JPH0345536A - 光ファイバの製造方法 - 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］ この発明は、水素透過阻止能力を有する炭素被膜が形成
された光ファイバを製造する古注に関し、原料化合物を
希釈するキャリアガスとしてヘリウムガスを用いること
により、炭素被膜の光ファイバ裸線表面への析出速度を
格段に向上せ・しめたものである。

［従来技術およびその課題］ 石英系光ファイバは、水素と接触するとファイバ内に拡
散した水素分子の分子振動に起因する吸収損失が増大し
、さらにドーパントとして含有されているＰｚＯｓ、Ｇ
　ｅ　Ｏｔ、Ｂ　ｔ　Ｏｓなどが水素と反応しＯＨ基と
してファイバガラス中に取り込まれるため、ＯＨ基の吸
収による伝送損失も増大してしまう問題があった。

このような弊害に対処するため、水素吸収能を有する液
状の組成物を光ケーブル内に充填する方法（特願昭６１
−２５１０８０８号）などが考えられているが、その効
果が不十分であるうえ、構造が複雑となって経済的にも
問題がある。

このような問題を解決するため、最近化学気相成長法（
以下、ＣＶＤ法と略称する）によって光ファイバ表面に
炭素被膜を形成し、これによって光ファイバの耐水素性
を向上させうろことが発表されている。この製造方法は
、紡糸炉にて紡糸された光ファイバ裸線を熱ＣＶＤ反応
炉内に挿通すると共に、アルゴン等の不活性ガスによっ
てガス化した炭化水素化合物を炭素被膜の原料として熱
ＣＶＤ反応炉内に供給して、これを熱分解させて、上記
光ファイバ裸線の表面に炭素被膜を形成する方法である
。

ところがこのような製造方法では、光ファイバ課線表面
への炭素被膜の析出速度が低いために、光ファイバの紡
糸速度をｌＯ〜２０ｓ／分以上にすることができず、改
善の余地があった。

本発明者らは鋭意研究の結果、キャリアガスの種類を選
択することにより光ファイバ課線表面への炭素被膜の析
出速度を向上させ、光ファイバの紡糸速度を向上させう
ろことを見出し、この発明に至った。

［課題を解決するための手段］ この発明の光ファイバの製造方法は、炭化水素またはハ
ロゲン化炭化水素をキャリアガスにて希釈してなる原料
ガスを熱分解し、炭素被膜を光ファイバ裸線表面に形成
して光ファイバを製造するに際して、上記キャリアガス
としてヘリウムガスを用いることを解決手段とした。

［作用］ 炭化水素またはハロゲン化炭化水素を希釈するキャリア
ガスとして、分子量の小さな不活性ガスのヘリウムガス
を用いることにより原料ガスの熱容量を小さくし、加え
られた熱エネルギーの利用効率を高めることができるの
で、炭素被膜の光ファイバ課線表面への析出速度を向上
させることができる。

以下、この発明の詳細な説明する。

第１図は、この発明の製造方法に好適に用いられる製造
装置の一例を示したものである。

第１図中、符号１は光ファイバ裸線である。この光ファ
イバ裸線１．は、光ファイバ母材（図示せぬ）を紡糸装
置２内で溶融紡糸したものであり、この紡糸装置２の下
段に設けられたＣＶＤ反応炉３内で、その表面に炭素被
膜が形成されるようになっている。このＣＶＤ反応炉３
は、光ファイバ裸線１表面に炭素被膜を形成するための
反応管４と、この反応管４を加熱する発熱体５とからな
るものである。この反応管４の上部には、原料ガスを供
給する原料ガス供給管６が、下部には未反応ガス等を排
気する排気管７とが、それぞれ取り付けられている。・
反応管４とそれを加熱する発熱体５とは加熱温度等によ
って適宜選択することができ、抵抗加熱炉、誘導加熱炉
、赤外線加熱炉等を用いることができるほか、発熱体５
には高周波またはマイクロ波を用いてプラズマを発生さ
せえて原料化合物をイオン分解させるようなものを用い
ることができる。またＣＶＤ反応炉３の上部および下部
には、それぞれシールガス供給管８．８が取り付けられ
ており、シールガスをＣＶＤ反応炉３内に供給して内部
の気密を保てるようになっている。さらにこのＣＶＤ反
応炉３の下段には樹脂液塗布装置９および硬化装置１０
とが連続して設けられており、炭素被膜が形成された光
ファイバ上に必要に応じて保護被覆層が形成できるよう
になっている。

このような製造装置を用いて、表面に炭素被膜が形成さ
れた先ファイバを製造するには、以下の工程による。

まず光ファイバ母材を用意し、これを紡糸装置２に設置
し、溶融紡糸して光ファイバ裸線ｌとする。ついでこの
光ファイバ裸線ｌを反応管４、樹脂液塗布装置９、硬化
装置１０内へ挿通し、これらの中心軸上を所定の線速で
走行するように供給する。次いで発熱体５を発熱させて
反応管４内を所定温度に加熱すると共に、シールガス供
給管８．８からはＣＶＤ反応炉３内へシールガスを、ま
た原料ガス供給管６からは炭化水素またはハロゲン化炭
化水素をキャリアガスにより希釈してなる原料ガスを、
それぞれ供給する。原料ガスに用いられる炭化水素また
はハロゲン化炭化水素としては、熱分解して炭素被膜を
形成する化合物であれば特に限定されないが、形成され
る炭素被膜の性状およびその析出速度の観点から炭素数
１５以下の化合物が好適である。またハロゲン原子とし
ては、取り扱い性等の観点から塩素原子が好ましい。こ
れら化合物としては、メタン、エタン、プロパン、ベン
ゼン、トルエン等のほか、クロロメタン、クロロベンゼ
ンなどを例示することができる。これら原料化合物は単
体あるいは数種混合して用いることができるが、いずれ
も場合においてもキャリアガスによって希釈したものを
用いる。これら原料化合物をキャリアガスにより希釈せ
ずに、その沸点以上に加熱して気体状態としたものを用
いると、原料化合物の濃度が高すぎるため、反応管４内
で煤が多量に発生し、反応管４の閉塞を招くので好まし
くない。

そしてこの発明の製造方法にあっては、原料化合物を希
釈するキャリアガスとしてヘリウムガスを用いる。この
ようにすると耐水素特性が高い良質の炭素被膜を形成で
きるばかりでなく、炭素被膜の析出速度を向上させるこ
とができる。キャリアガスとしてヘリウムガスを用いる
のは、以下の理由による。

キャリアガスとしてヘリウムガスの代わりに窒素ガスを
用いると、炭化水素またはハロゲン化炭化水素が熱分解
する時に、微量の窒素ガスが共に分解して、炭素被膜中
に窒素が含有されて、炭素被膜の耐水素特性が低下する
ので好ましくない。

またネオン、アルゴン等のヘリウムガス以外の希ガス類
を用いると、純粋な炭素被膜を形成することができるも
のの、いずれもヘリウムガスに比較してその分子量が大
きいので、原料ガスの熱容量が大きくなる。その結果、
発熱体５から発生する熱エネルギーのＣＶＤ反応への利
用効率が低下し、炭素被膜の析出速度を向上させること
ができない。

上記のようにして炭素被膜が形成された光ファイバを樹
脂液塗布装置９に挿通し、紫外線硬化型樹脂液等を塗布
した後、硬化装置１０内にて上記樹脂液を硬化させて、
炭素被膜と保護被覆層とが形成されて耐水素特性と機械
的強度とに優れた光ファイバを得ることができる。

［実施例コ （実施例１） 光ファイバ母材から光ファイバを紡糸する紡糸装置の下
段に赤外線加熱炉を設けて、第１図に示したと同様の光
ファイバの製造装置とした。

紡糸装置内に、Ｇ　ｅｏ　ｔをドープ剤として含有した
コア部を有する外径３０１１Ｉ１１の単一モードファイ
バ母材を設置し、この母材を２０００℃に加熱し、６０
１ノ分の紡糸速度で外径１２５μｍの単一モードファイ
バに紡糸した。

ついでこの紡糸された光ファイバ裸線を、１３００℃に
加熱されたＣＶＤ反応炉内に挿通すると共に、約１０ｖ
ｏ１％にヘリウムガスで希釈したベンゼンを原料ガス供
給管より５１２／分の流量で反応管内に供給し、光ファ
イバ課線表面に炭素被膜を形成した。なお、この際に未
反応物および副生酸物は排気管より一６ｍｍＨｔＯの排
気圧で排気、除去した。

さらにウレタンアクリレート樹脂液（ヤング率７０ｋｇ
／開２、伸び６０％）が封入されたＵＶコート用ダイス
ポット内に、炭素被膜が形成された光ファイバを挿通し
て、樹脂液を塗布し、ＵＶランプにより硬化させて外径
が約２５０μ園の光ファイバとした。

（実施例２） 光ファイバの紡糸速度を１０（１ｍ／分とした以外は実
施例１と全（同様にして光ファイバを製造した。

（実施例３） 原料ガスとして１０ｖｏ１％にヘリウムガスで希釈した
！、２ジクロロエタンを用いた以外は実施例１と全く同
様にして光ファイバを製造した。

（実施例４） 原料ガスとして２０ｖｏ１％にヘリウムガスで希釈した
ベンゼンを用いた以外は実施例１と全く同様にして光フ
ァイバを製造した。

（比較例１） キャリアガスとしてアルゴンを用いた以外は実施例１と
全く同様にして光ファイバを製造した。

（比較例２） 紡糸速度を１００ｍ／分とし、キャリアガスとしてアル
ゴンを用いた以外は実施例１と全く同様にして光ファイ
バを製造した。

（比較例３） キャリアガスを用いずに、原料ガスとしてベンゼンを８
０℃に加熱し、発生したベンゼン蒸気を直接反応管内に
供給した以外は実施例１と全く同様にして光ファイバを
製造した。

ところが光ファイバ製造開始３０分後に、煤により反応
管が閉塞し、光ファイバの製造が不可能となった。

（比較例４） キャリアガスとして窒素を用いた以外は実施例１と全く
同様にして光ファイバを製造した。

そして光ファイバ表面に形成された炭素被膜をオージェ
電子分光分析により調べたところ、窒素の吸収スペクト
ルが観測され、炭素被膜中に窒素が含有されていること
が確認できた。

（試験例り 上記実施例１〜４および比較例１〜４で得られた光ファ
イバをそれぞれ長さ１　ｋｍ、直径的１５０１の束状態
にし、水素分圧１気圧、温度８０℃の水素雰囲気の加圧
容器内に４８時間放置した後、波長ｌ、２４μｍにおけ
る光ファイバの伝送損失の増加量を調べた。

この結果を第１表に示した。

（試験例２） 炭素被膜は導電性を有するものであるので、炭素被膜の
析出量を評価する目安として実施例１〜４および比較例
１〜４の各光ファイバの電気抵抗値を測定した。この結
果を第１表に試験例１の結果と共に示した。なお、光フ
ァイバの電気抵抗値は、上記理由により低い程、炭素被
膜の析出量が多いものであるといえる。

第１表 １）光ファイバ紡糸開始３０分後に煤により反応管が閉
塞した。

２）オージェ分光分析の結果、炭素被膜中に窒素が含有
されている。

第１表より、この発明の製造方法によれば、不純物を含
有しない良質の炭素被膜を形成することができるばかり
でなく、炭素被膜の析出速度を大きくすることができ、
その結果、光ファイバの紡糸速度を向上させられること
が確認できた。

［発明の効果］ 以上説明したように、この発明の光ファイバの製造方法
は、炭化水素またはハロゲン化炭化水素をキャリアガス
にて希釈してなる原料ガスを熱分解し、炭素被膜を光フ
ァイバ裸線表面に形成して光ファイバを製造するに際し
て、上記キャリアガスとしてヘリウムガスを用いるもの
であるので、原料ガスの熱容量を小さくすることができ
、反応管に供給される熱エネルギーを原料化合物の熱分
解反応に効率よく利用することができるので、炭素被膜
の析出効率を高めることができる。

またヘリウムガスは化学的に不活性な希ガス類であるの
で、原料化合物の分解反応時に共に反応することがなく
、純度の高い炭素波膜を形成することができる。よって
得られた光ファイバは耐水素特性が高いものとなる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の光ファイバの製造方法に好適に用い
られる製造装置の一実施例を示した眼略構戊図である。 ｌ・・・光ファイバ裸線。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 炭化水素またはハロゲン化炭化水素をキャリアガスにて
   希釈してなる原料ガスを熱分解し、炭素被膜を光ファイ
   バ裸線表面に形成して光ファイバを製造するに際して、 上記キャリアガスとしてヘリウムガスを用いることを特
   徴とする光ファイバの製造方法。