonic vibration to the molten metal is installed inside the molten metal. As the ultrasonic transducer 6, a cylindrical one was used. This embodiment is effective because ultrasonic vibration can be directly applied near the optical fiber.
（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、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、ディッピングダイスの溶融
金属に超音波振動を付与することにより、均一に塗布す
ることができ、耐候性、耐水性に優れた金属被覆フッ化
物ガラスファイバを容易に、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 fluoride glass in a fluoride glass fiber is melted in a die, and the melt is By applying the fluoride glass in the same state, the metal can be coated without melting the fluoride glass or deteriorating the initial strength. By applying ultrasonic vibration to the molten metal of the dipping die, the metal can be coated evenly. This has the effect of making it possible to easily obtain a metal-coated fluoride glass fiber with excellent weather resistance and water resistance with good productivity.
また、超音波振動により、ディッピングダイスの溶融金
属を均一化できる効果もある。Furthermore, the ultrasonic vibration has the effect of making the molten metal in the dipping die uniform.
第１図は、本発明の金属被覆フッ化物ガラスファイバの
一実施例の製造方法に適用される装置の概略図、第２図
は、ディッピングダイスの他の実施例、第３図は、従来
の金属被覆装置の一例の構成図である。
１・・・フッ化物ガラス母材、２・・・紡糸炉ヒーター
３・・・溶融金属、４・・・ディッピングダイス、５・
・・ダイスヒーター、６・・・超音波振動子、７・・・
交流電源、８・・・フッ化物ガラスファイバ、９・・・
無酸素雰囲気室、１０．１２・・・ガス導入管、１１・
・・冷却装置。FIG. 1 is a schematic diagram of an apparatus applied to the manufacturing method of one embodiment of the metal-coated fluoride glass fiber of the present invention, FIG. 2 is another embodiment of a dipping die, and FIG. 3 is a diagram of a conventional dipping die. FIG. 1 is a configuration diagram of an example of a metal coating device. DESCRIPTION OF SYMBOLS 1... Fluoride glass base material, 2... Spinning furnace heater 3... Molten metal, 4... Dipping die, 5...
...Dice heater, 6...Ultrasonic vibrator, 7...
AC power supply, 8...Fluoride glass fiber, 9...
Oxygen-free atmosphere chamber, 10.12... gas introduction pipe, 11.
··Cooling system.
Claims (1)
ラス転移温度以下の融点を有する金属または合金を、加
熱溶融した融液状態でダイスに満たし、線引き後のフッ
化物ガラスファイバを前記ダイスに通して、その表面に
連続的に前記金属または合金を塗布する金属被覆フッ化
物ガラスファイバの製造方法において、前記ダイスにお
いて、超音波を含む波長域で振動塗布することを特徴と
する金属被覆フッ化物ガラスファイバの製造方法。In the fluoride glass fiber, a metal or alloy having a melting point lower than the glass transition temperature of the fluoride glass is heated and melted into a die, and the drawn fluoride glass fiber is passed through the die to reduce the surface of the fluoride glass fiber. A method for manufacturing a metal-coated fluoride glass fiber in which the metal or alloy is continuously applied to the metal-coated fluoride glass fiber, wherein the metal-coated fluoride glass fiber is applied by vibration in a wavelength range including ultrasonic waves in the die. .
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2015875A JPH03223137A (en) | 1990-01-25 | 1990-01-25 | Production of metal-coated fluoride glass fiber |
Applications Claiming Priority (1)
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| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH03223137A true JPH03223137A (en) | 1991-10-02 |
Family
ID=11900966
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|---|---|---|---|
| JP2015875A Pending JPH03223137A (en) | 1990-01-25 | 1990-01-25 | Production of metal-coated fluoride glass fiber |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH03223137A (en) |
Cited By (3)
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1990
- 1990-01-25 JP JP2015875A patent/JPH03223137A/en active Pending
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