JPS6033234A - 石英プリフォ−ムの表面欠陥補正方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明はイメージガイド用石英細径ファイ／くを作るの
に適する石英プリフォームの表面欠陥補正方法に関する
。

イメージガイド用バンドルファイバは、１０〜３０ｇｍ
φの極めて細いファイバ（細径ファイバ）を両端末で位
置関係が完全に対応するように数千〜数万木束ねて構成
されている。

従来、このイメージガイド用バンドルフフイＩくには多
成分ガラスが使用されている。

１＾制寡旧キ憤１１ＷＬｊ云十ように、供給装置ａから
コアガラス材すとクラッドガラス材Ｃとを白金製二重ル
ツボｄに役人し、電気炉ｅで加熱溶融する。二重ルツボ
ｄの底部には、コ乙クラッドの塔径を制御するための孔
が形成されている。

溶融軟化して引出された細径ファイバｆは巻取ドラムｇ
に数１００〜数１０００ｍ／分の高速で引取られる。こ
のファイバｆの断面を第２図に示す。第２図においてｈ
はコ乙　ｉはクラッドである。

このファイバｆは巻線法或は箔積み法によってバンドル
化され、シースを被せた後端末に口金をつけ、研磨して
イメージガイドの基本が構成される。

ここで問題になるのがファイバの強度と光学特性である
。

強度が弱いと各工程で断線の原因となり、最終的には画
素の欠落となって画像分解能に影響する。強度劣化の原
因は、線引条件：ファイバ中の気泡及びその表面欠陥に
依存する。

このうち線引条件は現状の技術ではほぼ確立しているた
め、実際にはそれ以外のファイバ中の気泡及びその表面
欠陥が問題となる。

しかし気泡に関しては、ルツボ法で行う場合、その溶融
過程で脱泡処理が施されるため、はとんど影響が無く、
又表面欠陥についてもこの方法ではガラスの完全溶融状
態からルツボ孔を通してファイバに引落されるため、理
想的な表面状態を有していると思われるのでその存在は
無視できる。

以上の理由から、多成分ガラスファイバでも現実には強
度の面では無欠陥のイメージガイドが得られ、医用に供
されている。

しかし後者の光学特性、特に光の透過率は通常２００〜
５００　ｄＢ／　ｋｍもあり、材料によって波長特性が
異なるため、明るさ及び色収差が問題となる。このため
実用的な長さは一般に５０ｃｍ〜３ｍに限られる。

そこで本件出願の発明者は、実用的な長さを長くするた
め、イメージガイド用バンドルファイバとして透過率の
極めて良い光通信用の石英系ファイバを利用することを
試みた。

光通信用の石英系ファイバの製造に使用されるブリホー
ムの製造技術の進歩は目ざましく、可視域で５ｄＢ／ｋ
ｍ程度の損失を有するファイバが容易に得られるように
なった。

しかし、第３図に示した装置を用いてプリフォームｊか
ら３０ｐｍφのファイｔ＜ｆを引落し、１万画素で長さ
ｉｎのイメージガイド用ファイバを試作した結果、５０
０本（画素）が断線（断線率５％）し、実用に供し得な
かった。

この場合の強度劣化の要因を検討した結果、その一つに
プリフォームの表面の傷或は表面層の気泡が大きく影響
することがわかった。

プリフォームは最外層にシャケ−／　ト層として市販の
石英管を使用することがあり、その外表面に上記欠陥（
特に微細ひびをＧｒｉｆｆｉｔｈＳフローと呼ぶ）が存
在することは明らかであり、更にプリフォームの製造工
程でそれらの欠陥がノ＼ンドリング上発生することが十
分あり得る。

このような表面欠陥を有するプリフォームなファイバ化
した場合、プリフォームの長さ方向に於ける欠陥分布が
ファイバの引落し率に比例して長手方向に伸びるため、
その分ただけ見かけ上単位長さの強度が向上したように
見えるが、全長でみれば欠陥はそのま覧存在することに
なる。この欠陥がファイバ断線の原因になる。

一般に光通信用ファイバ（外形１２５ＩＬｍφ）では、
強度を上げるために線引後直ちにプライマリ−コートを
施している。

しかしイメージガイド用の細径ファイバではコア部分の
充填密度を上げて分解能を向上させるために光の透過し
ない部分（クラッド）をできるだけ小さくする必要があ
る。

そのためコーティング層は分解能の低下をまねくため好
ましくなく、さらには現実問題として外形がｌＯ〜３０
１１．ｍと、通信用に比して極めて細いファイ／へが毎
分数１００−数１０００ｍの高速で引取られている状態
でタンデムに均一にコートするのは極めて困難である。

又、第４図に示すように、ファイバｆの表面に傷等の欠
陥ｋがある場合、その欠陥ｋを外側にしてフ９イバｆを
内側に曲げると外側に引っ張り力が作用し、内側に圧縮
力が作用する。この場合欠陥にの基底部が応力集中点と
なりファイバｆはかなり低い応力で破壊される。この欠
点を解消するには一般には化学或は火炎研磨してその欠
陥を平滑化して応力集中を緩和している。

しかし、この方法はそれ程の成果は得られず、３０ｐｍ
外形のファイバで１万画素、長さ１ｍのイメージガイド
で断線率は１〜２％程度である。

又、あまり長く研磨を行うとコア／クツラド比が変り、
光学特性上好ましくない、従って研磨方法による欠陥除
去には限界がある。

そのため本発明では、プリフォームの表面に外付法によ
り合成石英層を形成することにより、その表面の傷とか
凹陥等の欠陥を除去したり、少なくしたりして、そのプ
リフォームにより製作される細径ファイバの強度を向上
させるようにしたものである。

本発明の一例として第５図に示すものは、石英プリフォ
ーム１を、回転機能を有するガラスセンパン２に装着し
、軸方向に移動可能な火炎加水分解用バーナ３に四塩化
ケイ素と酸素、水素を導入して石英プリフォームｌの表
面に二酸ケイ素のスートを均一に積層する。このスート
を電気炉或はバーナを用いてガラス化して、第６図に示
すように石英プリフォームｌの外周面の欠陥部４を被覆
する合成石英層５を形成する。

この場合プリフォームｌが石英で形成されているためプ
リフォーム１と合成石英層５とが完全に一体化され、理
想的な密着性が得られる。

このプリフォーム１により得られる細径ファイバの断面
は第７図のようになる。第７図において６はコア、７は
クラッドである。

本発明では石英プリフォーム１を化学研磨、火炎研磨等
の手段で研磨してから外周面に合成石英層５を形成する
ようにしてもよい。

次に本発明の実施例を示す。

実施例１ クラツド径６ｍｍ、長さ５００ｍｍのプリ７フオームに
、外付は法で合成石英層５を厚さ５０ｐｍ積層し、これ
から第３図の線引装置で外形２５７Ｌｍのファイバを２
４００ｍ線引し、このファイバを用いて１万画素、長さ
１ｍのイメージガイド用バンドルファイバを２条製作し
た。

各々の断線率は０．１及び０．９５％で従来の５％に比
し良好であった。

実施例２ クラツド径６ｍｍ、長さ５００ｍｍのプリフォームを、
フッ酸−硝酸の混液で化学研磨した後、酸素−水素炎で
火炎研磨し、その後外付は法で合成石英層５を厚さ１１
００ｐＬ程度積層し、これから第３図の線引装置を用い
て外形２０ｇｍのファイバを３８０００ｍ線引し、この
ファイバを用いて１万画素、長さ１．５ｍのイメージガ
イド用バンドルファイバを２条製作した。

各々の断線率は０．０３及び０％で極めて良好であった
。

本発明は叙上のように、石英プリフォーム１の表面に合
成石英層５を形成して石英プリフォームｌの表面の欠陥
部４を補正するようにしたものであるため、この石英プ
リフォーム１を用いて成形される細径光ファイバーは強
度の強いものとなる。ちなみに、本発明により補正した
石英プリフォームｌを線引して成形される細径光ファイ
バーと従来の細径光ファイバーとの強度の比較を第８図
に示す。第８図においてＡは本発明により補正した石英
プリフォーム１を線引して成形されるｍ径光ファイバー
、Ｂは従来の細径光ファイバーである。　“ 又、本発明の石英プリフォームｌを用いて成形される細
径光ファイバーは透過率も良いため長いイメージガイド
を製作することもできる。

【図面の簡単な説明】

第１図は多成分系ガラス線引装置の一例を示す説明図、
第２図は多成分系ガラスファイバの断面図、第３図は石
英ファイバ線引装置の一例を示す説明図、第４図は細径
光ファイバーの欠陥例を示−す側面図、第５図は本発明
の説明図、第６図は本発明の方法に係るプリフォームの
縦断側面図、第７図は本発明の方法に係るプリフォーム
で製作された細径光フアイバー縦断正面図、第８図は本
発明の方法に係るプリフォームを線引した細径光ファイ
バーと従来の細径光ファイバーとの強度の比較を示す説
明図である。 ｌはプリフォーム ２はガラスセンパン ３は火炎加水分解用バーナ ４は欠陥部 ５は合成石英層 第１図　第３図 第６図　第７′ ファイバＡＮＣにｇ／ｍｒｎ２）

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 石英プリフォームの表面に外付法により合成石英層を積
   層して該表面の欠陥を被覆するようにしたことを特徴と
   する石英プリフォームの表面欠陥補正方法