JPH06194551A - フッ化物光ファイバおよびその作製方法 - Google Patents
フッ化物光ファイバおよびその作製方法Info
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- JPH06194551A JPH06194551A JP4345773A JP34577392A JPH06194551A JP H06194551 A JPH06194551 A JP H06194551A JP 4345773 A JP4345773 A JP 4345773A JP 34577392 A JP34577392 A JP 34577392A JP H06194551 A JPH06194551 A JP H06194551A
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- optical fiber
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- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
- C03C—CHEMICAL COMPOSITION OF GLASSES, GLAZES OR VITREOUS ENAMELS; SURFACE TREATMENT OF GLASS; SURFACE TREATMENT OF FIBRES OR FILAMENTS MADE FROM GLASS, MINERALS OR SLAGS; JOINING GLASS TO GLASS OR OTHER MATERIALS
- C03C25/00—Surface treatment of fibres or filaments made from glass, minerals or slags
- C03C25/10—Coating
- C03C25/104—Coating to obtain optical fibres
- C03C25/106—Single coatings
- C03C25/1061—Inorganic coatings
- C03C25/1063—Metals
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- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Geochemistry & Mineralogy (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Surface Treatment Of Glass Fibres Or Filaments (AREA)
- Optical Fibers, Optical Fiber Cores, And Optical Fiber Bundles (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 フッ化物光ファイバの機械的強度および耐候
性を改善する。 【構成】 フッ化物ガラス母材１を線引き用電気炉２の
間を通過させ線引きする。線引きされたフッ化物ファイ
バを、ダイス加熱用ヒータ５により加熱された金属被覆
用ダイス４内の金属融液３中を通過させ、フッ化物光フ
ァイバの表面を金属により被覆する。
性を改善する。 【構成】 フッ化物ガラス母材１を線引き用電気炉２の
間を通過させ線引きする。線引きされたフッ化物ファイ
バを、ダイス加熱用ヒータ５により加熱された金属被覆
用ダイス４内の金属融液３中を通過させ、フッ化物光フ
ァイバの表面を金属により被覆する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、光通信用あるいはセン
サ用の低損失伝送媒体、光アンプまたはレーザ用の増幅
媒体または医療用に用いられる高エネルギ伝送媒体とし
て用いられるフッ化物光ファイバおよびその作製方法に
関するものである。
サ用の低損失伝送媒体、光アンプまたはレーザ用の増幅
媒体または医療用に用いられる高エネルギ伝送媒体とし
て用いられるフッ化物光ファイバおよびその作製方法に
関するものである。
【０００２】
【従来の技術】ＺｒＦ4 を主成分とするフッ化物光ファ
イバは、赤外線波長領域で優れた透過特性を有するた
め、センサあるいは赤外領域の高出力レーザ用の伝送媒
体として注目されている。
イバは、赤外線波長領域で優れた透過特性を有するた
め、センサあるいは赤外領域の高出力レーザ用の伝送媒
体として注目されている。
【０００３】さらに、赤外領域まで透過するということ
は、すなわちレーリー散乱が低い領域に透過窓を有して
いることを意味し、結果として石英よりも低損失なファ
イバの実現が期待される。
は、すなわちレーリー散乱が低い領域に透過窓を有して
いることを意味し、結果として石英よりも低損失なファ
イバの実現が期待される。
【０００４】さらに、近年、フッ化物光ファイバは光フ
ァイバアンプ、特にＰｒを活性イオンとする１．３μｍ
領域で高い利得が得られる増幅媒体として注目されてい
る。しかし、フッ化物ガラスが赤外領域までの透過特性
を有することは、すなわちガラスを構成する成分の結合
力が弱いということを意味する。このため、フッ化物光
ファイバは機械的強度が不十分で、このファイバの実用
化に対する重大な障害であると考えられている。さら
に、フッ化物で構成されるため、大気中の水分と反応し
加水分解を起こすため、結晶化が生じ結果的に強度が低
下するという欠点もあった。従来のフッ化物光ファイバ
用の被覆材料はＦＥＰ（fluoro ethylenepropylene cop
olymer:テフロン（商品名））かもしくはＵＶ硬化ポリ
アクリレートのいずれかであった。これらの樹脂は一見
して大気中の水分に対する被覆材として有効であるよう
に思われるが、分子構造として水分子の透過が可能であ
り、高温における耐候性試験においては、被覆材を通し
て浸入した水分による光ファイバの侵食が生じる。この
ため、長期にわたり、十分な信頼性が確保できないとい
う欠点があった。
ァイバアンプ、特にＰｒを活性イオンとする１．３μｍ
領域で高い利得が得られる増幅媒体として注目されてい
る。しかし、フッ化物ガラスが赤外領域までの透過特性
を有することは、すなわちガラスを構成する成分の結合
力が弱いということを意味する。このため、フッ化物光
ファイバは機械的強度が不十分で、このファイバの実用
化に対する重大な障害であると考えられている。さら
に、フッ化物で構成されるため、大気中の水分と反応し
加水分解を起こすため、結晶化が生じ結果的に強度が低
下するという欠点もあった。従来のフッ化物光ファイバ
用の被覆材料はＦＥＰ（fluoro ethylenepropylene cop
olymer:テフロン（商品名））かもしくはＵＶ硬化ポリ
アクリレートのいずれかであった。これらの樹脂は一見
して大気中の水分に対する被覆材として有効であるよう
に思われるが、分子構造として水分子の透過が可能であ
り、高温における耐候性試験においては、被覆材を通し
て浸入した水分による光ファイバの侵食が生じる。この
ため、長期にわたり、十分な信頼性が確保できないとい
う欠点があった。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】そこで、本発明の目的
は、機械的強度および耐候性が改善されたフッ化物光フ
ァイバおよびその作製方法を提供することにある。
は、機械的強度および耐候性が改善されたフッ化物光フ
ァイバおよびその作製方法を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】このような目的を達成す
るために、本発明のフッ化物光ファイバはフッ化物ガラ
スによって構成されたフッ化物光ファイバにおいて、前
記フッ化物ガラスの表面が金属により覆われていること
を特徴とする。
るために、本発明のフッ化物光ファイバはフッ化物ガラ
スによって構成されたフッ化物光ファイバにおいて、前
記フッ化物ガラスの表面が金属により覆われていること
を特徴とする。
【０００７】本発明のフッ化物光ファイバの作製方法
は、フッ化物ガラスよりなる光ファイバ用母材を加熱延
伸して所定の外径を有するフッ化物光ファイバを形成す
る工程と該フッ化物光ファイバを、金属の融液中を通過
させてその表面に前記金属を被覆する工程とを含むこと
を特徴とする。
は、フッ化物ガラスよりなる光ファイバ用母材を加熱延
伸して所定の外径を有するフッ化物光ファイバを形成す
る工程と該フッ化物光ファイバを、金属の融液中を通過
させてその表面に前記金属を被覆する工程とを含むこと
を特徴とする。
【０００８】
【作用】従来使用されていた被覆材は樹脂であり、水分
に対し透過性を有している。しかし、金属は水の透過性
は低く、かつ機械的強度および展延性を有するため、フ
ァイバの機械的強度および耐候性を改善できる。また、
フッ化物ガラスはガラス転移温度が３００℃前後と低
く、石英ファイバのように高温でのＣＶＤ法によるカー
ボンコートは不可能である。本発明では、ガラスの結晶
化を考慮し、フッ化物ガラスのガラス転移温度以下の融
点を有する金属をその被覆材として用いる。具体的に
は、Ｉｎ，Ｓｎなどの金属およびＰｂ−Ｓｎ，Ａｇ−Ｓ
ｎの合金を用いる。これらの金属および合金はガラス転
移温度以下で融液となるため、線引き過程でＵＶキュア
ーコートの被覆と同様に融液の中をファイバを通過させ
ることによって均一な被覆が可能である。以上のよう
に、本発明を用いることによって、容易に高強度かつ高
耐候性のフッ化物光ファイバが作製できる。
に対し透過性を有している。しかし、金属は水の透過性
は低く、かつ機械的強度および展延性を有するため、フ
ァイバの機械的強度および耐候性を改善できる。また、
フッ化物ガラスはガラス転移温度が３００℃前後と低
く、石英ファイバのように高温でのＣＶＤ法によるカー
ボンコートは不可能である。本発明では、ガラスの結晶
化を考慮し、フッ化物ガラスのガラス転移温度以下の融
点を有する金属をその被覆材として用いる。具体的に
は、Ｉｎ，Ｓｎなどの金属およびＰｂ−Ｓｎ，Ａｇ−Ｓ
ｎの合金を用いる。これらの金属および合金はガラス転
移温度以下で融液となるため、線引き過程でＵＶキュア
ーコートの被覆と同様に融液の中をファイバを通過させ
ることによって均一な被覆が可能である。以上のよう
に、本発明を用いることによって、容易に高強度かつ高
耐候性のフッ化物光ファイバが作製できる。
【０００９】
【実施例】以下、図面を参照しつつ本発明の実施例を詳
細に説明するが、本発明は実施例によりなんら限定され
るものではない。
細に説明するが、本発明は実施例によりなんら限定され
るものではない。
【００１０】図１は、本発明に用いられる線引き装置の
概略を示す模式図である。
概略を示す模式図である。
【００１１】まず、フッ化物ガラス母材１を線引き用電
気炉２を通過させることにより線引きする。この線引き
されたフッ化物ガラスを、ダイス加熱用ヒータ５により
加熱された金属被覆用ダイス４内の金属融液３中を通過
させる。これにより線引きされたフッ化物ファイバの表
面は金属により被覆される。金属により被覆されたファ
イバはファイバ巻取り用ボビン６により巻取られる。
気炉２を通過させることにより線引きする。この線引き
されたフッ化物ガラスを、ダイス加熱用ヒータ５により
加熱された金属被覆用ダイス４内の金属融液３中を通過
させる。これにより線引きされたフッ化物ファイバの表
面は金属により被覆される。金属により被覆されたファ
イバはファイバ巻取り用ボビン６により巻取られる。
【００１２】（実施例１）本実施例のファイバは、コア
組成４９ＺｒＦ4 −２５ＢａＦ2 −３．５ＬａＦ3 −２
ＹＦ3 −２．５ＡｌＦ3 −１８ＬｉＦ（モル％）、クラ
ッド組成４７．５ＺｒＦ4 −２３．５ＢａＦ2 −２．５
ＬａＦ3 −２ＹＦ3 −４．５ＡｌＦ3 −２０ＮａＦ（モ
ル％）のガラスで構成されている。
組成４９ＺｒＦ4 −２５ＢａＦ2 −３．５ＬａＦ3 −２
ＹＦ3 −２．５ＡｌＦ3 −１８ＬｉＦ（モル％）、クラ
ッド組成４７．５ＺｒＦ4 −２３．５ＢａＦ2 −２．５
ＬａＦ3 −２ＹＦ3 −４．５ＡｌＦ3 −２０ＮａＦ（モ
ル％）のガラスで構成されている。
【００１３】本実施例ではローテイショナルキャスティ
ング法で作製した母材を用い、表面を耐水研磨紙４００
０番まで研磨した後、ＺｒＯＣｌ2 の塩酸溶液でエッチ
ング後乾燥させ線引きに用いた。被覆用の金属としては
Ｉｎを用い、２００℃に加熱したダイスにＩｎを入れ、
線引きしたファイバを通過させつつＩｎを融解させるこ
とによりファイバの表面にＩｎを被覆した。ダイスの温
度はＩｎの融点以上であれば被覆の形成が可能である
が、２７０℃以上になるとフッ化物ガラスの結晶化が生
じ、ファイバの強度および光学特性が著しく低下した。
このため、被覆を形成するためのダイスの温度は２７０
℃以下に保持することが望ましい。
ング法で作製した母材を用い、表面を耐水研磨紙４００
０番まで研磨した後、ＺｒＯＣｌ2 の塩酸溶液でエッチ
ング後乾燥させ線引きに用いた。被覆用の金属としては
Ｉｎを用い、２００℃に加熱したダイスにＩｎを入れ、
線引きしたファイバを通過させつつＩｎを融解させるこ
とによりファイバの表面にＩｎを被覆した。ダイスの温
度はＩｎの融点以上であれば被覆の形成が可能である
が、２７０℃以上になるとフッ化物ガラスの結晶化が生
じ、ファイバの強度および光学特性が著しく低下した。
このため、被覆を形成するためのダイスの温度は２７０
℃以下に保持することが望ましい。
【００１４】図２に本実施例により作製したファイバの
断面図を示す。
断面図を示す。
【００１５】作製したファイバのクラッド外径は１２５
μｍ、Ｉｎの被覆の厚さは１０μｍであり、従って、フ
ァイバ外径は１４５μｍであった。被覆の厚さは１μｍ
以下であると被覆の際に生じる表面の凹凸および傷の影
響で十分な強度および耐候性が得られず、５００μｍ以
上になると金属の特性により変形が回復できなくなり結
果的にファイバに歪みが生じ強度が低下する。このた
め、機械的強度および耐候性の観点から、被覆の厚さは
１μｍ以上５００μｍ以下であることが望ましい。
μｍ、Ｉｎの被覆の厚さは１０μｍであり、従って、フ
ァイバ外径は１４５μｍであった。被覆の厚さは１μｍ
以下であると被覆の際に生じる表面の凹凸および傷の影
響で十分な強度および耐候性が得られず、５００μｍ以
上になると金属の特性により変形が回復できなくなり結
果的にファイバに歪みが生じ強度が低下する。このた
め、機械的強度および耐候性の観点から、被覆の厚さは
１μｍ以上５００μｍ以下であることが望ましい。
【００１６】このようにして作製したファイバの引っ張
り強度を測定した。ファイバの引っ張り強度は、ゲージ
長１ｍ、引っ張り速度６０ｍｍ／ｍｉｎ、試料本数５０
本の引っ張り試験により行なった。引っ張り強度の平均
値は１ＧＰａであり、従来法で作製したＵＶ硬化アクリ
レート樹脂をコートしたファイバの強度４５０ＭＰａに
比較して大幅に向上した。
り強度を測定した。ファイバの引っ張り強度は、ゲージ
長１ｍ、引っ張り速度６０ｍｍ／ｍｉｎ、試料本数５０
本の引っ張り試験により行なった。引っ張り強度の平均
値は１ＧＰａであり、従来法で作製したＵＶ硬化アクリ
レート樹脂をコートしたファイバの強度４５０ＭＰａに
比較して大幅に向上した。
【００１７】次に、耐候性を調べるために、８０℃、湿
度７０％にファイバを放置し、定期的にサンプリングし
たファイバの引っ張り強度を測定した。
度７０％にファイバを放置し、定期的にサンプリングし
たファイバの引っ張り強度を測定した。
【００１８】測定結果を図３に示す。
【００１９】同図に示すように、Ｉｎ被覆をしない従来
のＵＶ硬化アクリレート樹脂をコートしたファイバにお
いては、大気中の水分による表面からの加水分解により
結晶化が進行するため、ファイバの強度が急激に低下す
るが、Ｉｎを被覆したファイバでは１００日以上放置し
てもほとんど強度の低下が認められず、耐候性が大幅に
向上していることがわかる。
のＵＶ硬化アクリレート樹脂をコートしたファイバにお
いては、大気中の水分による表面からの加水分解により
結晶化が進行するため、ファイバの強度が急激に低下す
るが、Ｉｎを被覆したファイバでは１００日以上放置し
てもほとんど強度の低下が認められず、耐候性が大幅に
向上していることがわかる。
【００２０】（実施例２）被覆に使用する金属をＳｎと
した以外は、実施例１と同様の方法で金属被覆を表面に
形成したフッ化物光ファイバを作製した。Ｓｎを融解す
るためにダイスの温度は２４０℃とした。作製したファ
イバの外径は１４０μｍであり、被覆の厚さは７．５μ
ｍであった。
した以外は、実施例１と同様の方法で金属被覆を表面に
形成したフッ化物光ファイバを作製した。Ｓｎを融解す
るためにダイスの温度は２４０℃とした。作製したファ
イバの外径は１４０μｍであり、被覆の厚さは７．５μ
ｍであった。
【００２１】作製したファイバの引っ張り強度の測定を
実施例１と同様の方法で行ない、強度の平均値として
１．１ＧＰａを得た。また、実施例１と同様の方法で耐
候性試験を行なった結果、１００日以上放置してもほと
んど強度劣化が生じなかった。
実施例１と同様の方法で行ない、強度の平均値として
１．１ＧＰａを得た。また、実施例１と同様の方法で耐
候性試験を行なった結果、１００日以上放置してもほと
んど強度劣化が生じなかった。
【００２２】（実施例３）被覆に使用する金属をＰｂ−
Ｓｎ（６０重量％）の合金とした以外は、実施例１と同
様の方法で金属被覆を表面に形成したフッ化物光ファイ
バを作製した。合金を融解するためにダイスの温度は１
８０℃とした。作製したファイバの外径は１３５μｍで
あり、被覆の厚さは７．５μｍであった。
Ｓｎ（６０重量％）の合金とした以外は、実施例１と同
様の方法で金属被覆を表面に形成したフッ化物光ファイ
バを作製した。合金を融解するためにダイスの温度は１
８０℃とした。作製したファイバの外径は１３５μｍで
あり、被覆の厚さは７．５μｍであった。
【００２３】作製したファイバの引っ張り強度の測定を
実施例１と同様の方法で行い、強度の平均値として９０
０ＭＰａを得た。また、実施例１と同様の方法で耐候性
試験を行なった結果、１００日以上放置してもほとんど
強度劣化が生じなかった。
実施例１と同様の方法で行い、強度の平均値として９０
０ＭＰａを得た。また、実施例１と同様の方法で耐候性
試験を行なった結果、１００日以上放置してもほとんど
強度劣化が生じなかった。
【００２４】（実施例４）被覆に使用する金属をＡｇ
（３．５重量％）−Ｓｎ（９６．５重量％）の合金とし
た以外は、実施例１と同様の方法で金属被覆を表面に形
成したフッ化物光ファイバを作製した。合金を融解する
ためにダイスの温度は２３０℃とした。作製したファイ
バの外径は１３５μｍであり、被覆の厚さは７．５μｍ
であった。
（３．５重量％）−Ｓｎ（９６．５重量％）の合金とし
た以外は、実施例１と同様の方法で金属被覆を表面に形
成したフッ化物光ファイバを作製した。合金を融解する
ためにダイスの温度は２３０℃とした。作製したファイ
バの外径は１３５μｍであり、被覆の厚さは７．５μｍ
であった。
【００２５】作製したファイバの引っ張り強度の測定を
実施例１と同様の方法で行い、強度の平均値として１．
０ＧＰａを得た。また、実施例１と同様の方法で耐候性
試験を行なった結果、１００日以上放置してもほとんど
強度劣化が生じなかった。
実施例１と同様の方法で行い、強度の平均値として１．
０ＧＰａを得た。また、実施例１と同様の方法で耐候性
試験を行なった結果、１００日以上放置してもほとんど
強度劣化が生じなかった。
【００２６】（実施例５）フッ化物光ファイバ母材を、
ＦＥＰ樹脂からなるチューブに挿入し、フッ化物光ファ
イバ母材の表面をＦＥＰで被覆した。この被覆されたフ
ッ化物光ファイバ母材を加熱して線引きし、その後、実
施例１と同様の方法を用いてＦＥＰ膜上にＩｎを被覆し
た。
ＦＥＰ樹脂からなるチューブに挿入し、フッ化物光ファ
イバ母材の表面をＦＥＰで被覆した。この被覆されたフ
ッ化物光ファイバ母材を加熱して線引きし、その後、実
施例１と同様の方法を用いてＦＥＰ膜上にＩｎを被覆し
た。
【００２７】作製したファイバの強度を測定したとこ
ろ、引っ張り強度の平均値として１．１ＧＰａの値を得
た。実施例１の方法と同様の耐候性試験で、１００日以
上経過しても、強度の低下は認められなかった。また、
ＦＥＰの代わりに、ＵＶ硬化アクリレート樹脂を用いて
も同様の効果が得られ、引っ張り強度の平均値は１．１
ＧＰａであった。
ろ、引っ張り強度の平均値として１．１ＧＰａの値を得
た。実施例１の方法と同様の耐候性試験で、１００日以
上経過しても、強度の低下は認められなかった。また、
ＦＥＰの代わりに、ＵＶ硬化アクリレート樹脂を用いて
も同様の効果が得られ、引っ張り強度の平均値は１．１
ＧＰａであった。
【００２８】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
高強度でかつ耐候性の高いファイバが作製できるため、
従来のファイバで実用化の障害になると予想されていた
信頼性の問題が克服できるという利点がある。
高強度でかつ耐候性の高いファイバが作製できるため、
従来のファイバで実用化の障害になると予想されていた
信頼性の問題が克服できるという利点がある。
【図１】本発明に用いられる線引き装置の概略構成を示
す模式図である。
す模式図である。
【図２】Ｉｎにより被覆されたフッ化物光ファイバの断
面図である。
面図である。
【図３】フッ化物光ファイバの耐候性試験結果を示す特
性図である。
性図である。
【符号の説明】 １ フッ化物ガラス母材 ２ 線引き用電気炉 ３ 金属融液 ４ 金属被覆用ダイス ５ ダイス加熱用ヒータ ６ ファイバ巻取り用ボビン
Claims (2)
- 【請求項１】 フッ化物ガラスによって構成されたフッ
化物光ファイバにおいて、前記フッ化物ガラスの表面が
金属により覆われていることを特徴とするフッ化物光フ
ァイバ。 - 【請求項２】 フッ化物ガラスよりなる光ファイバ用母
材を加熱延伸して所定の外径を有するフッ化物光ファイ
バを形成する工程と、 該フッ化物光ファイバを、金属の融液中を通過させてそ
の表面に前記金属を被覆する工程とを含むことを特徴と
するフッ化物光ファイバの作製方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4345773A JPH06194551A (ja) | 1992-12-25 | 1992-12-25 | フッ化物光ファイバおよびその作製方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4345773A JPH06194551A (ja) | 1992-12-25 | 1992-12-25 | フッ化物光ファイバおよびその作製方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06194551A true JPH06194551A (ja) | 1994-07-15 |
Family
ID=18378880
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4345773A Pending JPH06194551A (ja) | 1992-12-25 | 1992-12-25 | フッ化物光ファイバおよびその作製方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH06194551A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20010105507A (ko) * | 2000-05-12 | 2001-11-29 | 윤종용 | 합금 코팅 광섬유 및 그 제조 방법 |
| US20150104138A1 (en) * | 2013-10-10 | 2015-04-16 | Michael David Johnson | Method and Apparatus for Processing Optical Fiber Under Microgravity Conditions |
-
1992
- 1992-12-25 JP JP4345773A patent/JPH06194551A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20010105507A (ko) * | 2000-05-12 | 2001-11-29 | 윤종용 | 합금 코팅 광섬유 및 그 제조 방법 |
| US20150104138A1 (en) * | 2013-10-10 | 2015-04-16 | Michael David Johnson | Method and Apparatus for Processing Optical Fiber Under Microgravity Conditions |
| US9533915B2 (en) * | 2013-10-10 | 2017-01-03 | Michael David Johnson | Method and apparatus for processing optical fiber under microgravity conditions |
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