JPH06247748A - カーボンハーメチック被覆光ファイバの製造方法 - Google Patents

カーボンハーメチック被覆光ファイバの製造方法

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JPH06247748A
JPH06247748A JP5035255A JP3525593A JPH06247748A JP H06247748 A JPH06247748 A JP H06247748A JP 5035255 A JP5035255 A JP 5035255A JP 3525593 A JP3525593 A JP 3525593A JP H06247748 A JPH06247748 A JP H06247748A
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JP
Japan
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optical fiber
carbon
gas
plasma
coated optical
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JP5035255A
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English (en)
Inventor
Michihiko Yanagisawa
道彦 柳澤
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Furukawa Electric Co Ltd
Original Assignee
Furukawa Electric Co Ltd
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Publication date
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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C03GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03CCHEMICAL COMPOSITION OF GLASSES, GLAZES OR VITREOUS ENAMELS; SURFACE TREATMENT OF GLASS; SURFACE TREATMENT OF FIBRES OR FILAMENTS MADE FROM GLASS, MINERALS OR SLAGS; JOINING GLASS TO GLASS OR OTHER MATERIALS
    • C03C25/00Surface treatment of fibres or filaments made from glass, minerals or slags
    • C03C25/10Coating
    • C03C25/12General methods of coating; Devices therefor
    • C03C25/22Deposition from the vapour phase
    • C03C25/223Deposition from the vapour phase by chemical vapour deposition or pyrolysis
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C03GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03CCHEMICAL COMPOSITION OF GLASSES, GLAZES OR VITREOUS ENAMELS; SURFACE TREATMENT OF GLASS; SURFACE TREATMENT OF FIBRES OR FILAMENTS MADE FROM GLASS, MINERALS OR SLAGS; JOINING GLASS TO GLASS OR OTHER MATERIALS
    • C03C25/00Surface treatment of fibres or filaments made from glass, minerals or slags
    • C03C25/10Coating
    • C03C25/104Coating to obtain optical fibres
    • C03C25/106Single coatings
    • C03C25/1061Inorganic coatings
    • C03C25/1062Carbon

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Abstract

(57)【要約】 【目的】 光ファイバに水素含有量の少ないカーボンハ
ーメチック被覆を容易に形成できるカーボンハーメチッ
ク被覆光ファイバの製造方法を提供する。 【構成】 プラズマCVD法を用いて光ファイバ11の
表面にカーボンハーメチック被覆を施してカーボンハー
メチック被覆光ファイバ11aを製造する。このとき原
料ガスとして、エチレンガスとCF4 ガスとの混合ガス
を用いる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、プラズマCVD法を用
いて光ファイバ表面上にカーボン被覆を施してカーボン
ハーメチック被覆光ファイバを製造するカーボンハーメ
チック被覆光ファイバの製造方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】一般的な光ファイバは石英ガラス製であ
って、その製造或いは取扱い時に各種の治具との接触或
いは空気中のダスト等によって光ファイバ表面に微小な
傷が容易に生じる。光ファイバの表面に傷があると、環
境中の水分がこの傷に侵入して傷を広げ(疲労現象)、
ファイバ強度の著しい劣化を招く。
【0003】このような現象を防止し、光ファイバ強度
の長期信頼性を高めるため、光ファイバの表面に水分を
透過させないカーボンハーメチック被覆を形成する方法
が開発されている。その方法として、以下のものが提案
されている。
【0004】(イ)紡糸直後の残留熱を利用して、光フ
ァイバの表面で炭化水素系原料ガスを熱分解させること
によりカーボンハーメチック被覆を生成させる方法。
【0005】(ロ)炭酸ガスレーザを照射して光ファイ
バを加熱し、加熱された光ファイバの周囲に炭化水素系
原料ガスを供給し、(イ)と同じ原理で熱分解カーボン
を堆積させカーボンハーメチック被覆を生成させる方
法。
【0006】(ハ)光ファイバの周囲にプラズマを発生
させ、その中に炭化水素系原料ガスを供給して原料分子
を活性化させてカーボンハーメチック被覆を形成させる
方法(プラズマCVD法)。
【0007】実際に長尺のカーボンハーメチック被覆光
ファイバを製作するためには、成膜速度や機械特性の劣
化防止の点で(イ)の方法が採用されている。
【0008】また、カーボンハーメチック被覆光ファイ
バの融着接続時においては、融着時の放電熱によってカ
ーボンハーメチック被覆が消失し、石英表面が露出す
る。この状態で放置しておくと融着部分は他の部分に比
べ信頼性(強度,疲労特性)が著しく劣化する。このよ
うな所への部分的なカーボンハーメチック被覆の形成に
は(ロ),(ハ)の方法が検討されている。
【0009】本発明は(ハ)を対象としているので、従
来のプラズマCVD法について、更に詳細に説明する。
従来のプラズマCVD法では、光ファイバをセットした
反応容器内を減圧状態に保ち、その中に設けられた電極
に直流あるいは交流電場を供給し、カーボンハーメチッ
ク被覆を施そうとする光ファイバの周囲にプラズマを発
生させ、この中に原料ガスを導入してカーボンハーメチ
ック被覆を形成する方法である。この場合、原料として
は、トルエン,ベンゼン等の炭化水素系有機溶剤等の液
体原料をアルゴン等の不活性ガスでバブリングして導入
する方法や、エチレン,メタン等の炭化水素系ガスをア
ルゴンで希釈し供給する方法が一般的に行われている。
【0010】ところで、カーボンハーメチック被覆光フ
ァイバの機械特性は、その膜質に大きく左右される。膜
質としては、ポリエチレンに似た有機重合膜からグラフ
ァイト状炭素膜まで、巨視的には粉体から油状膜まで極
めて広範囲の膜質が現れる。これには膜中の水素含有量
が大きく関係していると考えられる。
【0011】
【発明が解決しようとする課題】カーボンハーメチック
被覆に対して要求される低疲労特性を備えるには、水素
をほとんど含有しない被覆構造が望ましいが、プラズマ
CVD法では電子衝撃によって脱離した水素イオンが再
結合してしまうため、所望の構造を持った膜を形成させ
るのは困難である。印加するパワーを上げ、水素の再結
合を阻止する方法があるが、あまりパワーが大きいと光
ファイバが過剰に加熱され溶け落ちたりする場合があり
満足な効果は得られていない。
【0012】本発明の目的は、光ファイバに水素含有量
の少ないカーボンハーメチック被覆を容易に形成できる
カーボンハーメチック被覆光ファイバの製造方法を提供
することにある。
【0013】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成する本
発明の手段を説明すると、本発明はプラズマCVD法を
用いて光ファイバ表面上にカーボン被覆を施してカーボ
ンハーメチック被覆光ファイバを製造するカーボンハー
メチック被覆光ファイバの製造方法において、原料ガス
として炭化水素系ガスと、炭素水素ガス1分子中の少な
くとも1個の水素原子がフッ素原子と置き替わっている
ガスとの混合ガスを用いることを特徴とする。
【0014】
【作用】炭化水素系原料ガスから脱離した多量の水素ラ
ジカルは、水素分子として排気されるものと、カーボン
ハーメチック被覆表面の未結合手と再結合するものがあ
るが、本発明のように原料ガスとして炭化水素系ガス
と、炭素水素ガス1分子中の少なくとも1個の水素原子
がフッ素原子と置き替わっているガスとの混合ガスを用
いると、混合したガスから生じるフッ素ラジカルは水素
と結合してHF分子を形成する。即ち、導入されたフッ
素ラジカルには水素原子の引き抜き効果があり、これに
より被覆中に残留水素の極めて少ないカーボンハーメチ
ック被覆を光ファイバ上に施すことができる。
【0015】
【実施例】図1は、本発明のカーボンハーメチック被覆
光ファイバの製造方法を実施する装置の一実施例を示し
たものである。図において、1は反応容器、2は反応容
器1内を真空引きする図示しない真空ポンプに接続する
ために反応容器1の下部に設けられている真空引き配
管、3は反応容器1に原料ガスを供給する原料ガス供給
配管、4は原料ガス供給配管3に接続されていてエチレ
ンガスを供給するエチレンガス供給源、5は原料ガス供
給配管3に接続されていてCF4 ガスを供給するCF4
ガス供給源、6は原料ガス供給配管3に接続されていて
アルゴンガスを供給するアルゴンガス供給源である。7
は反応容器1内の中央に同軸状に配置された螺旋状電
極、8は螺旋状電極7に高周波電圧をマッチング回路9
を介して印加する高周波発振器、10は螺旋状電極7に
対する高周波電圧の印加で反応容器1内に発生するプラ
ズマ、11は反応容器1内の螺旋状電極7の中央を通り
抜けるとき原料ガスが供給されているプラズマ10によ
りカーボンハーメチック被覆が施されてカーボンハーメ
チック被覆光ファイバ11aとなる光ファイバである。
【0016】本実施例では、螺旋状電極7に高周波電圧
を印加してプラズマ10を発生させ、このプラズマ10
中に炭化水素系ガスの一種であるエチレンガスに、炭素
水素ガス1分子中の少なくとも1個の水素原子がフッ素
原子と置き替わっているガスの一種であるCF4 ガスを
混合した混合ガスを導入し、このプラズマ10中に光フ
ァイバ11を通してその表面にカーボンハーメチック被
覆を施し、カーボンハーメチック被覆光ファイバ11a
を得た。
【0017】この場合の条件は、次の通りである。高周
波出力は約60〜110 W、周波数は13.56 MHz である。反
応容器1内は図示しない真空ポンプで排気し、混合ガス
の真空度は約0.08〜0.4 Torrに調節した。原料ガスとし
ては、成膜速度に違いはあるものの炭化水素系ガスなら
ばエチレンガスの代りにメタンガス,アセチレンガス等
でもよい。また、炭素水素ガス1分子中の少なくとも1
個の水素原子がフッ素原子と置き替わっているガスとし
ては、C2 6 ガス等を使用することもできる。更に、
ガス圧力(真空度)は2.0 Torrが上限で、これを越える
とガス流量比を変えても密着のよい膜は生成しない。
【0018】得られたカーボンハーメチック被覆光ファ
イバ11aは、次に樹脂被覆器に通しその外周に紫外線
硬化樹脂(以下、UV樹脂と称する。)を被覆した。
【0019】その結果、サンプルとして、通信用のカー
ボンハーメチック被覆光ファイバ(光ファイバ外径125
μm,カーボン被覆厚1000オングストローム,UV樹脂
被覆外径250 μm)を得た。
【0020】かくして製造されたUV樹脂被覆のカーボ
ンハーメチック被覆光ファイバを2本用意し、それぞれ
の先端でUV樹脂被覆を除去した後、アーク放電を利用
して融着接続した。融着接続部ではアーク放電により約
3mmにわたってカーボンハーメチック被覆が剥がれた。
【0021】この融着接続部を反応容器1の螺旋状電極
7内の中央にセットした。この場合、螺旋状電極7とし
ては、太さ1mmの電極用線材を内径約10mm,高さ約10mm
の螺旋状に成形したものを用いた。
【0022】このような螺旋状電極7に高周波電圧を印
加してプラズマ10を発生させ、このプラズマ10中に
エチレンガスにCF4 ガスを混合した混合ガスを導入
し、このプラズマ10中で融着接続部の表面にカーボン
ハーメチック被覆を施した。このときの成膜時間は約10
秒であった。
【0023】得られたカーボンハーメチック被覆付の融
着接続部のサンプルを電子顕微鏡で観察したところ、再
被覆したカーボンハーメチック被覆の厚みは100 〜300
nmであった。また、カーボンハーメチック被覆の表面
は、凹凸もほとんどなく平滑であった。
【0024】このようにして作製したサンプルを引張試
験で破断強度を調べた。比較例として、エチレンだけを
原料とし他のパラメータを同一に保った。また、水の透
過防止特性を調べるため湿度100 %,温度80℃の状態に
100 時間放置(湿熱試験)した後の破断強度も調査し
た。これらの結果を表1に示す。
【0025】
【表1】 この結果からエチレンガスにCF4 ガスを混合した混合
ガスを原料ガスとしたカーボンハーメチック被覆は、C
4 ガスを混入しないエチレンガスを原料ガスとしたカ
ーボンハーメチック被覆に比べ水分の透過防止特性が優
れているが判明した。
【0026】
【発明の効果】以上説明したように本発明に係るカーボ
ンハーメチック被覆光ファイバの製造方法は、原料ガス
として炭化水素系ガスと、炭素水素ガス1分子中の少な
くとも1個の水素原子がフッ素原子と置き替わっている
ガスとの混合ガスを用いたので、混合したガスから生じ
るフッ素ラジカルは水素と結合してHF分子を形成し、
即ち、導入されたフッ素ラジカルに水素原子の引き抜き
効果があり、これにより被覆中に残留水素の極めて少な
いカーボンハーメチック被覆を容易に光ファイバに施す
ことができる。このため本発明により得られるカーボン
ハーメチック被覆光ファイバによれば、水分が光ファイ
バの表面に及ぶことがないため、該光ファイバの機械的
強度の劣化を良好に防ぐことができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係るカーボンハーメチック被覆光ファ
イバの製造方法を実施する装置の一例を示す縦断面図で
ある。
【符号の説明】
1 反応容器 2 真空引き配管 3 原料ガス供給配管 4 エチレンガス供給源 5 CF4 ガス供給源 6 アルゴンガス供給源 7 螺旋状電極 8 高周波発振器 9 マッチング回路 10 プラズマ 11 光ファイバ 11a カーボンハーメチック被覆光ファイバ

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 プラズマCVD法を用いて光ファイバ表
    面上にカーボン被覆を施してカーボンハーメチック被覆
    光ファイバを製造するカーボンハーメチック被覆光ファ
    イバの製造方法において、 原料ガスとして炭化水素系ガスと、炭素水素ガス1分子
    中の少なくとも1個の水素原子がフッ素原子と置き替わ
    っているガスとの混合ガスを用いることを特徴とするカ
    ーボンハーメチック被覆光ファイバの製造方法。
JP5035255A 1993-02-24 1993-02-24 カーボンハーメチック被覆光ファイバの製造方法 Pending JPH06247748A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111048784A (zh) * 2019-12-27 2020-04-21 中国科学院化学研究所 一种电极材料碳包覆的方法

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111048784A (zh) * 2019-12-27 2020-04-21 中国科学院化学研究所 一种电极材料碳包覆的方法

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