JP4983559B2

JP4983559B2 - 金属被覆光ファイバの製造方法

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Publication number: JP4983559B2
Application number: JP2007294101A
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Inventors: 芳宣黒沢; 正宣伊藤; 崇夫三輪
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Filing date: 2007-11-13
Publication date: 2012-07-25
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Description

本発明は、光ファイバの表面に金属被覆を施した金属被覆光ファイバの製造方法に係り、特に、金属被覆の原料として金属微粒子を用いた金属被覆光ファイバの製造方法に関する。

光ファイバへ金属被覆を施すための主な手段として、従来、以下の方法が提案されている。

（１）溶融金属への浸漬法（ディッピング）
（２）イオンプレーティング法、スパッタ法（気相）
（３）電解・無電解めっき法（液相）
溶融金属への浸漬法は最もシンプルな方法であり、その製造方法は光ファイバ裸線をガラス母材から溶融線引した後、ただちに溶融金属被覆装置に導入し、金属を所定の厚みに被覆したのち常温下で冷却し巻き取るのが一般的な方法である（例えば、特許文献１参照）。金属被覆は耐熱性に優れ、また透水を防止できることなどから、光ファイバとして耐熱性、耐湿性、長期信頼性に優れ、高温高湿などの劣悪な環境下でも使用可能である。

イオンプレーティング法での製造方法は、前述した浸漬法と同様に、光ファイバ裸線をガラス母材から溶融線引した後、光ファイバ線引ライン上に設けられた内部に溶融金属るつぼと高周波発生コイルとを有する真空容器に、光ファイバを通過させながら光ファイバ表面に金属被覆を施す（例えば、特許文献２参照）。

めっき法による金属被覆光ファイバの製造方法では、光ファイバ裸線が石英ガラスからなる絶縁体であることから、初めに、無電解めっきにて光ファイバの表面に無電解めっき層を施し、その後無電解めっき層を電気導体として利用して比較的成膜速度が速い電解めっきを施している（例えば、特許文献３，４参照）。

線引・走行中の光ファイバ表面にめっき法を用いて金属被覆を施す場合、生産性すなわち線引速度を上げようとすると、併せてめっき成膜速度も高める必要がある。電解・無電解めっきとも、めっき液で満たされた槽の中に光ファイバを通す必要があり、槽が長い方が光ファイバの滞在時間が長くなり成膜厚が厚くなる。つまり、線引速度を上げるために必要な長い槽は、通常、縦型の光ファイバ線引ラインには設置し難い構造である。ただし、滑車などで光ファイバの走行経路を水平方向に転換することで、線引ラインへのめっき設備の設置は可能である。

特公昭６２−４５１８６号公報特公昭５９−３４１６号公報特開２００２−２３６２４０号公報特許第３４３４２０２号公報

しかしながら、前述の（１）〜（３）の各製造方法および各製法には、以下の問題がある。

溶融金属への浸漬法における製造時の問題点としては、まず、金属被覆の厚みのコントロールが難しい点が挙げられる。金属被覆の膜厚は、ファイバ外径、ファイバ温度、線引速度、金属溶融温度などの諸条件に影響を受けるため、被覆厚のコントロールが難しい。

また、金属溶融槽から出て金属被覆層が固化する際に金属とガラスの熱膨張係数差（一般的に金属の方が１０倍以上大きい）によって、光ファイバが特に長手方向に収縮力を受け、光ファイバが曲げられて伝送損失が増加する。

特に被覆する金属のヤング率、融点が増すほど損失増加量が大きくなる傾向にある。

また、上面が開口された溶融金属槽へ光ファイバを挿通させる場合、被覆する光ファイバの表面が鉛直の線引ライン上に設置された滑車などとの接触により加傷されファイバ強度が劣化してしまう。

イオンプレーティング法、スパッタ法では、線引ライン上に設置した反応容器内の真空化が必要であるが、光ファイバ線引ライン上に反応容器を設置する場合、容器の上下部分には光ファイバ通過用に直径数ｍｍの開口が必要である。光ファイバはその表面の傷によってガラス欠損が成長するが、光ファイバが走行中に反応容器に接触すると、加傷によるガラス欠損が発生し、その後に金属被覆を施しても光ファイバの強度は極度に劣化してしまう。

そのため、開口部を有しつつ反応容器内を真空に保持する必要から、通常は容器の入・出口部には多段のガス吸引式のシールを設置するのが一般的である。多段のガスシールは構造が複雑で大きさも嵩むことから、光ファイバ線引ライン上に設置する場合は容易でない。

また、他の方式に比べ成膜速度が遅く、真空度が上がらないとさらにその傾向が顕著になる。さらに、光ファイバのような細径で表面積が小さい物体への被覆では、イオン化して供給した金属材料に対して光ファイバ表面に付着する金属の量は極めて少なく、金属材料の歩留り率が低く非効率である。

以上から、イオンプレーティング法、スパッタ法の方式は光ファイバの端末部のみ、あるいは一部の区間において同時に多数本を金属被覆する際には好適であるが、線引ライン上で光ファイバの全長に被覆する場合は必ずしも優位な方法ではない。

めっき法によって金属被覆する場合、金属膜の緻密性が不十分となってしまう。前述の２方式では、膜厚によらず緻密性の高い金属膜を成膜できる。一方、めっき法による成膜では数ｎｍから数１０ｎｍの金属微粒子がファイバ表面に順次堆積していくため、微粒子間に数ｎｍ程度の微細な空孔が無数に生じてしまう。そのため、めっき法により形成した金属膜は水分やガスを遮断できるほどの緻密性は得られない。

また、めっき法による金属被覆は成膜速度が遅いため量産が難しく、結果として金属被覆光ファイバのコストが高くなってしまう。

また、光ファイバ線引ラインで長尺にわたり連続的に被覆を施す場合、めっき槽は横長で水平に設置する必要があるため、光ファイバを滑車などに通して光ファイバの走行経路を水平方向に転換させた際、光ファイバ表面が滑車などに直接接触することから、ファイバ強度が劣化してしまう場合がある。例えば、めっき槽の長さが５ｍ、目標めっき厚が３〜５μｍ程度である場合、線引速度は０．５ｍ／ｓを大きく下回るレベルであり、量産性に乏しく、またこのように線引速度が遅い場合は光ファイバ径の変動も大きくなり、光ファイバの長手方向で寸法安定性が乱れるという弊害も出てくる。

以上の３方式は線引ラインではなく、光ファイバ端末部に部分的に金属被覆層を施すに際しては好適な方法であるが、線引ラインで長尺にわたり高速で被覆する際には実用的ではない。

そこで、本発明の目的は、上記課題を解決し、長尺で緻密な金属被覆層を有し、伝送損失が低い金属被覆光ファイバの製造方法を提供することにある。

本発明は上記目的を達成するために創案されたものであり、請求項１の発明は、光ファイバの外周に金属被覆層が形成されている金属被覆光ファイバの製造方法において、前記光ファイバの外周に、平均粒子径が１００ｎｍより大きく５００ｎｍ以下の金属微粒子を分散液中に分散させ、粘度が２００ｍＰａ・ｓより大きく５０００ｍＰａ・ｓ以下であるスラリーを塗布し、焼結して被覆厚さを２〜１０μｍとする金属被覆層を形成する金属被覆光ファイバの製造方法である。

請求項２の発明は、前記金属被覆層は、金、銀、銅、およびニッケルのいずれかからなる請求項１記載の金属被覆光ファイバの製造方法である。

請求項３の発明は、前記スラリーを塗布し、焼結した後に、前記金属被覆層の外周に絶縁ポリマー層が形成されている請求項１または２記載の金属被覆光ファイバの製造方法である。

請求項４の発明は、光ファイバの外周に金属被覆層が形成されている金属被覆光ファイバの製造方法において、光ファイバ母材を線引炉に挿入し、前記光ファイバ母材の先端部を加熱・溶融させて、前記光ファイバを線引速度２０〜６０ｍ／ｍｉｎで線引する線引工程と、線引された前記光ファイバを金属微粒子のスラリーを満たしたダイスを通過させ、前記光ファイバの外周に前記金属微粒子のスラリーを塗布する塗布工程と、前記ダイスの下流に設けられた第１加熱炉及び第２加熱炉に前記スラリーを塗布された光ファイバを順に通過させ、前記スラリーを焼結する焼結工程と、を備え、前記金属微粒子のスラリーは、平均粒子径５００ｎｍ以下の銀微粒子を１−デカノールで希釈して、粘度が１０００〜１５００ｍＰａ・ｓになるように作成されたものであり、前記第１加熱炉は、炉長が２．０ｍであり、かつ、線引ラインの上流から下流にかけて２００／２５０／２５０℃となるように個別に温度設定された３ゾーンのヒータユニットを有し、前記第２加熱炉は、炉長が２．０ｍであり、かつ、線引ラインの上流から下流にかけて３００／３５０／３５０℃となるように個別に温度設定された３ゾーンのヒータユニットを有し、前記焼結工程で前記スラリーを焼結して被覆厚さを２〜１０μｍとする金属被覆層を形成する金属被覆光ファイバの製造方法である。

本発明によれば、長尺で緻密な金属被覆層を有し、伝送損失が低い金属被覆光ファイバを製造できる。

以下、本発明の好適な実施形態を添付図面にしたがって説明する。

図１は、本発明の好適な実施形態を示す金属被覆光ファイバの横断面図である。

図１に示すように、本実施形態に係る金属被覆光ファイバ１は、光ファイバ２と、光ファイバ２の外周に形成された金属被覆層３と、金属被覆層３の外周に形成された絶縁ポリマー層４を備える。

光ファイバ２は、コア５と、コア５の外周に形成されたクラッド６とからなるシングルモード光ファイバ（ＳＭＦ）である。

金属被覆層３は、光ファイバ２の表面に、平均粒子径５００ｎｍ以下の金属微粒子を分散液中に分散したスラリーを塗布し、これを焼結して形成される。

金属微粒子の平均粒子径を５００ｎｍ以下とするのは、金属微粒子の平均粒子径が５００ｎｍを超えると、焼結前の段階で粒子間の空隙が大きくなり、金属微粒子が溶融してもその空隙が残ってしまうので、金属被覆層３の緻密性が低下し、外部からの水分やガスを遮断できなくなる場合があるためである。なお、平均粒子径は、レーザー回折法などによって得られる粒子分布から求められるメジアン径で表したものである。

また、金属被覆層３は、その焼結後の厚さが２〜１０μｍであり、望ましくは２〜５μｍである。これは、金属被覆層３の厚さが２μｍ未満であると、金属被覆層３の保護効果が得られず、１０μｍを超えると、金属被覆層３を焼結した後の冷却時に金属被覆層３が収縮し、光ファイバ２が蛇行変形して、伝送損失が発生してしまう場合があるためである。

金属微粒子としては、金、銀、銅、およびニッケルのいずれかからなるものを用いるとよい。また、分散液としては、例えば、１−デカノールなどの有機溶媒を用いるとよい。

金属微粒子を分散液中に分散させたスラリーの粘度は、２００ｍＰａ・ｓより大きく５０００ｍＰａ・ｓ以下であるとよく、望ましくは５００〜５０００ｍＰａ・ｓであるとよい。これは、スラリーの粘度が２００ｍＰａ・ｓ以下であると、スラリーを光ファイバ２にダイス塗布する際に、重力の影響で光ファイバ２表面に玉状の液ダレが発生してしまい、スラリーの粘度が５０００ｍＰａ・ｓを超えると、スラリーと光ファイバ２の表面との間ですべりが発生して、光ファイバ２表面にスラリーを塗布できない場合があるためである。

絶縁ポリマー層４は、金属被覆層３の外周に絶縁性のポリマーを被覆して形成される。絶縁性のポリマーとしては、例えば、ウレタンアクリレート樹脂、シリコーン樹脂などのＵＶ硬化型樹脂を用いるとよい。

次に、本実施形態に係る金属被覆光ファイバの製造方法に用いる金属被覆光ファイバの製造装置を説明する。

図２に示すように、金属被覆光ファイバの製造装置２１は、光ファイバ２の表面に、金属微粒子を分散液中に分散させたスラリーＳを塗布するダイス２５と、光ファイバ２の表面に塗布されたスラリーＳ中の分散液を揮発させる第１加熱炉２６と、光ファイバ２の表面に塗布されたスラリーＳ中の金属微粒子を溶融一体化（焼結）して金属被覆層３を形成する第２加熱炉２７と、絶縁ポリマー層を形成するための図示しないダイス及び硬化装置とを主に備える。

また、金属被覆光ファイバの製造装置２１は、光ファイバ母材２２を加熱・溶融して光ファイバ２とする線引炉２３と、光ファイバ２の外径を測定する外径測定器２４と、金属被覆光ファイバ１の外径を測定する外径測定器２８と、外径測定器２８を通過した金属被覆光ファイバ１をガイドするガイドロール２９と、ガイドロール２９からの金属被覆光ファイバ１を引き取り、線引速度を調整する引取機３０と、金属被覆光ファイバ１を巻き取る巻取機３１とを備える。

線引ラインの最上流に設置された線引炉２３の下流には、順次、外径測定器２４、ダイス２５、第１加熱炉２６、第２加熱炉２７、ダイス（図示せず）、硬化装置（図示せず）、外径測定器２８、ガイドロール２９、引取機３０、巻取機３１が設置される。

線引炉２３は、その中央部に高純度カーボンからなる円管状の炉心管を有し、その炉心管の周囲に円管状のヒータを有する。炉心管の下部中央には、光ファイバ２を引き出すための内径数ｍｍのファイバ出口が設けられる。

本実施形態では、線引炉２３内に挿入する光ファイバ母材２２として、シングルモード光ファイバ用の母材を用いた。光ファイバ母材２２は、図示しないサーボモータなどで一定速度で線引炉２３に挿入される。

また、製造装置２１は、線引速度を制御するための図示しない速度制御盤を備える。速度制御盤は、外径測定器２４で測定した光ファイバ２の外径データ、特にあらかじめ設定した目標とするファイバ径（基準値）に対する偏差信号を受け、引取機３０にフィードバック信号を出力し、光ファイバ２の外径が一定かつ均一となるように線引速度を制御する。

外径測定器２４、２８としては、レーザー式のものを用いるとよい。

ダイス２５は、通常一般の光ファイバ被覆であるＵＶ硬化型樹脂（ウレタンアクリレート樹脂、シリコーン樹脂など）の塗布に用いるものと同じであり、光ファイバが通線する出口部のノズル径を金属被覆層３の被覆厚にあわせて調節する。ダイス２５には、金属微粒子を分散液中に分散させたスラリーＳが充填される。

第１加熱炉２６および第２加熱炉２７は管状炉であり、それぞれ３ゾーンに分かれ、個別に温度設定できるヒーターユニット２６ａ、２７ａを有する。

次に、本実施形態に係る金属被覆光ファイバの製造方法を、金属被覆光ファイバの製造装置２１の動作と共に説明する。

本実施形態に係る金属被覆光ファイバの製造方法は、基本的には熱硬化型樹脂を被覆する場合の光ファイバ線引方法とほぼ共通である。

まず、光ファイバ母材２２を線引炉２３内に挿入して、その先端部を加熱・溶融する。その後、外径測定器２４により線引炉２３の出口から引き出された光ファイバ２の外径を連続的に測定する。

外径測定器２４は、光ファイバ２の外径データ、特に、あらかじめ設定した目標とするファイバ径に対する偏差信号を速度制御盤に出力する。偏差信号を受けた速度制御盤は、引取機３０にフィードバック信号を出力し、光ファイバ２の外径を一定かつ均一とするように引取機３０の回転速度を制御する。

外径測定器２４で光ファイバ２の外径を測定した後、ダイス２５で光ファイバ２の表面にスラリーＳを塗布する。

光ファイバ２の表面にスラリーＳを塗布した後、第１加熱炉２６でスラリーＳ中の分散液を揮発させ、さらに第２加熱炉２７で金属微粒子を溶融一体化（焼結）させて金属被覆層３を形成し、その後、金属被覆層３の外周にＵＶ硬化樹脂を塗布、硬化させて絶縁ポリマー層４を形成し、金属被覆光ファイバ１とする。

その後、金属被覆光ファイバ１は、ガイドロール２９、引取機３０を通過し、巻取機３１に巻き取られる。

以上により、図１の金属被覆光ファイバ１が得られる。

本実施形態の作用を説明する。

本実施形態に係る金属被覆光ファイバ１は、光ファイバ２の表面に、平均粒子径５００ｎｍ以下の金属微粒子を分散液中に分散したスラリーＳを塗布し、これを焼結した金属被覆層３を備えている。

平均粒子径５００ｎｍ以下の金属微粒子を用いることで、焼結後の粒子間の空隙がなくなるため、緻密な金属被覆層３を形成することができる。これにより、気密性が高く、機械的強度（ファイバ強度）が高い金属被覆光ファイバを作製することができる。

さらに、本実施形態に係る金属被覆光ファイバ１は、焼結後の金属被覆層３の厚さを２〜１０μｍとしている。

金属被覆層３の線膨張係数が、石英ガラスからなる光ファイバ２の線膨張係数に比べて大きいために、金属被覆層３を焼結した後、室温まで温度降下する際に、光ファイバ２を収縮させる応力が発生し、光ファイバ２を蛇行変形させて光ファイバ２の光損失（伝送損失）が大きくなることがある。

本実施形態では、焼結後の金属被覆層３の厚さを１０μｍ以下とすることで、光ファイバ２を収縮させる応力を小さくし、光ファイバ２の変形を防止することができる。これにより、金属被覆光ファイバ１の光損失（伝送損失）の増加を防止できる。また、焼結後の金属被覆層３の厚さを２μｍ以上とすることで、光ファイバ２表面を十分に保護できる保護効果を得ることができ、高温高湿などの劣悪な環境下で用いることができる。

本実施形態に係る金属被覆光ファイバ１の製造方法では、光ファイバ母材２２を加熱・溶融して光ファイバ２を線引し、その線引中の光ファイバ２の表面にスラリーＳをダイス塗布した後、これを乾燥・焼結して金属被覆層３を形成している。

線引中の光ファイバ２表面にスラリーＳをダイス塗布することにより、線引中の光ファイバ２に連続的にスラリーＳを塗布できるため、長尺にわたって高速に金属被覆光ファイバ１を製造することができ、量産性を向上することができる。また、量産性が向上することにより製造コストを低くすることができる。さらに、金属被覆層３を形成する設備が従来方式に比べ簡便となるため、設備コストを低くすることができる。

また、本実施形態に係る金属被覆光ファイバ１の製造方法では、スラリーＳの粘度を２００ｍＰａ・ｓより大きく５０００ｍＰａ・ｓ以下としている。

これより、玉状の液ダレが発生したり、すべりが発生してスラリーＳを塗布できないということがなく、光ファイバ２表面にスラリーＳを安定して塗布することができる。

本実施形態に係る金属被覆光ファイバ１は、高温高湿などの劣悪な環境下で用いる場合の他、例えば、光ファイバ磁気センサに用いてもよい。

上記実施形態では、光ファイバ２としてシングルモード光ファイバを用いたが、これに限定されるものではなく、マルチモード光ファイバや、クラッド内のコアの周囲に空孔を有するホーリーファイバ、フォトニック結晶光ファイバなど、既存の光ファイバを用いてもよい。

外径４０ｍｍのシングルモード光ファイバ用光ファイバ母材２２を線引炉２３内に挿入して先端部を加熱・溶融する。線引温度は２０００〜２２００℃とした。光ファイバ母材２２を０．６ｍｍ／ｍｉｎの速度で線引炉２３に供給し、外径１２５μｍの光ファイバ２を線引速度２０〜６０ｍ／ｍｉｎで線引した。

光ファイバ２は金属微粒子のスラリーＳを満たしたダイス２５を通過し、光ファイバ２の表面に均一塗布される。金属微粒子としては銀微粒子を用い、銀微粒子には、ハリマ化成株式会社製のＮＰＳを用いた。このＮＰＳは、微細な銀微粒子を１−デカノールで希釈してペースト状にしたものである。この金属微粒子分散液である１−デカノールでさらに希釈して、粘度が１０００〜１５００ｍＰａ・ｓのスラリーＳを作成した。

ダイス２５の下流には、スラリーＳを焼結するための第１加熱炉２６、第２加熱炉２７を設置した。これら第１加熱炉２６、第２加熱炉２７の炉長は２．０ｍであり、ヒータユニットが３ゾーンに分かれ、個別に温度設定できる。第１加熱炉２６の温度設定は、線引ラインの上流から下流にかけて２００／２５０／２５０℃とし、第２加熱炉２７の温度設定は、線引ラインの上流から下流にかけて３００／３５０／３５０℃とした。第１加熱炉２６では、１−デカノールを揮発させるために、第２加熱炉２７では、銀微粒子を溶融一体化して緻密な金属被覆層３を形成することを目的として温度設定した。第２加熱炉２７を通過した後、シリコーン樹脂を金属被覆層３上に塗布し、紫外線硬化させて絶縁ポリマー層４を形成し、充実の金属被覆層３を有する金属被覆光ファイバ１を得た。

図３，４は、本実施形態に係る金属被覆光ファイバ１の金属被覆層３を拡大した図であり、金属微粒子の平均粒子径が３〜７ｎｍ（実施例１）、金属微粒子の平均粒子径が１００〜２００ｎｍ（実施例２）、金属微粒子の平均粒子径が４００〜５００ｎｍ（実施例３）である銀微粒子を用いて金属被覆光ファイバ１を作製し、金属被覆層３の断面を電子顕微鏡で観察した。

実施例１〜３の銀粒子径と成膜後の微小気孔の有無を表１に示す。また、実施例１の断面写真を図３に、実施例３の断面写真を図４に示す。実施例１〜３において、金属被覆層３の膜厚はいずれも７〜８μｍであった。

表１および図３，４に示すように、実施例１〜３では焼結後の金属被覆層３には気孔は見られなかった。

実施例１〜３と同様にして、金属微粒子の平均粒子径が６００〜７００ｎｍ（比較例１）、金属微粒子の平均粒子径が１０００〜１５００ｎｍ（比較例２）である銀微粒子を用いて金属被覆光ファイバを作製し、実施例１〜３と同様に評価を行った。比較例１，２に用いた銀粒子径と成膜後の微小気孔の有無を表１に併せて示す。また、比較例１の断面写真を図５に示す。

表１および図５に示すように、比較例１，２では焼結後の金属被覆層に無数の気孔が存在した。これは、粒子径が大きいほど焼結前の段階で粒子間の空隙が大きくなり、金属微粒子が溶融してもその空隙が残ってしまうためである。

以上の結果から、金属微粒子径は５００ｎｍ以下であるとよい。

次に、金属被覆層の膜厚を０．５〜２０μｍの範囲で変えて作製したシングルモード型の金属被覆光ファイバの波長１．５５μｍにおける伝送損失と被覆厚（金属被覆層の膜厚）との関係を図６に示す。

図２に示した金属被覆光ファイバ１の製造装置２１を用い、十分な焼結時間を確保するために線引速度を２０ｍ／ｍｉｎに設定して金属被覆光ファイバ１を作製した。

ＵＶ硬化型樹脂やシリコーンなどの一般的な被覆を施した場合のシングルモード光ファイバの波長１．５５μｍにおける伝送損失は、０．１８〜０．１９ｄＢ／ｋｍである。

図６に示すように、被覆厚１０μｍまでは通常の被覆とほぼ同等の損失特性が得られ、それ以上では伝送損失が増加した。損失増加要因は、金属被覆層が焼結した後室温まで温度降下する際に、銀からなる金属被覆層が石英ガラスからなる光ファイバに比べ線膨張係数が大きいために、光ファイバを収縮させる応力が発生し光ファイバを蛇行変形させて光損失が発生するためである。

一方、被覆厚を薄くすると被覆残留応力によるファイバの光損失増加の心配はなくなるものの、ガラス表面の機械的な保護効果が低下し、ファイバ強度が劣化してしまう。

通常のＵＶ硬化型樹脂やシリコーンを被覆した一般的な光ファイバでは５０〜１５０μｍ程度の厚さの被覆が施される。金属はこれらのポリマーより弾性率が高いので、比較的薄くしてもガラス表面の保護効果が得られるが、被覆厚２μｍが巻き取りなどのハンドリングできる限界であることが分かった。すなわち、２μｍ未満の被覆厚では線引時に高強度な光ファイバを線引できたとしても、金属被覆層の保護効果が低いため後天的に光ファイバ表面を加傷してファイバ強度が低下して断線に至ることがある。

次に、平均粒子径が３〜７ｎｍの銀微粒子を１−デカノールで希釈して５００ｍＰａ・ｓ（実施例４）、２５００ｍＰａ・ｓ（実施例５）、５０００ｍＰａ・ｓ（実施例６）の粘度を有するスラリーＳを作製し、ダイス２５による被覆安定性を評価した結果を表２に示す。

図２に示した金属被覆光ファイバ１の製造装置２１を用い、線引速度を２０ｍ／ｍｉｎとし、外径１２５μｍの光ファイバ２に内径１９０μｍのダイス２５でスラリーＳを塗布して、焼結させる前にスラリーＳの塗布状況を外径測定器を用いて確認した。本実験ではスラリーＳを焼結せずに、ダイス２５直下２５０ｍｍの位置に外径測定器を設置してダイス２５でのスラリー塗布状況すなわち被覆厚の安定性を評価した。

表２に示すように、実施例４〜６ではダイス塗布状況は良好であり、塗布厚変動量は±２μｍと小さかった。

また、実施例４〜６と同様にして、粘度が５０ｍＰａ・ｓ（比較例３）、２００ｍＰａ・ｓ（比較例４）、７５００ｍＰａ・ｓ（比較例５）のスラリーを用いて、ダイス２５による被覆安定性を評価した。

表２に示すように、比較例３，４では、重力の影響でダイスから出た直後にスラリーは垂れて、数ｍｍ間隔で玉状の液ダレが連続的に発生してしまった。

一方、比較例５では、スラリーと光ファイバの表面との界面ですべりが発生して、スラリーがほとんど塗布できない状態となった。

本発明の好適な実施形態を示す金属被覆光ファイバの横断面図である。本実施形態に係る金属被覆光ファイバの製造装置の概略図である。平均粒子径３〜７ｎｍの銀微粒子を焼結した金属被覆層断面の電子顕微鏡写真である。平均粒子径４００〜５００ｎｍの銀微粒子を焼結した金属被覆層断面の電子顕微鏡写真である。平均粒子径６００〜７００ｎｍの銀微粒子を焼結した金属被覆層断面の電子顕微鏡写真である。金属被覆光ファイバの伝送損失と被膜厚との関係を示すグラフである。

符号の説明

１金属被覆光ファイバ
２光ファイバ
３金属被覆層

Claims

光ファイバの外周に金属被覆層が形成されている金属被覆光ファイバの製造方法において、前記光ファイバの外周に、平均粒子径が１００ｎｍより大きく５００ｎｍ以下の金属微粒子を分散液中に分散させ、粘度が２００ｍＰａ・ｓより大きく５０００ｍＰａ・ｓ以下であるスラリーを塗布し、焼結して被覆厚さを２〜１０μｍとする金属被覆層を形成することを特徴とする金属被覆光ファイバの製造方法。
前記金属被覆層は、金、銀、銅、およびニッケルのいずれかからなる請求項１記載の金属被覆光ファイバの製造方法。
前記スラリーを塗布し、焼結した後に、前記金属被覆層の外周に絶縁ポリマー層が形成されている請求項１または２記載の金属被覆光ファイバの製造方法。
光ファイバの外周に金属被覆層が形成されている金属被覆光ファイバの製造方法において、
光ファイバ母材を線引炉に挿入し、前記光ファイバ母材の先端部を加熱・溶融させて、前記光ファイバを線引速度２０〜６０ｍ／ｍｉｎで線引する線引工程と、
線引された前記光ファイバを金属微粒子のスラリーを満たしたダイスを通過させ、前記光ファイバの外周に前記金属微粒子のスラリーを塗布する塗布工程と、
前記ダイスの下流に設けられた第１加熱炉及び第２加熱炉に前記スラリーを塗布された光ファイバを順に通過させ、前記スラリーを焼結する焼結工程と、を備え、
前記金属微粒子のスラリーは、平均粒子径５００ｎｍ以下の銀微粒子を１−デカノールで希釈して、粘度が１０００〜１５００ｍＰａ・ｓになるように作成されたものであり、
前記第１加熱炉は、炉長が２．０ｍであり、かつ、線引ラインの上流から下流にかけて２００／２５０／２５０℃となるように個別に温度設定された３ゾーンのヒータユニットを有し、
前記第２加熱炉は、炉長が２．０ｍであり、かつ、線引ラインの上流から下流にかけて３００／３５０／３５０℃となるように個別に温度設定された３ゾーンのヒータユニットを有し、
前記焼結工程で前記スラリーを焼結して被覆厚さを２〜１０μｍとする金属被覆層を形成することを特徴とする金属被覆光ファイバの製造方法。