JPH0442839A - 光ファイバの製造方法 - 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］ この発明は、炭素被膜か形成された光ファイバの製造方
法に関し、炭素被膜を形成する際に所定の流速で原料ガ
スを供給することにより、より優れた耐水素特性と機械
的強度とを有する光ファイバを得られるようにしたもの
である。

［従来技術およびその課題］ 石英系ファイバは、水素と接触するとファイバ内に拡散
した水素分子の分子振動に起因する吸収損失が増大する
。さらにドーパントとして含有されているＰ、０５、Ｇ
ｅＯ２、Ｂ、０３などか水素と反応しＯＨ基としてファ
イバガラス中に取り込まれるため、ＯＨ基の吸収による
伝送損失も増大してしまう問題がある。

このような弊害に対処するため、水素吸収能を有する液
状の組成物を光ケーブル内に充填すること（特願昭６１
−２５１８０８号）か考えられているか、その効果か不
十分であるうえ、構造か複雑となって経済的にも問題か
ある。

このような問題を解決するため、化学気相成長法によっ
て光ファイバ表面に炭素被膜を形成し、これによって光
ファイバの耐水素特性を向上させうろことが発表されて
いるか、製造条件により耐水素特性や疲労特性が異なり
、ファイバ強度も従来の光ファイバ心線に比べ劣ってい
るという問題かあった。

この発明は上記事情に鑑みてなされたもので、より優れ
た耐水素特性および機械的強度を有する光ファイバを得
られる製造方法を提供することを目的としている。

［課題を解決するための手段］ 本発明者らは、炭素被膜が形成された光ファイバの耐水
素特性および機械的強度の向上について、鋭意研究を重
ねた結果、反応管への原料ガスを所定流速で供給するこ
とによって、光ファイバの耐水素特性および機械的強度
とを格段に向上できることを見出した。

すなわちこの発明の製造方法は、原料ガスを反応管内で
熱分解させて光ファイバ裸線表面に炭素被膜を形成する
光ファイバの製造方法において、上記反応管内における
原料ガスの流速Ａと光ファイバの線引速度Ｂとの比Ａ／
Ｂが５以上であることを解決手段とした。

以下、この発明の詳細な説明する。

第１図はこの発明の光ファイバの製造方法に好適に用い
られる光ファイバ製造装置の一例を示したものである。

第１図中、符号１は光ファイバ裸線である。光ファイバ
裸線ｌは、光ファイバ母材を光ファイバ紡糸炉２内で加
熱紡糸したもので、紡糸された光ファイバ裸線ｌは、冷
却用ヘリウムが流通する冷却管１１を経てＣＶＤ反応炉
３へ導かれるようになっている。このＣＶＤ反応Ｐ３は
、その内部でＣＶＤ反応を進行させるで光ファイバ裸線
１表面に炭素被膜を形成するためのものである。ＣＶＤ
反応炉３は概略円筒状の反応管４と、この反応管４を加
熱する発熱体５とから概略構成される。反応管４と、こ
れを加熱する発熱体５とは加熱温度等によって適宜選択
することができ、抵抗ＣＶＤ反応炉、誘導ＣＶＤ反応炉
、赤外線ＣＶＤ反応炉等を用いることができるほか、発
熱体５には高周波またはマイクロ波を用いてプラズマを
発生させて原料ガスをイオン分解させるようなものをも
用いることがてきる。

反応管４の上部には、反応管４内で原料ガスを供給する
ための原料ガス供給管６か、下部には未反応ガス等を排
気する排気管７が、それぞれ取り付けられている。反応
管４の下部には、反応管４および光ファイバ紡糸炉２を
ノールするためのガスノール機構８が設けられている。

またこのＣＶＤ反応炉３の下段には、樹脂液塗布装置９
と硬化装置１０とか設けられており、上記ＣＶＤ反応炉
３内で形成された炭素被膜上に保護被膜を形成できるよ
うになっている。

上記製造装置を用いて、この発明の製造方法に沿って光
ファイバを製造するには、以下の工程による。

光ファイバ母材を光ファイバ紡糸炉２内で加熱紡糸する
と共に、光ファイバ紡糸炉２の下段に設けられた冷却管
１１．ＣＶＤ反応炉３、樹脂液塗布装置９、硬化装置ｌ
Ｏ内へ順次挿通し、これらの中心軸上を所定の線速て走
行するように供給する。なお第１図に示した装置にあっ
ては、先ファイバの紡糸速度と光ファイバ裸線ｌの線引
き速度とか一致する。

ついで発熱体５を発熱させて反応管４内を所定温度に加
熱すると共に、原料ガス供給管６より原料ガスを所定流
速で反応管４内へ供給する。反応管４内の温度は、原料
ガスの種類や光ファイバの線引速度等によって適宜選択
されるが、原料ガスの熱分解に十分な温度であれば良く
、５００〜１４００℃程度が好適である。加熱温度を５
００°Ｃ未満とすると原料カスの熱分解が進行せず、１
４００°Ｃより高くすると煤が多量に発生するとともに
、光ファイバ裸線１表面に形成される炭素被膜の耐水素
特性が低下するので、共に好ましくない。

また煤の発生を抑制する目的で、原料カスの熱分解温度
よりもごく僅かに低温に設定するのか好ましい。

なおここで原料ガスとは、ＣＶＤ反応を進行する反応管
４に供給されるカスを指し、少なくとも原料化合物とキ
ャリアガスとが混合されてなるものである。具体的には
メタン、エタン、プロパン、ヘンゼン、トルエン等のほ
か、これら化合物の水素原子を塩素原子に置換したクロ
ロメタン、クロロメンゼンなどを挙げることができる。

またキャリアガスとしてはヘリウムガス、アルゴンガス
、水素ガスなど公知の種々のものを利用できる。

この原料ガスの流量は、原料化合物の種類、加熱温度等
によって適宜選択されるが、通常は０゜２〜１．０ρ／
分程度である。そして反応管４内における原料ガスの流
速Ａと光ファイバの線引速度Ｂとの比Ａ／Ｂか５以上、
好ましくは５〜１０の範囲となるように設定する。

反応管４内における原料ガスの流速Ａと光ファイバの線
引速度Ｂとの比Ａ／Ｂが５より小さいと、光ファイバ強
度が著しく低下する。これは光ファイバ表面に炭素被膜
が十分な膜厚で形成される前に、原料ガスが分解して発
生する水素ラジカルの存在領域に光ファイバが接触する
ためである。光ファイバと水素ラジカルとが接触すると
、ＳｉＯ結合が水素ラジカルによって分解され、光ファ
イバの強度低下および伝送損失の増加の原因となるシラ
ノール（Ｓｉ−ＯＨ）基が形成されるためである。また
、上記Ａ／Ｂが１５を越えると、炭素被膜がわずかしか
堆積されないので、通常はこれ以下とされる。

このようにして炭素被膜が形成された光ファイバ裸線ｌ
を、下段に設けられた樹脂液塗布装置９内へ導入する。

樹脂液塗布装置９内へ挿通された光ファイバ裸線ｌは、
保護被膜を形成するための紫外線硬化型樹脂液または熱
硬化型樹脂液が塗布され、ついで塗布された樹脂液に好
適な硬化条件を有する硬化装置１０内で硬化されて保護
被膜が形成されて光ファイバとされる。

上記のように、反応管４内における原料ガスの流速Ａと
光ファイバ裸線１の線引速度Ｂとの比Ａ／Ｂが５以上と
なるように、原料ガスの供給速度および紡糸速度を設定
すると、炭素被膜が十分に形成されていない光ファイバ
が原料ガスが熱分解して発生する水素ラジカルと接触す
ることがなくなるので、光ファイバの耐水素特性の低下
および伝送損失の増加の原因となるンラノール基の生成
を抑制することができる。

［実施例］ （実施例１） 光ファイバ紡糸炉の下段に、石英管の反応管を有する抵
抗ＣＶＤ反応炉を取り付けて第１図に示したと同様の装
置とした。

光ファイバ紡糸炉内にＧｅＯ７がドープ剤として含浸さ
れたコア部を有する外径３０ｍｍの単一モード光ファイ
バ母材を設置した。この光ファイバ母材を２０００°Ｃ
に加熱して１５ｍ／分の紡糸速度で外径１２５μｍの単
一モートファイバに紡糸した。そしてこの光ファイバ裸
線を冷却筒で５０°Ｃに冷却した後、ＣＶＤ反応炉内に
導入して炭素被膜を形成した。なお光ファイバ裸線の線
引速度は光ファイバの紡糸速度と一致するので、線引速
度Ｂは１５ｍ／分となる。

ＣＶＤ反応炉内の温度が１２００℃となるように発熱体
を加熱し、原料ガスを流速１５ρ／分で供給して、反応
管内での原料ガスの流速Ａが８０ｍ／分となるようにし
た。また原料ガスは、ヘンセン中にヘリウムを導入する
ことによって発生させたベンゼン／ヘリウム混合ガスを
用いた。この混合ガスのベンゼン濃度は０　、５　ｖｏ
１％の濃度であった。またＣＶＤ反応炉の排気圧は一７
ｍｍＨｇとした。反応管内での原料ガスの流速Ａと光フ
ァイバ裸線の線引速度Ｂとの比Ａ／Ｂは５，３であった
。

こ”のようにして炭素被膜が形成された光ファイバをウ
レタンアクレート樹脂液（ヤング率７０ｋｇ／ｍｍ２、
伸び６０％）か封入された樹脂コート用ダイスポットに
挿入し、ついで紫外線照射ランプを備えた硬化装置によ
り塗布された樹脂を硬化させて保護被膜を形成し、外径
２５０μｍの光ファイバとした。

（実施例２〜３および比較例１〜４） 光ファイバ裸線の線引速度Ｂと、反応管内での原料ガス
の流速Ａとを、それぞれ第１表に示しｆコように変化さ
せた以外は上記実施例１と全く同様にして光ファイバを
製造した。

（以下、余白） （試験例１） 上記実施例および比較例で得られた光ファイバをそれぞ
れＩｋｍずつとり、波長１．２４μｍにおける伝送損失
を測定した。この後、これらを直径１５０ｍｍに巻いて
束状とし、温度８０℃、水素分圧１　ａｔｍの水素評価
加圧容器内に４８時間放置した。

この後、再度波長１．２４μｍにおける伝送損失を測定
して、水素による吸収損失の増加を調べた。

この結果を第１表に併せて示した。

（試験例２） 上記実施例および比較例で得られた各光ファイバの引っ
張り強度を測定しに。引っ張り強度試験の条件は、試験
本数を２５本、ゲージ長さ３ｍ、歪速度１０％／分、温
度２３°Ｃ１相対湿度５０％とし、破断確率の引っ張り
強度で評価した。この結果を第１表に併せて示した。

［発明の効果コ 上記説明したように、光ファイバ裸線１表面に炭素被膜
を形成するにあたって、反応管内における原料ガスの流
速Ａと光ファイバの線引速度Ｂとの比Ａ／Ｂが５以上と
なるように、原料ガスの供給速度と光ファイバ裸線の線
引き速度とをそれぞれ設定すると、ＣＶＤ反応炉内で光
ファイバ裸線表面に十分な膜厚で炭素被膜が形成された
後に、水素ラジカルと接触するために、シラノール基が
形成されることがなくなる。よって水素ラジカルによる
耐水素特性と機械的強度の低下の原因となるシラノール
基の生成を抑制することかできるので、より優れＴコ耐
水素特性および機械的強度とを有する光ファイバを得る
ことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の製造方法に好適に用いられる光ファ
イバの製造装置の一例を示した概略構成図である。 １・光ファイバ裸線、 ３・ＣＶＤ反応炉、 ４・・・反応管。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 原料ガスを反応管内で熱分解させて光ファイバ裸線表面
   に炭素被膜を形成する光ファイバの製造方法において、 上記反応管内における原料ガスの流速Ａと光ファイバの
   線引速度Ｂとの比Ａ／Ｂが５以上であることを特徴とす
   る光ファイバの製造方法