JPS63129035A - 光フアイバの製造方法 - 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】 「産業上の利用分野」 本発明は、優れた耐放射線特性を有するイメージファイ
バや伝送ファイバ等の光ファイバを製造する方法に関す
るものである。

「従来の技術］ 撮像管や電荷移動素子を利用できない高放射線雰囲気下
の観察には、イメージファイバが用いられている。

従来そのような場所で利用される光ファイバは、比較的
耐放射線特性に優れている純粋石英でコア相当部分が形
成され、屈折率を低くする酸化ポロンあるいはフッ素が
ドープされた石英でクラッド相当部分が形成されたプリ
フォームを、単に紡糸し次いで被覆を施すことによって
製造されていた。

「発明が解決しようとする問題点コ ところか、このような従来の製造方法によって製造され
た光ファイバにあっては、純粋石英製のコアの耐放射線
特性も満足できる水準に達していないばかりか、酸化ボ
ロンあるいはフッ素がドープされてなるクラッドの耐放
射線特性が著しく劣るため、十分な耐用期間を達成でき
ない問題があった。

また、特にクラッドが薄く形成されるイメージファイバ
では、クラッドの放射線特性の低さを補うためにコア径
を大きくしてクラッドへの光エネルギーのしみ出しを防
止しなければならず、その結果、イメージファイバの画
素数の減少やファイバ径の太径化を招く不都合かあった
。

「問題点を解決するための手段」 そこで、本発明の光ファイバの製造方法にあっては、光
ファイバ裸線を紡糸後直ちに水素雰囲気下で加熱処理す
ることによって、上記問題点の解決を図った。

以下、図面を参照して本発明の光ファイバの製造方法を
詳しく説明する。

第１図は、本発明の製造方法を実施するための装置の一
例を示すもので、図中符号１は紡糸炉部である。この紡
糸炉部ｌにはドーナツ状の抵抗発熱体１ａが設けられて
おり、その中心にはプリフォーム２が挿入されている。

この紡糸炉部ｌの紡糸方向の下流側（以下、下流側と記
す）には、第一処理塔３が設けられている。この第一処
理塔３の下流には、紡糸された光ファイバ裸線４に一次
被覆を施すためのプライマリ−コータ５が設けられてい
る。このプライマリ−コータ５の下流には、第二処理塔
６が設けられている。この第二処理塔６は、プライマリ
−コータ５で塗布された一次被覆（４料を乾燥固化ある
いは架橋する加熱処理を行うしので、この例の装置の二
次処理塔６は後述する水素雰囲気下における加熱処理を
も兼ねて実施できる構造となっている。第二処理塔６の
下流には第三処理塔８が設けられており、第三処理塔８
を通過して得られた光ファイバ９はドラム１０に巻き取
られるようになっている。

第一処理塔３は、第２図に示すように、処理塔本体３ａ
と、この本体３ａ内の雰囲気と外気とを仕切るために本
体３ａの上流側および下流側に設けられた隔室３　ｂ、
　３　ｃとからなるものである。これら隔室３ｂ、３ｃ
には、それぞれ光ファイバ裸線４が通過するのに必要な
大きさの開口が形成されている。処理塔本体３ａの内部
には、塔内を所定の温度に保つための発熱体３ｄ・・・
が設けられている。

また、処理塔本体３ａには、水素ガスを供給するガス供
給管３ｅが連接されている。この例の光フアイバ製造装
置にあっては、残る第二・第三処理塔６．８ら、上記第
一処理塔３とほぼ同様の構造に形成されている。

本発明の光ファイバの製造方法にあっては、紡糸炉部ｌ
で紡糸された光ファイバ裸線４が、紡糸後直ちに第一処
理塔３に導入され、この処理塔３において水素雰囲気下
で加熱処理される。

この第一処理塔３の本体３ａ内には、ガス供給管３ｅか
ら所定温度に調整された水素ガスが供給されており、本
体３ａ内は水素雰囲気に保たれている。また、この処理
塔本体３ａ内は、発熱体３ｄ・・・によって所定温度に
保たれている。

第一処理塔３における加熱処理は、処理される光ファイ
バ裸線４の材料の耐熱温度以下で行なわれ、通常、裸線
４を形成ずろ石英（ＳｉＯ＊）等が還元されることがな
いように１３００　℃以下で行なわれる。また、加熱処
理は、２００　’Ｃ以上で顕著な効果を得ることができ
るが、高いほど処理効果が上がるので、８００℃以上、
好ましくはｌｏ。

Ｏ℃程度で行なわれろことが望ましい。

また、処理ずろ際の水素圧力は、何等制限されないが、
高圧であるほど光ファイバ裸線４内への水素の拡散が早
まるので、処理時間を短縮できる。

しかも、処理塔本体３ａ内を水素雰囲気にＫｌ持し易い
＋１１点がある。このため、第一処理塔３の本体３ａ内
は通常１．０２〜１．０５ａｔｍ程度に維持されろ。な
お、この処理塔３を通過するファイバは課の状聾なので
、処理塔３の構造は処理塔３のファイバ人口、出口にお
いてアイμか接触して傷付くことのないようにしておか
ねばならない。

他の製、造条件から第一処理塔３での処理時間の上限は
制限されるが、第一処理塔３での処理時間が長いほど製
造された光ファイバの耐放射線特性が向上するので、各
条件を適宜調整することによって、第一処理塔３におけ
る処理時間を１０以上、より好ましくは２０秒程度以上
確保することが望ましい。第一処理塔３の長さは、この
処理時１？ｔｌと光ファイバの紡糸速度等を考慮して定
められろ。

第１図に示した製造装置を用いると、第一処理塔３にお
けるのと同様の処理が、第二及び第三処理塔６．８にお
いても行なうことができる。ただしその場合、第二処理
塔６では、通過するファイバに塗布された一次被覆材料
（例えば変性シリコーンゴム、ウレタン樹脂など）を乾
燥固化あるいは架橋せしめるための加熱処理を兼ねるの
で、本体６ａ内の温度は乾燥同化あるいは架橋処理する
に適した温度、通常的３００〜５００℃、好ましくは４
００°Ｃ程度に設定される。

また、第三処理塔８を通過するファイバには一次被覆が
施されているので、本体８ａ内の温度は被覆材料の耐熱
性を考慮して設定する必要がある。

このため、第三処理塔８での処理温度は約１５０〜２５
０℃、好ましくは２００℃程度に設定される。また、第
三処理塔８においてら、２〜３　ａｔｍの水素圧力をか
けることができる。

本発明の製造方法による耐放射線特性の向上が特に顕著
な光ファイバとしては、石英に酸化ボロンまたはフッ素
の少なくとらいずれか一方が添加されたガラス、および
純粋石英からなるガラスの中から還ばれた材料によって
、コア・クラッドが形成された乙のを挙げることができ
る。

そのような光ファイバとして具体的には、コアが純粋石
英によって形成されクラッドが石英に酸化ポロンまたは
フッ素の少なくとしいずれか一方が添加されたガラスに
よって形成されたステップインデックス型のファイバ（
Ｓ　、　Ｉ　、型光ファイバ）や、コアにし酸化ポロン
またはフッ素の少なくとしいずれか一方が添加されたグ
レーデッドインデックス型のファイバＣＧ、Ｉ　　型光
ファイバ）を挙げることができる。

また、本発明の方法によって製造されろ光ファイバとし
ては、伝送用の光ファイバの他に、多数の単繊維が束ね
られてなるイメージファイバなとを挙げることができる
。

「作用　」 本発明者らは、本発明の製造方法によって光ファイバの
耐放射線特性が向上される機（１■を次のように解して
いる。

まず、紡糸された光ファイバ裸線を形成するガラス中に
は非架橋酸素欠陥が存在する。この非架橋酸素欠陥は、
放射線によって活性化され光ファイバの劣化を促進する
が、本発明の製造方法によれば、この非架橋酸素欠陥が
加熱された水素雰囲気下で水素と反応して不活性化され
、その結果光ファイバの耐放射線特性が向上される。

「実施例」 次に、本発明を実施例に沿って具体的に説明する。

（実施例１） 第１図に示した装置を用いて、光ファイバを製造した。

まず最初に、第一処理塔３にのみ水素ガスを供給し、第
二処理塔６には水素ガスを供給せずに加熱するだけとし
、また第三処理塔８は使用することなく製造を行った。

第一処理塔３の本体３ａ内には、８００℃に加熱された
水素ガスを１０１２／ｍｉｎで供給し、本体３ａ内を水
素圧力１．０２ａｔｍに保持した。第一処理塔本体３ａ
内の温度は１０００℃に設定した。

また、第二処理塔６の温度は一次被覆された材料を架橋
させるに必要な温度４００℃に設定した。

各処理塔本体３　ａ、　６　ａ、　８　ａの長さは、第
一処理塔３が３ｍ１第二処理塔６が１ｍであった。

製造された光ファイバは、純粋石英（ＳｉＯｚ）でコア
が形成され、酸化ポロン（Ｂ　２０　、ｌ）とフッ素（
Ｆ）がドープされたガラスでクラットが形成されｆこ５
０／Ｉ　２５のＳ、Ｉ　、型光ファイバ裸線の上にシリ
コーンゴムからなる一次被覆を厚さ１５０μｍに形成し
たものである。この光フファイバの比屈折率差はΔｎ＝
　１．０５％であった。

製造された光ファイバの耐放射線特性を調べた。

耐放射線特性は、処理された光ファイバに＋０８Ｒの放
射線を照射しｆこ後伝送損失を測定し、この値と照射前
の伝送損失値との差（伝送損失増）を算出して比較する
（以下の実施例においてら同様）。

光ファイバの伝送損失の測定は、伝送損失の増加が顕著
に現れろ波長０．６３μ肩で行った。

比較のために、全く水素雰囲気下での加熱処理を行わな
い光フアイバ素線を製造し、その耐放射線特性を調べた
（比較例り。

（実施例２） 第一処理塔３での処理に加えて、第二及び第三処理塔６
．８においてら水素雰囲気下での加熱処理を行って、光
ファイバを製造した。

製造条件は次の通りであった。

第一処理塔 実施例１と同一 第二処理塔 温度４００℃、水素ガス流ｍ１Ｏｉ２／ｍｉｎ水素圧力
１．ｏＩａｔｍ 第三処理塔 温度２００℃、水素ガス流ｆｆ１３０ｆ２／ｍｉｎ水素
圧力２　、５　ａｔｍ、　　長さ３ｍ実施例１．２の結
果を合わせて第１表に示す。

第１表 （単位ｄＢ／ｋｍ） 」二表の結果から、本発明の製造方法によれば、極めて
優れた耐放射線特性を有する光ファイバを製造できるこ
とが判明した。

（実施例３） 実施例！と同様の方法でフッ素（Ｆ）がドープされたＧ
、Ｉ　、型光ファイバを製造し、その耐放射線特性を調
へた。製造された光ファイバの仕様は実施例１と同様で
あった。

比較のために水素雰囲気下での加熱処理を行わずに光フ
ァイバを製造し、その耐放射線特性を調べた（比較例２
）。

（実施例４） 実施例３と同様の光ファイバを実施例２の方法で製造し
、その耐放射線特性を調べた。

実施例３．４の結果を合わせて第２表に示す。

第２表 （単位ｄ［３／ｋｍ） 上表の結果から、本発明の製造方法によれば耐放射線特
性に優れたＧ、Ｉ　、型光ファイバを製造できることが
判明した。

（実施例５） 実施例１と同様の方法によってＦを添加したイメージフ
ァイバを作成し、その耐放射線特性を調べた。

作成されたイメージファイバは１万本のＱｉ　＊　推か
束ねられ、その上に、シリコーンゴムからなる一次肢覆
が外径２ｍｍになるように形成されたものである。各単
繊維のコア径／クラツド径は８μｍ／１０μｍであった
。また、各単繊維は、コアが純粋石英によって形成され
、クラッドがＦの添加された石英によって形成されてい
る。

比較のために、水素雰囲気下における加熱処理を全く行
わずに同様のイメージファイバを’ＩＪ　？ｉ　Ｌ、そ
の耐放射線特性を調へた（比較例３）。

（実施例６） 実施例５と同様のイメージファイバを実施例２と同様の
方法で製造し、その耐放射線特性を調べた。

実施例５．６の結果を合わせて第３表に示す。

第３表 （単位ｄＢ／ｋｍ） 」二表の結果から、本発明の製造方法によれば多数の単
繊維が束ねられてなるイメージファイバの耐放射線特性
をも大幅に向上できることが判明した。

「発明の効果」 以上説明した本発明の製造方法によれば、耐放射線特性
に浸れた光ファイバを製造できる。従って、本発明によ
れば、高放射線雰囲気下で長期間使用できる光ファイバ
を提供することができる。

また、本発明の製造方法にあっては、全く被覆の施され
ていない光ファイバ裸線を水素雰囲気下で加熱処理する
ので、高温で処理することがてき、その結果、水素のフ
ァイバ内への拡散速度を大きくでき、かつまた非架橋酸
素欠陥と水素との反応速度を大きくすることができる。

従って、本発明の製造方法によれば、短時間、水素雰囲
気下での加熱処理を行うことによって、確実に耐放射線
特性の優れた光ファイバを製造できる利点がある。

しかし、本発明の製造方法によれば、ＦやＢ、０３が添
加された光ファイバの耐放射線特性をら向上できるので
、Ｆ等を添加して製造される広帯域Ｇ、ｒ、型光ファイ
バをし高放射線雰囲気下で使用し得ることとなる。従っ
て、本発明によれば近年原子力発電システム等において
強く要望されている情報伝送量の増大に対処し得る耐放
射線光ファイバを提供することができる。

また、本発明の製造方法によれば、イメージファイバに
ついても耐放射線特性を十分向上できるので、イメージ
ファイバの画素数を増やしたりファイバの細径化を図る
ことができる。従って、本発明の製造方法によれば、細
径でしかも解像力の優れたイメージファイバを提供する
ことができる。

さらに、本発明の製造方法は安価な水素ガスを用いるだ
けであり、しから光ファイバの機械的強度を損なうこと
がないので、本発明の製造方法によれば耐放射線特性お
よび機械的強度に優れた光ファイバを安価に提供するこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の光ファイバの製造方法に好適に利用さ
れる装置の１例を示す概略構成図、第２図は同装置の第
一処理塔を示す断面図である。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. プリフォームを紡糸して光ファイバ裸線とし次いで該裸
   線に被覆を施す光ファイバの製造方法において、紡糸さ
   れた光ファイバ裸線を直ちに水素雰囲気下で加熱処理す
   ることを特徴とする光ファイバの製造方法。