JPH04106509A - 光ファイバ素材 - 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、半導体レーザなどの光源との結合。

フェルールへの挿入固定、被測定物質への刺し込みや貫
通が容易且つ確実になる光ファイバ素材に関し、特に高
温環境での連続使用に適した光ファイバ素材に関する。

（従来の技術） 石英系光ファイバは、その強度を維持するために、溶融
状態のプリフォームを線引すると同時にプラスチック樹
脂を被覆したり、めっき又は蒸着による金属皮膜でファ
イバ表面を保護しているが、最近ではアモルファスカー
ボンを被覆することも提案されている。光ファイバを光
源と結合する際には、無被覆の裸のファイバ、金属又は
カーボン被覆のファイバを用い、これを半導体レーザや
発光ダイオードなどに樹脂状接着剤によって固定する。

例えば、ＬＤとのカップリングに用いるピッグティルフ
ァイバは、ＬＤ光の中心とファイバコアの中心とのずれ
をサブミクロン単位以下に抑制するために、このファイ
バをまずフェルールに挿入固定してから、該フェルール
を半田などの金属融着てＬＤに固着している。また、光
ファイバによる動植物の内部組織の計測には、−ｇに光
ファイバを細長い金属キャピラリ中に入れて接着固定し
、該キャピラリを動植物の表皮より組織内部に刺し込む
方法を用いる。

（発明が解決しようとする課題） 従来の光ファイバは、非常に細いために樹脂状接着剤を
用いて光源と結合し、直接半田付けなどの金属融着によ
って光源と直接結合することは実際上不可能である。こ
の結合に樹脂状接着剤を用いると、高温の使用環境では
、固化した接着剤の再溶融や変質によって位置ずれ事故
などが発生しやすい。前記のピッグティルファイバでは
、樹脂状接着剤によってフェルールに固定するために、
苛酷なヒートサイクル試験などによって光軸ずれが発生
する場合がある。高温炉内のスペクトル測定装置では、
フェルールを介して光ファイバを樹脂状接着剤で固定す
るので、光ファイバである温度センサーヘッドの使用可
能温度が限定され、特に樹脂被覆のファイバであると、
ファイバ温度が約１５０°Ｃ以下である使用条件に限る
か、又は特殊な冷却装置によって約１５０°Ｃ以下に定
めることを要する。また、動植物の内部組織の計測に関
する前記の方法では、光ファイバを金属キャピラリ中に
入れて固定するために、クリアランスの大小による中心
からのずれ、又はキャピラリ中での固定の難しさがあり
、金属キャピラリの造管技術による細径化にも限界があ
る。

本発明は、光ファイバを使用する際に発生する前記の諸
問題を改善するために提案されたものであり、耐熱性が
優れ且つ半田付けなどの金属融着が可能である光ファイ
バ素材を提供することを目的としている。本発明の他の
目的は、注射針のように動植物の内部組織に刺し込みで
きる耐屈曲性の高い光ファイバ素材を提供することであ
る。

（課題を解決するための手段） 上記目的を達成するために、本発明に係る光ファイバ素
材１は、第１図に示すように、コア２とクラッド３から
なる光ファイバを用い、該ファイバ上にカーボン皮膜４
を形成する。カーボン皮膜４は、一般に溶融状態のプリ
フォームを線引すると同時に、反応炉においてアモルフ
ァスカーボンなどを被覆して形成し、その厚さは約３０
０〜１５００程度度である。カーボン皮膜４は、緻密な
組織で水素、水分を通過させず、運搬時や保管時に光フ
ァイバの表面に傷が付くことを防止する。

カーボン皮１１１４は、導電性が低くて直接電解めっき
を施しにくいため、該カーボン被覆上にまず下地金属層
５を設ける。下地金属層５は、カーボン被覆光ファイバ
の周面に比較的薄く均一に設け、該下地金属層は、無電
解めっき法、真空蒸着法。

スパッタリング法、イオンめっき法のいずれで形成して
もよい。下地金属層５の厚さは数μｍ以下であればよく
、例えば銅、ニッケル、アルミニウム、銀、金などであ
る。更に比較的厚い金属表面層６は、電解めっき法によ
って効率よく形成すればよく、その素材は下地金属層５
と同様に銅、ニッケル、・アルミニウム、銀、金などで
ある。金属表面層６は、所定の長さ範囲において両端面
の直径が異なり、第１図又は第３図のように外周の全体
又は一部がテーバ状であっても、第２図のように外周が
段状に変化してもよい。

（作用） 本発明に係る光ファイバ素材１は、所定の長さ範囲にお
いて両端面の直径が異なり、一端面の大径部において光
源などと結合する際に、直接半田付は又は金属融着する
ことが可能である。光ファイバ素材１が第１図のように
テーバ状であれば、光ファイバを固定するために用いる
フェルールに挿入する際に、該フェルールのテーバ状孔
に差し込むだけで固定でき、接着剤を塗布しなくてもよ
い。また、ファイバ素材１の外周が第３図のような部分
的テーバである場合、細長い金属キャピラリ中に入れて
接着固定しなくても、注射針のような刺し込みが可能に
なる。本発明に係る光ファイバ素材１は、緻密な組織で
水素、水分を通過させないカーボン皮ｌ１４と、比較的
厚い金属表面層６とを有することにより、耐熱性と耐屈
曲性が優れている。例えば厚さ５００人のカーボン皮膜
と銅又はニッケルめっき層を形成した光ファイバ素材は
、空気中の耐熱試験によってニッケルめっき層の厚みが
約１０μｍ以上あれば、９００°Ｃて６分間加熱しても
光ファイバの伝送損失は殆ど劣化せず、不活性ガス中で
は、ニッケルめっき層が数μｍでも光ファイバの伝送損
失は劣化しない。

（実施例） 次に本発明を実施例に基づいて説明する。

実施例１ 本発明で用いる全石英光ファイバは、プリフォームを電
気炉（図示しない）で約２０００　’Ｃに加熱して溶融
して一気に線引きすると同時に、反応炉（図示しない）
に導入し、その表面にアモルファスカーボンを被覆する
。得た光ファイバは、コア径１００μｍ、クラッド径１
５０．ｃｚｍであり、その表面に厚さ約５００人のカー
ボン皮膜４を有する。このカーボン被覆ファイバは、洗
浄槽への浸漬と水洗、エツチング槽への浸漬と水洗、活
性化剤槽への浸漬と水洗を行う。

無電解ニッケルめっきは、Ｎ１−Ｂめっき・ＢＥＬ８０
１（上材工業社製）であって、ジメチルアミンボラン（
ＤＭＡＢ）を還元剤とする洛中に、６５℃で３〜５分間
浸漬して、厚さ０．５〜１μｍの下地ニッケルめっき層
５を設ける。得た下地めっき被覆ファイバは、更に水洗
と湯洗を経てから乾燥する。

次に、下記の浴組成である電解めっき浴において、第５
図に示すような中空円錐形の陽極体２０の中に下地めっ
き被覆ファイバ２１を垂直に入れ、浴温５０°Ｃで金属
表面層６としてニッケルを１Ｍ覆する。

スルファミン酸ニッケル　３００〜７００　ｇ／ｌホウ
酸　　　　　　　　　　　　　　３０　ｇ／ｌ添加剤（
光沢剤、ビット防止剤）ｉ！　　量この結果、第１図に
示すように、長さ１０Ｃｍの光ファイバ素材１の最大径
部７が３００μｍ及び最小径部８が２００μｍとなる。

この光ファイバ素材１は、第４図に示すように、最大径
２２０μｍ　（＋５．−０μｍ〉、最小径２００μｍ（
＋５．−０μｍ）のテーバ状孔９を有する長さ２ｃｍの
フェルール１０に挿入し、強く押圧して固定すればよい
。この結果、光ファイバ素材１は、接着剤を用いること
なく固定でき、その先端をフェルール１０で補強できる
。これを高温用温度センサヘッドとして使用すると、特
殊な冷却装置を設置することなしに、雰囲気温度９００
°Ｃの電気炉内の発光スペクトルを観察することができ
る。

実施例２ 光ファイバのプリフォームを実施例１と同様に処理して
、その表面に厚さ約５００人のアモルファスカーボンを
被覆する。得たカーボン被覆光ファイバは、コア径１０
μｍ、クラツド径１２５μｍであるシングルモードファ
イバであり、更に実施例１と同様に無電解めっきを施し
て、厚さ０゜５〜１μｍの下地ニッケルめっき層を設け
る。

次に、下記の浴組成である電解めっき浴において、下地
めっき被覆ファイバ全体を垂直に浸漬し、室温の浴温で
金属表面層として銅を被覆する。全体に銅を薄く被覆し
て外径が１５０μｍになった後に、長さ２０ｃｍの光フ
ァイバを浴面から１８Ｃｍ引き上げ、更に鋼の被覆を継
続する。

硫酸鋼　　　　　　　　　２００〜２５０　ｇ；／）ｇ
硫酸　　　　　　　　　　　　３０〜７５ｇ／ｌ添加剤
（光沢剤）　　　　　　　　　　　適　量この結果、第
２図に示すように、長さ２０ｃｍの光ファイバ素材１１
において、長さ２ｃｍの大径部１２は４００μｍ、長さ
１８ｃｍの小径部１３は１５０μｍとなる。

この光ファイバ素材１１は、レーザモジュール用のピッ
グティルファイバとして用い、その大径部１２を半田付
けによってレーザパッケージに固定する。半田付けで固
定にしたため、ヒートサイクルテスト−４０〜８５℃の
２０サイクルを行っても、半導体レーザとファイバの光
軸ずれは全く発生しない。

実施例３ 実施例１で製造したカーボン被覆光ファイバを用い、こ
れに実施例１と同様の下地めっき層を形成してめっき被
覆ファイバを得る。

次に、実施例１と同様の浴組成である電解めっき浴にお
いて、第６図に示すような中空円筒形の陽極体３０の中
に、開孔率を変えて電流の流れ方を制御するポリ塩化ビ
ニル製の穴開き円筒体３１を垂直に設置し、その中に下
地めっき被覆ファイバ３２を垂直に入れ、洛温５０°Ｃ
て金属表面層としてニッケルを被覆する。

この結果、第３図に示すように、長さＬｏＣｍの光ファ
イバ素材１４において、長さ２ｃｍの大径部１５は４０
０μｍ、長さ２ｃｍのテーバ部１６、長さ６ｃｍの小径
部１７は２５０μｍとなる。

更にファイバ全体に約２μｍの金めつきを行う。

この光ファイバ素材１４は、細長い金属キャピラリ中に
嵌入しなくても、耐屈曲性及び耐食性が優れている。光
ファイバ素材１４を動植物の内部組織の計測に用いると
、動植物の表皮より組織内部への刺し込みが容易であり
、シリコンゴムも容易に貫通することができる。

（発明の効果） 本発明に係る光ファイバ素材は、光源などと結合する際
に、一端面の大径部において直接半田ｆ寸けなどの金属
融着が可能であり、テーバ状の光ファイバ素材であれば
、フェルールに挿入する際に、該フェルールのテーバ状
孔に強く差し込むたけて固定できる。また、本発明の光
ファイバ素材は、金属表面層が比較的厚く、耐屈曲性と
耐食性に優れており、従来のファイバでは不可能な注射
針のような刺し込みも可能である。しかも本発明の光フ
ァイバ素材は、緻密な組織のカーボン皮膜と比較的厚い
金属表面層とを有することにより、空気中において光フ
ァイバの伝送損失は殆ど劣化しない。また、高温の使用
環境においても、その変質は表面酸化が発生する程度に
すきない。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る光ファイバ素材を拡大して示す樅
断面図、第２図及び第３図はそれぞれ本発明の変形例を
拡大して示す縦断面図、第４図は第１図の光ファイバ素
材の使用状態を例示する斜視図、第５図及び第６図はそ
れぞれ金属表面層をテーバ状又は段状に形成する方法を
例示する概略断面図である。 １・・・光ファイバ素材、２・・・コア、３・・・クラ
ッド、４・・・カーボン皮膜、５・・・下地めっき層、
６・・・金属表面層。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、コアとクラッドからなる光ファイバ上にカーボン皮
   膜を形成した被覆光ファイバであって、その周面に下地
   金属層を設け、更に電解めっき法によって比較的厚い金
   属表面層を形成し、所定の長さ範囲において外周の全体
   又は一部がテーパ状になつていることにより、両端面の
   直径が異なっている光ファイバ素材。 ２、コアとクラッドからなる光ファイバ上にカーボン皮
   膜を形成した被覆光ファイバであって、その周面に下地
   金属層を設け、更に電解めっき法によって比較的厚い金
   属表面層を形成し、所定の長さ範囲において外周が段状
   に変化することにより、両端面の直径が異なっている光
   ファイバ素材。