JPH03187937A

JPH03187937A - 光ファイバ加工用小型電気炉

Info

Publication number: JPH03187937A
Application number: JP32608789A
Authority: JP
Inventors: Mamoru Hirayama; 守平山; Yoshiaki Takeuchi; 善明竹内; Juichi Noda; 野田　寿一
Original assignee: Nippon Telegraph and Telephone Corp
Current assignee: NTT Inc
Priority date: 1989-12-18
Filing date: 1989-12-18
Publication date: 1991-08-15
Anticipated expiration: 2009-06-29
Also published as: JPH0649583B2

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１本以上の光ファイバを加熱加工するだめの小
型電気炉に関する。

［従来の技術］従来、光ファイバの延伸・融着などの加熱には、小型ガ
スバーナや放電加熱が用いられてきた。

小型ガスバーナには以下のような問題がある。

■炎は化学反応であり、炎の温度はガスの種類によって
異なり、同一ガスでも酸素の量が多い方が高温になる。

炎の温度は炎の大きさには関係ない。ブンゼンバーナの
炎のもっとも温度の高い外炎部の温度は酸素の供給量が
不十分なとき１５６０℃、酸素の供給量が十分なとき１
８００℃であり、この温度範囲でしか外炎部の温度調整
はできない。

方、石英光ファイバの延伸作業温度は１３５０℃前後、
融着温度は１５００℃前後である。外炎温度とそれぞれ
の作業温度とは一致しないため、光ファイバを外炎部か
ら離すことによって温度調節をしている。しかし、ガス
と酸素の配合比の変動は外炎部自身の温度を安定にしな
い。また、ガス圧や流量の変動は炎の大きさを変動させ
、大気の流れは炎のゆらぎを生じさせ外炎部の位置を一
定にさせない。よって、加熱温度の安定性や精度を得る
ことは著しく困難であった。

■炎の等温曲線は炎の形をしているのに対し加熱する光
ファイバは直線的におかれるため光ファイバ上の等温域
は非常に狭く、光ファイバの延伸や融着も短い範囲（長
さ）しかできなかった。そこで、バーナを光ファイバに
平行に振る方法が考案されたか、かえって炎の安定性を
欠き加熱温度のむらが生じた。また、バーナ口を細長く
する、あるいは小さなバーナ口を一直線に並べる方法が
考えられるが、実際には均一な温度分布を得るためのバ
ーナの設計が難しい上、制御機構が複雑になった。

■バーナ口からガスを流出させるため炎の先端方向に風
圧をもたらす。加熱され柔らかくなった光ファイバはこ
の風圧により押されて曲がり、光伝送損失を大きくする
問題があった。

第８図は直径０．２■■の熱電対を用いて測定した小型
ガスバーナの外炎先端より５１１１１の位置での水平方
向温度分布の測定結果を示す。第９図は熱電対をはずし
た位置に外径０．１２５■ｌの石英シングルモード光フ
ァイバを置き、加熱し、光ファイバを両側に５ｍｍづつ
引いたときの延伸外形を示す。縦軸は光ファイバ外径、
横軸は光ファイバの軸方向の位置（Ｉ　ＤＩＶは１つの
ますの長さを示す。以Ｆ同様）である。延伸による伝送
損失増加（測定波長１．５５μｍ）は１ｄｌｌであった
。温度分布の測定結果は温度の不安定を、外径の測定結
果は滑らかな延伸が困難なことを示している。いずれの
結果も再現性に乏しかった。

また、放電加熱には以下のような問題がある。

■放電の中心部は非常に高温（２０００℃以上）であり
、等湿部は極端に狭く、温度分布も急激であるため石英
光ファイバの作業温度になる最適な領域が非常に狭すぎ
た。

■放電の性質Ｆ安定性に欠け、光ファイバの温度を精度
良く調節するのは困難であった。

■連続的に放電させると放電の熱で電極自身が溶けるの
で電極が冷えるのを待って間欠的に放電しなければなら
ず、光ファイバの加工中、光ファイバの温度が短時間に
上がり下がりするため滑らかな光ファイバ加工の目的に
は適さなかった。

さらｋ、従来、ヒータ方式や炉心管にヒータ線を巻き付
けた電気炉は光ファイバ加工の加熱には取り入れられて
いないが、それは光ファイバを作業温度に加熱するには
、その温度より数自℃もヒータ自身の温度を高くしなけ
ればならず、このような使用温度の高いヒータは実現が
困難と考えられてきたからである。また、光ファイバの
太さは数百μ以下で加熱長は数十ａｍ以丁であることか
ら細くて短い小型のヒータが必要となり、このような大
きさのヒータは電気抵抗が低くなりすぎて電源の設計が
難しくなるからである。その上、ヒータに炉心管などの
支持体を用いない場合、高温においてヒータが変形する
問題がある。

［発明が解決しようとする課題］本発明の目的は、光ファイバに曲がりを生じさせる風圧
を避けることができ、加熱等温度域が広く、安定した滑
らかな温度分布を有し、温度制御と構造が簡単な光ファ
イバ加工用小型電気炉を提供することにある。

［、ｉｗＢを解決するための手段］本発明の光ファイバ加工用小型電気炉は、両端が開口し
た炉心管と、該炉心管の表面に密着された、発熱体とし
ての金属箔または該炉心管の表面に形成された、発熱体
としての金属薄膜とを含む。

［作用］本発明は、金属箔または金属薄膜にその両端から電流を
流し金属箔または金属薄膜を発熱体として炉心管を加熱
するものである。

炉心管を用いているため、装置が小型になり、光ファイ
バに曲がりを生じさせる風圧を避けることができる。ま
た、炉心管と金属箔または金属薄膜の組合せにより、光
ファイバ加熱等温域を自由に、広く設定でき、温度分布
が安定した滑らかなものとなる。温度の制御も、発熱体
に流す電流を変えればよいので簡単である。

［実施例〕次に、本発明の実施例について図面を参照して説明する
。

第１図は本発明の第１の実施例の光ファイバ加上用小型
電気炉の斜視図、第２図は第１図の光ファイバ加Ｔ用小
型電気炉の温度分布特性の測定結果を示すグラフ、第３
図は第１図の光ファイバ加−［用小型電気炉を用いて石
英シングルモート光））・・ｒバを２０ｍｍ延伸したと
きの九ファ、ｒバ外径の測定結果を示すグラフである。

本実施例の光ファイバ加工用小型電気炉は、両端か開口
し、割り２が軸方向に設けられて、光ファイバ４を収容
する、外径３ｎｕｎ、内径２ｍｍ、長さ３０ｍｍのアル
ミナ絶縁管１（炉心管）に、Ｊｌ、ｌさ０．０１ｍｍ、
縦１５ｍｍ、横１５ｍｍの白金箔３か、くし状に接続さ
れて割り２を被わないように耐熱セメントで固定されて
構成され、白金箔３に両端から電流を流して白金箔３を
発熱体としてアルミナ絶縁管１を加熱するものである。

アルミナ絶縁管１は外気の風圧や対流を遮蔽すると同時
に、白金箔３の発熱用を熱拡散の働きで均一にし、白金
箔３の変形を防ぐ支持体の役目をしている。温度の上げ
Ｆげは電流で調節でき、部用である。

第２図、第３図かられかるように、本実施例における温
度分布特性、延伸した光ファイバ外径は従来（第８図、
第９図）よりも改善されていることがわかる。なお、こ
のときの延伸による光伝送損失増加は波長１．５５μｌ
でＯｄＢであった。

このように、本実施例の光ファイバ加土用小型電気炉は
、小型で、光ファイバに曲がりを生じさせる風圧を避け
ることができ、光ファイバ加熱等温域を自由に設定でき
、安定した滑らかな温度分布を有する。また、割り２か
らアルミナ絶縁管１への光ファイバや熱電対の出し入れ
か自由である。さらに、白金′Ａ３の切り出し形によっ
て電気抵抗や温度分布を自由に設計できる。

なお、本実施例では、金属箔として白金箔３を用いたが
、熱効率が良く、発熱温度と光ファイバの温度の差を小
さくできる白金、ロジュウムまたはその合金、カンタル
、ニクロム、鉄クロムなども使用できる。

第４図は本発明の第２の実施例の光ファイバ加工用小型
電気炉の斜視図、第５図は第４図の光ファイバ加工用小
型電気炉の温度分布特性の測定結果を示すグラフ、第６
図は第１図の光ファイバ加］刀ｌ小型電気炉を用いて石
英シングルモード光ファイバを４０ｍｍ延伸したときの
光ファイバ外径の測定結果を示すグラフである。

木実ｈｂ例の光ファイバ加土用小型電気炉は、両端か開
口し、割り６が軸方向に設けられて、光ファイバ８を収
容する外径３ＩＴＩＩ１１、内径２ｍｍ、長さ１００ｍ
ｍのアルミナ絶縁管５（炉心管）の表面に、厚さ０．０
０２ｍｍの白金膜７が、割り６を被わないように形成さ
れて構成され、白金膜７に両端から電流を流して白金膜
７を発熱体としてアルミナ絶縁管５を加熱するものであ
る。

ここで、発熱体である白金膜７は、アルミナ絶縁管５を
回転させて長さ５０ｍｍの表面に均一に白金をスパッタ
し、両端に端子を付け、カッタでスリットを入れ作製し
た。

発熱体とアルミナ絶縁管５の密着性か改善され、第１の
実施例より更に熱効率が良くなった。

本実施例の温度分布特性は、第５図に示すように、広い
等温域を有している。なお、第５図において、両端の温
度かトがっているのは端子からの熱放散のためである。

また、本実施例による光ファイバの延伸形状は、第６図
に示すように、滑らかで長いことを示している。このと
きの光伝送損失増加は０ｄ１１であった。

第７図は二本の石英光ファイバを平行に置いて融着させ
た状態を示す横断面図である。１５００℃以上の温度を
実現している。また、融着における光伝送損失の増加は
みられなかった。

このように、本実施例の光ファイバ加工用小型電気炉は
、加熱温度が高く、加熱等温域が広く、安定した滑らか
な温度分布を有しており、また、白金膜７の厚みを制御
することによって電気抵抗や温度分布を自由に設計でき
る。

なお、金属薄膜には白金の他、ロジュウム、タングステ
ン、モリブデン、カーボンなども使用でき、また金属薄
膜はメツキ、族７層で形成してもよい。

　０以上、第１、第２の実施例では、アルミナ絶縁管１．５
にいずれも割り２．６がそれぞれ設けられているが、割
り２．６は光ファイバ４．８および熱電対のアルミナ絶
縁管１，５への出し入れを容易にするためであり、なく
てもよい。

［発明の効果］以１−説明したように本発明は、炉心管の表面に金属箔
を密着させ、または金属薄膜を形成し、金属箔または金
属薄膜に電流を流して発熱させ炉心管を加熱する構造と
することにより、光ファイバの□延伸・融着などの加熱
加工において、以上に示す効果がある。

■温度分布の再現性が非常に良く、光ファイバ加工形状
の再現性に優れている。

■加熱等温域が広く、安定した滑らかな温度分布を現実
でき、光ファイバ延伸形状が非常に滑らかなものが得ら
れるため、延伸による伝送損失の増加を安定に最小限に
抑えることができる。

■炎の風圧や対流による光ファイバの山がりを生じない
ため、光ファイバカップラの作製等に必１要な融着が低損失で安定してできる。

■光ファイバの出し入れに便利な割りを入れることがで
きる。

■複数本の光ファイバまたは光ファイバカップラの加工
を同時に安定して９１つことがｉｑ能であり、特性も安
定する。

■炉の構造が簡単であり、炉の形状、長さを自由に設計
できる。

■温度の制御が容易であり、駆動装置も電源だけで簡単
である。

■熱効率がよい構造のため、発熱体温度と加熱温度の差
を少なくでき、ヒータ材料の中では融点の低い白金やカ
ンタル、ニクロムなども発熱体として使える。

■自己発生ガスかないため、真空にすることや、炉気成
分を一定にすることが可能であり、不活性雰囲気で用い
るカーボンやタングステン、タンタルなども発熱体に応
用できる。

［相］発熱体が蒸発しても光ファイバには付着しない。

　２

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第１の実施例の光ファイバ加工用小型
電気炉の斜視図、第２図は第１の実施例の電気炉の温度
分布特性の測定結果を示すグラフ、第３図は第１の実施
例の電気炉で延伸した光ファイバの外径測定結果を示す
グラフ、第４図は本発明の第２の実施例の光ファイバ加
工用小型電気炉の斜視図、第５図は第４図の電気炉の温
度分布特性の測定結果を示すグラフ、第６図は第２の実
施例の電気炉で延伸した光ファイバの外径測定結果を示
すグラフ、第７図は２本の光ファイバの融着の例を示す
断面図、第８図は従来の小型ガスバーナの温度分布特性
の測定結果を示すグラフ、第９図は小型ガスバーナで延
伸した石英光ファイバの外径測定結果を示すグラフであ
る。１．５・・・アルミナ絶縁管、２．６　・・・割り、３・・・白金箔、４．８−・・光ファイバ、７・・・白金膜。！Ｉ！ｌ（社） ■ ！！１例ｐＨ（社） ■ ■

Claims

【特許請求の範囲】１、両端が開口した炉心管と、該炉心管の表面に密着さ
れた、発熱体としての金属箔または該炉心管の表面に形
成された、発熱体としての金属薄膜とを含む光ファイバ
加工用小型電気炉。２、前記炉心管に、その軸方向に割りが入れられ、前記
金属箔または金属薄膜が前記割りを被わないように密着
されまたは形成されている請求項１記載の光ファイバ加
工用小型電気炉。