JPH07309633A - ポリマーで被覆された光ファイバの引っ張り強度の増強方法 - Google Patents
ポリマーで被覆された光ファイバの引っ張り強度の増強方法Info
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- JPH07309633A JPH07309633A JP6175883A JP17588394A JPH07309633A JP H07309633 A JPH07309633 A JP H07309633A JP 6175883 A JP6175883 A JP 6175883A JP 17588394 A JP17588394 A JP 17588394A JP H07309633 A JPH07309633 A JP H07309633A
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- G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
- G02B6/02—Optical fibres with cladding with or without a coating
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- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
- C03C—CHEMICAL 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
- C03C25/00—Surface treatment of fibres or filaments made from glass, minerals or slags
- C03C25/10—Coating
- C03C25/12—General methods of coating; Devices therefor
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- G02B6/036—Optical fibres with cladding with or without a coating core or cladding comprising multiple layers
- G02B6/03616—Optical fibres characterised both by the number of different refractive index layers around the central core segment, i.e. around the innermost high index core layer, and their relative refractive index difference
- G02B6/03638—Optical fibres characterised both by the number of different refractive index layers around the central core segment, i.e. around the innermost high index core layer, and their relative refractive index difference having 3 layers only
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 本発明は、増強された引っ張り強度を有する
ポリマーで被覆された光ファイバを製造する方法に関す
る。 【要約】 硬化ポリマーで被覆されたファイバを100℃以上の温
度で加熱することにより、ファイバ引っ張り強度を25
%かそれ以上増強できる。この硬化後の加熱はゆっつた
り巻き上げられたファイバを加熱オーブンに入れること
によってオフラインで好都合に行うことが出来る。これ
とは別に、硬化後の加熱は、ファイバの熱拡散炉を通し
たリールからリールへの工程でオンラインで行うことが
できる。より好ましい温度範囲は100℃ないし300
℃である。
ポリマーで被覆された光ファイバを製造する方法に関す
る。 【要約】 硬化ポリマーで被覆されたファイバを100℃以上の温
度で加熱することにより、ファイバ引っ張り強度を25
%かそれ以上増強できる。この硬化後の加熱はゆっつた
り巻き上げられたファイバを加熱オーブンに入れること
によってオフラインで好都合に行うことが出来る。これ
とは別に、硬化後の加熱は、ファイバの熱拡散炉を通し
たリールからリールへの工程でオンラインで行うことが
できる。より好ましい温度範囲は100℃ないし300
℃である。
Description
【0001】
【発明の分野】本発明は、光ファイバの製造方法、特に
増強された引っ張り強度を増強したポリマーで被覆され
た光ファイバを製造する方法に関する。
増強された引っ張り強度を増強したポリマーで被覆され
た光ファイバを製造する方法に関する。
【0002】
【技術背景】光ファイバは現代の電気通信システムのキ
ーとなる構成要素である。光ファイバは長距離でも大変
低い光損失で大量の情報量の載った光信号を伝送できる
ガラスの細い糸である。本質的に光ファイバは、第1の
屈折率のコアが第2の(より低い)屈折率のクラッドで
取り巻かれていることにより特徴づけられる小直径の導
波路である。臨界角より小さい角度でコアに入射した光
線は、そのファイバコアの内側で全反射することにな
る。このような光線は、そのファイバの光軸に沿って最
小の減衰で伝わる。典型的な光ファイバは、屈折率を制
御するわずかな濃度のドーパントを含む高純度のシリカ
からなる。
ーとなる構成要素である。光ファイバは長距離でも大変
低い光損失で大量の情報量の載った光信号を伝送できる
ガラスの細い糸である。本質的に光ファイバは、第1の
屈折率のコアが第2の(より低い)屈折率のクラッドで
取り巻かれていることにより特徴づけられる小直径の導
波路である。臨界角より小さい角度でコアに入射した光
線は、そのファイバコアの内側で全反射することにな
る。このような光線は、そのファイバの光軸に沿って最
小の減衰で伝わる。典型的な光ファイバは、屈折率を制
御するわずかな濃度のドーパントを含む高純度のシリカ
からなる。
【0003】商用の光ファイバは、機械的摩滅と応力か
ら守るためポリマー コーティングされて供給されてい
る。典型的ポリマーはウレタン アクリレートである。
コーティングは典型的には、そのファイバが連続した工
程で引き出される際、紫外線にさらされて硬化される。
ら守るためポリマー コーティングされて供給されてい
る。典型的ポリマーはウレタン アクリレートである。
コーティングは典型的には、そのファイバが連続した工
程で引き出される際、紫外線にさらされて硬化される。
【0004】ポリマー コーティング(被覆)は、ファ
イバに接着されているが、必要な時には、ほかのファイ
バとスプライスしたり光学デバイスと相互接続する際
に、目でみて分かるようきれいに剥離できることが営業
的に要求される。一般に受け入れられているファイバ
コーティングの付着度テストは引っ張りテストであり、
ポリマー コーティングからファイバを1cmスライド
させるのに要する力を測定することにより行われる。
イバに接着されているが、必要な時には、ほかのファイ
バとスプライスしたり光学デバイスと相互接続する際
に、目でみて分かるようきれいに剥離できることが営業
的に要求される。一般に受け入れられているファイバ
コーティングの付着度テストは引っ張りテストであり、
ポリマー コーティングからファイバを1cmスライド
させるのに要する力を測定することにより行われる。
【0005】
【発明の要旨】出願人は、硬化(紫外線処理)ポリマー
で被覆されたファイバを100℃以上の熱で処理するこ
とにより、ファイバ引っ張り強度を25%以上向上でき
ることを発見した。この硬化後の熱処理は、曲がりくね
ったファイバをオーブンに入れることで都合良くオフラ
イン処理できる。あるいはまた、このキュア後の熱処理
は、ファイバを熱拡散炉を通したリールからリールへの
工程でオンラインで行うことができる。より好ましい温
度範囲は100℃ないし300℃である。
で被覆されたファイバを100℃以上の熱で処理するこ
とにより、ファイバ引っ張り強度を25%以上向上でき
ることを発見した。この硬化後の熱処理は、曲がりくね
ったファイバをオーブンに入れることで都合良くオフラ
イン処理できる。あるいはまた、このキュア後の熱処理
は、ファイバを熱拡散炉を通したリールからリールへの
工程でオンラインで行うことができる。より好ましい温
度範囲は100℃ないし300℃である。
【0006】
【詳細な説明】引っ張り強度を強化する第1の段階は、
硬化ポリマーで被覆された光ファイバを供給することで
ある。図1は、クラッド領域14で取り囲まれたコア領
域13を含むグラス ファイバ12からなる(剥離端1
1で示され)典型的に硬化されたファイバ10の概念図
である。光ファイバはシングルモードでもマルチモード
でもよいが、数ミクロンのオーダーのコア直径を有し数
十ミクロンの厚さのクラッドが取り囲む、シングル モ
ード シリカ ファイバが好ましい。望ましくは、剥離
されたファイバ12の外表面に、目に見えるポリマーの
かすがあってはならない。
硬化ポリマーで被覆された光ファイバを供給することで
ある。図1は、クラッド領域14で取り囲まれたコア領
域13を含むグラス ファイバ12からなる(剥離端1
1で示され)典型的に硬化されたファイバ10の概念図
である。光ファイバはシングルモードでもマルチモード
でもよいが、数ミクロンのオーダーのコア直径を有し数
十ミクロンの厚さのクラッドが取り囲む、シングル モ
ード シリカ ファイバが好ましい。望ましくは、剥離
されたファイバ12の外表面に、目に見えるポリマーの
かすがあってはならない。
【0007】未剥離のファイバ15は硬化されたポリマ
ー コーティング16からなり、このコーティングは第
1(内側)のコーティング17と第2(外側)のコーテ
ィング18から成る2層コーティングが好ましい。ポリ
マー コーティングは、炭化水素ポリマー、ポリエチ
ル、ポリカーボネート、ポリエステル、そしてシリコン
を含むさまざまなポリマーの内のどれでもよい。第1の
コーティングは、都合良く組織化され、柔らかくゴムの
ような組織を提供するのに対して、第2のコーティング
は都合の良いことに更に高度の交差結合でガラスのよう
な組織を有している。ポリマーはウレタン アクリレー
トでターミネートされているのが好ましい。ウレタン
アクリレートを末端に有する炭化水素ポリマーから成る
コーティングについては、1992年9月8日ポール
ジェー.シャスタック出願の、「光ファイバのための紫
外線硬化可被覆およびそれにより被覆された光ファイ
バ」というタイトルの米国特許第146,531に記述
されている。ウレタン アクリレートを末端に有するポ
リカーボネート ポリマーから成るコーティングについ
ては、1991年3月21日付けの国際出願WO 91
/03503に「光学的グラス ファイバの主要なコー
ティング構成」と題して記述されている。
ー コーティング16からなり、このコーティングは第
1(内側)のコーティング17と第2(外側)のコーテ
ィング18から成る2層コーティングが好ましい。ポリ
マー コーティングは、炭化水素ポリマー、ポリエチ
ル、ポリカーボネート、ポリエステル、そしてシリコン
を含むさまざまなポリマーの内のどれでもよい。第1の
コーティングは、都合良く組織化され、柔らかくゴムの
ような組織を提供するのに対して、第2のコーティング
は都合の良いことに更に高度の交差結合でガラスのよう
な組織を有している。ポリマーはウレタン アクリレー
トでターミネートされているのが好ましい。ウレタン
アクリレートを末端に有する炭化水素ポリマーから成る
コーティングについては、1992年9月8日ポール
ジェー.シャスタック出願の、「光ファイバのための紫
外線硬化可被覆およびそれにより被覆された光ファイ
バ」というタイトルの米国特許第146,531に記述
されている。ウレタン アクリレートを末端に有するポ
リカーボネート ポリマーから成るコーティングについ
ては、1991年3月21日付けの国際出願WO 91
/03503に「光学的グラス ファイバの主要なコー
ティング構成」と題して記述されている。
【0008】硬化されたポリマーで被覆された光ファイ
バの典型的な製造法は、所望の組成の光ファイバ プリ
フォームをまず製作して、そのプリフォームからファイ
バを引き出し、そしてそのファイバを未硬化のポリマー
のバスを通過させるというものである。そのポリマーは
典型的には紫外線にさらされて硬化される。不幸にも、
そのようなファイバの引っ張り強度は、何名かの顧客を
満足させるには十分なものではない。
バの典型的な製造法は、所望の組成の光ファイバ プリ
フォームをまず製作して、そのプリフォームからファイ
バを引き出し、そしてそのファイバを未硬化のポリマー
のバスを通過させるというものである。そのポリマーは
典型的には紫外線にさらされて硬化される。不幸にも、
そのようなファイバの引っ張り強度は、何名かの顧客を
満足させるには十分なものではない。
【0009】出願人は、このように硬化されたポリマー
被覆ファイバを100℃以上の温度で適度な時間加熱す
ることにより、そのファイバの引っ張り強度が25%以
有意に増強され得ることを発見した。更に、この硬化後
の加熱が引っ張り強度を増強すると同時に、加熱して
も、引っ張った後グラス ファイバ上に残る目に見える
ポリマーかすは実質的に増加していない。広い範囲のい
ろいろなポリマー コーティングで、引っ張り強度の増
強が起こる。
被覆ファイバを100℃以上の温度で適度な時間加熱す
ることにより、そのファイバの引っ張り強度が25%以
有意に増強され得ることを発見した。更に、この硬化後
の加熱が引っ張り強度を増強すると同時に、加熱して
も、引っ張った後グラス ファイバ上に残る目に見える
ポリマーかすは実質的に増加していない。広い範囲のい
ろいろなポリマー コーティングで、引っ張り強度の増
強が起こる。
【0010】より好ましい硬化後の加熱法は、フォース
エア オーブン中のオフライン加熱である。下記の表
1は、2つの2層被覆されたファイバの引っ張り強度を
加熱なしと加熱後とで比較している。タイプAで示すコ
ーティングは、WO 91/03503で記述されたタ
イプのポリカーボネート ウレタンアクリレートであ
り、タイプBで示すコーティングは、前述したシャスタ
ック特許で記述されたタイプの炭化水素ウレタン アク
リレートである。ゆったりと巻かれたファイバを、指定
の時間だけフォース エア オーブンで140℃で加熱
した。
エア オーブン中のオフライン加熱である。下記の表
1は、2つの2層被覆されたファイバの引っ張り強度を
加熱なしと加熱後とで比較している。タイプAで示すコ
ーティングは、WO 91/03503で記述されたタ
イプのポリカーボネート ウレタンアクリレートであ
り、タイプBで示すコーティングは、前述したシャスタ
ック特許で記述されたタイプの炭化水素ウレタン アク
リレートである。ゆったりと巻かれたファイバを、指定
の時間だけフォース エア オーブンで140℃で加熱
した。
【0011】 表 1 引っ張り力(lb/cm) コーティング 加熱なし 加熱10分 加熱100分 タイプA 1.4 2.3 4.3 タイプB 2.0 4.2 −−
【0012】与えられた温度での引っ張り力の増強度は
時間の増加関数である。図2は、140℃で加熱した場
合の典型的なタイプAの被覆ファイバの対時間引っ張り
力をプロットしたものである。
時間の増加関数である。図2は、140℃で加熱した場
合の典型的なタイプAの被覆ファイバの対時間引っ張り
力をプロットしたものである。
【0013】加熱増強した付着力の持続性を決定するた
めに、タイプBのサンプルの引っ張り力を、相対湿度5
0%と95%のもとで3日後および6週間後に測定し
た。ファイバはエージング前140℃で10分間加熱さ
れた。下の第2表で示されるように、硬化後加熱の後で
観測された改良付着力は、こうした条件で僅かだけ減少
した。その効果としては、準安定ではないが、吸収した
水分でたやすく元に戻ることはないことがわかる。
めに、タイプBのサンプルの引っ張り力を、相対湿度5
0%と95%のもとで3日後および6週間後に測定し
た。ファイバはエージング前140℃で10分間加熱さ
れた。下の第2表で示されるように、硬化後加熱の後で
観測された改良付着力は、こうした条件で僅かだけ減少
した。その効果としては、準安定ではないが、吸収した
水分でたやすく元に戻ることはないことがわかる。
【0014】 表 2 引っ張り力(lb/cm) エージング条件 加熱なし 加熱 引出し後1時間50%RH 1.6 3.3 引出し後3日 50%RH 1.6 2.8 引出し後3日 95%RH 1.7 2.9 引出し後6週間50%RH 1.8 2.9 引出し後6週間95%RH 2.1 2.7
【0015】これとは別に、硬化後の熱処理は、硬化さ
れたポリマーで被覆されたファイバを石英のライン炉を
通したリールからリールへの工程でオンラインで行うこ
とができる。下の表3では、加熱しないファイバと26
0℃の炉を通したファイバとでその引っ張り強度を比較
している。具体的には、50%相対湿度、23℃で6ヶ
月エージングしたタイプAの被覆ファイバは、内径48
mmの石英チューブで出来ている40cmのチューブ炉
を通して、リールから一定速度で引き出された。この加
熱されたファイバは、水素ガスの流れで冷却され、第2
のリールに巻き取られた。
れたポリマーで被覆されたファイバを石英のライン炉を
通したリールからリールへの工程でオンラインで行うこ
とができる。下の表3では、加熱しないファイバと26
0℃の炉を通したファイバとでその引っ張り強度を比較
している。具体的には、50%相対湿度、23℃で6ヶ
月エージングしたタイプAの被覆ファイバは、内径48
mmの石英チューブで出来ている40cmのチューブ炉
を通して、リールから一定速度で引き出された。この加
熱されたファイバは、水素ガスの流れで冷却され、第2
のリールに巻き取られた。
【0016】表 3 条 件 引っ張り力(lbs/cm) 加熱なし 2.3 2.4s,260℃ 2.5 4.8s,260℃ 2.7 7.2s,260℃ 2.9 13s, 260℃ 失敗
【0017】典型的ポリマーは300℃以上の温度で分
解するため、300℃以上の温度で加熱することは得策
でないと考えられ、ポリマーの変色や脆さにつながる。
解するため、300℃以上の温度で加熱することは得策
でないと考えられ、ポリマーの変色や脆さにつながる。
【0018】このように、硬化されたポリマーで被覆さ
れたファイバは、100℃と300℃の間の温度で、少
なくとも25%引っ張り強度を増加させるのに十分な時
間、加熱されるべきである。必要な時間は温度に依存し
ている。100℃で約5時間は必要である。140℃で
約50分、そして260℃で約7秒である。さらに一般
的には、加熱時間に対する引っ張り強度に関して関係
式、P(t)=Po+ΔP(1−e-t/τ)が合致するこ
とが発見された。ここで、P(t)は時間tだけ加熱し
た後の引っ張り強度、Po は加熱前の引っ張り強度の
値、ΔPはPの観測可能な最大増分、およびτは経験的
に決定できる時定数である。
れたファイバは、100℃と300℃の間の温度で、少
なくとも25%引っ張り強度を増加させるのに十分な時
間、加熱されるべきである。必要な時間は温度に依存し
ている。100℃で約5時間は必要である。140℃で
約50分、そして260℃で約7秒である。さらに一般
的には、加熱時間に対する引っ張り強度に関して関係
式、P(t)=Po+ΔP(1−e-t/τ)が合致するこ
とが発見された。ここで、P(t)は時間tだけ加熱し
た後の引っ張り強度、Po は加熱前の引っ張り強度の
値、ΔPはPの観測可能な最大増分、およびτは経験的
に決定できる時定数である。
【図1】本発明に従って処理され得る典型的に硬化ポリ
マーで被覆された光ファイバ概要図である。
マーで被覆された光ファイバ概要図である。
【図2】典型的ファイバの引っ張り強度へのオフライン
オーブン加熱の効果を表すグラフである。
オーブン加熱の効果を表すグラフである。
【符号の説明】11 剥離端 12 グラス ファイバ 13 コア領域 14 クラッド領域 15 ファイバ 16、17、18 コーティング
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ヴァレリー ジーン カック アメリカ合衆国 07043 ニュージャーシ ィ,アパー モントクライア,ワーフィー ルド ストリート 45 (72)発明者 マーシア リー シリング アメリカ合衆国 07920 ニュージャーシ ィ,バスキング リッジ,キンナン ウェ イ 54
Claims (6)
- 【請求項1】ポリマーで被覆された光ファイバの引っ張
り強度を増強する方法において、該方法が:硬化された
ポリマーで被覆された光ファイバを供給するステップ;
および上記ファイバを、100℃から300℃の温度範
囲において、該引っ張り強度を少なくとも25%増加さ
せるのに十分な時間加熱するステップからなることを特
徴とするポリマーで被覆された光ファイバの引っ張り強
度を増強する方法。 - 【請求項2】請求項1に記載の方法において、該ファイ
バを熱オーブン中でオフライン加熱することを特徴とす
るポリマーで被覆された光ファイバの引っ張り強度を増
強する方法。 - 【請求項3】請求項1に記載の方法において、該ファイ
バを熱拡散炉を通した工程でオンライン加熱することを
特徴とするポリマーで被覆された光ファイバの引っ張り
強度を増強する方法。 - 【請求項4】請求項1に記載の方法において、該ポリマ
ーで被覆された光ファイバが、炭化水素ポリマー、ポリ
エチル、ポリカーボネート、ポリエステル、およびシリ
コンから成るグループのポリマーで被覆されていること
を特徴とするポリマーで被覆された光ファイバの引っ張
り強度を増強する方法。 - 【請求項5】請求項1に記載の方法において、該ポリマ
ーで被覆された光ファイバが、末端にウレタンアクリレ
ートを有するポリマーで被覆されていることを特徴とす
る方法。 - 【請求項6】請求項1に記載の方法において、該ファイ
バがシリカから成っていることを特徴とするポリマーで
被覆された光ファイバの引っ張り強度を増強する方法。
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
US098972 | 1979-11-30 | ||
US08/098,972 US5345528A (en) | 1993-07-28 | 1993-07-28 | Method for enhancing the pullout strength of polymer-coated optical fiber |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH07309633A true JPH07309633A (ja) | 1995-11-28 |
Family
ID=22271787
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP6175883A Withdrawn JPH07309633A (ja) | 1993-07-28 | 1994-07-28 | ポリマーで被覆された光ファイバの引っ張り強度の増強方法 |
Country Status (3)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US5345528A (ja) |
EP (1) | EP0636590A1 (ja) |
JP (1) | JPH07309633A (ja) |
Families Citing this family (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5473720A (en) * | 1993-07-28 | 1995-12-05 | At&T Corp. | Method for enhancing the pullout strength of polymer-coated optical fiber |
EP0738695B1 (en) * | 1995-04-20 | 2001-07-25 | AT&T IPM Corp. | High speed method for application and curing of optical coating |
AU4969697A (en) * | 1996-11-08 | 1998-06-03 | Dsm N.V. | Radiation-curable optical glass fiber coating compositions, coated optical glass fibers, and optical glass fiber assemblies |
US6110593A (en) * | 1998-05-21 | 2000-08-29 | Dsm N.V. | Radiation-curable optical fiber primary coating system |
US20110188822A1 (en) * | 2010-02-04 | 2011-08-04 | Ofs Fitel, Llc | Optical fiber coatings for reducing microbend losses |
Family Cites Families (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS6117444A (ja) * | 1984-07-02 | 1986-01-25 | Hitachi Cable Ltd | 光フアイバの製造方法 |
JPS6395143A (ja) * | 1986-10-07 | 1988-04-26 | Furukawa Electric Co Ltd:The | 光フアイバ被覆架橋装置 |
CA1321671C (en) * | 1989-05-11 | 1993-08-24 | Paul J. Shustack | Ultraviolet radiation-curable coatings for optical fibers and optical fibers coated therewith |
US5104433A (en) * | 1989-05-15 | 1992-04-14 | At&T Bell Laboratories | Method of making optical fiber |
WO1991003503A1 (en) * | 1989-09-01 | 1991-03-21 | Desoto, Inc. | Primary coating compositions for optical glass fibers |
JPH04224140A (ja) * | 1990-12-20 | 1992-08-13 | Sumitomo Electric Ind Ltd | 光ファイバの製造方法 |
JPH04240136A (ja) * | 1991-01-24 | 1992-08-27 | Sumitomo Electric Ind Ltd | 光ファイバの製造方法 |
-
1993
- 1993-07-28 US US08/098,972 patent/US5345528A/en not_active Expired - Lifetime
-
1994
- 1994-07-20 EP EP94305371A patent/EP0636590A1/en not_active Withdrawn
- 1994-07-28 JP JP6175883A patent/JPH07309633A/ja not_active Withdrawn
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
US5345528A (en) | 1994-09-06 |
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