JPH02212340A - 光ファイバ薄膜被覆装置 - 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、紡糸後の光ファイバの表面に例えばカーボン
等の薄膜を施す光ファイバ薄膜被覆装置に関する。

（従来の技術〉 ある種の光通信においては１　ｋｍ以上の長さの光ファ
イバを使用することが必要である。

そのような長い光ファイバを使用する時の技術上の問題
は、そのようなファイバの充分な機械的強度が不足して
いることである。すなわち、市販の長い光ファイバの抗
張力は４５０ｇ乃至７２０ｇの範囲にあるが、例えば長
大な光ファイバを使用した迅速支払通信システムのよう
なある特別の用途の光導波体として使用する時には、光
ファイバは１．８ｋｇ以上の機械的強度が要求される。

ところで、ファイバが理想的な条件の下で線引きされた
時に酸化シリコン光ファイバ材料について１１！測され
た典型的な抗張力は、７ｋｇのオーダである。しかし、
実際にはこのような充分な機械強度で長いファイバを得
ることはできていない。これは、通常のファイバの線引
き動作の間および後に、機械的＊ｗＡあるいは水蒸気の
ような雰囲気中の汚染物質による化学的なアタックを受
けることによって生じたサブミクロンの大きさの表面の
傷が存在することに起因している。

そこで、これらの問題を解決しようとしてファイバの線
引き後にこれらファイバに有機材料被覆を施すことが行
なわれている。しかしながら、これら従来の有機材料被
覆では、水蒸気あるいは水酸基イオンのファイバ中の拡
散を阻止することができないという問題がある。また、
光ファイバは非常に水蒸気および多くの有害環境に対し
て敏感である。

それ故ファイバはその構造的完全性を保護するためにい
わゆるハーメチック被覆を施すことが提案されている。

上記ハーメチック被覆を施す方法としては、例えば特公
昭３ｇ−１０３６３号公報に開示されており、第４図を
参照して具体的に説明すると、加熱リング４０によって
溶融されたラアイバ４１は、下方に行くに従って細径化
されると共に、炭素質ガスを導入した溶融シリカシリン
ダ４２内に搬送され、ここで電気抵抗加熱源４３によっ
て炭素質ガスを加熱し、光ファイバ上にカーボン層の薄
膜を施すようにしている。

ここでハーメチック被覆の材料として用いる炭素質ガス
としては例えばメタンガス、ブタンガス、ベンゼン等を
挙げることができる。

尚、材料として用いる炭素質ガスは、他の材料と比して
成膜速度が速いという利点を有すると共に、得られた薄
膜はＨ２の透過を防ぐことができ、強度劣化を防ぐ効果
が大きいという特性を有するからである。

また、シリコンあるいは各種金属のような無機材料で光
ファイバを被覆するために、今日使用されている最も実
行可能な方法の１つは化学的気相成長（ＣＶＤ）法によ
るものである。ＣＶＤ法においては、被覆材料は単一の
ガス状反応材料からそのような材料を生成するために必
要な温度で被覆材料を反応により生成するか、あるいは
２つ以上のガス状反応材料を所要の反応温度で反応させ
るがして気相で形成する。

前述したＣＶＤ法により光ファイバに被覆を施すための
装置は、例えば特公昭６０−２５３８１号公報に示され
ている（第５図参照）。この反応装置１１は光ファイバ
１ｏが連続的に送り込まれろ第１隔離室１２、反応室１
３及び第２隔離室１４とからなり、それぞれの入口及び
出口には小径となった開口部１５，１６゜１７．１８が
形成されており、光ファイバは開口部１５から入り第１
隔離室１２、反応室１３及び第２隔ｌ１Ｉｌ室１４を経
て開口部１８がら引き出される。ここで、第１及び第２
隔離室１２．１４は反応室１３を周囲の大気から隔離す
るものでそれぞれには不活性ガスの導入口１９．２０が
設けられてお９、両隔離室１２．１４内の圧力は、開口
部１５，１８がら炉゛内に周囲大気が流入しないような
圧力となるように設定されている。また、開口部１５゜
１６．１７，１８の内径は充分大きくとられているので
、ファイバｌＯと内壁とが接触しないようになっており
、汚染物質が炉壁がらファイバ１０に付着するのが防止
される。

上記反応室１３へは、導入ガスが流入口２１から導入さ
れるとともに流出口２２がら排出されており、この反応
室１３内の反応ガスは加熱コイル２３により所定温度に
維持される。

なお、加熱コイル２３への給電は通常の商用電源によっ
て行われている。

そして反応室１３内においては、導入された反応ガスの
化学物質同士が化学反応してファイバの表面上に所定の
被膜が形成される。

この反応は光ファイバの表面上で進行するか、あるいは
気相中で一様に進行した後、反応生成物がファイバ上に
沈積する。また上記両プロセスの組合わせで反応全体が
進行することもある。炉内への熱エネルギを周知のよう
にマイクロ波もしくは高周波プラズマにより又は光化学
的な励起により供給することにより反応ガスの活性化を
促進することができる。

ＣＶＤ法によりファイバに各種の被膜を付けることがで
きる。この被膜としてはたとえば窒化珪素、珪素、燐ガ
ラス（ｐｈｏｓｐｈｏｓｉｌｉｅ龜ｔｅｇｌａｓｓｅｓ
）　、珪土、酸化すず、酸窒化珪素、Ｓ素および窒化硼
素がある。更に従来からあるＡＩやＳｎの様な多結晶被
覆をファイバ上に付けることも、従来方法では不可能だ
った被膜と同様にしてできる。この方法によれば被膜は
ファイバを中心にして均一に付くため、非常に薄い被膜
によってファイバを保護することができる。これにより
マクロペンドによる損失の危険をさけることができる。

また反応ガスを反応室に導入する前−にガスを予熱する
こともできる。そのかね妙に、反応ガスを低温に、また
ファイバを高温にすることにより、炉壁への被膜を避け
ることができる。この場合母材からのファイバの引出し
部であるネックダウン点の直後のファイバがまだ充分に
高温である間に反応ガスを導入することが必要である。

別な方法では、ファイバ上に赤外線またはレーザビーム
を照射することにより反応室内部のファイバを加熱する
ようにしてもよい。このようなファイバの加熱手段を有
する装置は、例えば特公昭６１−３２２７０号公報に記
されている。

この公報に記載されている反応装置の断面図を第６図に
示す。同図に示すように反応装置３０はファイバ１０の
進行方向に実質上平行に延在する２個の細長い加熱素子
である加熱装置としての熱源３１を備えている。この細
長い熱源３１は組合せた実質上断面形状が楕円形の反射
鏡３２の焦点にそれぞれ配置されており、一方、ファイ
バ１０は該楕円の他方の焦点の位置を通過する。反応値
ｗ３０は容認３３を備え、反射鏡３２は熱源３１に対す
る空洞を画定する容器３３内面に直接設けあるいは連結
することができろ。熱源３１は加熱のため放射線、特に
赤外線を放射し、それは直接あるいは反射＃１３２で反
射されて透明な窓３４に入射し、窓３４を通って線引き
されたファイバ１０を照射する。放射線のいくつかの選
択された軌跡を示す線が図示されている。客語３３は複
数の区画またはダクト３５を備えており、それを通って
水のような冷却媒体が循環して反射＠３２の領域におけ
る容＠ｇ３３を冷却する。

〈発明が解決しようとする課題〉 しかしながら、従来の反応装置においては、例えばハー
メチック被覆を施す場合、反応室に供給される原料ガス
が不均一に加熱され、該原料ガスの気流中にカーボン微
粒子が発生し、締引き初期の光ファイバの強度が低下し
てしまうという問題がある。

また、反応室内のガスの流れに乱れが生じやす（、光フ
ァイバの外表面に被覆するカーボン等の被膜の被覆むら
が生じるという問題がある。

本発明は、以上述べた事情に鑑み被覆むらがなく且つ強
度の強い被覆を施すことができろ光ファイバ薄膜被覆装
置を提供することを目的とする。

く課題を解決するための手段〉 前記目的を達成するための本発明の光フアイバ薄膜被覆
装置の構成は、炉本体内にヒータと炉芯管とを配すると
共に、該炉芯管内に不活性ガスと反応ガスとを導入し、
これらのガスを上記し−タで高温に加熱し、反応ガスを
反応させることによって線引きされた光ファイバの表面
に薄膜被覆を施す光ファイバ薄膜被覆装置において、 炉芯管内の長手方向に亙ったガス流出分布が均一となる
複数の反応ガス吹出し細孔を、上記炉芯管の内壁全体に
亙って設けたことを？！徴とする。

く作　　　用〉 前記構成において、炉芯管の内部に導入される反応ガス
は、反応ガス吹出し細孔を通って均一な流速で且っ炉芯
管内の長手方向に互って均一な流出分布となるよう、該
炉芯管内に吹き込まれる。

く実　施　例〉 以下、本発明の好適な一実施例について図面を参照して
詳細に説明する。

第１図は本実施例に係る光ファイバＲ膜被覆装置の概略
図てある。同図に示すように、光ファイバ薄膜被覆装ｆ
ｆ（以下「被覆装置」という。）１００は、長尺カーボ
ンヒータ等のヒータ１０１と炉芯管１０２とからなるも
ので、該炉芯管１０２は円筒状の多孔質層で内筒１０３
と外ｒｉ１０４との同に隔壁筒１０５を設けて三重ｖｔ
Ｔｉとしたものである。上記炉芯管１０２の上部及び下
部には、ガスシールを行うためのＮ、ｐＨｅ等の不活性
ガス１．Ｇａｓの出入口１０６，１０７が各々設けられ
ている。また、上記炉芯管１０２は、カーボングラファ
イト、石英ガラス、多孔質セラミックス、焼結高融点金
属等の複数の反応ガス吹出し細孔を有する多孔質層から
形成されている。

このため、炉芯管１０２内の長手方向に亙っなガス流出
分布が均一となる。

上記炉芯管１０２の外筒１０４の下部近傍カラハ例えば
ＣＦ４．　ＣＨＣｌ３．　ＣＣｌ４等の反応ガスＲ，Ｇ
　ａ　ｓの導入口１０８が設けられている。

そして、この反応ガスＲ，Ｇａｓは、外［１０４と隔壁
筒１０５との間に形成される通路Ａを通って上方へ送ら
れ、その後、内Ｆ４１０３と隔壁筒１０５との間に形成
される通ＲｉＢを通って下降すると共に、該内筒１０３
の多孔質の無数の吹出し細孔から炉芯管１０２の光ファ
イバ１１０が押通する反応室Ｃ内へ均一に吹き出してい
る。

ここで、上記反応ガスＲ，Ｇａｓは、炉芯管１０２内の
反応室Ｃに吹き出す前に、ヒータ１０１に近接している
外筒と隔壁筒１０５との間に形成される通＃Ａを通過す
る際、該ヒータ１０１によって加熱されることとなる。

更に炉芯’Ｗ′１０２全体もヒータ１０１により加熱さ
れているため、反応ガスＲ，Ｇ　ａ　ｓは炉芯管１０２
とほぼ同一の温度にまて均一にむらな（昇温し、内筒１
０３の細孔を通って反応室Ｃに吹き込む反応ガスＲ，Ｇ
　ａ　ｓの温度分布は、均一となり局部的に高ン門とな
るようなことはない。よって、反応ガスＲ，Ｇ　ａ　ｓ
の気流中にカーボン微粒子等のダストが発生することも
なく、光ファイバ１１０に良好な被覆を施すことができ
る。更に、多孔質層を有する内＠１０３から反応室Ｃの
長手方向全体に亙って低い流速の反応ガスＲ，Ｇａ５Ｒ
が均一に吹き出すなめ、該反応室Ｃ内のガスの流れにも
乱れが生じにクク、光ファイバ１１０上のカーボン被覆
のむらが全く生じない。

次に第２図に本発明の他の一実施例を示す。

前述した被覆装［１００は、反応ガスＲ，Ｇａｓを予熱
する手段として、炉芯管１０２を三重として外側の通＃
Ａを通る際に予熱を反応ガスＲ，Ｇ　ａ　ｓに施してい
るが、本実施例においては、炉芯ｖ：１０２内に反応ガ
スＲ，Ｇ　ａ　ｓが導入される以前に該反応ガスＲ，Ｇ
　ａ　ｓを予熱するようにしている。

尚、第１図と同一の部材（とつぃては同符号を付してＭ
復する説明は省略する。

第２図に示すように、本実施例に係る被覆装置２００は
、炉芯’ｌｌ’ｌ　０２ヲ内筒１０３と外筒１０４との
二重構造とするもので、核外［１０４の下部に設けられ
た反応ガスＲ，Ｇ　ａ　ｓの導入管１０８には保温を施
したガス導入通＠２０１が接続されている。本実施例に
おいてはこのガス導入通路２０１は、あらかじめ予熱手
段２０２によって反応ガスＲ，Ｇ　ａ　ｓを予熱するよ
うにしている。尚、予熱する熱源としては、本実施例に
限定されず例えば線引炉の炉本体の内部を通過させる等
積々のものがある。

（試　験　例） 以下、第３図に示す光ファイバ製造装置を用いてカーボ
ン被覆光ファイバを製造し、得られた光ファイバの初期
強度及び疲労特性を測定した。

第３図に示す装置は、光ファイバ母材０１を綿引きする
線引炉０２と、線引きされた光ファイバ０３の外径を測
定する外径測定器０４と、前述した第１図に示す光ファ
イバ薄膜被覆装！！１００と同構造の被覆装ｆｉ０５と
、該光ファイバ０３の外周に、被覆を施すダイ０６及び
硬化炉０７からなる被覆部０８と、図示しない光ファイ
バ０１の抗張力測定部と、光ファイバ０１を巻取る巻取
機とを具備するものである。

本試験例においては、１０〜１００μｍの細孔を有する
カーボン炉芯管を用いた。また、反応ガスとしては試験
例１はＣＦ４を、試験例２はＣＨＣｊ３を、試験例３〜
５はｃｃζを用いた。尚、試験例２〜５については反応
ガス導入口の前にバブラーを設け、キャリヤガスとして
Ｈｅを用いて、該反応ガスを導くようにした。

得られた光ファイバについて、強度測定器を用いて初期
強度（ｋｇ　）を測定した。また、引張り試験機を用い
て疲労特性（ｎ値で示す）を測定した。

試験例１〜５の条件及び結果を第１表に示す。

第１表に示すように、試験例１〜５の全てについて良好
な結果が得られた。特に線速を高めた場合においても規
準値を満足するものであった。

また、得られた光ファイバの食−ポン被覆表面を走査Ｒ
黴鏡で観察したところ、カーボッ被覆は非常に緻密で均
一であり、被覆むらは全くなかった。

〈発明の効果〉 以上、実施例及び試験例とともに詳しく説明したように
、本発明によれば強度が強く被覆むらの全くない良好な
例えばカーボン被覆等のＦＩＩＦ／Ａを施すことができ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は一実施例に係る被覆装置の概略図、第２図は他
の一実施例に係る被覆装置の概略図、第３図は試験例で
用いた光ファイバ製造装置の構成図、第４図〜第６図は
従来例を示す。 図　面　中、 １００．２００は光ファイバ薄膜被覆装置、１０１はヒ
ータ、 １０２は炉芯管、 １０３は内筒、 １０４は外筒、 １０　ｓ　ハ隔ｊＵｍ。 １０８は反応ガス導入口、 １１０は光ファイバ、 Ａ、Ｂは通路、 Ｃは反応室、 １．０ａｓは不活性ガス、 Ｒ，Ｇ　ａ　ｓは反応ガスである。 特　　許　　出　　願　　人 住友電気工業株式会社 代　　　　理　　　　人 弁理士　　光　　石　　英　　俊 （他１名） 図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）炉本体内にヒータと炉芯管とを配すると共に、該炉
   芯管内に不活性ガスと反応ガスとを導入し、これらのガ
   スを上記ヒータで高温に加熱し、反応ガスを反応させる
   ことによって線引きされた光ファイバの表面に薄膜被覆
   を施す光ファイバ薄膜被覆装置において、 炉芯管内の長手方向に亙ったガス流出分布 が均一となる複数の反応ガス吹出し細孔を、上記炉芯管
   の内壁全体に亙って設けたことを特徴とする光ファイバ
   薄膜被覆装置。 ２）請求項１記載の光ファイバ薄膜被覆装置において、 上記炉芯管が多孔質の管材からなることを 特徴とする光ファイバ薄膜被覆装置。 ３）請求項１又は２記載の光ファイバ薄膜被覆装置にお
   いて、 上記反応ガスを炉芯管内へ導入前に予熱す る予熱手段を設けたことを特徴とする光ファイバ薄膜被
   覆装置。