JPH0337139A - 光ファイバの製造方法および炭素被覆装置 - 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］ この発明は、その表面に炭素被膜を形成した光ファイバ
の製造方法と、この製造方法を実施するのに好適に用い
られる炭素被覆装置に関する。

［従来の技術］ 一般に石英系光ファイバでは、水素と接触すると水素分
子がファイバ内に拡散して分子振動を起こし、これによ
り吸収損失が増大するといった欠点がある。また、拡散
した水素分子がドーバントとして含有されているＰ　ｔ
　Ｏｓ、Ｇｅ０ｔ、Ｂ、０．などと反応し、ＯＨ基とし
てファイバガラス内に取り込まれることから、ＯＨ基の
吸収により伝送損失が増大してしまうといった欠点もあ
る。

このような欠点を解消するため、炭化水素あるいはハロ
ゲン化炭化水素等を熱分解して先ファイバ裸線表面に水
素透過阻止作用を何する炭素被膜を形成し、これによっ
て光ファイバの耐水素特性を向上せしめることが既に本
発明者らによって提案されている。

第３図は上記方法を実施するのに好適に用いられる熱Ｃ
ＶＤ装置の一例を示したしのであって、第３図中枠号ｌ
は光ファイバ棟線、２は被覆装置である。光フアイバ裸
線１は図示略の光フアイバ紡糸炉により光フアイバ母材
から紡糸されたものであって、光フアイバ紡糸炉の下方
に設けられた被覆装置２内に導入されるものである。被
覆装置２は概略円筒状の・反応管３と、この反応管３の
外周部に設けられて原料ガスを熱分解する発熱体４とか
らなるものである。反応管３には、奇の両端部に内部雰
囲気を一定に保つため不活性ガス等を一定流速で供給、
排出する雰囲気調整室５．５がそれぞれ設けられており
、これら雰囲気調整室５．５の間には、反応管３内部に
炭化水素化合物からなる原料ガスを供給する原料ガス供
給管６と、原料ガスが熱分解して発生した分解ガスを未
反応の原料ガスと共に反応管３より排出する分解ガス排
気管７とがそれぞれ接続されている。

このような被覆装置２によって光ファイバ裸線ｌに炭素
被膜を形成するには、光ファイバ裸線ｌを反応管３の原
料ガス供給管６を設けた側より導入し、反応管３の中心
軸に沿って分解ガス排気管７を設けた側に向けて移送す
るととともに、原料ガスを反応管３内に供給する。次い
で、発熱体４を原料ガスの分解温度以上に発熱せしめて
原料ガスを加熱分解し、光ファイバ裸線ｌの表面に炭素
被膜を形成する。

［発明が解決しようとする課題］ ところで、上記の炭素被膜の形成方法および被覆装置に
あっては以下に述べるような不都合がある。

光ファイバ裸線への炭素の堆積効率を上げるため反応管
を細くすると、光ファイバ棟線に堆積せずに粒子化して
形成されたススが反応管内壁に付着して堆積し、これに
より短時間で反応管が閉塞して炭素被膜を有する光ファ
イバの連続製造が行えなくなる。

また、ススの堆積による反応管の閉塞を防止するため反
応管径を大きくすると、反応管内壁側の方が高温であり
よって反応管内壁側で優先的に原料ガスの分解が生じる
ことから、反応管の中心軸上を通る光ファイバ裸線への
炭素の堆積効率が低くなる。このため、光フアイバ裸線
表面に所定の厚さ以上の膜を生成させるには、原料ガス
の濃度を上げる必要があるが、そうすると反応管内壁に
ススが多量に堆積し、やはり反応管径の小さい場合と同
様に反応管が閉塞することになる。

そして、このような反応管の閉塞に起因して、均一な炭
素被膜を有する長尺な光ファイバの製造が困難になる。

［課題を解決するための手段］ そこでこの発明における請求項１記載の光ファイバの製
造方法では、一方の側に炭化水素化合物からなる原料ガ
スを供給する供給管が、他方の側に分解した原料ガスを
排気するための排気管がそれぞれ設けられ、かつこれら
供給管と排気管との間にその長さ方向に沿って上記原料
ガスを熱分解して炭素被覆を行う反応部が形成された反
応管に、光ファイバを上記供給管を設けた側より導入し
て排気管を設けた側に向けて移送するととともに、原料
ガスを供給管より供給し、次いで上記反応部にて原料ガ
スを加熱分解して光フアイバ表面に炭素被膜を形成する
とともに、反応部の排気管側にて酸素を含むガスを反応
管内壁に沿って供給することを上記課題の解決手段とし
た。

また、請求項２記載の炭素被覆装置では、光ファイバを
通過させつつその表面に炭素被膜を形成する反応管と、
この反応管内部を加熱する加熱部とを具備してなり、上
記反応管の一方の側に炭化水素化合物からなる原料ガス
を供給する供給管を、他方の側に分解した原料ガスを排
気するための排気管をそれぞれ設け、かつこれら供給管
と排気管との間にその長さ方向に沿って上記原料ガスを
熱分解して炭素被覆を行う反応部を形威し、該反応部の
排気管側に酸素を含むガスを反応管内壁に沿って供給す
る酸素ガス供給口を設けたことを上記課題の解決手段と
した。

「作用　〕 この発明における請求項１記載の光ファイバの製造方法
（こよれば、反応部の排気管側にて酸素を含むガスを反
応管内壁に沿って供給することから、酸素を導入した位
置より排気管にかけての反応管内壁に堆積したススが燃
焼し、二酸化炭素となって排気される。

また請求項２記載の炭素被覆装置にあっても、反応部の
排気管側に酸素を含むガスを反応管内壁に沿って供給す
る酸素ガス供給口を設けたことから、酸素を供給するこ
とによって請求項１の場合と同様に、酸素を供給した位
置より排気管にかけての反応管内壁に堆積したススが燃
焼して排気される。

［実施例］ 以下、この発明を請求項２に記載した炭素被覆装置に基
づいて説明する。

第１図は請求項２に記載した発明の炭素被覆装置の一実
施例を示す図であって、第１図中枠号１０は炭素被覆装
置（以下、被覆装置と略称する）、１．１は光ファイバ
裸線である。

被覆装置１１は概略円筒状の反応管１２と、この反応管
１２の外周部に設けられた発熱源１３とからなるもので
ある。反応管１２には、その光フアイバ裸線１１を導入
する側に、反応管１２の内部雰囲気を一定に保つため不
活性ガスを一定流速で供給ずろための雰囲気調整室（図
示時）が設けられており、さらにこの雰囲気調整室の下
方には、光フアイバ裸線１１が導入される側に原料ガス
を供給する原料ガス供給管１４が、またこれと反対の側
に、原料ガスの分解ガスを未反応の原料ガス等とともに
排出する分解ガス排気管１５がそれぞれ接続されている
。

また、この反応管１２の外周面上にはこれを覆って発熱
体１６か設けられており、さらにこの発熱体１６の外周
部には酸素ガス供給管１７が外挿されている。

発熱体１Ｇは、発熱源１３によって発熱せしめられるも
ので、反応管１２内を加熱し、て原料ガスを加熱分解す
るものである。また、この発熱体１６に覆われた反応管
１２の内部は、原料ガスを分解して光ファイバ裸線ｉｔ
に炭素被膜を形成するための反応部１８となっている。

酸素ガス供給管１７は、原料ガス供給管１３側に酸素ガ
スを供給するための導入管１９を設け、かつその反対側
を閉塞したものであり、その閉塞した側の端部１７ａに
て反応管１２および発熱体１６を貫通して形成された酸
素ガス供給口２０を介して反応管１２内に連通ずるもの
である。ここで、酸素ガス供給口２０は発熱体ｔ６の中
心位置より下側（分解ガス排気管ｉ５側）に配置される
もので、好ましくは発熱体１６の長さＱ、に対し発熱体
１６の下端から酸素ガス供給口２０まての距離Ｑ、が、
１／３〜１１５となるよう配置されるものである。そし
て、この実施例においては、Ｑ、が１２．の約１／４と
されている。また、酸素ガス供給管１７の閉塞された端
部１７ａは、該酸素ガス供給管１７内を伝って流れる酸
素ガスが酸素ガス供給口２０を逼って反応管１２内に流
入した際、反応管１２の内壁面に沿って流れるよう下側
が窄まった状態に形成されたものである。

発熱源１３は例えば赤外線集光炉なとからなるもので、
上記発熱体１６を発熱せしめ、これにより反応管１２内
部を原料ガスの分解温度以上に加熱するものである。な
お、発熱源１３に赤外線集光炉を用いた場合には、発熱
体１６として赤外線を透過しない材料が用いられるもの
とされる。

光ファイバ棟線ｌｌは、第３図に示した光ファイバ裸線
ｌと同様に図示時の光フアイバ紡糸炉によって光フアイ
バ母材から紡糸されたもので、光フアイバ紡糸炉の下方
に設けられた上記被覆装置１０内に導入されるものであ
る。

次に、このような構成の被覆装置による光フアイバ裸線
１１への炭素被膜の形成を、本発明の請求項１に記載し
た光ファイバの製造方法に基づいて説明する。

まず、光フアイバ裸線１１を反応管１２の原料ガス供給
管１３を設けた側より導入して反応管１２の中心軸に沿
って分解ガス排気管１４を設けた側に向けて移送すると
ともに、雰囲気調整室より光ファイバ裸線１１の進行方
向に沿って不活性ガスを通気し、反応管１２内の雰囲気
を一定に保つ。またこれと同時に、原料ガスを反応管３
内に適宜な流量で供給し、かつ酸素ガスを導入管１９に
、雰囲気調整室より流れる不活性ガスと原料ガスとの合
計の流量に比較して十分に少ない流量で供給する。する
と原料ガスは、雰囲気調整室より流れる不活性ガスにの
って光フアイバ裸線１１の進行方向に流れるものとなる
。一方酸素ガスＡは、酸素ガス供給管１７を伝ってその
端部１７ａに至り、進路を変更し酸素ガス供給口２０を
通過して反応管１２に流入する。この場合に反応管１２
に流入した酸素ガスＡは、不活性ガスおよび原料ガスの
合計の流量に比較して十分に少ない流量で反応管１２内
に流入するよう予めその供給量が設定されていることか
ら、反応管１２の中心軸上を移動する光ファイバ裸線１
１の近傍にまで至ることなく、第１図中矢印で示すよう
に反応管１２の内壁に沿って分解ガス排気管１５側に流
れるものとなる。

なお、この場合に原料ガスには炭化水素が用いられるが
、炭化水素として具体的にはベンゼン等の炭化水素や、
ジクロロメタン等のハロゲン化炭化水素、さらには水素
基を全てハロゲン基に置換したハロゲン化炭素などが用
いられる。また酸素ガスとしては、純粋酸素に限定され
ることなく、酸素と不活性ガスとの混合ガスも用いるこ
とができる。

また、光フアイバ裸線１１の導入および各ガスの供給に
先立ち、発熱源１３を作動させて発熱体１６を発熱せし
め、反応管１２内の反応部１８を原料ガスの分解温度以
上に加熱しておく。すると、反応部１８において原料ガ
スが分解することに上り生成した炭素は、光ファイバ裸
線１１の進行に伴って先ファイバ裸線１ｉの表面に漸次
付着し堆積するものとなる。そしてこの場合、酸素ガス
が流入する酸素ガス供給口２０より後（下側）の反応部
１８においても、酸素ガスが表面に炭素を堆積した光フ
アイバ裸線１１のＲ傍にまで到達することなく、反応管
１２内壁に沿って流れることから、上述した光フアイバ
裸線１１への炭素の堆積か引き続き行われるとともに、
堆積した炭素と酸素ガスとの反応が防ＩＬされる。

このように反応部１７において光フアイバ裸線１１の表
面に漸次炭素が付着堆積することにより、反応管１２か
ら導出される光ファイバはその表面に炭素被膜を形成し
たものとなる。そしてこの後、炭素被膜上にさらに紫外
線硬化型樹脂やナイロンなどの有機ポリマーが被覆され
ることにより、光フアイバ心線となる。

また、分解ガスおよび原料ガスの未反応分は分解ガス排
気管１５より排出される。一方反応管１２の内壁に沿っ
て流れる酸素ガスは、反応管１２内壁に付着し堆積した
ススと反応し、二酸化炭素となって分解ガス排気管１５
より排気される。そしてこれにより、反応管１２におけ
る酸素ガス供給口２０より分解ガス排気管１５側の内壁
では、堆積したススが酸素ガスと反応し燃焼して排気さ
れることから、ススの堆積が抑制される。

ところで、反応管１２内面でのススの堆積は、反応部１
８下端から分解ガス排気管１５までの間で最も多く見ら
れることが本発明者等によって確認されている。すなわ
ち、原料ガスが熱分解して生成したカーボンラジカルの
一部が、反応部１８を通過することにより周囲温度の低
下に伴って冷却され、これによりススとなって反応管１
２内面に堆積するとともに、カーボン樹枝状晶の成長を
も引き起こすからである。しかし、上述したごとく本発
明によれば、このようなススの堆積を抑制し、ススの堆
積に伴う反応管１２の閉塞を未然に防１ヒすることがで
きる。

（実験例） 第１図に示した被覆装置を用い、以下の条件で光ファイ
バ裸線の表面に炭素被膜を形成した。

反応管として内径３０ｘｙｔのものを用い、原料ガスと
して１．２−ジクロルエチレンを用いて５Ｕ分の流量で
供給し、また発熱体温度を１３００°Ｃとして行い、さ
らに純度２０％以上の酸素を０．５Ｑ／分の流量で導入
した。

このようにして得られた炭素被膜を打する光ファイバの
、紡糸長と炭素膜抵抗との関係を調べ、その結果を第２
図に示した。

なお、比較のため第１図に示した装置を用い、酸素を導
入せず、他の条件は上記条件と同一にして炭素被膜を有
する光ファイバを形成し、その紡糸長と炭素膜抵抗との
関係を調べてその結果を第２図に併記した。

紡糸長と炭素膜抵抗との関係においては、紡糸条件が同
一である場合、炭素膜の電気抵抗値が低いほど光ファイ
バ裸線に対しての炭素の堆積効率が良いことを示し、抵
抗値が高い場合には光ファイバ裸線上への炭素の付着（
堆積）量が極めて少ないことを示すことが知られている
。したがって、第２図に示した結果より本発明の製造方
法によって得られた光ファイバは、紡糸長にかかわりな
く常に低い抵抗値を有することから、この光ファイバに
は光フアイバ裸線上に炭素が効率良く、しかも−・定し
た量が堆積していることか確認された。

また酸素を流さずに炭素被膜を形成した比較例では、途
中より急激に抵抗値が大きくなることから、製造途中よ
り炭素の光フアイバ裸線上への堆積効率が著しく低下し
たことが認められた。

［発明の効果コ 以上説明したように、この発明に才ｊける請求項１記載
の先ファイバの製造方法は、反応部の排気管＋１１１１
にて酸素を含むガスを反応管内壁に沿−）て供給するも
のであるから、酸素を導入した位置より排気管にかけて
の反応管内壁に堆積したススを燃焼して排気することが
でき、よってススの堆積に起因４る反応管の閉塞を防止
して炭素被膜を有４−る光ファイバの連続製造を可能と
することができ、したがって長尺で均一な炭素被膜を有
ケる光ファイバを製造することができる。

また請求項２記載の炭素被覆装置は、反応部の排気管側
に酸素を含むガスを反応管内壁に沿って供給する酸素ガ
ス供給口を設けたものであるから、請求項１記載の発明
と同様に酸素を供給することによって酸素を供給した位
置より排気管にかＩＪでの反応管内壁に堆積したススを
燃焼して排気ケることができ、よってススの堆積に起因
する反応管の閉塞を防止して炭素被膜を有する光ファイ
バの連続製造を可能とすることができる。したがって、
反応管の内径を小さくして先ファイバへの炭素の堆積効
率を高めることができ、これにより炭素被膜を形成した
光ファイバの製造を容易にすることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図および第２図（よこの発明に係る図であって、第
１図は請求項２記載の炭素被覆製置の一実施例を示す概
略構成図、第２図は炭素被膜を形成した光ファイバの紡
糸長と炭素膜抵抗との関係を示すグラフ、第３図は従来
の炭素′ＩＩ！、覆装置の一例を示す概略構成図である
。 １０・・・・・・炭素被覆装置、ｉｔ・・・光ファイバ
裸線、１２・・・・・・反応管、１３・・・・・・発熱
源、１４・・・・・・原料ガス供給管、１５・・・・・
・分解ガス排気管、１６・・・・・発熱体、１８・・・
・・・反応部、２０・・・・・・酸素ガス供給口、Ａ・
・・・・・酸素ガス。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）一方の側に炭化水素化合物からなる原料ガスを供
   給する供給管が、他方の側に分解した原料ガスを排気す
   るための排気管がそれぞれ設けられ、かつこれら供給管
   と排気管との間にその長さ方向に沿って上記原料ガスを
   熱分解して炭素被覆を行う反応部が形成された反応管に
   、光ファイバを上記供給管を設けた側より導入して排気
   管を設けた側に向けて移送するととともに、原料ガスを
   供給管より供給し、次いで上記反応部にて原料ガスを加
   熱分解して光ファイバ表面に炭素被膜を形成するととも
   に、反応部の排気管側にて酸素を含むガスを反応管内壁
   に沿って供給することを特徴とする光ファイバの製造方
   法。
2. （２）光ファイバを通過させつつその表面に炭素被膜を
   形成する反応管と、この反応管内部を加熱する加熱部と
   を具備してなり、上記反応管の一方の側に炭化水素化合
   物からなる原料ガスを供給する供給管を、他方の側に分
   解した原料ガスを排気するための排気管をそれぞれ設け
   、かつこれら供給管と排気管との間にその長さ方向に沿
   って上記原料ガスを熱分解して炭素被覆を行う反応部を
   形成した炭素被覆装置において、 上記反応部の排気管側に酸素を含むガスを反応管内壁に
   沿って供給する酸素ガス供給口を設けたことを特徴とす
   る炭素被覆装置。