JPH055818A - 被覆光フアイバとその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】内部被覆材料を硬化する硬化光エネルギが、外
部被覆材料により減衰しない光ファイバを提供し、ま
た、光ファイバの引抜き速度の減少を引き起こさず、従
来の光ファイバの製造方法に組み込むことができる光フ
ァイバの製造方法を提供する。 【構成】光ファイバ２１と、この光ファイバを係合包囲
する内部硬化被覆材料４２と、この内部硬化被覆材料４
２を係合包囲する外部硬化被覆材料４４とからなる被覆
光ファイバにおいて、この内部被覆材料４２は、可視光
スペクトルを吸収し、外部被覆材料４４は、紫外線スペ
クトルを吸収することを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、被覆光ファイバとその
製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】光ファイバの製造において、別個の工程
で製造されたガラスプリフォームロッドは、垂直に懸垂
され、制御された速度で炉の中に移動させる。このプリ
フォームロッドは、炉の中で柔らかくなり、引抜きタワ
ーの基礎部に接地されたキャプスタインによりプリフォ
ームロッドの溶融端部から線引きされる。

【０００３】光ファイバの表面は、擦り傷により損傷を
受けやすいので、線引き後、他の表面と接触する前に、
光ファイバの表面を被覆する必要がある。被覆材料の塗
布がガラスの表面を損傷しないかぎりにおいて、被覆材
料は液状で塗布される。一旦塗布されると、被覆材料は
光ファイバがキャプスタインに到着する前に、急速に硬
化しなければならない。これは光硬化により達成され
る。

【０００４】被覆材料により影響される光ファイバの動
作特性は、その強度と伝送ロスである。光ファイバを後
続の損傷にさらす被覆損失は、主に被覆材料の不適切な
塗布である。大きな泡やボイド等の欠陥、受け入れがた
いほどの薄い領域の非同心性、または、断続的被覆は避
けなければならない。

【０００５】この被覆材料中の泡の問題は解決されてい
る。米国特許第４８５１１６５号を参照のこと。断続的
被覆の問題は、被覆流の不安定性を回避するために、フ
ァイバを被覆器の入口点で適切に冷却しておくことによ
り、解決されている。被覆の非同心性は監視され、許容
範囲に治めるよう、調整される。

【０００６】光ファイバは、マイクロベンディングとし
て知られている伝送ロスメカニズムを受けやすい。光フ
ァイバは、薄く曲げやすいので、機械的な応力がかかる
（例；ケーブル内に載置され、変化する周囲温度にさら
されたり、機械的に取り扱われるときに起こる）、それ
らは簡単に曲がる。ファイバにかかる応力がミリメータ
範囲の周期成分でファイバの軸のランダムな曲げ歪みに
なると、ファイバ内を伝搬する光束または光モードがコ
ア部から消失する。これらのロスは、マイクロペンディ
ングロスと称され、非常に大きく、時には、ファイバそ
のものの本質ロスの何倍にもなる。かくして、光ファイ
バはマイクロペンディングロスを生じさせるようなスト
レスを回避しなければならない。光ファイバ被覆の特性
は、このようなストレスからの回避に際して、重要な役
割をする。被覆の形態、強度（モデュラス）、熱膨張係
数が重要なファクタである。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】一般的に、２層の被覆
材料層が引抜かれたファイバに塗布される。更に、通
常、２つの異なる種類の被覆材料が使用される。第１被
覆材料と称される内部層が光ファイバに密着して塗布さ
れる。第２被覆材料と称される外部層が内部層をカバー
するよう塗布される。通常、第２被覆材料は比較的高い
モデュラス（例：１０⁹ Ｐａ）を有し、第１被覆材料は
比較的低いモデュラス（例：１０⁶ Ｐａ）を有する。あ
る実施例では、第１被覆材料と第２被覆材料とが同時に
塗布される。米国特許第４４７４８３０号参照のこと。

【０００８】その後、被覆材料の外部層と内部層の両方
が硬化し、そして、それは外部から内部に進行する。ま
た、一般的に、第１被覆材料と第２被覆材料とは、紫外
線硬化材料を含み、これは、光活性領域として特徴づけ
られる。この光活性領域は、硬化光の吸収が硬化材料を
液状材料から固体材料に変化させる光スペクトルの領域
をいう。第１被覆材料と第２被覆材料とは、相応する光
活性領域を有する。これらの光活性領域は反応するの
で、第１被覆材料の硬化光は、第２被覆材料により減衰
し、この減衰の結果、第１被覆材料に到達する光は減少
する。

【０００９】第２被覆材料による硬化光の減衰にもかか
わらず、第１材料は十分に硬化する必要がある。この問
題の解決は、従来技術では、第１被覆材料を紫外線（硬
化光）により長い時間晒すようにラインスピードを遅ら
すこと（紫外線硬化光のエネルギはラインスピードに反
比例する）によりなされた。

【００１０】上記の解決方法は実行可能であるが、欠点
もある。大事な点としては、ラインスピードの減少は好
ましくなく、引抜き速度の増加という現行の努力とは相
反する。

【００１１】本発明の目的は、上記の欠点を解決する被
覆光ファイバを提供することで、第１被覆材料を硬化す
るのに使用される硬化光エネルギの第２被覆材料による
減衰の問題を解決し、また引抜き速度の減少を引き起こ
さない。更に、そのような本発明の被覆光ファイバの製
造方法は、現在の光ファイバの製造方法に大きな変更無
しに組み込むことができるものでなければならない。

【００１２】

【課題を解決するための手段】上記の課題を解決する本
発明の被覆光ファイバは、光ガラスファイバとこの光ガ
ラスファイバを係合包囲する内部被覆材料を有する。ま
たこの内部被覆材料は、外部被覆材料により係合包囲さ
れる。これらの内部被覆材料と外部被覆材料とは、光ス
ペクトルの異なった領域で硬化する特性を有する。例え
ば、内部被覆材料は、可視光スペクトルに照射されて硬
化し、外部被覆材料は、紫外線スペクトルに照射されて
硬化する。

【００１３】また、本発明の方法は、プリフォームから
光ファイバが線引きされる。次に、第１被覆材料と第２
被覆材料とが、同時に、この線引きされた光ファイバに
塗布される。実施例では、光ファイバに直接塗布される
第１被覆材料の光活性領域は、可視光スペクトル内にあ
り、第２被覆材料の光活性領域は、紫外線スペクトル内
にある。また実施例では、まず被覆材料は、引抜き光フ
ァイバを可視光領域でスペクトルを集中放射する硬化ラ
ンプに照射することにより、硬化する。次に、第２被覆
材料が、引抜き光ファイバを紫外線領域でスペクトルを
集中放射する硬化ランプに照射することにより、硬化す
る。その後、被覆光フィバは巻き取られる。

【００１４】

【実施例】第１図において、光ファイバ製造装置２０
は、特別に用意された円柱上のプリフォーム２２から光
ファイバ２１を引抜き、その後、この引抜かれた光ファ
イバ２１を被覆する。この光ファイバ２１は、プリフォ
ーム２２を局部的かつ対称的に（約２０００度Ｃに）加
熱することにより形成され、そのプリフォーム２２の大
きさは、７−２５ｍｍの外径で、６０ｃｍの長さであ
る。このプリフォーム２２が炉２３内に導かれるにつれ
て、この溶融材料から光ファイバ２１が引抜かれる。

【００１５】第１図から分かるように、この光ファイバ
製造装置２０は、炉２３を有し、この炉２３内で、プリ
フォーム２２は、ファイバのサイズまで引抜かれ、その
後、光ファイバ２１は、加熱ゾーンから取り出される。
光ファイバ２１の直径は、測定装置２４でファイバが形
成された直後に測定され、この測定値は、制御システム
に入力される。光ファイバ製造装置２０内で、この測定
された直径は、所望の値と比較され、そして、出力信号
は、光ファイバの直径が所望の値に近ずくように、引抜
き速度を調整するために、生成される。

【００１６】光ファイバ２１の直径の測定後、保護被覆
システム２５（図２）が、塗布装置２７により、ファイ
バに塗布される。ファイバの強度保持のため、保護被覆
が必要である。この保護被覆は、新たに引抜かれたファ
イバを悪環境の影響から保護する。この保護被覆システ
ム２５は、光ファイバ２１の表面に損傷を与えないよ
う、また光ファイバ２１が所定の直径を有するよう、ま
た、その後の製造、設置、稼働の間、擦損から保護する
よう、なされる。減衰を最小にするために、適当な被覆
材料が必要であり、そのファイバへの塗布の制御が必要
である。このような塗布装置は、米国特許第４４７４８
３０号に記載されている。直径の変動を最小化するこ
と、ひいては、コネクタやスプライスポイントでの不整
合に起因する損失を最小にすることは、引抜き装置の正
確な設計と、連続的な監視と、引抜きステップと被覆ス
テップの間のファイバ直径の制御とが必要である。その
後、この被覆された光ファイバ２１は、センタリングゲ
ージ２８を通過する。

【００１７】被覆材料が引抜きフィバに塗布された後、
この被覆材料を硬化される。従って、その表面に被覆材
料を有する光ファイバは、この被覆材料を硬化する硬化
装置３０と被覆光ファイバの外径を測定する測定装置３
２を貫通する。その後、キャプスタイン３４を通過し、
その後のケーブル処理の前に、テストや保存のために、
巻かれる。

【００１８】塗布装置２７で、２つの被覆材料を含む保
護被覆システム２５が、光ファイバに塗布される。この
被覆システム２５は、内部層４２（第１被覆材料）と、
外部層４４（第２被覆材料）とを有する。内部層の被覆
材料は、外部層のそれより低い強度を有し、光グラスフ
ァイバのマイクロベンディングの発生を阻止する。ま
た、外部層の高強度は引抜き光ファイバの機械的保護を
与える。

【００１９】各被覆材料は光スペクトルの部分に照射す
ることにより、硬化する。一般的に、各被覆材料は、オ
リゴマー(oligomer)、希釈剤とフォトイニシエータを含
有する。また、アンティオキシダント(antioxidant)、
接着促進剤、紫外線安定剤、表面活性剤(surfactant)、
貯蔵寿命安定剤などの添加物を含有してもよい。

【００２０】ここで重要なことは、内部層４２の被覆材
料は、外部層４４のそれを硬化する光スペクトルとは異
なる部分のスペクトルに照射することにより、硬化する
ことである。その結果、内部層４２を硬化するために、
外部層４４を貫通して内部層４２を照射する光エネルギ
は、外部層４４では減衰しない。

【００２１】実施例においては、この被覆システム２５
の層の１つは、可視光スペクトルの照射で硬化し、他の
１つは、紫外線スペクトルの照射で硬化する。特に、内
部層４２の被覆材料は可視光スペクトルの照射で硬化
し、外部層４４の被覆材料は、紫外線スペクトルの照射
で硬化する。この為、内部層４２の被覆材料は、カンフ
ォクウィノウン（Camphorquinone)を含むフォトイニシ
エータを含有し、外部層４４の被覆材料は、２，２ディ
メソキシ(dimethoxy)，２フェニルアセトンフェノン(ph
enylacetophenone)を（チバガイギ社から市販されてい
るＩｒｇａｃｕｒｅ６５１）を含むフォトイニシエータ
を含有する。紫外線硬化の外部層４４のフォトイニシエ
ータは、１フェニル(phenyl)，２ハイドロキシ(hydrox
y)，２メチルプロパノン(methylpropanone)を（ＥＭイ
ンダストリ社から市販されているＤａｒｏｃｕｒｅ１１
７３）でもよい。

【００２２】図３に、被覆材料の吸収度対波長のグラフ
が示されている。この波長は一般に可視光スペクトルに
相当する。図３には、内部層４２の被覆材料が可視光ス
ペクトルを吸収する状況が示されている。被覆材料が特
定の波長領域で吸収すると、吸収が行われている領域で
いかに放射されているかについて調べる必要がある。図
４は、市販のバルブ（電球）対波長（ｎｍ）の出力（Ｗ
／インチ）を示すヒストグラムである。

【００２３】図３に示す吸収度を有する被覆材料を照射
するために、図４に示す出力スペクトルを有するバルブ
を用いると、強度は図５に示すカーブになる。図５に示
すように、図４の波長で吸収する被覆材料を照射するた
めに、ある特定のランプが使用されると、内部層は、図
５のドーズ量に対応する強度を有して硬化する。

【００２４】以上の説明は、本発明の一実施例に関する
もので、この技術分野の当業者であれば、本発明の種々
の変形例が考え得るが、それらはいずれも本発明の技術
的範囲に包含される。

【００２５】

【発明の効果】以上述べたごとく、本発明によれば、従
来より速い硬化速度の使用が可能になる。内部層４２を
硬化するに使用される硬化エネルギが外部層４４で減衰
しないため、そのような減衰を打ち消すような長い照射
時間は必要ではない。

【図面の簡単な説明】

【図１】プリフォームから光ファイバを線引きする製造
ライン概要図である。

【図２】線引きされた被覆光ファイバの断面図である。

【図３】可視光領域とその近傍の吸収度対波長の関係を
表すグラフである。

【図４】大部分が可視光領域である出力を有する市販の
光硬化電球の出力を表すヒストグラムを表す図である。

【図５】可視光スペクトルに照射して硬化した被覆材料
ドーズ量対硬化度を表すグラフである。

【符号の説明】

２０ 光ファイバ製造装置 ２１ 光ファイバ ２２ プリフォーム ２３ 炉 ２４ 測定装置 ２５ 保護被覆システム ２７ 塗布装置 ２８ センタリングゲージ ３０ 硬化装置 ３２ 測定装置 ３４ キャプスタイン ４２ 内部層 ４４ 外部層

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 【請求項１】 光ファイバと、この光ファイバを係合包
   囲する内部硬化被覆材料と、この内部硬化被覆材料を係
   合包囲する外部硬化被覆材料とからなる被覆光ファイバ
   において、この被覆材料の１つは、可視光スペクトルを
   吸収し、他の１つは、紫外線スペクトルを吸収すること
   を特徴とする被覆光ファイバ。 【請求項２】 前記内部被覆材料は、可視光スペクトル
   部分を吸収するフォトイニシエータを含み、前記外部被
   覆材料は、紫外線スペクトル部分を吸収するフォトイニ
   シエータを含むことを特徴とする請求項１の光ファイ
   バ。 【請求項３】 前記内部被覆材料のフォトイニシエータ
   は、カンフォクウィノウン（Camphorquinone)を含むこ
   とを特徴とする請求項２の光ファイバ。 【請求項４】 外部被覆材料のフォトイニシエータは、
   ２，２ディメソキシ(dimethoxy)，２フェニルアセトン
   フェノン(phenylacetophenone)を含むことを特徴とする
   請求項２の光ファイバ。 【請求項５】 外部被覆材料のフォトイニシエータは、
   １フェニル(phenyl)，２ハイドロキシ(hydroxy)，２メ
   チルプロパノン(methylpropanone)を含むことを特徴と
   する請求項２の光ファイバ。 【請求項６】前記内部被覆材料は、紫外線スペクトル部
   分を吸収するフォトイニシエータを含み、前記外部被覆
   材料は、可視光スペクトル部分を吸収することを特徴と
   する請求項１の光ファイバ。 【請求項７】 プリフォームから光ファイバを線引きす
   るステップと、この引抜き光ファイバに被覆材料の内部
   層と外部層を塗布するステップと、この引抜き光ファイ
   バを巻上げるステップとからなる被覆光ファイバの製造
   方法において、被覆材料の１つの光活性領域は、他の被
   覆材料の光活性領域とは異なり、内部層の被覆材料を、
   ある光領域のスペクトルを集中放出する硬化ランプで最
   初に照射して、硬化するステップと、次いで、外部層の
   被覆材料を、別の光領域のスペクトルを集中放出する硬
   化ランプで照射して、硬化するステップと、を有するこ
   とを特徴とする被覆光ファイバの製造方法。 【請求項８】 被覆材料の１つは、可視光スペクトルの
   照射により、硬化し、他の１つは、紫外線スペクトルの
   照射により、硬化することを特徴とする請求項７の方
   法。 【請求項９】 被覆材料の内部層と外部層を引抜き光フ
   ァイバに同時に塗布し、内部層の被覆材料は、可視光ス
   ペクトルの光活性領域を有し、外部層の被覆材料は、紫
   外線スペクトルの光活性領域を有し、被覆材料を、可視
   光スペクトルを集中放出する硬化ランプで最初に照射し
   て、硬化するステップと、次いで、外部層の被覆材料
   を、紫外線スペクトルを集中放出する硬化ランプで照射
   して、硬化するステップと、を有することを特徴とする
   ことを特徴とする請求項７の方法。