JPH06247747A - カーボンハーメチック被覆光ファイバの製造方法 - Google Patents
カーボンハーメチック被覆光ファイバの製造方法Info
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- JPH06247747A JPH06247747A JP5035254A JP3525493A JPH06247747A JP H06247747 A JPH06247747 A JP H06247747A JP 5035254 A JP5035254 A JP 5035254A JP 3525493 A JP3525493 A JP 3525493A JP H06247747 A JPH06247747 A JP H06247747A
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- JP
- Japan
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- optical fiber
- carbon
- gas
- coated optical
- hydrogen
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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
- C03C25/12—General methods of coating; Devices therefor
- C03C25/22—Deposition from the vapour phase
- C03C25/223—Deposition from the vapour phase by chemical vapour deposition or pyrolysis
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
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- 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
- C03C25/1062—Carbon
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- Chemical & Material Sciences (AREA)
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- General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
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- Materials Engineering (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- Optical Fibers, Optical Fiber Cores, And Optical Fiber Bundles (AREA)
- Surface Treatment Of Glass Fibres Or Filaments (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 光ファイバに水素含有量の少ないカーボンハ
ーメチック被覆を容易に形成できるカーボンハーメチッ
ク被覆光ファイバの製造方法を提供する。 【構成】 プラズマＣＶＤ法を用いて光ファイバ１１の
表面にカーボンハーメチック被覆を施してカーボンハー
メチック被覆光ファイバ１１ａを製造する。このとき原
料ガスとして、エチレンガスと水素ガスとの混合ガスを
用いる。
ーメチック被覆を容易に形成できるカーボンハーメチッ
ク被覆光ファイバの製造方法を提供する。 【構成】 プラズマＣＶＤ法を用いて光ファイバ１１の
表面にカーボンハーメチック被覆を施してカーボンハー
メチック被覆光ファイバ１１ａを製造する。このとき原
料ガスとして、エチレンガスと水素ガスとの混合ガスを
用いる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、プラズマＣＶＤ法を用
いて光ファイバの表面にカーボンハーメチック被覆を施
してカーボンハーメチック被覆光ファイバを製造するカ
ーボン被覆光ファイバの製造方法に関するものである。
いて光ファイバの表面にカーボンハーメチック被覆を施
してカーボンハーメチック被覆光ファイバを製造するカ
ーボン被覆光ファイバの製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】一般的な光ファイバは石英ガラス製であ
って、その製造或いは取扱い時に各種の治具との接触或
いは空気中のダスト等によって光ファイバ表面に微小な
傷が容易に生じる。光ファイバの表面に傷があると、環
境中の水分がこの傷に侵入して傷を広げ（疲労現象）、
ファイバ強度の著しい劣化を招く。
って、その製造或いは取扱い時に各種の治具との接触或
いは空気中のダスト等によって光ファイバ表面に微小な
傷が容易に生じる。光ファイバの表面に傷があると、環
境中の水分がこの傷に侵入して傷を広げ（疲労現象）、
ファイバ強度の著しい劣化を招く。
【０００３】このような現象を防止し、光ファイバ強度
の長期信頼性を高めるため、光ファイバの表面に水分を
透過させないカーボンハーメチック被覆を形成する方法
が開発されている。その方法として、以下のものが提案
されている。
の長期信頼性を高めるため、光ファイバの表面に水分を
透過させないカーボンハーメチック被覆を形成する方法
が開発されている。その方法として、以下のものが提案
されている。
【０００４】（イ）紡糸直後の残留熱を利用して、光フ
ァイバの表面で炭化水素系原料ガスを熱分解させること
によりカーボンハーメチック被覆を生成させる方法。
ァイバの表面で炭化水素系原料ガスを熱分解させること
によりカーボンハーメチック被覆を生成させる方法。
【０００５】（ロ）炭酸ガスレーザを照射して光ファイ
バを加熱し、加熱された光ファイバの周囲に炭化水素系
原料ガスを供給し、（イ）と同じ原理で熱分解カーボン
を堆積させカーボンハーメチック被覆を生成させる方
法。
バを加熱し、加熱された光ファイバの周囲に炭化水素系
原料ガスを供給し、（イ）と同じ原理で熱分解カーボン
を堆積させカーボンハーメチック被覆を生成させる方
法。
【０００６】（ハ）光ファイバの周囲にプラズマを発生
させ、その中に炭化水素系原料ガスを供給して原料分子
を活性化させてカーボンハーメチック被覆を形成させる
方法（プラズマＣＶＤ法）。
させ、その中に炭化水素系原料ガスを供給して原料分子
を活性化させてカーボンハーメチック被覆を形成させる
方法（プラズマＣＶＤ法）。
【０００７】実際に長尺のカーボンハーメチック被覆光
ファイバを製作するためには、成膜速度や機械特性の劣
化防止の点で（イ）の方法が採用されている。
ファイバを製作するためには、成膜速度や機械特性の劣
化防止の点で（イ）の方法が採用されている。
【０００８】また、カーボンハーメチック被覆光ファイ
バの融着接続時においては、融着時の放電熱によってカ
ーボンハーメチック被覆が消失し、石英表面が露出す
る。この状態で放置しておくと融着部分は他の部分に比
べ信頼性（強度，疲労特性）が著しく劣化する。このよ
うな所への部分的なカーボンハーメチック被覆の形成に
は（ロ），（ハ）の方法が検討されている。
バの融着接続時においては、融着時の放電熱によってカ
ーボンハーメチック被覆が消失し、石英表面が露出す
る。この状態で放置しておくと融着部分は他の部分に比
べ信頼性（強度，疲労特性）が著しく劣化する。このよ
うな所への部分的なカーボンハーメチック被覆の形成に
は（ロ），（ハ）の方法が検討されている。
【０００９】本発明は（ハ）を対象としているので、従
来のプラズマＣＶＤ法について、更に詳細に説明する。
従来のプラズマＣＶＤ法では、光ファイバをセットした
反応容器内を減圧状態に保ち、その中に設けられた電極
に直流あるいは交流電場を供給し、カーボンハーメチッ
ク被覆を施そうとする光ファイバの周囲にプラズマを発
生させ、この中に原料ガスを導入してカーボンハーメチ
ック被覆を形成する方法である。この場合、原料として
は、トルエン，ベンゼン等の炭化水素系有機溶剤等の液
体原料をアルゴン等の不活性ガスでバブリングして導入
する方法や、エチレン，メタン等の炭化水素系ガスをア
ルゴンで希釈し供給する方法が一般的に行われている。
来のプラズマＣＶＤ法について、更に詳細に説明する。
従来のプラズマＣＶＤ法では、光ファイバをセットした
反応容器内を減圧状態に保ち、その中に設けられた電極
に直流あるいは交流電場を供給し、カーボンハーメチッ
ク被覆を施そうとする光ファイバの周囲にプラズマを発
生させ、この中に原料ガスを導入してカーボンハーメチ
ック被覆を形成する方法である。この場合、原料として
は、トルエン，ベンゼン等の炭化水素系有機溶剤等の液
体原料をアルゴン等の不活性ガスでバブリングして導入
する方法や、エチレン，メタン等の炭化水素系ガスをア
ルゴンで希釈し供給する方法が一般的に行われている。
【００１０】ところで、カーボンハーメチック被覆光フ
ァイバの機械特性は、その膜質に大きく左右される。膜
質としては、ポリエチレンに似た有機重合膜からグラフ
ァイト状炭素膜まで、巨視的には粉体から油状膜まで極
めて広範囲の膜質が現れる。これには膜中の水素含有量
が大きく関係していると考えられる。
ァイバの機械特性は、その膜質に大きく左右される。膜
質としては、ポリエチレンに似た有機重合膜からグラフ
ァイト状炭素膜まで、巨視的には粉体から油状膜まで極
めて広範囲の膜質が現れる。これには膜中の水素含有量
が大きく関係していると考えられる。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】カーボンハーメチック
被覆に対して要求される疲労特性を備えるには、水素を
ほとんど含有しない被覆構造が望ましいが、プラズマＣ
ＶＤ法では電子衝撃によって脱離した水素イオンが再結
合してしまうため、所望の構造を持った膜を形成させる
のは困難である。印加するパワーを上げ、水素の再結合
を阻止する方法があるが、あまりパワーが大きいと光フ
ァイバが過剰に加熱され溶け落ちたりする場合があり満
足な効果は得られていない。
被覆に対して要求される疲労特性を備えるには、水素を
ほとんど含有しない被覆構造が望ましいが、プラズマＣ
ＶＤ法では電子衝撃によって脱離した水素イオンが再結
合してしまうため、所望の構造を持った膜を形成させる
のは困難である。印加するパワーを上げ、水素の再結合
を阻止する方法があるが、あまりパワーが大きいと光フ
ァイバが過剰に加熱され溶け落ちたりする場合があり満
足な効果は得られていない。
【００１２】本発明の目的は、光ファイバに水素含有量
の少ないカーボンハーメチック被覆を容易に形成できる
カーボンハーメチック被覆光ファイバの製造方法を提供
することにある。
の少ないカーボンハーメチック被覆を容易に形成できる
カーボンハーメチック被覆光ファイバの製造方法を提供
することにある。
【００１３】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成する本
発明の手段を説明すると、本発明はプラズマＣＶＤ法を
用いて光ファイバの表面にカーボンハーメチック被覆を
施してカーボンハーメチック被覆光ファイバを製造する
カーボンハーメチック被覆光ファイバの製造方法におい
て、原料ガスとして少なくとも炭化水素系ガスと水素ガ
スとの混合ガスを用いることを特徴とする。
発明の手段を説明すると、本発明はプラズマＣＶＤ法を
用いて光ファイバの表面にカーボンハーメチック被覆を
施してカーボンハーメチック被覆光ファイバを製造する
カーボンハーメチック被覆光ファイバの製造方法におい
て、原料ガスとして少なくとも炭化水素系ガスと水素ガ
スとの混合ガスを用いることを特徴とする。
【００１４】
【作用】炭化水素系原料ガスから脱離した多量の水素ラ
ジカルは、水素分子として排気されるものと、カーボン
ハーメチック被覆表面の未結合手と再結合するものがあ
るが、本発明のように原料ガスとして少なくとも炭化水
素系ガスと水素ガスとの混合ガスを用いると、混合した
水素ガスから生じる多量の水素ラジカルが炭化水素系ガ
スから生じる水素ラジカルとすぐに結合してＨ2 分子を
形成し、排気される。即ち、導入された水素ラジカルに
は水素原子の引き抜き効果があり、これにより被覆中に
残留水素の極めて少ないカーボンハーメチック被覆を光
ファイバに施すことができる。
ジカルは、水素分子として排気されるものと、カーボン
ハーメチック被覆表面の未結合手と再結合するものがあ
るが、本発明のように原料ガスとして少なくとも炭化水
素系ガスと水素ガスとの混合ガスを用いると、混合した
水素ガスから生じる多量の水素ラジカルが炭化水素系ガ
スから生じる水素ラジカルとすぐに結合してＨ2 分子を
形成し、排気される。即ち、導入された水素ラジカルに
は水素原子の引き抜き効果があり、これにより被覆中に
残留水素の極めて少ないカーボンハーメチック被覆を光
ファイバに施すことができる。
【００１５】
【実施例】図１は、本発明のカーボンハーメチック被覆
光ファイバの製造方法を実施する装置の一実施例を示し
たものである。図において、１は反応容器、２は反応容
器１内を真空引きする図示しない真空ポンプに接続する
ために反応容器１の下部に設けられている真空引き配
管、３は反応容器１に原料ガスを供給する原料ガス供給
配管、４は原料ガス供給配管３に接続されているエチレ
ンガス供給源、５は原料ガス供給配管３に接続されてい
る水素ガス供給源、６は原料ガス供給配管３に接続され
ているアルゴンガス供給源である。７は反応容器１内の
中央に同軸状に配置された螺旋状電極、８は螺旋状電極
７に高周波電圧をマッチング回路９を介して印加する高
周波発振器、１０は螺旋状電極７に対する高周波電圧の
印加で反応容器１内に発生するプラズマ、１１は反応容
器１内の螺旋状電極７の中央を通り抜けるとき原料ガス
が供給されているプラズマ１０によりカーボンハーメチ
ック被覆が施されてカーボンハーメチック被覆光ファイ
バ１１ａとなる光ファイバである。
光ファイバの製造方法を実施する装置の一実施例を示し
たものである。図において、１は反応容器、２は反応容
器１内を真空引きする図示しない真空ポンプに接続する
ために反応容器１の下部に設けられている真空引き配
管、３は反応容器１に原料ガスを供給する原料ガス供給
配管、４は原料ガス供給配管３に接続されているエチレ
ンガス供給源、５は原料ガス供給配管３に接続されてい
る水素ガス供給源、６は原料ガス供給配管３に接続され
ているアルゴンガス供給源である。７は反応容器１内の
中央に同軸状に配置された螺旋状電極、８は螺旋状電極
７に高周波電圧をマッチング回路９を介して印加する高
周波発振器、１０は螺旋状電極７に対する高周波電圧の
印加で反応容器１内に発生するプラズマ、１１は反応容
器１内の螺旋状電極７の中央を通り抜けるとき原料ガス
が供給されているプラズマ１０によりカーボンハーメチ
ック被覆が施されてカーボンハーメチック被覆光ファイ
バ１１ａとなる光ファイバである。
【００１６】本実施例では、螺旋状電極７に高周波電圧
を印加してプラズマ１０を発生させ、このプラズマ１０
中に炭化水素系ガスの一種であるエチレンガスに水素ガ
スを混合した混合ガスを導入し、このプラズマ１０中に
光ファイバ１１を通してその表面にカーボンハーメチッ
ク被覆を施し、カーボンハーメチック被覆光ファイバ１
１ａを得た。
を印加してプラズマ１０を発生させ、このプラズマ１０
中に炭化水素系ガスの一種であるエチレンガスに水素ガ
スを混合した混合ガスを導入し、このプラズマ１０中に
光ファイバ１１を通してその表面にカーボンハーメチッ
ク被覆を施し、カーボンハーメチック被覆光ファイバ１
１ａを得た。
【００１７】この場合の条件は、次の通りである。高周
波出力は約60〜110 Ｗ、周波数は13.56 MHz である。反
応容器１内は図示しない真空ポンプで排気し、混合ガス
の真空度は約0.08〜0.4 Torrに調節した。原料ガスとし
ては、成膜速度に違いはあるものの炭化水素系ガスなら
ばエチレンガスの代りにメタンガス，アセチレンガス等
でもよい。また、ガス圧力（真空度）は2.0 Torrが上限
で、これを越えるとガス流量比を変えても密着のよい膜
は生成しにくい。
波出力は約60〜110 Ｗ、周波数は13.56 MHz である。反
応容器１内は図示しない真空ポンプで排気し、混合ガス
の真空度は約0.08〜0.4 Torrに調節した。原料ガスとし
ては、成膜速度に違いはあるものの炭化水素系ガスなら
ばエチレンガスの代りにメタンガス，アセチレンガス等
でもよい。また、ガス圧力（真空度）は2.0 Torrが上限
で、これを越えるとガス流量比を変えても密着のよい膜
は生成しにくい。
【００１８】得られたカーボンハーメチック被覆光ファ
イバ１１ａは、次に樹脂被覆器に通しその外周に紫外線
硬化樹脂（以下、ＵＶ樹脂と称する。）を被覆した。
イバ１１ａは、次に樹脂被覆器に通しその外周に紫外線
硬化樹脂（以下、ＵＶ樹脂と称する。）を被覆した。
【００１９】その結果、サンプルとして、通信用のカー
ボンハーメチック被覆光ファイバ（光ファイバ外径125
μｍ，カーボン被覆厚1000オングストローム，ＵＶ樹脂
被覆外径250 μｍ）を得た。
ボンハーメチック被覆光ファイバ（光ファイバ外径125
μｍ，カーボン被覆厚1000オングストローム，ＵＶ樹脂
被覆外径250 μｍ）を得た。
【００２０】かくして製造されたＵＶ樹脂被覆のカーボ
ンハーメチック被覆光ファイバを２本用意し、それぞれ
の先端でＵＶ樹脂被覆を除去した後、アーク放電を利用
して融着接続した。融着接続部ではアーク放電により約
３mmにわたってカーボンハーメチック被覆が剥がれた。
ンハーメチック被覆光ファイバを２本用意し、それぞれ
の先端でＵＶ樹脂被覆を除去した後、アーク放電を利用
して融着接続した。融着接続部ではアーク放電により約
３mmにわたってカーボンハーメチック被覆が剥がれた。
【００２１】この融着接続部を反応容器１の螺旋状電極
７内の中央にセットした。この場合、螺旋状電極７とし
ては、太さ１mmの電極用線材を内径約10mm，高さ約10mm
の螺旋状に成形したものを用いた。
７内の中央にセットした。この場合、螺旋状電極７とし
ては、太さ１mmの電極用線材を内径約10mm，高さ約10mm
の螺旋状に成形したものを用いた。
【００２２】このような螺旋状電極７に高周波電圧を印
加してプラズマ１０を発生させ、このプラズマ１０中に
エチレンガスに水素ガスを混合した混合ガスを導入し、
このプラズマ１０中で融着接続部の表面にカーボンハー
メチック被覆を施した。このときの成膜時間は約10秒で
あった。
加してプラズマ１０を発生させ、このプラズマ１０中に
エチレンガスに水素ガスを混合した混合ガスを導入し、
このプラズマ１０中で融着接続部の表面にカーボンハー
メチック被覆を施した。このときの成膜時間は約10秒で
あった。
【００２３】得られたカーボンハーメチック被覆付の融
着接続部のサンプルを電子顕微鏡で観察したところ、再
被覆したカーボンハーメチック被覆の厚みは100 〜300
ｎｍであった。また、カーボンハーメチック被覆の表面
は、凹凸もほとんどなく平滑であった。
着接続部のサンプルを電子顕微鏡で観察したところ、再
被覆したカーボンハーメチック被覆の厚みは100 〜300
ｎｍであった。また、カーボンハーメチック被覆の表面
は、凹凸もほとんどなく平滑であった。
【００２４】このようにして作製したサンプルを引張試
験で破断強度を調べた。比較例として、エチレンだけを
原料とし他のパラメータを同一に保った。また、水の透
過防止特性を調べるため湿度100 ％，温度80℃の状態に
100 時間放置（湿熱試験）した後の破断強度も調査し
た。これらの結果を表１に示す。
験で破断強度を調べた。比較例として、エチレンだけを
原料とし他のパラメータを同一に保った。また、水の透
過防止特性を調べるため湿度100 ％，温度80℃の状態に
100 時間放置（湿熱試験）した後の破断強度も調査し
た。これらの結果を表１に示す。
【００２５】
【表１】 この結果からエチレンガスに水素ガスを混合した混合ガ
スを原料ガスとしたカーボンハーメチック被覆は、水素
ガスを混合しないエチレンガスを原料ガスとしたカーボ
ンハーメチック被覆に比べて水分の透過防止特性が優れ
ていることが判明した。
スを原料ガスとしたカーボンハーメチック被覆は、水素
ガスを混合しないエチレンガスを原料ガスとしたカーボ
ンハーメチック被覆に比べて水分の透過防止特性が優れ
ていることが判明した。
【００２６】
【発明の効果】以上説明したように本発明に係るカーボ
ンハーメチック被覆光ファイバの製造方法では、原料ガ
スとして少なくとも炭化水素系ガスと水素ガスとの混合
ガスを用いたので、混合した水素ガスから生じる多量の
水素ラジカルが炭化水素系ガスから生じる水素ラジカル
とすぐに結合してＨ2 分子を形成し、即ち、導入された
水素ラジカルに水素原子の引き抜き効果があり、これに
より被覆中に残留水素の極めて少ない緻密なカーボンハ
ーメチック被覆を容易に光ファイバに施すことができ
る。このため本発明により得られるカーボンハーメチッ
ク被覆光ファイバによれば、水分が光ファイバの表面に
及ぶことがないため、該光ファイバの機械的強度の劣化
を良好に防ぐことができる。
ンハーメチック被覆光ファイバの製造方法では、原料ガ
スとして少なくとも炭化水素系ガスと水素ガスとの混合
ガスを用いたので、混合した水素ガスから生じる多量の
水素ラジカルが炭化水素系ガスから生じる水素ラジカル
とすぐに結合してＨ2 分子を形成し、即ち、導入された
水素ラジカルに水素原子の引き抜き効果があり、これに
より被覆中に残留水素の極めて少ない緻密なカーボンハ
ーメチック被覆を容易に光ファイバに施すことができ
る。このため本発明により得られるカーボンハーメチッ
ク被覆光ファイバによれば、水分が光ファイバの表面に
及ぶことがないため、該光ファイバの機械的強度の劣化
を良好に防ぐことができる。
【図１】本発明に係るカーボンハーメチック被覆光ファ
イバの製造方法を実施する装置の一例を示す縦断面図で
ある。
イバの製造方法を実施する装置の一例を示す縦断面図で
ある。
１ 反応容器 ２ 真空引き配管 ３ 原料ガス供給配管 ４ エチレンガス供給源 ５ 水素ガス供給源 ６ アルゴンガス供給源 ７ 螺旋状電極 ８ 高周波発振器 ９ マッチング回路 １０ プラズマ １１ 光ファイバ １１ａ カーボンハーメチック被覆光ファイバ
Claims (1)
- 【請求項１】 プラズマＣＶＤ法を用いて光ファイバの
表面にカーボンハーメチック被覆を施してカーボンハー
メチック被覆光ファイバを製造するカーボン被覆光ファ
イバの製造方法において、 原料ガスとして少なくとも炭化水素系ガスと水素ガスと
の混合ガスを用いることを特徴とするカーボンハーメチ
ック被覆光ファイバの製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5035254A JPH06247747A (ja) | 1993-02-24 | 1993-02-24 | カーボンハーメチック被覆光ファイバの製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5035254A JPH06247747A (ja) | 1993-02-24 | 1993-02-24 | カーボンハーメチック被覆光ファイバの製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06247747A true JPH06247747A (ja) | 1994-09-06 |
Family
ID=12436690
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5035254A Pending JPH06247747A (ja) | 1993-02-24 | 1993-02-24 | カーボンハーメチック被覆光ファイバの製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH06247747A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1999046621A1 (en) * | 1998-03-12 | 1999-09-16 | Tomoegawa Paper Co., Ltd. | Optical connection component and method of producing the same |
-
1993
- 1993-02-24 JP JP5035254A patent/JPH06247747A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1999046621A1 (en) * | 1998-03-12 | 1999-09-16 | Tomoegawa Paper Co., Ltd. | Optical connection component and method of producing the same |
| US6567603B1 (en) | 1998-03-12 | 2003-05-20 | Tomoegawa Paper Co., Ltd. | Optical interconnection apparatus and process for fabrication of the same |
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