JPH04119948A - Hermetic coated optical fiber cable - Google Patents

Hermetic coated optical fiber cable

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JPH04119948A
JPH04119948A JP2238259A JP23825990A JPH04119948A JP H04119948 A JPH04119948 A JP H04119948A JP 2238259 A JP2238259 A JP 2238259A JP 23825990 A JP23825990 A JP 23825990A JP H04119948 A JPH04119948 A JP H04119948A
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JP
Japan
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optical fiber
carbon
hermetic
coating layer
chlorine
Prior art date
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Pending
Application number
JP2238259A
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Japanese (ja)
Inventor
Kunio Ogura
邦男 小倉
Akira Iino
顕 飯野
Makoto Furuguchi
古口 誠
Kazuto Hirabayashi
平林 和人
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.)
Furukawa Electric Co Ltd
Original Assignee
Furukawa Electric Co 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 obtain the hermetic coated optical fiber cable having good airtightness and tensile break strength by coating the outside surface of the optical fiber with the film of carbon or carbon compd. contg. a specific quantity of chlorine atoms. CONSTITUTION:The base material 2 for the optical fiber inserted into a drawing furnace 1 is drawn out as the optical fiber 3. The outside diameter of the optical fiber 3 drawn out of the drawing furnace 1 is measured by an outside diameter measuring instrument 4 and is introduced into a thermal CVD reaction furnace 5. Gaseous raw materials prepd. by mixing acetylene as an example of the carbon compd. and gaseous chlorine are supplied from a gaseous raw material introducing port 6. The gaseous raw materials are thermally decomposed by the heat of a heater 8 and the heat of the optical fiber 3 itself and the chlorine- contg. carbon coating layer (carbon hermetic coating layer) is formed on the outside surface of the optical fiber 3. Further, a resin for protection is applied thereon and cured thereafter, the hermetic coated optical fiber is taken up by a take-up machine 11.

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は光フアイバケーブルに関するものであり、特に
、光フアイバ通信などに用いる気密性および引張破断強
度の良好なハーメチック被覆光ファイバケーブルに関す
る。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Field of Industrial Application] The present invention relates to an optical fiber cable, and particularly to a hermetically coated optical fiber cable with good airtightness and tensile strength at break for use in optical fiber communications.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

石英ガラス光ファイバに水素または水が侵入すると光フ
ァイバの伝送損失が増加する。特に、海底光フアイバケ
ーブルなどにおいては水が光ファイバに侵入する可能性
が高い。また、光ファイバに被覆を施して光フアイバケ
ーブルを製造する場合に、無電解(化学)メツキなどを
行う過程で水素または水が光ファイバに侵入する場合が
ある。
When hydrogen or water enters a silica glass optical fiber, the transmission loss of the optical fiber increases. In particular, in submarine optical fiber cables, there is a high possibility that water will enter the optical fiber. Furthermore, when manufacturing an optical fiber cable by coating an optical fiber, hydrogen or water may enter the optical fiber during the process of electroless (chemical) plating.

なお5本明細書において、光ファイバとはコアとクラン
ド、あるいは該クランドの外側に必要に応じて設けた石
英系ガラスジャケットとからなる部分をいい、光フアイ
バケーブルとは、光ファイバに被覆などが設けられたも
のを言う。
5 In this specification, an optical fiber refers to a portion consisting of a core and a crand, or a quartz-based glass jacket provided outside the crand as necessary, and an optical fiber cable refers to an optical fiber having a coating or the like. Say what is set.

光ファイバに水素または水が侵入することを防止するた
め、光フアイバ表面に無機材料、たとえば、炭素または
炭素化合物で500人程度の厚さを有する耐水素性(気
密性)の高い高密度のハーメチック被覆を設けた光フア
イバケーブルが提案されている(たとえば、米国特許第
4183621号公報、ヨーロッパ特許出願公開第03
08143号公報)。
In order to prevent hydrogen or water from entering the optical fiber, the optical fiber surface is coated with a high-density hermetic coating of an inorganic material, such as carbon or carbon compound, with a thickness of about 500 mm and high hydrogen resistance (airtightness). Optical fiber cables equipped with
08143).

熱CVD法で光ファイバの外表面に形成される炭素また
は炭素化合物によるハーメチック被覆層は、炭化水素ガ
スを主原料を用いた場合微細な結晶構造を含んだ高密度
の膜となる。このカーボン・ハーメチック被覆層は水素
または水の分子の光ファイバへの透過を困難にするから
耐水素特性を大幅に向上させ、しかも、光ファイバの疲
労特性を向上させる。
A hermetic coating layer of carbon or a carbon compound formed on the outer surface of an optical fiber by thermal CVD becomes a high-density film containing a fine crystal structure when hydrocarbon gas is used as the main raw material. This carbon hermetic coating layer makes it difficult for hydrogen or water molecules to penetrate into the optical fiber, thereby greatly improving the hydrogen resistance properties and, moreover, improving the fatigue properties of the optical fiber.

〔発明が解決しようとする課題〕[Problem to be solved by the invention]

光ファイバに炭素または炭素化合物の被覆を形成させた
光フアイバケーブル(光ファイバの外径は125μm)
の引張破断強度は4〜5Kgf程度である。一方、炭素
などでハーメチック被覆しない場合のもともとの光ファ
イバの引張破断強度は566〜6.OKgf程度である
から、ハーメチック被覆をすることによって引張破断強
度が低下することになる。
Optical fiber cable in which an optical fiber is coated with carbon or carbon compound (outer diameter of optical fiber is 125 μm)
The tensile strength at break is about 4 to 5 Kgf. On the other hand, the tensile strength of the original optical fiber without hermetic coating with carbon or the like is 566 to 6. Since the tensile strength is approximately OKgf, the tensile strength at break is reduced by applying a hermetic coating.

この引張破断強度の低下が生ずる原因は次のように考え
られる。高密度の炭素などは強固な共有結合をもつため
、光ファイバのガラスの伸びに比しその伸び率が著しく
小さい。したがって、ハーメチック被覆された光フアイ
バケーブルを引っ張ると5僅かな引っ張り応力でも大き
な応力がハーメチック被覆に集中し、ハーメチック被覆
層に破断が生し、最終的には光ファイバの破断につなが
る。
The reason for this decrease in tensile strength at break is thought to be as follows. Because high-density carbon has strong covalent bonds, its elongation rate is significantly lower than that of optical fiber glass. Therefore, when a hermetic-coated optical fiber cable is pulled, even a small tensile stress causes a large stress to be concentrated on the hermetic coating, causing a break in the hermetic coating layer, and ultimately leading to breakage of the optical fiber.

このように、炭素または炭素化合物によるカーボン・ハ
ーメチック被覆は、気密性と引張破断強度との関係にお
いて二律背反する性質をもつ。
As described above, a carbon hermetic coating made of carbon or a carbon compound has contradictory properties in terms of the relationship between airtightness and tensile strength at break.

光フアイバケーブルの引張破断強度の低下は。Decrease in tensile strength of optical fiber cable.

接続作業など光フアイバケーブルを取り扱う場合に問題
となる。
This becomes a problem when handling optical fiber cables, such as during connection work.

したがって2本発明は、耐水素性(気密性)を維持させ
つつ、引張破断強度を低下させないハーメチック被覆を
形成させた光フアイバケーブルを提供することを目的と
する。
Therefore, two objects of the present invention are to provide an optical fiber cable formed with a hermetic coating that does not reduce tensile strength while maintaining hydrogen resistance (airtightness).

(課題を解決するための手段) 上記問題を解決するため1本発明は、ハーメチック被覆
材料として、炭素または炭素化合物に原子半径の大きい
塩素を含有する炭素または炭素化合物、好適には、炭素
原子1個に対してほぼ1゜Ox 10−’〜1.0x1
0−”個の範囲の塩素原子を含有する炭素または炭素化
合物を用いる。
(Means for Solving the Problems) In order to solve the above-mentioned problems, the present invention provides carbon or carbon compounds containing chlorine having a large atomic radius in carbon or carbon compounds, preferably 1 carbon atom as a hermetic coating material. Approximately 1°Ox 10-'~1.0x1
Carbon or carbon compounds containing in the range 0-'' chlorine atoms are used.

〔作用] 炭素または炭素化合物に原子半径の大きな塩素原子を含
有させると、炭素間の共有結合の一部が切断されたーズ
な構造が形成されることが判明した。このルーズな構造
は大きな伸びを可能にし。
[Function] It has been found that when carbon or a carbon compound contains a chlorine atom with a large atomic radius, a loose structure is formed in which a portion of the covalent bonds between carbons are broken. This loose structure allows for great elongation.

引張破断強度を低下させない。ただし、塩素原子の含有
量が多くなると、構造がルーズになりすぎ耐水素性が低
下する。たとえば、光ファイバに対する水の侵入は防止
できるとしても、水素の侵入に対しては不十分となる。
Does not reduce tensile strength. However, when the content of chlorine atoms increases, the structure becomes too loose and hydrogen resistance decreases. For example, even if it is possible to prevent water from entering an optical fiber, it is insufficient to prevent hydrogen from entering.

上述した水素に対する気密性と引張破断強度との両者を
満足する塩素原子の含有量は、実験によると、炭素原子
1個に対してほぼ1.0x10−’〜1.0x10−2
個の範囲が好適であった。
According to experiments, the content of chlorine atoms that satisfies both the above-mentioned airtightness against hydrogen and tensile strength at break is approximately 1.0x10-' to 1.0x10-2 per carbon atom.
A range of 100% was suitable.

(実施例〕 第1図に本発明の実施例としてカーボン・ハーメチック
被覆光ファイバケーブルの製造装置の概略構成を示す。
(Embodiment) FIG. 1 shows a schematic configuration of a carbon hermetic coated optical fiber cable manufacturing apparatus as an embodiment of the present invention.

この製造装置によって本発明の実施例のハーメチック被
覆光ファイバケーブルの製造方法について述べる。
A method of manufacturing a hermetic coated optical fiber cable according to an embodiment of the present invention using this manufacturing apparatus will be described.

線引炉1に挿入された光フアイバ用母材(プリフォーム
)2が光ファイバ3としてか引き出される。光ファイバ
3は直径10μmのコア、その外部にクラッドが形成さ
れ、光ファイバ3の外径は125μmである。線引炉1
から引き出された光ファイバ3は外径測定器4でその外
径が測定され熱CVD反応炉5に導入される。
An optical fiber preform 2 inserted into a drawing furnace 1 is drawn out as an optical fiber 3. The optical fiber 3 has a core with a diameter of 10 μm and a cladding formed on the outside thereof, and the outer diameter of the optical fiber 3 is 125 μm. Drawing furnace 1
The outer diameter of the optical fiber 3 that has been pulled out is measured by an outer diameter measuring device 4 and then introduced into a thermal CVD reactor 5.

熱CVD反応炉5は上部に原料ガス導入口6゜下部に排
気ロアを備え、熱CVD反応炉5の周囲にはヒータ8が
設けられている。原料ガス導入口6からは、炭素化合物
の1例としてのアセチレン(Czt(z)と塩素ガス(
CI□)を6水準の混合比で混合させた原料ガスを供給
した。この原料ガスはヒータ8の熱と光ファイバ3自体
の熱によって熱分解され、塩素の含有量が異なるカーボ
ン被覆層、すなわち、カーボン・ハーメチック被覆層が
光ファイバ3の外表面に形成される。このカーボン・ハ
ーメチック被覆層が形成された光ファイバ3をハーメチ
ック被覆光ファイバ3Aと呼ぶナオ、光ファイバ3に付
着されるカーボン被覆層の厚さが、たとえば、400人
になるように。
The thermal CVD reactor 5 has a raw material gas inlet 6° at the top and an exhaust lower at the bottom, and a heater 8 is provided around the thermal CVD reactor 5. From the raw material gas inlet 6, acetylene (Czt(z)), which is an example of a carbon compound, and chlorine gas (
A raw material gas containing CI□) mixed at six levels of mixing ratio was supplied. This source gas is thermally decomposed by the heat of the heater 8 and the heat of the optical fiber 3 itself, and a carbon coating layer with different chlorine contents, that is, a carbon hermetic coating layer, is formed on the outer surface of the optical fiber 3. The optical fiber 3 on which this carbon hermetic coating layer is formed is called a hermetic coating optical fiber 3A.The thickness of the carbon coating layer attached to the optical fiber 3 is, for example, 400.

原料ガス導入口6から導入される原料ガスの流量を調整
する。
The flow rate of the source gas introduced from the source gas inlet 6 is adjusted.

カーボン・ハーメチック被覆光ファイバ3Aは樹脂塗布
器9に導入され、その表面に保護用樹脂が塗布される。
The carbon hermetically coated optical fiber 3A is introduced into a resin applicator 9, and a protective resin is applied to its surface.

次いで、樹脂硬化器10を通過させられてカーボン・ハ
ーメチック被覆層の上の樹脂被覆が硬化される。この樹
脂被覆を有する光フアイバケーブル3Bの外径は0.2
5mmである。光フアイバケーブル3Bは心線として巻
取機11で巻き取られる。
It is then passed through a resin hardener 10 to harden the resin coating over the carbon hermetic coating layer. The outer diameter of the optical fiber cable 3B having this resin coating is 0.2
It is 5mm. The optical fiber cable 3B is wound as a core wire by a winder 11.

上述した光フアイバケーブル3Bの断面図を第2図に示
す。中心に直径10μmのコア31.その外部にクラッ
ド32が形成された外径125μmの石英ガラス製光フ
ァイバ3があり、この外表面に厚さ400人の塩素原子
を含有するカーボン・ハーメチック被覆層33が形成さ
れ、さらに保護用樹脂被覆34が形成されて、外径約0
.25mmの光フアイバケーブル3Bが構成されている
。なお、ハーメチック被覆層33の厚さは下記表=1に
示すように、適宜の厚さにできる。
A cross-sectional view of the above-mentioned optical fiber cable 3B is shown in FIG. A core 31 with a diameter of 10 μm in the center. There is a quartz glass optical fiber 3 with an outer diameter of 125 μm on which a cladding 32 is formed, and a carbon hermetic coating layer 33 containing 400 chlorine atoms is formed on the outer surface, and a protective resin A coating 34 is formed and has an outer diameter of approximately 0.
.. A 25 mm optical fiber cable 3B is configured. The thickness of the hermetic coating layer 33 can be set to an appropriate thickness as shown in Table 1 below.

表−1に、カーボン・ハーメチック被覆層33に含まれ
る塩素原子の量を変化させた場合の光フアイバケーブル
の緒特性を示す。
Table 1 shows the characteristics of optical fiber cables when the amount of chlorine atoms contained in the carbon hermetic coating layer 33 is varied.

(以下余白) 表−1 表−1における炭素原子1個に対する塩素含有量は2次
イオン質量分析法とオージェ−電子分光分析法によって
測定した値である。膜厚はカーボン・ハーメチック被覆
層33の厚さ(人)を示し、透過型電子顕微鏡による測
定結果である。破断強度は引張破断強度(Kgf)を示
し5条長10mの光フアイバケーブルについて引っ張り
スピード5%/min、n=19の中央値における引っ
張り試験結果を示す。動疲労係数(n値)は。
(The following is a blank space) Table 1 The chlorine content per carbon atom in Table 1 is a value measured by secondary ion mass spectrometry and Auger electron spectroscopy. The film thickness indicates the thickness (in thickness) of the carbon hermetic coating layer 33, and is the result of measurement using a transmission electron microscope. The breaking strength indicates the tensile breaking strength (Kgf), and shows the results of a tensile test on five optical fiber cables each having a length of 10 m at a tensile speed of 5%/min and a median value of n=19. The dynamic fatigue coefficient (n value) is.

n=10におけるそれぞれ引っ張りスピード0゜5.1
.0,5,10.50%/minにおける結果を示す。
Each pulling speed at n=10 is 0°5.1
.. The results are shown at 0, 5, and 10.50%/min.

耐水素性は、水素、1気圧、75゜C雰囲気において2
4時間経過後の波長1.24μmにおける伝送損失(d
B/Km)の劣化を示す。
Hydrogen resistance is 2 in hydrogen, 1 atm, 75°C atmosphere.
Transmission loss (d
B/Km).

実施例1〜3は引張破断強度が5.7〜5.8Kgfで
あり、カーボン・ハーメチック被覆層33を付着させた
ことによる引張破断強度の低下がみられない。また伝送
損失の劣化がなく気密性が維持されている。さらに動疲
労係数も良好である一方、塩素原子を含まない比較例1
.塩素原子含有量が5.0x10−’と低い比較例2は
、引張破断強度が低下している。また、塩素原子含有量
が2.0x10−2と高い比較例3は耐水素性が低下し
8伝送損失が増加している。
In Examples 1 to 3, the tensile strength at break is 5.7 to 5.8 Kgf, and no decrease in the tensile strength at break due to the attachment of the carbon hermetic coating layer 33 is observed. Furthermore, there is no deterioration in transmission loss and airtightness is maintained. Furthermore, while the dynamic fatigue coefficient is good, Comparative Example 1 which does not contain chlorine atoms
.. Comparative Example 2, which has a low chlorine atom content of 5.0x10-', has a low tensile strength at break. Furthermore, in Comparative Example 3, which has a high chlorine atom content of 2.0×10 −2 , hydrogen resistance decreases and transmission loss increases.

以上の結果から、耐水素性と引張破断強度、さらには動
疲労係数を満足させる好適な塩素含有量は炭素原子1個
に対してほぼ1.0x10−’〜10χ10−2の範囲
にあることが判った。
From the above results, it has been found that the suitable chlorine content that satisfies hydrogen resistance, tensile rupture strength, and dynamic fatigue coefficient is approximately in the range of 1.0x10-' to 10χ10-2 per carbon atom. Ta.

以上の実施例においては、カーボン・ハーメチック被覆
層33の外表面に樹脂を被覆した場合について述べたが
、導電性光フアイバケーブルとしても用いるためカーボ
ン・ハーメチック被覆層33に導電性金属被覆などを形
成してもよい。導電性被覆をカーボン・ハーメチック被
覆33の上に無電解メツキなどで形成する場合、光ファ
イバが電解質内に浸漬されて水素または水が光ファイバ
に侵入する可能性はハーメチック被覆層33によって除
去される。
In the above embodiment, a case was described in which the outer surface of the carbon hermetic coating layer 33 was coated with resin, but since it is also used as a conductive optical fiber cable, a conductive metal coating or the like is formed on the carbon hermetic coating layer 33. You may. When the conductive coating is formed on the carbon hermetic coating 33 by electroless plating or the like, the hermetic coating layer 33 eliminates the possibility that hydrogen or water will enter the optical fiber when the optical fiber is immersed in an electrolyte. .

また上記実施例として炭素化合物としてアセチレンを用
いた場合について述べたが、他の炭素化金物であっても
よい。
Furthermore, although a case has been described in which acetylene is used as the carbon compound in the above embodiment, other carbonized metals may be used.

〔発明の効果〕〔Effect of the invention〕

以上述べたように2本発明によれば、炭素原子1個に対
して適量の濃度の塩素原子を含有させることにより、光
ファイバに対する水素または水の侵入に対する気密性を
維持させつつ、引張破断強度を維持し、良好な疲労特性
を有するハーメチック被覆光ファイバケーブルが製造で
きた。
As described above, according to the present invention, by containing an appropriate amount of chlorine atom per carbon atom, the optical fiber can maintain airtightness against hydrogen or water intrusion, while maintaining tensile strength at break. We were able to manufacture a hermetic coated optical fiber cable with good fatigue properties.

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

第1図は本発明のハーメチック被覆光ファイバケーブル
を製造する装置の実施例構成図。 第2図は第1図の装置によって製造された本発明の実施
例のハーメチック被覆光ファイバケーブルの断面図であ
る。 (符号の説明) 3・・・光ファイバ。 3A・・ハーメチック被覆光ファイバ 3B・・光フアイバケーブル。 31・・コア。 32・・クラッド。 33・・ハーメチック被覆層。 34・・樹脂被覆。 特許出願人 古河電気工業株式会社 代理人   弁理士   佐藤隆久
FIG. 1 is a configuration diagram of an embodiment of an apparatus for manufacturing a hermetic coated optical fiber cable of the present invention. FIG. 2 is a cross-sectional view of a hermetically coated optical fiber cable according to an embodiment of the present invention manufactured by the apparatus of FIG. 1. (Explanation of symbols) 3... Optical fiber. 3A: Hermetic coated optical fiber 3B: Optical fiber cable. 31...Core. 32...Clad. 33... Hermetic coating layer. 34...Resin coating. Patent applicant: Furukawa Electric Co., Ltd. Agent: Patent attorney: Takahisa Sato

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 1、炭素原子1個に対してほぼ1.0x10^−^5〜
1.0x10^−^2個の範囲の塩素原子を含有する炭
素または炭素化合物の膜で光ファイバの外表面を被覆し
たことを特徴とするハーメチック被覆光ファイバケーブ
ル。
1. Approximately 1.0x10^-^5~ for one carbon atom
A hermetic coated optical fiber cable characterized in that the outer surface of the optical fiber is coated with a film of carbon or carbon compound containing 1.0x10^-^2 chlorine atoms.
JP2238259A 1990-09-07 1990-09-07 Hermetic coated optical fiber cable Pending JPH04119948A (en)

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