JPH05297255A - Heat resistant optical fiber - Google Patents

Heat resistant optical fiber

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JPH05297255A
JPH05297255A JP4077325A JP7732592A JPH05297255A JP H05297255 A JPH05297255 A JP H05297255A JP 4077325 A JP4077325 A JP 4077325A JP 7732592 A JP7732592 A JP 7732592A JP H05297255 A JPH05297255 A JP H05297255A
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JP
Japan
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optical fiber
heat
coating layer
layer
resistant
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Application number
JP4077325A
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Japanese (ja)
Inventor
Kimimichi Yamada
公道 山田
Yoshinori Kurosawa
芳宣 黒沢
Toshihide Tokunaga
利秀 徳永
Takeshi Okubo
豪 大窪
Masashi Nakamura
正志 中村
Takeyoshi Takuma
勇悦 詫摩
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Hitachi Cable Ltd
Original Assignee
Hitachi Cable Ltd
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Publication date
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Abstract

PURPOSE:To provide a polyimide covered optical fiber, which is capable of long distance transmission and excels in heat resistance, fatigue characteristic, and resistance against hydrogen. CONSTITUTION:A covering layer 3 of soft silicone resin having a low tensile modulus of elasticity is put on an optical fiber 1 as surrounding it. The tensile modulus is below 50kgf/mm<2>, while the film thickness of the covering layer lies in the extent 4-50mum. Another covering layer 2 of polyimide resin as heat resistant resin is put on the silicone layer 3 in such a way as surrounding it. In side of the silicone layer 3, a charbon layer 4 is formed. This carbon layer serves for enhancing the fatigue characteristic and resistance against hydrogen, while the soft silicon resin relieves hardening contraction of polyimide resin.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は被覆構造を改善して特性
の向上を図った耐熱光ファイバに係り、特にポリイミド
樹脂を被覆した耐熱偏波面保存光ファイバにあっては消
光比特性を向上したものに関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a heat-resistant optical fiber whose coating structure is improved to improve its characteristics. In particular, a heat-resistant polarization-maintaining optical fiber coated with a polyimide resin has improved extinction ratio characteristics. Regarding things.

【0002】[0002]

【従来の技術】石英ガラスで構成される光ファイバは一
般のガラスと同様表面に傷がつきやすいので、表面を保
護するため線引と同時に樹脂が被覆される。この光ファ
イバを保護する被覆材には、一般に紫外線硬化型樹脂
(UV樹脂)が用いられているが、この樹脂の保証温度
はたかだか100℃である。
2. Description of the Related Art The surface of an optical fiber made of quartz glass is liable to be scratched like ordinary glass. An ultraviolet curable resin (UV resin) is generally used as a coating material for protecting the optical fiber, and the guaranteed temperature of this resin is 100 ° C. at most.

【0003】通常の光ファイバの使用環境ではこの程度
の温度でもよいが、例えば光複合架空地線(OPGW)
や高温炉回りに組込まれるようなものには、これよりも
高温、高熱下での使用に耐える耐熱光ファイバが要請さ
れる。
In an environment where a normal optical fiber is used, such a temperature may be used, but for example, an optical composite overhead ground wire (OPGW)
In addition, a heat-resistant optical fiber that can withstand use at a higher temperature and higher temperature is required for those that are installed around a high temperature furnace.

【0004】また、偏波面保存光ファイバは、光の強弱
情報の他に位相や偏波面の情報も安定に伝送できるた
め、通信分野ばかりでなく、干渉や偏波を利用したセン
サ等の計測分野にも使用されている。偏波面保存光ファ
イバを応用した種々のセンサの中でも最も注目されてい
るのが、回転角速度を検出する光ファイバジャイロ(O
FG)である。現在OFGは、実用化の研究が進み、自
動車、無人搬送車等のナビゲーション用に一部製品化も
行われている。最近、OFGを高温環境下にある移動体
(例えばトンネル掘削機等)の方向制御システムに使用
するという要求が高まっている。このようなシステムに
OFGを適用するには、200℃程度の高温に耐える耐
熱偏波面保存光ファイバが要請される。
Further, since the polarization-maintaining optical fiber can stably transmit information on the phase and the polarization plane in addition to the intensity information of light, it is not only used in the communication field but also in the measurement field such as a sensor using interference or polarization. It is also used in Among various sensors that apply polarization-maintaining optical fiber, the most noticeable one is an optical fiber gyro (O
FG). At present, OFG is being researched for practical use, and is partially commercialized for navigation of automobiles, automated guided vehicles, and the like. Recently, there is an increasing demand for using OFG in a direction control system of a moving body (for example, a tunnel excavator) in a high temperature environment. In order to apply OFG to such a system, a heat-resistant polarization-maintaining optical fiber capable of withstanding a high temperature of about 200 ° C. is required.

【0005】上述した要請に基づき、高い耐熱性を持た
せるための被覆材料としてUV樹脂に代えて金属、セラ
ミックス、ポリイミド樹脂等が検討されている。しか
し、金属被覆は、被覆プロセスの複雑さ、被覆膜の収縮
によるマイクロベンド等の問題があり、またセラミック
被覆は、被覆膜が延性に乏しいため曲げに対して極度に
弱かったり、初期強度が低かったりする等の問題があ
る。
Based on the above-mentioned requirements, metal, ceramics, polyimide resin or the like has been studied as a coating material for providing high heat resistance instead of UV resin. However, metal coating has problems such as complexity of coating process and microbending due to shrinkage of coating film, and ceramic coating is extremely weak against bending due to poor ductility of the coating film, and initial strength. There is a problem such as low.

【0006】これに対してポリイミド樹脂は通常の光フ
ァイバの耐熱被覆材料として度々使用されている(例え
ば特開平1−173006号公報)。このような従来の
耐熱光ファイバの断面構造を図3に示す。従来は光ファ
イバ裸線1の表面に単一の耐熱性樹脂層(ポリイミド、
ポリチタノカルボシラン、ラダー型シリコーン等)2を
厚さ10〜20μm被覆していた。即ち、この耐熱光フ
ァイバでは、耐熱性樹脂2を直接に光ファイバ裸線1の
表面に被覆していた。ここで、光ファイバ裸線とは通常
のシングルモード光ファイバにあってはコアとクラッド
からなるガラス光ファイバを意味し、偏波面保存光ファ
イバにあっては、コアないしクラッド、応力付与材、及
びサポート層からなる光ファイバを意味する。
On the other hand, polyimide resin is often used as a heat-resistant coating material for ordinary optical fibers (for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 1-173006). A cross-sectional structure of such a conventional heat resistant optical fiber is shown in FIG. Conventionally, a single heat-resistant resin layer (polyimide,
Polytitanocarbosilane, ladder type silicone, etc.) 2 was coated to a thickness of 10 to 20 μm. That is, in this heat-resistant optical fiber, the heat-resistant resin 2 was directly coated on the surface of the bare optical fiber 1. Here, the bare optical fiber means a glass optical fiber consisting of a core and a clad in a normal single mode optical fiber, and in a polarization maintaining optical fiber, a core or a clad, a stress applying material, and It means an optical fiber composed of a support layer.

【0007】しかし、光ファイバ裸線1の表面に直接ポ
リイミド樹脂などの耐熱性樹脂2を被覆すると、ポリイ
ミド樹脂は、UV樹脂と比べて硬く、引張弾性率が大き
い上、硬化時の収縮率も大きいので、その製造過程で光
ファイバ裸線に側圧を加え、マイクロベンドを受けて損
失が増加したり、消光比を劣化させてしまうという問題
があった。例えばポリイミドの場合、引張弾性率(ヤン
グ率)が250kgf/mm2 以上と大きく、焼付乾燥
炉での硬化収縮により光ファイバはマイクロベンドを受
け、φ125μmのSM光ファイバ(シングルモード光
ファイバ)では、損失が0.03〜0.08dB/km
(λ=1.30μm)増加した。
However, when the surface of the bare optical fiber 1 is directly coated with the heat resistant resin 2 such as a polyimide resin, the polyimide resin is harder than the UV resin, has a large tensile elastic modulus, and also has a shrinkage ratio upon curing. Since it is large, there is a problem that lateral pressure is applied to the bare optical fiber in the manufacturing process, and microbend is applied to increase loss or deteriorate the extinction ratio. For example, in the case of polyimide, the tensile elastic modulus (Young's modulus) is as large as 250 kgf / mm 2 or more, the optical fiber receives a microbend due to the curing shrinkage in the baking oven, and the SM optical fiber of φ125 μm (single mode optical fiber) Loss is 0.03 to 0.08 dB / km
(Λ = 1.30 μm).

【0008】またSP光ファイバ(偏波面保存光ファイ
バ)では、2〜3dB/km(λ=0.80μm)の損
失増とともに、消光比が10〜15dB/km(λ=
0.80μm)劣化した。特に、ポリイミド樹脂層には
緩衝層としての機能が殆どなく、外部からの側圧が、直
接光ファイバ裸線に加わってしまうため、ポリイミド被
覆SP光ファイバは、コイル状に重ね巻きすると、消光
比が大きく劣化してしまうという問題があった。
In the SP optical fiber (polarization-maintaining optical fiber), the extinction ratio is 10 to 15 dB / km (λ =) while the loss is increased by 2 to 3 dB / km (λ = 0.80 μm).
0.80 μm) deteriorated. In particular, the polyimide resin layer has almost no function as a buffer layer, and lateral pressure from the outside is directly applied to the bare optical fiber. Therefore, when the polyimide-coated SP optical fiber is wound in a coil, the extinction ratio is increased. There was a problem that it would deteriorate significantly.

【0009】[0009]

【発明が解決しようとする課題】上述したように、耐熱
性樹脂を直接光ファイバに被覆した従来の耐熱光ファイ
バでは、被覆過程で損失が増加し、長距離伝送用として
の使用が難しかった。また、ポリイミド樹脂を被覆した
SP光ファイバでは、コイル状に重ね巻きすると、消光
比が大きく劣化するという欠点があった。
As described above, in the conventional heat-resistant optical fiber in which the heat-resistant resin is directly coated on the optical fiber, the loss increases during the coating process and it is difficult to use it for long-distance transmission. Further, the SP optical fiber coated with a polyimide resin has a drawback that when it is wound in a coil, the extinction ratio is greatly deteriorated.

【0010】本発明の目的は、前述した従来技術の欠点
を解消して、伝送特性に優れた耐熱光ファイバを提供す
ることにある。また、本発明の目的は、さらに疲労特
性、耐水素性にも優れた耐熱光ファイバを提供すること
にある。また、本発明の目的は、高温環境下においても
使用でき、コイル状に重ね巻きしても消光比が劣化しな
い耐熱光ファイバを提供することにある。
An object of the present invention is to solve the above-mentioned drawbacks of the prior art and to provide a heat-resistant optical fiber having excellent transmission characteristics. Another object of the present invention is to provide a heat-resistant optical fiber having excellent fatigue characteristics and hydrogen resistance. Another object of the present invention is to provide a heat-resistant optical fiber which can be used even in a high temperature environment and whose extinction ratio does not deteriorate even when wound in a coil shape.

【0011】[0011]

【課題を解決するための手段】本発明は、光ファイバ裸
線の外方に低引張弾性率の軟質シリコーン樹脂の被覆層
を緩衝層として設け、この軟質シリコーン樹脂被覆層の
外方に耐熱性樹脂の被覆層を設けたものである。耐熱性
樹脂としてはポリイミド樹脂、ポリチタノカルボシラ
ン、またはラダー型シリコーンなどが好ましい。
According to the present invention, a coating layer of a soft silicone resin having a low tensile elastic modulus is provided as a buffer layer on the outside of a bare optical fiber, and heat resistance is provided on the outside of the soft silicone resin coating layer. A resin coating layer is provided. As the heat-resistant resin, polyimide resin, polytitanocarbosilane, or ladder type silicone is preferable.

【0012】また、伝送特性をさらに向上させるため
に、軟質シリコーン樹脂被覆層の引張弾性率を50kg
f/mm2 未満、好ましくは0.01〜30kgf/m
2 とし、この被覆層の膜厚を4〜50μmの範囲内、
好ましくは6〜50μmとする。ここで、シリコーンの
ヤング率を50kgf/mm2 未満としたのは、50k
gf/mm2 以上では緩衝効果がなくなるからである。
また、シリコーンの膜厚を4μmから50μmの範囲と
したのは、4μm未満では緩衝効果が低く伝送特性が劣
化し、50μm以上ではシリコーンとポリイミド等の耐
熱樹脂層との間に剥離が生じ機械的強度が低下するため
である。
Further, in order to further improve the transmission characteristics, the tensile elastic modulus of the soft silicone resin coating layer is 50 kg.
less than f / mm 2 , preferably 0.01 to 30 kgf / m
m 2 and the film thickness of this coating layer is in the range of 4 to 50 μm,
It is preferably 6 to 50 μm. Here, the Young's modulus of the silicone is less than 50 kgf / mm 2 because it is 50 k
This is because the buffering effect disappears when gf / mm 2 or more.
Further, the thickness of the silicone film is set in the range of 4 μm to 50 μm because if it is less than 4 μm, the buffering effect is low and the transmission characteristics are deteriorated, and if it is 50 μm or more, peeling occurs between the silicone and the heat resistant resin layer such as polyimide and the like This is because the strength is reduced.

【0013】また、本発明はSP光ファイバにも適用で
きる。耐熱性樹脂被覆層には例えばポリイミド樹脂被覆
層を用いて、SP光ファイバ裸線とポリイミド樹脂被覆
層の間に、側圧の緩衝層としてシリコーン樹脂被覆層を
設けたものである。特に消光比を向上させるために、ポ
リイミド樹脂被覆層の厚さを15μm以上にすることが
好ましく、この場合、シリコーン樹脂被覆層の引張弾性
率や膜厚は上記した範囲内にあることが好ましいが、必
ずしもその範囲内にある必要はない。
The present invention can also be applied to SP optical fibers. For example, a polyimide resin coating layer is used as the heat resistant resin coating layer, and a silicone resin coating layer is provided as a lateral pressure buffer layer between the bare SP optical fiber and the polyimide resin coating layer. In particular, in order to improve the extinction ratio, the thickness of the polyimide resin coating layer is preferably 15 μm or more, and in this case, the tensile elastic modulus and the film thickness of the silicone resin coating layer are preferably within the above ranges. , Does not necessarily have to be within that range.

【0014】さらに、光ファイバ裸線と軟質シリコーン
樹脂被覆層との間、または軟質シリコーン樹脂被覆層と
耐熱性樹脂被覆層との間に任意層を設けてもよいが、特
に疲労特性、耐水素性を向上させるために、光ファイバ
と軟質シリコーン樹脂被覆層との間にカーボン層を設け
た3層構造とすることが好ましい。
Further, an optional layer may be provided between the bare optical fiber and the soft silicone resin coating layer, or between the soft silicone resin coating layer and the heat resistant resin coating layer. In order to improve the above, it is preferable to have a three-layer structure in which a carbon layer is provided between the optical fiber and the soft silicone resin coating layer.

【0015】[0015]

【作用】光ファイバ裸線の外方に緩衝層として軟質シリ
コーン樹脂被覆層を所定の厚さ設けると、引張弾性率の
大きい保護層である耐熱性樹脂の硬化収縮時の収縮力が
シリコーン樹脂被覆層により緩和され、光ファイバにマ
イクロベンドが発生するのが有効に防止される。これに
より伝送特性が大幅に改善する。
When a soft silicone resin coating layer having a predetermined thickness is provided as a buffer layer on the outside of the bare optical fiber, the shrinkage force of the heat-resistant resin, which is a protective layer having a large tensile elastic modulus, upon curing shrinkage is coated with the silicone resin. The layers relax and effectively prevent microbending from occurring in the optical fiber. This greatly improves the transmission characteristics.

【0016】また、同様にSP光ファイバ裸線とポリイ
ミド樹脂被覆層との間に、シリコーン樹脂被覆層を介在
させることによって、コイル状に重ね巻きしたときに光
ファイバ裸線に加わる側圧が低減し、消光比が大幅に向
上する。
Similarly, by interposing a silicone resin coating layer between the bare SP optical fiber and the polyimide resin coating layer, the lateral pressure applied to the bare optical fiber when wound in a coil is reduced. , The extinction ratio is greatly improved.

【0017】特に、本発明の耐熱SP光ファイバを、数
十mmの小さな径のボビンに数百m巻き付けるようなセ
ンシングコイルに適用する場合には、ポリイミド樹脂被
覆層の厚さが既述したように15μm以上であることが
望ましい。この理由をポリイミド樹脂被覆層の厚さとセ
ンシングコイルの消光比の関係を示した図6から説明す
る。ボビンの直径は30mm、巻き付けた光ファイバ長
さは500mである。図6から、ポリイミド樹脂被覆層
の厚さが15μm以下になると消光比が急激に悪くなる
ことが分かる。これは、被覆層の剛性が小さくなり、光
ファイバ心線の重なりによって発生する側圧が光ファイ
バ裸線に加わったためである。
In particular, when the heat resistant SP optical fiber of the present invention is applied to a sensing coil wound around a bobbin having a small diameter of several tens of millimeters for several hundreds of meters, the thickness of the polyimide resin coating layer is as described above. It is desirable that it is 15 μm or more. The reason for this will be described with reference to FIG. 6 showing the relationship between the thickness of the polyimide resin coating layer and the extinction ratio of the sensing coil. The diameter of the bobbin is 30 mm, and the length of the wound optical fiber is 500 m. It can be seen from FIG. 6 that the extinction ratio sharply deteriorates when the thickness of the polyimide resin coating layer is 15 μm or less. This is because the rigidity of the coating layer becomes small and the lateral pressure generated by the overlapping of the optical fiber core wires is applied to the bare optical fiber.

【0018】なお、いずれの耐熱光ファイバでも、軟質
シリコーン樹脂被覆層の内側に更にカーボン層を設ける
ことで、光ファイバの耐水素特性、疲労特性が良好とな
り信頼性が一層向上する。
In any heat-resistant optical fiber, by further providing a carbon layer inside the soft silicone resin coating layer, the hydrogen resistance and fatigue characteristics of the optical fiber are improved and the reliability is further improved.

【0019】以上述べたように本発明の被覆光ファイバ
によれば、通常の光ファイバにせよ、SP光ファイバに
せよ、高温特性が優れていることは勿論、長距離伝送用
としての使用が可能となり応用範囲を広げることができ
る。さらに、カーボン被覆も可能となり、曲げ損失や耐
水素性も考慮した耐熱光ファイバとして有効である。
As described above, according to the coated optical fiber of the present invention, whether it is a normal optical fiber or an SP optical fiber, it has excellent high temperature characteristics and can be used for long-distance transmission. Next, the range of applications can be expanded. Further, carbon coating is also possible, which is effective as a heat-resistant optical fiber in consideration of bending loss and hydrogen resistance.

【0020】[0020]

【実施例】以下、本発明の実施例を図面を用いて説明す
る。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.

【0021】[実施例1]石英光ファイバ母材を線引速
度30m/minで溶融、紡糸し、光ファイバ外径φ1
25μmとした後、外周にシリコーン樹脂(ヤング率=
0.1kgf/mm2 )を塗布し、400℃で焼付乾燥
後の膜厚を8μmとした。その外側にポリイミド(東レ
(株)製トレニース2000)を塗布し、200℃〜4
00℃の焼付乾燥炉内で硬化させ、最終的なコーティン
グ外径をφ180μmとした。図2はこのとき得られた
耐熱光ファイバの断面構造を示したもので、光ファイバ
裸線1の外周部にこれを囲繞するようにシリコーン樹脂
被覆層3が形成され、この外周部にこれを囲繞するよう
にポリイミド樹脂被覆層2が形成されている。
[Example 1] A quartz optical fiber preform was melted and spun at a drawing speed of 30 m / min to give an optical fiber outer diameter φ1.
After setting the thickness to 25 μm, silicone resin (Young's modulus =
0.1 kgf / mm 2 ) was applied, and the film thickness after baking and drying at 400 ° C. was set to 8 μm. Polyimide (Toray Co., Ltd., Trenice 2000) is applied to the outside thereof, and the temperature is 200 ° C to 4 ° C.
The coating was cured in a baking oven at 00 ° C. to have a final coating outer diameter of φ180 μm. FIG. 2 shows a cross-sectional structure of the heat-resistant optical fiber obtained at this time. A silicone resin coating layer 3 is formed on the outer peripheral portion of the bare optical fiber 1 so as to surround it. The polyimide resin coating layer 2 is formed so as to surround it.

【0022】このようにして得られた耐熱光ファイバの
初期強度は6kgf/mm2 であり、さらに常温で伝送
特性を評価したところ、従来のポリイミドのみを単層被
覆したSM光ファイバに比べ、本実施例のシリコーン/
ポリイミドを2層被覆したSM光ファイバは、波長1.
3μm帯での伝送損失が0.38dB/kmから0.3
3dB/kmに低下した。また、大気雰囲気で200℃
×300時間にわたり高温処理をした結果、SM光ファ
イバの伝送損失、消光比に変化は見られず、優れた高温
特性を示した。
The heat-resistant optical fiber thus obtained had an initial strength of 6 kgf / mm 2 , and when its transmission characteristics were evaluated at room temperature, it was found to be superior to the conventional SM optical fiber coated with only a single layer. Example silicone /
The SM optical fiber coated with two layers of polyimide has a wavelength of 1.
Transmission loss in the 3 μm band is 0.38 dB / km to 0.3
It fell to 3 dB / km. Also, in the air atmosphere, 200 ℃
As a result of high-temperature treatment for 300 hours, no change was observed in the transmission loss and extinction ratio of the SM optical fiber, indicating excellent high-temperature characteristics.

【0023】[実施例2〜5及び比較例1〜4]実施例
1と同様に石英光ファイバ母材を溶融、紡糸し、光ファ
イバ外径φ125μmとした後、シリコーン樹脂(ヤン
グ率0.04kgf/mm2 ,熱膨張率2.6×10-4
/℃、信越化学(株)社製のOF−182)を塗布し、
400℃で焼付乾燥後の膜厚を3μm未満から60μm
以上と変えた。シリコーンの外側には、実施例1と同様
にポリイミドを塗布し、200℃〜400℃の焼付乾燥
炉内で硬化させ、最終的なコーティング外径をφ180
μmとした。このようにして得られたシリコーン膜厚の
異なる耐熱光ファイバについて、剥離と伝送特性を測定
した。その結果を表1に示す。シリコーン膜厚4μmで
は伝送特性が若干劣化するものの問題はないが、膜厚5
μm以下ではファイバがダイスに接触して製造が難しく
なるため、6μm以上が好ましい。
[Examples 2 to 5 and Comparative Examples 1 to 4] The quartz optical fiber preform was melted and spun in the same manner as in Example 1 to obtain an optical fiber outer diameter of 125 μm, and then a silicone resin (Young's modulus 0.04 kgf / Mm 2 , coefficient of thermal expansion 2.6 × 10 -4
/ C, OF-182 manufactured by Shin-Etsu Chemical Co., Ltd.) is applied,
Film thickness after baking and drying at 400 ℃ from less than 3μm to 60μm
I changed the above. Polyimide was applied to the outside of the silicone in the same manner as in Example 1 and cured in a baking oven at 200 ° C. to 400 ° C. to give a final coating outer diameter of φ180.
μm. The heat-resistant optical fibers having different silicone film thicknesses thus obtained were measured for peeling and transmission characteristics. The results are shown in Table 1. With a silicone film thickness of 4 μm, there is no problem although the transmission characteristics are slightly deteriorated.
If the thickness is less than μm, the fiber comes into contact with the die, which makes manufacturing difficult.

【0024】[0024]

【表1】 [Table 1]

【0025】[実施例6〜10及び比較例5〜6]実施
例1と同様に光ファイバ母材を溶融、紡糸し、光ファイ
バ外径φ125μmとした後、ヤング率0.01未満か
ら55kgf/mm2 の異なるシリコーンを塗布し、4
00℃で焼付乾燥後の膜厚を8μmとした。そして、実
施例1と同様にポリイミドを塗布し、200℃〜400
℃の焼付乾燥炉内で硬化させ、最終的なコーティング外
径をφ180μmとした。このようにして得られたシリ
コーンヤング率の異なる耐熱光ファイバについて、伝送
特性と被覆状態を測定した。その結果を表2に示す。
[Examples 6 to 10 and Comparative Examples 5 to 6] Similar to Example 1, the optical fiber preform was melted and spun to give an optical fiber outer diameter of 125 μm, and Young's modulus of less than 0.01 to 55 kgf / Apply different silicone of mm 2 and
The film thickness after baking and drying at 00 ° C. was set to 8 μm. Then, polyimide is applied in the same manner as in Example 1, and 200 ° C to 400 ° C.
It was cured in a baking oven at ℃, and the final coating outer diameter was φ180 μm. The transmission characteristics and the coating state of the heat-resistant optical fibers having different silicone Young's moduli thus obtained were measured. The results are shown in Table 2.

【0026】[0026]

【表2】 [Table 2]

【0027】[実施例11]図1に断面構造を示すよう
に、実施例1と同様な光ファイバ裸線1と軟質シリコー
ン樹脂被覆層3との間にカーボン層4を設け、中心より
カーボン−シリコーン−ポリイミドの3層構造とした。
即ち、外径125μmに紡糸した光ファイバ裸線1の外
周に、まずアモルファスカーボンを熱CVD法によって
被覆(厚さ500オングストローム)し、次にその外周
にシリコーン樹脂被覆層3を外径が140μmになるよ
うに形成した後、さらにその外周にポリイミド樹脂被覆
層2を外径が180μmになるように形成した。このよ
うにして得られた耐熱光ファイバの伝送特性は実施例1
と同等であり、さらに耐熱性とともに疲労特性、耐水素
性も向上した。
[Embodiment 11] As shown in the sectional structure of FIG. 1, a carbon layer 4 is provided between the bare optical fiber 1 and the soft silicone resin coating layer 3 similar to the embodiment 1, and a carbon layer is formed from the center. It has a three-layer structure of silicone-polyimide.
That is, the outer circumference of the bare optical fiber 1 spun to an outer diameter of 125 μm is first coated with amorphous carbon by a thermal CVD method (thickness: 500 Å), and then the outer periphery is covered with a silicone resin coating layer 3 to have an outer diameter of 140 μm. After that, the polyimide resin coating layer 2 was further formed on the outer periphery thereof so that the outer diameter was 180 μm. The transmission characteristics of the heat-resistant optical fiber thus obtained are shown in Example 1.
The heat resistance was improved, and fatigue resistance and hydrogen resistance were also improved.

【0028】[実施例12]楕円ジャケット型SP光フ
ァイバ母材を線引炉によって外径125μmに紡糸した
後、外周にシリコーン樹脂を塗布し、これを350℃の
電気炉を通過させて焼付け硬化させ外径140μmの被
覆層を形成した。さらに、その外周にポリイミド(東レ
(株)製トレニース2000)を塗布し、500℃に設
定した電気炉を通過させて硬化させ外径180μmの被
覆層を形成した(ポリイミドの膜厚は20μm)。この
ようにして製造した耐熱SP光ファイバの断面構造を図
4に示す。同図において1は楕円ジャケット型SP光フ
ァイバ裸線で、コア5、クラッド6、楕円ジャケット層
7、サポート層8からなる。13はシリコーン樹脂の被
覆層、12はポリイミド樹脂の被覆層である。
[Embodiment 12] An elliptic jacket type SP optical fiber preform was spun to have an outer diameter of 125 μm by a drawing furnace, silicone resin was applied to the outer periphery, and this was baked and cured by passing through an electric furnace at 350 ° C. Then, a coating layer having an outer diameter of 140 μm was formed. Further, a polyimide (Treney 2000 manufactured by Toray Industries, Inc.) was applied to the outer periphery thereof and passed through an electric furnace set at 500 ° C. to be cured to form a coating layer having an outer diameter of 180 μm (polyimide film thickness was 20 μm). The cross-sectional structure of the heat resistant SP optical fiber manufactured in this manner is shown in FIG. In the figure, 1 is an elliptical jacket type SP optical fiber bare wire, which comprises a core 5, a clad 6, an elliptical jacket layer 7, and a support layer 8. Reference numeral 13 is a silicone resin coating layer, and 12 is a polyimide resin coating layer.

【0029】このようにして得られた耐熱SP光ファイ
バの特性を束取り状態で測定したところ、波長0.8μ
mで伝送損失が2.8dB/kmから2.3dB/km
へと改善され、消光比が−16dB/kmから−28d
B/1kmへと改善された。この特性は通常のUV樹脂
を被覆したSP光ファイバの特性とほぼ同等である。次
に、この耐熱SP光ファイバ1kmを直径30mmのボ
ビン(材質:インバ合金)に重ね巻きしたセンシングコ
イルを試作し特性を評価したとろこ、重ね巻きによる損
失の増加、消光比の劣化は殆どなかった。さらに、この
センシングコイルの消光比は、−40℃〜200℃の温
度範囲で−26dB以下と良好であった。また、200
℃で400時間の加熱後も、SP光ファイバの伝送損
失、消光比に変化は見られず、優れた高温特性を示し
た。
The characteristics of the heat-resistant SP optical fiber thus obtained were measured in a bundled state, and the wavelength was 0.8 μm.
The transmission loss at m is 2.8 dB / km to 2.3 dB / km
The extinction ratio is improved from -16dB / km to -28d.
It was improved to B / 1km. This characteristic is almost the same as the characteristic of an ordinary SP optical fiber coated with UV resin. Next, a sensing coil in which 1 km of this heat-resistant SP optical fiber was wound around a bobbin (material: Invar alloy) with a diameter of 30 mm was prototyped and its characteristics were evaluated, and there was almost no increase in loss due to overlapping winding and deterioration of extinction ratio. It was Further, the extinction ratio of this sensing coil was as good as -26 dB or less in the temperature range of -40 ° C to 200 ° C. Also, 200
Even after heating at 400 ° C. for 400 hours, no change was observed in the transmission loss and extinction ratio of the SP optical fiber, indicating excellent high temperature characteristics.

【0030】[0030]

【表3】 [Table 3]

【0031】なお、本実施例では楕円ジャケット型SP
光ファイバを用いているが、他のSP光ファイバ、例え
ば楕円コアファイバ、PANDAファイバ等を用いても
構わない。またSP光ファイバ裸線の外径も125μm
より太径でも、細径であっても差し支えない。
In this embodiment, the elliptical jacket type SP is used.
Although an optical fiber is used, another SP optical fiber, such as an elliptic core fiber or a PANDA fiber, may be used. The outer diameter of the bare SP optical fiber is 125 μm.
The diameter may be larger or smaller.

【0032】[実施例13]外径125μmに紡糸した
SP光ファイバ裸線の外周に、まずアモルファスカーボ
ンを熱CVD法によって被覆(厚さ500オングストロ
ーム)し、次にその外周にシリコーン樹脂被覆層を外径
が140μmになるように形成した後、さらにその外周
にポリイミド樹脂被覆層を外径が180μmになるよう
に形成した。このようにして得られた耐熱SP光ファイ
バの損失、消光比は実施例12と同等の特性であった。
さらに、本実施例の耐熱SP光ファイバの動疲労特性を
評価したところ、疲労係数n値は200以上(通常UV
樹脂被覆ファイバのn値は20〜30)であった。
[Embodiment 13] The outer circumference of an SP optical fiber bare wire spun to an outer diameter of 125 μm is first coated with amorphous carbon by a thermal CVD method (thickness: 500 Å), and then a silicone resin coating layer is provided on the outer circumference thereof. After the outer diameter was formed to be 140 μm, a polyimide resin coating layer was further formed on the outer periphery so that the outer diameter was 180 μm. The heat-resistant SP optical fiber thus obtained had the same loss and extinction ratio as those of Example 12.
Furthermore, when the dynamic fatigue characteristics of the heat-resistant SP optical fiber of this example were evaluated, the fatigue coefficient n value was 200 or more (normal UV
The n value of the resin-coated fiber was 20 to 30).

【0033】[比較例7]外径125μmに紡糸したS
P光ファイバ裸線の外周に、直接ポリイミド樹脂被覆層
を外径が160μmになるように形成した。断面構造を
図5に示す。この耐熱SP光ファイバの消光比は、たか
だか−18dB(ファイバ1km)程度であった。
Comparative Example 7 S spun to an outer diameter of 125 μm
A polyimide resin coating layer was formed directly on the outer circumference of the bare P optical fiber so that the outer diameter was 160 μm. The sectional structure is shown in FIG. The extinction ratio of this heat-resistant SP optical fiber was at most about -18 dB (fiber 1 km).

【0034】[比較例8]外径125μmに紡糸したS
P光ファイバ裸線の外周に、シリコーン樹脂被覆層を外
径が140μmになるように形成した後、さらにその外
周にポリイミド樹脂被覆層を外径が160μmになるよ
うに形成した(ポリイミドの膜厚は10μm)。このよ
うにして得られた耐熱SP光ファイバの、束取り状態で
測定した損失、消光比は実施例12と同等の特性であっ
た。しかし、この耐熱SP光ファイバを直径30mmの
ボビンに重ね巻きしたところ、消光比が著しく劣化し
た。
Comparative Example 8 S spun into an outer diameter of 125 μm
A silicone resin coating layer was formed on the outer circumference of the bare P optical fiber so that the outer diameter was 140 μm, and then a polyimide resin coating layer was further formed on the outer circumference so that the outer diameter was 160 μm. Is 10 μm). The heat-resistant SP optical fiber thus obtained had the same loss and extinction ratio as those of Example 12 measured in the bundled state. However, when this heat-resistant SP optical fiber was wound around a bobbin with a diameter of 30 mm, the extinction ratio deteriorated significantly.

【0035】[実施例14(ポリチタノカルボシラン、
ラダー型シリコーンの実施例)]実施例1〜13及び比
較例1〜8において、ポリイミド樹脂被覆に代えて、ポ
リチタノカルボシラン又はラダー型シリコーンを被覆し
たところ、ポリチタノカルボシランを被覆したもの、ラ
ダー型シリコーンを被覆したもの共に、ポリイミド樹脂
を被覆した場合とほぼ同様な結果が得られた。
Example 14 (Polytitanocarbosilane,
Examples of Ladder Type Silicone)] In Examples 1 to 13 and Comparative Examples 1 to 8, when polytitanocarbosilane or ladder type silicone was coated instead of the polyimide resin coating, polytitanocarbosilane was coated. The same result as that of the case of coating with the polyimide resin was obtained for both the case and the case of coating with the ladder type silicone.

【0036】なお、ポリチタノカルボシラン被覆はポリ
チタノカルボシラン100重量部に、煙霧質シリカ20
重量部、テトラステアロキシチタン1.0重量部添加し
た組成物をキシレン、メチルセルソルブ混合溶剤で希釈
し、これを塗装ダイスを用いて紡糸した光ファイバに被
覆し、400℃の加熱炉を通過させて硬化させた。
The polytitanocarbosilane coating was formed by adding 100 parts by weight of polytitanocarbosilane to 20 parts of fumed silica.
Parts by weight, 1.0 parts by weight of tetrastearoxytitanium was added to the composition, which was diluted with a mixed solvent of xylene and methyl cellosolve, coated on a spun optical fiber using a coating die, and passed through a heating furnace at 400 ° C. Allowed to cure.

【0037】またラダー型シリコーンは、下記構造式
(1)で表わされる重合体であるが、
Ladder type silicone is a polymer represented by the following structural formula (1),

【0038】[0038]

【化1】 [Chemical 1]

【0039】(R1 、R2 、R3 、R4 は各々アルキル
基またはアリール基を表わし、同じでも異なってもよ
い。R1 、R2 、R3 、R4 で表わされるアルキル基は
例えばメチル基、エチル基である。R1 、R2 、R3
4 で表わされるアリール基は例えばフェニル基であ
る。rは重合度を表わす正の整数である。)各実施例及
び比較例では前記構造式(1)でR1 、R2 、R3 、R
4 が全てメチル基である前駆体のキシレン溶液を紡糸し
た光ファイバに塗布し、温度400℃の電気炉を通過さ
せて、乾燥、硬化させた。
(R 1 , R 2 , R 3 and R 4 each represent an alkyl group or an aryl group and may be the same or different. The alkyl group represented by R 1 , R 2 , R 3 and R 4 is, for example, A methyl group and an ethyl group, R 1 , R 2 , R 3 ,
The aryl group represented by R 4 is, for example, a phenyl group. r is a positive integer representing the degree of polymerization. ) In each of the examples and comparative examples, R 1 , R 2 , R 3 and R in the structural formula (1) are used.
A precursor xylene solution in which all 4 are methyl groups was applied to a spun optical fiber, passed through an electric furnace at a temperature of 400 ° C., and dried and cured.

【0040】[0040]

【発明の効果】本発明によれば次の効果がある。The present invention has the following effects.

【0041】(1)請求項1〜2に記載の耐熱光ファイ
バによれば、光ファイバの表面に緩衝層としてシリコー
ン層を設け、保護層である耐熱性樹脂の硬化収縮時の収
縮力を緩和するようにしたので、伝送特性、引張強度を
向上することができる。
(1) According to the heat-resistant optical fiber described in claims 1 and 2, a silicone layer is provided as a buffer layer on the surface of the optical fiber, and the shrinkage force of the heat-resistant resin as the protective layer during curing shrinkage is relaxed. Therefore, the transmission characteristics and the tensile strength can be improved.

【0042】(2)請求項3〜4に記載の耐熱光ファイ
バによれば、表面に、シリコーン樹脂とポリイミド樹脂
を被覆することによって、200℃の高温状態でも消光
比が良好な耐熱偏波面保存光ファイバが得られる。さら
に、この偏波面保存光ファイバはコイル状に重ね巻きし
ても消光比が良好なので、センシングコイルに適用する
ことができる。従って、高温環境下における角速度、磁
界、電界等の計測が可能になり、工業上の寄与は極めて
大きい。
(2) According to the heat-resistant optical fiber described in claims 3 to 4, by coating the surface with a silicone resin and a polyimide resin, heat-resistant polarization plane preservation with a good extinction ratio even at a high temperature of 200 ° C. An optical fiber is obtained. Furthermore, since this polarization-maintaining optical fiber has a good extinction ratio even if it is wound in a coil shape, it can be applied to a sensing coil. Therefore, it becomes possible to measure the angular velocity, the magnetic field, the electric field, etc. in a high temperature environment, and the industrial contribution is extremely large.

【0043】(3)請求項5に記載の耐熱ファイバによ
れば、更にカーボン層を設けるようにしたので、疲労特
性、耐水素性も向上する。
(3) According to the heat resistant fiber of the fifth aspect, since the carbon layer is further provided, fatigue characteristics and hydrogen resistance are also improved.

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

【図1】本発明の実施例によるカーボン層を付加したシ
リコーン/ポリイミド被覆光ファイバの構造を示す断面
図。
FIG. 1 is a sectional view showing a structure of a silicone / polyimide-coated optical fiber having a carbon layer added according to an embodiment of the present invention.

【図2】本発明の実施例によるシリコーン/ポリイミド
被覆光ファイバの構造を示す断面図。
FIG. 2 is a sectional view showing the structure of a silicone / polyimide coated optical fiber according to an embodiment of the present invention.

【図3】従来例の耐熱光ファイバの構造を示す断面図。FIG. 3 is a sectional view showing the structure of a heat-resistant optical fiber of a conventional example.

【図4】本実施例の耐熱偏波面保存光ファイバの構造を
示す断面図。
FIG. 4 is a cross-sectional view showing the structure of a heat-resistant polarization-maintaining single-mode fiber of the present embodiment.

【図5】従来例の耐熱偏波面保存光ファイバの構造を示
す断面図。
FIG. 5 is a cross-sectional view showing the structure of a conventional heat-resistant polarization-maintaining single-mode fiber.

【図6】偏波面保存光ファイバを用いたセンシングコイ
ルにおけるポリイミド樹脂被覆層の厚さ依存性を示す消
光比の特性図。
FIG. 6 is a characteristic diagram of extinction ratio showing the thickness dependency of a polyimide resin coating layer in a sensing coil using a polarization-maintaining optical fiber.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 光ファイバ裸線 2 ポリイミド樹脂被覆層 3 軟質シリコーン樹脂被覆層 4 カーボン層 5 コア 6 クラッド 7 楕円ジャケット層 8 サポート層 11 偏波面保存光ファイバ裸線 12 ポリイミド樹脂被覆層 13 シリコーン樹脂被覆層 1 Optical Fiber Bare Wire 2 Polyimide Resin Coating Layer 3 Soft Silicone Resin Coating Layer 4 Carbon Layer 5 Core 6 Clad 7 Elliptical Jacket Layer 8 Support Layer 11 Polarization Preserving Optical Fiber Bare Wire 12 Polyimide Resin Coating Layer 13 Silicone Resin Coating Layer

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 大窪 豪 茨城県日立市日高町5丁目1番1号 日立 電線株式会社オプトロシステム研究所内 (72)発明者 中村 正志 茨城県日立市日高町5丁目1番1号 日立 電線株式会社日高工場内 (72)発明者 詫摩 勇悦 茨城県日立市日高町5丁目1番1号 日立 電線株式会社オプトロシステム研究所内 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (72) Inventor Go Okubo 5-1-1 Hidaka-cho, Hitachi-shi, Ibaraki Hitachi Cable Co., Ltd., Optro System Laboratories (72) Inventor Masashi Nakamura Hidaka-cho, Hitachi-shi, Ibaraki 5-1-1 Hitachi Electric Cable Co., Ltd. Hidaka Plant (72) Inventor Yuetsu Azuma 5-1-1 Hidaka-cho, Hitachi City, Ibaraki Hitachi Cable Electric Co., Ltd.

Claims (5)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】光ファイバ裸線の外方に低引張弾性率の軟
質シリコーン樹脂の被覆層を設け、この軟質シリコーン
樹脂被覆層の外方に耐熱性樹脂の被覆層を設けたことを
特徴とする耐熱光ファイバ。
1. A coating layer made of a soft silicone resin having a low tensile elastic modulus is provided outside the bare optical fiber, and a coating layer made of a heat resistant resin is provided outside the soft silicone resin coating layer. Heat resistant optical fiber.
【請求項2】前記軟質シリコーン樹脂被覆層の引張弾性
率が0.01kgf/mm2 〜50kgf/mm2 の範
囲内にあり、この被覆層の膜厚が4〜50μmの範囲内
にあることを特徴とする請求項1に記載の耐熱光ファイ
バ。
2. The elastic modulus of the soft silicone resin coating layer is in the range of 0.01 kgf / mm 2 to 50 kgf / mm 2 , and the thickness of the coating layer is in the range of 4 to 50 μm. The heat-resistant optical fiber according to claim 1, which is characterized in that.
【請求項3】前記光ファイバ裸線が偏波面保存光ファイ
バ裸線であることを特徴とする請求項1または2に記載
の耐熱光ファイバ。
3. The heat resistant optical fiber according to claim 1, wherein the bare optical fiber is a polarization maintaining optical fiber bare wire.
【請求項4】前記耐熱性樹脂の被覆層がポリイミド樹脂
被覆層であり、その厚さが15μm以上であることを特
徴とする請求項3に記載の耐熱光ファイバ。
4. The heat-resistant optical fiber according to claim 3, wherein the heat-resistant resin coating layer is a polyimide resin coating layer and has a thickness of 15 μm or more.
【請求項5】前記軟質シリコーン樹脂被覆層の内側に更
にカーボン層を設けたことを特徴とする請求項1ないし
4のいずれかに記載の耐熱光ファイバ。
5. The heat resistant optical fiber according to claim 1, further comprising a carbon layer provided inside the soft silicone resin coating layer.
JP4077325A 1991-09-12 1992-03-31 Heat resistant optical fiber Pending JPH05297255A (en)

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2016057629A (en) * 2010-01-26 2016-04-21 コーニング インコーポレイテッド Optical fiber
JP2017525127A (en) * 2015-06-01 2017-08-31 武漢睿芯特種光繊有限責任公司Wuhan Brightcore Optical Fiber Co., Ltd. Polarization-maintaining large mode area gain fiber with elliptical cladding layer
JP2017526959A (en) * 2015-01-07 2017-09-14 烽火通信科技股▲分▼有限公司 A kind of small-diameter polarization maintaining optical fiber

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