JPH06115976A - カーボンコート光ファイバのリコート方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 加熱融着されるなどして、多芯のカーボンコ
ート光ファイバテープ芯線のファイバ裸線が露出した部
分に、カーボンリコートを均一に行うことができる方法
を提供することを目的としている。 【構成】 並列状態に配置された複数のファイバ裸線４
が露出した部位にカーボン含有ガスを噴出すると共に、
この部位にレーザー光６を複数回照射して加熱して、加
熱時のレーザー光６のスポット径Ｒを、ファイバ裸線の
径をｒ、ファイバ裸線間の距離をｄとしたとき、ｒ＜Ｒ
＜ｒ+ｄの範囲としたことを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、複数のカーボンコート
光ファイバの光ファイバ裸線が露出した部位に、カーボ
ンをリコートする方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、情報輸送の大量化、高速化に伴い
通信経路を構成する経路として光ファイバが多用されて
きている。また、この光通信の長距離伝送の要求に伴
い、長大な光ファイバが不可決となってきている。

【０００３】一般に、光ファイバとしては、石英ガラス
系の光ファイバ裸線に合成樹脂等の有機材料による被覆
が施されたものが用いられている。この有機材料による
被覆は、ガラス製の光ファイバ裸線に外部環境中の塵、
埃あるいは異物等が衝突して傷が発生し、光ファイバの
破断強度が低下するのを防ぐためのものである。ところ
が、この有機材料による被覆では、外部環境中の水蒸気
や、さらに分子が小さい水素分子の光ファイバ裸線への
拡散を防止することができない。そして応力がかかる状
態で光ファイバに水分が付着すると、水分によってファ
イバ表面が侵食され、経時的に機械強度が低下する。ま
た、光ファイバ裸線のガラス中に、水素が拡散すること
によって、水素分子の分子振動に起因する吸収損失が増
大したり、光ファイバ中にドープ剤として含有されてい
る、Ｐ2Ｏ5、ＧｅＯ2、Ｂ2Ｏ3等と反応してＯＨ基が生
成され、このＯＨ基に起因する吸収損失が増大したりす
るという問題があった。

【０００４】このような問題を解決するために、石英ガ
ラス系光ファイバ裸線の表面に数１００〜１０００オン
グストロームの厚さのカーボンコート層を形成し、さら
にその上に有機材料による樹脂被覆層を形成したカーボ
ンコート光ファイバが提案されている。

【０００５】ところで、光通信の長距離伝送の要求に伴
い、長大な光ファイバが不可決となっているが、光ファ
イバの長さは有限で、これを布設する場合には、有限の
長さの光ファイバを接続して用いなければならない。こ
のような接続方法としては、コネクタ方式、融着接続等
種々の方法があるが、一般に永久接続として、光ファイ
バを突き合わせてアーク放電中で溶解して接続する融着
接続法が用いられている。

【０００６】しかしながら、融着接続法をカーボンコー
ト光ファイバに適用するには、このカーボンコート光フ
ァイバの端部の樹脂被覆層を除去し、その端部同士をつ
き合わせてアーク放電により融着するが、この放電によ
って加熱される過程でカーボンコート層が燃焼、消失
し、接続部で光ファイバ裸線が露出された状態となる。
また光ファイバのコアを調心するために、ある程度カー
ボンコート層を剥す必要がある。このように加熱融着の
際に露出された光ファイバ裸線は充分に加熱されている
ため、外部環境中の水分が付着し易くなる。そして光フ
ァイバ裸線に水分が付着したり、水素雰囲気下に曝され
たりすると、接続部において破断強度が低下する、ある
いは伝送損失が増大する等の恐れがあった。

【０００７】このため、本出願人は先にカーボンコート
光ファイバのリコート方法（特願平４−６７４３６）を
提供し上記問題の解決を図った。この方法は、リコート
部位にカーボン含有原料ガスを噴射すると共に、レーザ
ー光を複数回照射して加熱することにより、リコート部
位の表面及び内部の全域に亘ってほぼ均一の熱が加えら
れるので、リコート部位の光ファイバの表面上に熱ＣＶ
Ｄによってカーボンをリコートすると同時にアーク放電
による融着接続で内部に歪みの生じたカーボンコート光
ファイバの接続部をアニールするものである。そして、
リコート部位に、直接カーボン含有原料ガスを噴射する
ことによって、リコート部位の周囲をカーボンコートに
適した雰囲気状態とすることができる。また原料ガスを
分解してカーボンを生成させるためのエネルギー源とな
るレーザー光としては、赤外線である炭酸ガスレーザー
光を好ましく用いることができる。

【０００８】ところで、上記方法でカーボンをリコート
する場合に良好な密着性を有するカーボン膜を形成させ
るには、リコートされるファイバの表面が清浄な状態で
あることが必要である。また、使用中の曲げなどに対し
て、カーボンコート層に割れなどを生じにくい、気密性
に優れたカーボン膜とするには、カーボンコート層を均
一に形成させることが必要であり、そのためにはリコー
ト時にファイバの熔断や曲がり等を生じる恐れのない、
比較的スポット径の大きなレーザー光を照射することが
必要とされていた。そのため、従来複数のファイバをテ
ープ化する場合には、ファイバを一本ずつ接続し、その
部分をリコートするという作業を何度も繰り返して長尺
化した上で、改めてテープ化させることを行なってい
た。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、テープ
化のためのファイバ素線は、接続してリコートした後、
より大きなドラムに巻き取った上で供給する必要があ
り、製造設備が大型化すると共に生産性が悪く、コスト
アップする問題があった。さらにまた、テープ化された
ファイバの一部が施工時に不要となった場合には、再利
用できず、全て無駄になるという問題もあった。そこで
この様な問題を解決するために、ファイバがテープ化さ
れた状態で接続する方法が考えられるが、テープ芯線の
場合、素線同士が近接した状態にあるため、リコートす
る特定の一本のファイバ裸線にレーザー光を照射する場
合に、隣接する他のリコートされたファイバや、次に予
定されているファイバ裸線の一部分にもカーボンがコー
トされることになり、場合によっては二重、三重にカー
ボンコートされた部分が形成されるため、カーボン膜が
部分的に不均一となり、曲げなどにより割れなどが生じ
やすく気密性に乏しいカーボン膜が形成される問題があ
る。さらにまた、この状態でリコートする特定のファイ
バ裸線にレーザー光を照射した場合、次に予定されてい
る隣接するファイバ裸線の表面の一部にもカーボンが付
着し、表面の清浄性が失われるため、このファイバ裸線
に正規にリコートした場合に、前記したような密着性の
乏しいカーボン膜が形成される問題がある。

【００１０】本発明は前記事情に鑑みてなされたもの
で、加熱融着されるなどして多芯のファイバ裸線が露出
した部位に、密着性に優れたカーボンリコートを均一に
行うことができる方法を提供することを目的としてい
る。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明は、並列状態に配
置された複数のカーボンコート光ファイバのファイバ裸
線が露出した部位にカーボンをリコートする方法であっ
て、各リコート部位にカーボン含有原料ガスを噴射する
と共に、該リコート部位にレーザー光を複数回照射して
加熱してリコートをなし、このリコートを行うに際し
て、前記加熱時の前記レーザー光のスポット径Ｒを、フ
ァイバ裸線の径をｒとし、ファイバ裸線間の距離をｄと
したとき、ｒ＜Ｒ＜ｒ+ｄの範囲としたことを特徴とす
る。

【００１２】

【作用】本発明のカーボンコート光ファイバテープ芯線
のリコート方法は、リコート部位にカーボン含有原料ガ
スを噴射するとともに、レーザ光を複数回照射して加熱
することにより、リコート部位の表面および内部の全域
に亘ってほぼ均一の熱が加えられる。そして、リコート
部位に直接カーボン含有原料ガスを噴射することによっ
て、リコート部位の周囲をカーボン生成に適した雰囲気
状態とすることができる。また、このレーザー光の照射
に際して、レーザー光のスポット径をＲとし、ファイバ
裸線の径をｒ、ファイバ裸線間の距離をｄとしたとき、
ｒ＜Ｒ＜ｒ+ｄの範囲でレーザー光のスポット径が定め
られているので、特定のファイバ裸線一本にレーザー光
を照射した際に、レーザー光が隣接する他のファイバ裸
線に及ぶことはない。したがって、ファイバ裸線は、一
本ずつ確実にリコートされる。

【００１３】

【実施例】以下本発明を詳しく説明する。図１はこの発
明のリコート方法の適用対象となるカーボンコート光フ
ァイバテープ芯線1（以下、テープ芯線とする）の接続
部分の概略構成図である。図1に示すように、このテー
プ芯線１は、４本のカーボンコート光ファイバ２を並列
状態に配置し、これらカーボンコート光ファイバを合成
樹脂からなる被覆部３で一体成形してなるものである。
図１はテープ芯線１の接続部を示しており、一方のテー
プ芯線１と他方のテープ芯線１の双方のカーボンコート
光ファイバが被覆部３から露出して接続され、各カーボ
ンコート光ファイバの接続部は、カーボンが剥離されて
ファイバ裸線４が露出状態になっている。図２は本発明
のリコート方法を実施するために好適に用いられる装置
の概略構成図である。この装置は炭酸ガスレーザ発振器
５と、反応容器９から概略構成されている。図３は反応
容器９の斜視図であって、（ａ）は本体９ａ、（ｂ）は
蓋部９ｂをそれぞれ示した図である。

【００１４】炭酸ガスレーザ発振器５より放射された炭
酸ガスレーザ光６は、反射鏡７に入射してここで方向が
変えられ、続いて集光レンズ８にて集光されてビームと
なり反応容器９に照射される。反応容器９は本体９ａ、
蓋部９ｂからなり、蓋部９ｂの中央にはレーザビーム透
過用の窓９ｃが設けられている。テープ芯線１はそのリ
コート部位４が窓９ｃの下方に位置するように、反応容
器９を貫通して配され、この反応容器９を貫通する部分
に形成された溝９ｄにおいて固定されている。また反応
容器９には、ファイバ裸線４に不活性ガスおよびカーボ
ン含有原料ガスを供給するガス供給管１０、および排気
管１１が設けられている。このガス供給管１０はその先
端のノズルが、反応容器９に固定されたテープ芯線１の
ファイバ裸線４の近傍に位置するように設けられてい
る。またこの装置において、集光レンズ８およびレーザ
ビーム透過用の窓９ｃはＺｎＳｅを用いて作成されたも
のが好ましい。ここで、レーザー光のスポット径をＲと
し、ファイバ裸線の径をｒ、ファイバ裸線間の距離をｄ
とするとき、ｒ＜Ｒ＜ｒ+ｄの関係が成立している。

【００１５】このような装置を用いて融着接続によって
接続部のファイバ裸線４が露出した部位にカーボンをリ
コートするには、まずテープ芯線１を反応容器９の溝９
ｄに固定する。このとき、ファイバ裸線４は反応容器９
の窓９ｃの下方で、かつガス供給管１０のノズル正面に
配置する。次いで、ガス供給管１０より不活性ガスを供
給するとともに、排気管１１から排気を行い、反応容器
９内の空気を追い出す。このとき、後の加熱過程でカー
ボン含有原料ガスが燃焼するのを防ぐために、反応容器
９内の酸素濃度を２０００ｐｐｍ以下とするのが好まし
い。また、ここで用いられる不活性ガスとしては、Ｎ
2、Ａｒ、Ｈｅ等を使用することができる。

【００１６】続いて、ガス供給管１０からカーボン含有
原料ガスをバブリング方式により供給し、ファイバ裸線
４に噴射する。ここでカーボン含有原料ガスとしては、
例えばアセチレン、エチレン、ベンゼン、プロパン等の
炭化水素化合物、あるいはジクロロエタン、トリクロロ
エタン等の塩素を含有する炭化水素化合物、およびこれ
らの混合物等のカーボン含有化合物ガスが用いられる。
また、バブリングガスとしては例えばＮ2ガス等を用い
ることができる。そしてカーボン含有原料ガスの供給条
件はバブル温度を室温（２５℃前後）に保ち、バブリン
グガスの流量を０．５〜２リットル／分とするのが好ま
しい。

【００１７】このような状態で、炭酸ガスレーザ光６を
用いて４本のファイバ裸線４の任意の端の一本を加熱す
る。発振器５から炭酸ガスレーザ光６を発生させて、こ
のレーザ光６が反応容器９内のファイバ裸線４上に焦点
を結ぶように反射鏡７、集光レンズ８を配置する。勿
論、レーザー光６のスポット径Ｒは前述した通り、ファ
イバ裸線４の径ｒよりも大きく、ファイバ裸線４の径ｒ
とファイバ裸線４間の距離ｄとを合わせたものよりも小
さい。このため、レーザー光６が、ファイバ裸線４を一
本ずつ確実に照射する。ここで、ファイバ裸線４の加熱
温度は、カーボン含有原料ガスの熱分解温度に応じて適
宜選択するのが好ましい。次いで、レーザ光６の照射に
よる熱がファイバ裸線４の表面および内部の全域に渡る
ように、反応容器９ごとテープ芯線１の長手方向に複数
回トラバースさせる。このトラバースの速度は５〜３０
ミリ／分の範囲であることが好ましく、また、トラバー
スの回数は２〜８回程度で、トラバース毎の間隔は１０
秒程度であることが好ましい。

【００１８】このようにして炭酸ガスレーザ光６をファ
イバ裸線４の一端から他端まで徐々に照射し、さらにこ
れを複数回繰り返すことによって、ファイバ裸線４の表
面および内部の全域に亘ってほぼ均一の熱が加えられ、
ファイバ裸線４の表面に均一にカーボンをリコートする
ことができるとともに、アーク放電による融着接続で内
部に歪みの生じたファイバ裸線４をアニールすることが
できる。

【００１９】この後、２本目、３本目、４本目のファイ
バ裸線に対して同様の作業を行い、テープ芯線１の全て
のファイバ裸線４に対して、カーボンリコートを完了す
る。

【００２０】本実施例によればレーザー光６のスポット
径Ｒが、ファイバ裸線４の径をｒ、ファイバ裸線４間の
距離をｄとしたときに、ｒ＜Ｒ＜ｒ+ｄという範囲で複
数回リコート部位に照射するため、スポット径Ｒが小さ
すぎて、レーザー光６をファイバ裸線４に照射した際
に、ファイバ裸線４の近傍における原料ガスの分解が不
十分となって、ファイバ裸線４に均一にカーボン膜が付
着しにくくなることや、原料ガスの分解を多くしようと
してそのままレーザー光６の出力を上げた場合にファイ
バ裸線４が熔断したり、曲げを生じたりすることを回避
することができる。

【００２１】また、スポット径Ｒが大きすぎて、特定の
ファイバ裸線４一本にレーザー光６を照射する場合に、
隣接する既にリコートされた他のファイバや、他のファ
イバ裸線４一本の一部分にもレーザー光６が照射され
て、部分的に二重、三重のカーボン膜が付着することは
ない。従って、この様な範囲にレーザーのスポット径を
調整してリコート部分に照射することによって、レーザ
ー光６は特定のファイバ裸線４一本毎に確実に照射され
ると共に、リコートする部位のファイバ裸線４の表面を
均一にカーボンコートする際に必要な原料ガスの分解が
なされるため、曲げなどによってリコート層に割れなど
を生じることのない気密性の高い均一なカーボンコート
を施すことができる。

【００２２】また、本実施例においては、４芯のカーボ
ンコート光ファイバテープ芯線同士をテープ状のまま接
続し、その接続部分にカーボンリコートを施していくこ
とで長尺化を行うことができる。これにより、従来の長
尺化したカーボンコート光ファイバテープを製造する際
の様に、カーボンコートファイバ一本ずつを接続して長
尺化し、それらの接続部をカーボンリコートし、それら
をボビンに巻き直して改めてテープ化するという方法を
とる必要がないため、従来の作業に要していた時間や手
間が軽減される。

【００２３】また本実施例においては、４本の芯線を有
するカーボンコート光ファイバテープ芯線の接続部のリ
コートに関して取り上げたが、４芯以外のカーボンコー
ト光ファイバテープ芯線、例えば一般に用いられている
２芯〜１６芯のカーボンコート光ファイバテープ芯線に
ついても応用可能である。

【００２４】また、この方法でリコートされるカーボン
コート光ファイバとしては、カーボンコート光ファイバ
の融着接続部のみならず、局部的にカーボンがコートさ
れていない部分を有するカーボンコート光ファイバにも
適用できる。

【００２５】

【発明の効果】本発明のカーボンコート光ファイバのリ
コート方法は、カーボンをリコートする際に、ファイバ
裸線に照射されるレーザー光のスポット径を、レーザー
光が照射されるファイバ裸線の径よりも大きく、このフ
ァイバ裸線の径とファイバ裸線間の距離とを加算したも
のより小さくして、複数回リコート部位に照射し、リコ
ートするものである。

【００２６】このような方法によってリコートすること
により、レーザー光のスポット径を小さくした場合に原
料ガスの分解が不足し、ファイバ裸線に均一な厚さのカ
ーボン膜を形成しにくくなる問題や、スポット径を小さ
くしたままの状態でレーザー光の出力を上げ、カーボン
の生成を多くしようとした場合に生ずるファイバ裸線の
熔断、曲がりという問題とを回避することができる。ま
た一方、カーボン膜を均一に形成させるためにレーザー
光のスポット径を大きくして、特定のファイバ裸線一本
にレーザー光を照射した場合に、隣接する他の既にリコ
ートされたファイバや、他のファイバ裸線一本の一部分
にもレーザー光が照射されて、次にリコート予定のファ
イバ裸線の表面の清浄さが失われたり、部分的に二重、
三重のカーボン膜が付着し、部分的にカーボン膜が厚く
形成されるという問題を回避することができる。従っ
て、リコート後ファイバを曲げたりした際に、カーボン
膜が部分的に厚く形成されたところで割れを生じたりし
て気密性が失われると共に、割れを生じた部分が水分等
によって侵食され易くなり、長期的な性能が低下する問
題を生じることのない密着性のよい均一な厚さのカーボ
ン膜を形成することができる。

【００２７】また、従来のように、長尺化したカーボン
コート光ファイバテープを製造する際に、ファイバ一本
ずつを接続して長尺化し、それらの接続部をカーボンコ
ートし、それらをボビンに巻き直して改めてテープ化す
るという方法をとる必要がなく、既製のカーボンコート
光ファイバテープを、テープ状のまま接続し、それらの
接続部をカーボンコートするだけで済むため、従来の作
業に要していた時間や手間が省け、カーボンコート光フ
ァイバテープの長尺化を図る際のコストアップとなる問
題も解決することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明を適用するカーボンコート光ファイバ
テープ芯線接続部の一例を示す外観図である。

【図２】 本発明のリコート方法に好適に用いられる装
置の概略構成図である。

【図３】 図２に示す反応容器の詳細を示す図であっ
て、（ａ）は本体、（ｂ）は蓋部の斜視図である。

【符号の説明】

２…カーボンコート光ファイバ、４…ファイバ裸線、６
…レーザー光

フロントページの続き (72)発明者 荒木 真治 千葉県佐倉市六崎1440番地 藤倉電線株式 会社佐倉工場内

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 並列状態に配置された複数のカーボンコ
   ート光ファイバの光ファイバ裸線が露出した部位にカー
   ボンをリコートする方法であって、各リコート部位にカ
   ーボン含有原料ガスを噴射すると共に、該リコート部位
   にレーザー光を複数回照射して加熱してリコートをな
   し、このリコートを行うに際して、前記加熱時の前記レ
   ーザー光のスポット径Ｒを、ファイバ裸線の径をｒ、フ
   ァイバ裸線間の距離をｄとしたとき、ｒ＜Ｒ＜ｒ+ｄの
   範囲としたことを特徴とするカーボンコート光ファイバ
   のリコート方法。