JPH0421545A - 光ファイバ及びその製造方法 - 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】 ［産業上の利用分野コ 本発明は、高温・多湿等の劣悪環境下での使用にも耐え
うる高信頼性光ファイバ及びその製造方法に関するもの
である。

［従来の技術］ 近年、光ファイバを高温、高熱下にて使用するケースが
広がりつつあり、耐熱性に優れた被覆材の研究が重要視
されている。この点に関し、従来、耐熱性に優れたポリ
チタノカルボシランを、石英ガラス製のガラスファイバ
に被覆する提案がなされている（特開平１−１９６００
９号公報）。

この光ファイバの特徴は、その被覆が２層以上の多層構
造とされ、がっ各層の硬度がガラスファイバ表面側から
外側に向って徐々に高くなっていることである。これに
より、耐熱性及び耐側圧性をともに良好に確保できると
いう利点がある６ ［発明が解決しようとする課題〕 しかしながら、上記光ファイバは、その機械的強度、長
期信頼性並びに伝送特性に関して以下のような点でまだ
十分でない。

■機械的強度 ポリチタノカルボシランは、熱硬化の過程で大きな体積
収縮を生じる。そのため、ガラスファイバ表面に直接ポ
リチタノカルボシランを塗布すると、その後の硬化時に
ガラスファイバとの界面でスベリが生じ、ファイバ表面
に傷がついて強度が劣化してしまう。

■長期信頼性 硬化後のポリチタノカルボシランの組織は多孔質である
。そのため、水、ガス等が容易に透過してガラスファイ
バ表面に達し、強度及び伝送特性の長期信頼性に欠ける
ことになる。

■伝送特性 最内層のポリチタノカルボシランの焼付温度は、４００
℃内外に低くする必要がある（焼付後の硬度を相対的に
低くするため）、そのため、製造時の硬化が不十分とな
り、高温中で使用したときに、硬化が更に進行して体積
収縮が起こり、ガラスファイバにマイクロベントを生じ
させて、伝送損失が増加してしまう。

本発明の目的は、前記した従来技術の欠点を解消し、耐
熱性はもとより、機械的強度、長期信頼性、伝送特性に
優れる光ファイバを提供することにある。また、その光
ファイバの製造方法を提供することにある。

［課題を解決するための手段］ 上記目的を達成するために、本発明の光ファイバは、石
英ガラスからなるガラスファイバの表面に、第１次被覆
としてアモルファスカーボンを、第２次被覆としてポリ
チタノカルボシランをそれぞれ被覆形成したものである
。このポリチタノカルボシランは、完全にセラミック化
していることが好ましい。

また、本発明の光ファイバの製造方法は、石英ガラスか
らなるガラスファイバの表面に、第１次被覆としてアモ
ルファスカーボンを被覆形成し、その上に第２次被覆と
してのポリチタノカルボシランを塗布した後、そのポリ
チタノカルボシランを焼付は硬化させたものである。

ここで、第１次被覆材たるアモルファスカーボンとは、
はぼ炭素のみから構成され、結晶質のダイヤモンドやグ
ラファイトをほとんど含まない構造のものをいう、アモ
ルファスカーボンを被覆する手段としては、熱ＣＶＤ法
、プラズマＣＶＤ法、スパッタリング法等が採用される
。

また、第２次被覆材たるポリチタノカルボシランとは、
その基本構造単位が下記の高分子材料をいう。

ＣＨ，０ Ｈｓ Ｒ：Ｃ。

Ｈ２ｍ＋＋ このようなポリチタノカルボシランは、例えば「チラノ
コート」　（宇部興産株式会社商品名）の名称で市販さ
れており、容易に入手可能である。

しかし、これに限定されるものでなく、上記のような化
学構造を有するものであるなら本発明に含まれる。

［作用コ 本発明は、ポリチタノカルボシランのみをガラスファイ
バ上に被覆形成した場合、上述した問題が生じることを
見い出し、その樹脂を被覆する以前にアモルファスカー
ボンをコーティングしたものである。

アモルファスカーボンは、熱ＣＶＤ法やスパッタリング
法等によりコーティングされる。このアモルファスカー
ボンは、ファイバ表面に同等損傷を与えることなく、し
かも、ガラスにとって有害な水や水素ガス等の進入を阻
止するガスバリア作用を有する。

そのため、このアモルファスカーボン上にポリチタノカ
ルボシランを被覆するに際して、体積収縮か生じても、
アモルファスカーボンとポリチタノカルボシランとの界
面にて上記収縮に起因したスベリが生じ、ガラスファイ
バへのダメージは緩和される。よって、ファイバ表面の
損傷が低減され、光ファイバの機械的強度が向上する−
４１な、多湿等環境下で光ファイバを使用することによ
り、水や水素ガス等が多孔質であるポリチタノカルボシ
ランを透過してきても、それらはアモルファスカーボン
で遮られてファイバ表面まで達することはない、よって
、長時間使用しても、光ファイバの強度や伝送特性の劣
化がなく、信頼性が確保される。

また、上述のようにアモルファスカーボン表面に、ポリ
チタノカルボシランを被覆すると、そのポリチタノカル
ボシランには、硬度が高くて耐熱性に優れることが要求
される。そのため、ポリチタノカルボシランは、６００
℃以上の焼付温度で硬化させ、完全にセラミック化させ
た状態に製造するのが好ましい、ポリチタノカルボシラ
ンを完全にセラミック化させると、高温使用時に硬化の
進行か生ぜず、マイクロベントに起因した伝送特性の劣
化を防ぐこともできる。

［実施例］ 以下に、本発明の実施例を添付図面に基づいて説明する
。

第１図に本発明の光ファイバを製造する線引ラインの一
例を示す、１は光フアイバ母材、２は線引炉、３は線引
炉２で線引きされた石英ガラスよりなるガラスファイバ
、４は線引炉２を出たガラスファイバ３にアモルファス
カーボンを被覆するカーボンＣＶＤ炉、５はガラスファ
イバ３にポリチタノカルボシランを塗布するポリチタノ
カルボシラン塗布用ダイ、６はそのダイ５で塗布された
ポリチタノカルボシランを焼付硬化させる焼付炉である
。

線引炉２で加熱延伸されて得られたガラスファイバ３は
、先ずカーボンＣＶＤ炉４に送られ、第１次被覆として
アモルファスカーボン膜が被覆される。第１図に示すカ
ーボン炉４では、その被覆が熱ＣＶＤ法によりなされる
。熱ＣＶＤ法により被覆を行う場合、ガラスファイバ３
が通過する反応容器４ａの内部温度を１０００〜１３０
０℃に加熱すると同時に、原料ガスを不活性ガス（例え
ば窒素）と共に反応容器４ａ上部のガス導入口４ｂから
投入する。原料カスとしては、メタン、エタン、ベンゼ
ン等の炭化水素系ガスの１種若しくは２種以上を混合し
たものが使用される。これにより、上記炭化水素系ガス
が熱分解を受け、反応容器５内を通過するファイバ３表
面にカーボン膜が形成される。

カーボンＣＶＤ炉４を通過したガラスファイバ３は、そ
の後、ポリチタノカルボシラン塗布用ダイ５及び焼付炉
６に順に送られ、第２次被覆としてポリチタノカルボシ
ランが被覆される。本発明では、この過程で、ポリチタ
ノカルボシランが３０重量％含まれるキシレン溶液を、
硬化工程後の塗布厚に換算して約１０μｍ塗布し、その
後、その樹脂を完全にセラミック化するために６００〜
８００″Ｃの焼付温度で熱硬化させる。

なお、この第２次被覆の厚さが１０μｍ以上必要なとき
には、上記ダイ５をタンデム配置して多重被覆するか、
或いは、−度ボビン（図示省略）に巻き取った後、再び
線引ラインを用いて繰返し被覆すればよい。

こうして、アモルファスカーボン膜及びポリチタノカル
ボシランの２層被覆構造を有する光ファイバ７が製造さ
れる。

次に、上述の製造ラインで製造した本発明の具体例と比
較例とについて比較評価する。

具体例 線引炉４で線引きされた、比屈折率差　Δｎ−１，０％
、外径１２５μｍ（コア径５０μｍ）のＧｌ型ガラスフ
ァイバ３の外周に、アモルファスカーボン膜を０．１μ
ｍの厚さで被覆した後、ポリチタノカルボシラン（宇部
興産株式会社製）を、その被覆径が２００μｍとなるよ
う焼付温度７００℃で焼付被覆し、光ファイバ７を製作
した。

比較例 線引炉４で線引きされた、比屈折率差　Δｎ−１，０％
、外径１２５μｍ（コア径５０μｍ）のＧＩ型ガラスフ
ァイバ３の外周に、直接、ポリチタノカルボシランを、
その被覆径が２００μｍとなるよう焼付温度５００℃で
焼付被覆し、光ファイバを製作した。

上記具体例および比較例の各光ファイバにおける緒特性
の比較データは次の通りである。

■機械的強度 サンプル長１０ｍ、サンプル数ｎ＝５０で引張試験を行
った結果、比較例での平均破断強度は３．５ｋｇｆであ
ったのに対し、具体例では５．Ｏｈｇｆに向上した。こ
れは、アモルファスカーボン膜により、ポリチタノカル
ボシランの収縮に起因したガラスファイバ表面へのダメ
ージが緩和されたためである。

■長期信頼性 サンプル長１ｍ、歪印加度０．１〜５Ｑ％／ｍ＋ｎで疲
労試験を行い、環境定数ｎを評価した。その結果、比較
例での環境定数はｎ＝２０であったのに対し、具体例で
はｎ＝１５０〜２００に向上した。これは、アモルファ
スカーボン膜のガスバリア（有害な湿気や水素の侵入を
阻止する）効果のためである。

■高温特性 比較例及び具体例の各光ファイバを１ｋ１１束取りした
状態で５００℃×２０ｈ放置し、波長１，３μｍに対す
る損失の増加を観察した。その結果を第２図に示す、具
体例では、損失値が約１時間後で０．４ｄＢ／ｋｎ増加
し、その後安定した。これに対し、比較例では、約１５
時間かかって６゜５ｄＢ／　ｌｖまで増加した。これは
、比較例では焼付温度が５００℃であるため、ポリチタ
ノカルボシランのセラミック化が不十分となり、高温処
理中にセラミック化が進行し、光ファイバのマイクロベ
ンド損が発生したと考えられる。そして、具体例ではマ
イクロベンド損がほとんど生じていないことが理解され
る。

［発明の効果］ 以上要するに本発明によれば、次の如く優れた効果が発
揮される。

（１）　　ガラスファイバへの被覆構造を、アモルファ
スカーボンとポリチタノカルボシランとの２層構造とし
たため、耐熱性、初期強度、長期信頼性、及び伝送特性
に共に優れる光ファイバが得られる。よって、高温のみ
ならず多湿等劣悪な環境下での使用にも十分に絶え得る
光ファイバが得られる。

光ファイバを製造するに際し、ポリチタノカルボシラン
の焼付温度を６００　’Ｃ以上に定めて、ポリチタノカ
ルボシランを完全にセラミック化させたため、耐熱性の
優れた被覆が得られると共に、マイクロベントに起因し
た伝送損失を低減できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の光ファイバを製造する線引装置の一例
を示す図、第２図は具体例と比較例との高温特性の評価
結果を示す図である。 図中、１は光フアイバ母材、２は線引炉、３はガラスフ
ァイバ、４はカーボンＣＶＤ炉、５はポリチタノカルボ
シラン塗布用タイ、６は焼付炉である。 第 図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、石英ガラスからなるガラスファイバの表面に、第１
   次被覆としてアモルファスカーボンを、第２次被覆とし
   てポリチタノカルボシランをそれぞれ被覆形成したこと
   を特徴とする光ファイバ。 ２、上記ポリチタノカルボシランが完全にセラミック化
   していることを特徴とする請求項１記載の光ファイバ。 ３、石英ガラスからなるガラスファイバの表面に、第１
   次被覆としてアモルファスカーボンを被覆形成し、その
   上に第２次被覆としてのポリチタノカルボシランを塗布
   した後、そのポリチタノカルボシランを焼付け硬化させ
   たことを特徴とする光ファイバの製造方法。