JPH0715058A - 光ファイバコイルおよびその製法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 光ファイバの細径巻き後の固定が容易で、か
つ光ファイバの信頼性を損なうことなく、コンパクト化
が可能な光ファイバコイルを得ること。 【構成】 希土類ドープ光ファイバ２の表面にカーボン
コート層３が形成され、さらにこれの表面に電解メッキ
により金属コート層４が形成されてなる金属コート光フ
ァイバ２３を巻回した巻回部２３ａを有し、この巻回部
２３ａの金属コート光ファイバ２３がはんだ２４によっ
て固着されてなる光ファイバコイル２６。 【効果】 上記光ファイバコイルが実装される光増幅器
の小型化が可能。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、光増幅器などに用いら
れるコイル状に巻かれた光ファイバ（以下、光ファイバ
コイルと略記する。）に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、希土類がドープされた光ファイバ
は、通信波長の信号を増幅することより、これを利用し
た光増幅器の開発が盛んである。従来、光増幅器に用い
る光ファイバコイルは、数ｍ〜数１０ｍの光ファイバを
金属性リールにコイル状に巻き、最外層のうち数ターン
分が接着剤によって塗り固められてなるものであり、光
増幅器のパッケージ内に取り付けられている。このよう
な光増幅器の課題としては高度な通信網の形成のための
小型化であるが、該目的を達成する為には光ファイバコ
イルのコンパクト化、即ち細径巻きの開発が望まれてい
る。

【０００３】ところが光ファイバを構成している石英ガ
ラスは、非常に硬度が高く、細径巻きをすると強い復元
力を示し、細径巻き後の固定が非常に困難であった。ま
た、金属性リールに光ファイバを巻き付ける際、リール
の片側から順次光ファイバを整列して巻き付ける整列巻
きが困難であるに加え、リールからの側圧を受け易く光
学特性の劣化が生じ易い。さらに、ファイバ径は約１２
５μｍと非常に細いため、十分な可撓性を示す反面、僅
かな表面傷でも破断の原因となってしまい、特に細径巻
きした場合、側圧により破断が生じる場合がある。これ
らのことより、巻き径３０ｍｍ以下の光ファイバコイル
が長期に亘って信頼性を維持することが困難であった。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】よって本発明の課題
は、光ファイバの細径巻き後の固定が容易で、かつ光フ
ァイバの信頼性を損なうことなく、コンパクト化が可能
な光ファイバコイル得ることにある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】かかる課題は、カーボン
コート光ファイバの表面に電解メッキにより金属コート
層を形成して金属コート光ファイバを得、ついでこの金
属コート光ファイバを巻回して巻回部を形成し、この巻
回部の金属コート光ファイバの金属コート層に溶融はん
だを塗着して、金属コート光ファイバをはんだによって
固着して光ファイバコイルとすることで解決される。

【０００６】

【作用】本発明では、カーボンコート光ファイバのカー
ボンコート層が導電体として作用し、不導体の光ファイ
バに電解メッキを施して、はんだ付けが可能な金属コー
ト層を形成することができる。そして、この金属コート
光ファイバを巻回して巻回部を形成し、この巻回部の金
属コート光ファイバの金属コート層に溶融はんだを塗着
すると、巻回部の隣合う金属コート層と金属コート層と
がはんだによって溶着され、復元力が働きにくくなり、
金属コート光ファイバをほぼ巻回した状態で固定するこ
とができる。また、光ファイバを金属性リールなどに巻
回するものではないので、リールからの側圧によって光
学特性の劣化が生じることや、細径巻きした場合に側圧
により破断が生じることがない。従って、光ファイバの
細径巻後の固定が容易で、かつ光ファイバの信頼性を損
なうことなく、光ファイバコイルのコンパクト化が可能
となる。

【０００７】

【実施例】以下、本発明の光ファイバコイルの実施例を
図面を用いて説明する。図１は、本発明に係わる金属コ
ート光ファイバの断面図である。この金属コート光ファ
イバは光ファイバ２とカーボンコート層３と金属コート
層４とからなるものである。

【０００８】この金属コート光ファイバを得るために
は、まず、光ファイバ２の表面にＣＶＤ法によってカー
ボンコート層３を形成しカーボンコート光ファイバを得
る。ここで用いる光ファイバ２としては、径約２０ｍｍ
以下の芯棒に巻回されたとき光学特性の劣化をできるだ
け少なくするために、比屈折率差が高く設定された曲げ
に強いものに設計される。光増幅器に用いる光ファイバ
コイルを製造する場合には希土類ドープ光ファイバが用
いられる。希土類ドープ光ファイバは、増幅効率の最適
化の為、コア部へのパワー密度を高めてあり、該仕様に
適合する。上記カーボンコート層３の厚さは約０．０５
μｍと薄く充分な導電性を保持していないため、さらに
これの表面に電解メッキにより金属コート層４を形成す
る。

【０００９】図２は上記金属コート層４を形成するため
の電解メッキ処理装置の一例を示す概略図で、図中符号
１１は、引取りドラム１２と送り出しドラム１３との間
にかけ渡されたカーボンコート光ファイバである。上記
送り出しドラム１３から送り出されたカーボンコート光
ファイバ１１はメッキ槽１４内のメッキ液１４ａを通っ
て引取りドラム１２に巻取られる。上記メッキ液１４ａ
中には環状のアノード１５が設けられ、駆動されるカー
ボンコート光ファイバ１１を対向して押え、メッキ槽１
４を通過させるローラ１６，１７の一方のカソードとな
る金属ローラ１７と電源１８を介して接続されている。
なお、ローラ１６は絶縁されている。

【００１０】この装置を用いて金属コート層４を形成す
るには、金属ローラ１７を介してカソードとしての働き
をカーボンコート層３に与え、メッキ液１４ａ中のアノ
ード１５との間に通電させることによって光ファイバ表
面に標的金属を析出、堆積させる。

【００１１】すなわち、先ず第一段階として、ストライ
クメッキを用いて０．１〜１．０μｍ程度の一次金属層
をカーボンコート層３の表面にコーティングする。スト
ライクメッキは、液中にて発生する水素ガスによって表
面のクリーニング及び活性化を行なう手法で、堆積速度
が低い反面、表面の導電性が低い場合でも、安定な金属
膜が得られる。この一次金属層により、表面には充分な
導電性が与えられる。

【００１２】次に第二段階として、充分な電流密度を与
えた電解メッキ処理を行ない一次金属層の表面に二次金
属層をコーティングする。コーティング膜厚は、電流密
度と処理時間、すなわち、メッキ槽を通過させるカーボ
ンコート光ファイバの線速度によって決定される。表面
抵抗はコートする材質によって一義的に決定されるた
め、膜厚を稼ぐためには、線速度を遅くするか、処理時
間を長くとることが必要となる。前者は、生産性の悪化
につながるため、後者の処理時間の調整を行なうことが
望ましい。このために、二次金属層をカーボンコート光
ファイバ１１の軸方向に対してタンデムに連ねた連続処
理手法を採用する。

【００１３】金属コート層４材料としては、はんだ付け
性に優れたニッケル、銅などを用いることが好ましい。
このはんだ付け性は、表面のはんだ濡れ性と、はんだ付
けに伴うはんだ食われ性とについての判定に基づいて行
なった。

【００１４】はんだ付けは、はんだと標的金属との間の
合金反応に相当し、合金の形成領域が金属コート層４を
施したカーボンコート層３界面まで到達すると、層間剥
離が生じる可能性が高い。はんだ食われ性は、はんだ付
けに伴い剥離が生じなくなるかどうかの判定を行なっ
た。その結果により、はんだ付けによって剥離の生じな
い金属コート層４厚としてニッケルでは２μｍ以上、ま
た銅はニッケルに比べてはんだ食われ量が多いため、７
μｍ以上であることが望ましいことが判った。

【００１５】ところで、金属コート層４材料としてニッ
ケルを用いる場合、コーティング直後においては良好な
はんだ付け性を有するが、大気中の酸素により酸化し易
く、酸化したニッケルは極端にはんだ付け性が劣化する
ことが判った。また、金属コート層４材料として銅を用
いる場合、酸化してしまった後でもフラックスを使用す
ることにより酸化層の除去が可能で、問題はないのに対
し、酸化したニッケルはフラックスによって非常に除去
しにくいことが知られている。

【００１６】この問題を解決するため、図３に示すよう
に、ニッケルからなる金属コート層４に表面に保護層５
形成して、金属コート光ファイバ２３とするのが望まし
い。

【００１７】保護層５材料としては、金などが好適に用
いられる。Ａｕは、電解メッキ、無電解メッキ共に、適
用し易い材質であり、手法は場合に応じて使い分けられ
る。短尺物の処理には無電解メッキ、オンラインでの長
尺処理には電解メッキが適している。Ａｕは大気中で優
れた安定性を呈し、更に腐食性雰囲気下における非常に
優れた材質である。さらに、はんだ濡れ性にも非常に優
れている。しかし、はんだ食われ性が非常に高いため
に、単独で使用した場合、はんだ付け時にほとんど全て
がはんだとの合金層となってしまうために、実際には１
００μｍ以上の厚さが必要となってしまう。これらのこ
とから、金からなる保護層５とニッケルからなる金属コ
ート層４とを組み合わせることで、優れた表面濡れ性と
僅かなはんだ食われ性を与えることが可能となる。金か
らなる保護層５厚は、０．１μｍ以上あれば充分目的で
ある耐腐食・酸化性を与えることが可能である。また、
これを銅と組み合わせることも可能であり、やはり耐腐
食性を与えることが可能である。

【００１８】つぎに、上記金属コートファイバを用いて
光ファイバコイルを製造する方法を説明する。図４
（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）、（Ｄ）は、金属コートファイ
バ２３を用いて光ファイバコイルを製造する工程の一例
を示す図である。まず、図４（Ａ）に示すように、剥離
除去材２１を芯棒２２の周囲に巻き付ける。剥離除去材
２１としては、はんだを塗着した金属コート光ファイバ
から容易に剥離除去可能なものであれば材質は特定され
るものではなく、例えば、パラフィン紙が用いられる。
芯棒２２としては、金属コート光ファイバ２３が巻回さ
れた剥離除去材２１から容易に引き抜きが可能であれば
材質は特定されるものではない。また、芯棒２２の径は
目的とする光ファイバコイルの径に応じて設定される。
この実施例では、光ファイバコイルの径が約２０ｍｍに
なるような径に設定されている。

【００１９】ついで、図４（Ｂ）に示すように、芯棒２
２に巻かれた剥離除去材２１の表面に金属コート光ファ
イバ２３を巻回して巻回部２３ａを形成し仮止めした
後、上記剥離除去材２１から上記芯棒２２を引き抜く。
金属コート光ファイバ２３の巻き方としては、巻回部２
３ａの隣合う金属コート光ファイバ２３と金属コート光
ファイバ２３との間隔ができるだけ狭くなるように整列
巻を行なうことが好ましい。巻数、隣合う金属コート光
ファイバ２３と金属コート光ファイバ２３との間隔は特
定されるものでなく、用途に応じて変更することができ
る。

【００２０】ついで、図４（Ｃ）に示すように、上記金
属コート光ファイバ２３を上記剥離除去材２１とともに
はんだ２４が満たされたはんだ槽２５内に浸漬する。こ
のはんだ槽２５は、２６０℃程度に保たれ、はんだ２４
を充分に溶融している。はんだ２４としてはフラックス
入りでないものの方が望ましい。

【００２１】この後、上記金属コート光ファイバ２３を
はんだ槽２５から取り出すと、金属コート光ファイバ２
３の表面にはんだ付け性に優れた金属からなる金属コー
ト層４が形成されているため、選択的に金属コート層４
がはんだ付けされる。

【００２２】そして、図４（Ｄ）に示すように、上記金
属コート光ファイバ２３から上記剥離除去材２１を取り
除くと光ファイバコイル２６が得られる。この光ファイ
バコイル２６は、巻回部２３ａの隣合う金属コート光フ
ァイバ２３の金属コート層４と金属コート層４とが上記
はんだ２４によって溶着され、固定されている。剥離除
去材２１は、通常容易に剥離除去が可能であるが、フラ
ックスや剥離除去材２１表面の油脂などにより金属コー
ト光ファイバ２３に付着している場合には、表面を火炎
にて軽くあぶるだけで容易に除去が可能である。

【００２３】この実施例では、光ファイバ２の表面のカ
ーボンコート層３が導電体として作用し、不導体の光フ
ァイバ２に電解メッキを施して、はんだ付けが可能な金
属コート層４を形成することができる。また、巻回部２
３ａの金属コート光ファイバ２３の金属コート層４と金
属コート層４とがはんだ２４によって溶着され、復元力
が働きにくくなり、ほぼ巻回した状態で固定することが
できる。また、光ファイバ２を金属性リールなどに巻回
するものではないので、リールからの側圧によって光学
特性の劣化が生じることや、細径巻きした場合に側圧に
より破断が生じることがない。また、巻回された状態の
金属コート光ファイバ２３の固定にはんだが用いられて
いるので、通常のはんだごてによるはんだ付けによって
銅などの金属プレートに固定することができ、光増幅器
のパッケージへの実装が容易となる。従って、光ファイ
バ２の細径巻き後の固定が容易で、かつ光ファイバ２の
信頼性を損なうことなく、光ファイバコイル２６のコン
パクト化が可能となり、この光ファイバコイル２６が実
装される光増幅器の小型化が可能となる。また、巻回部
２３ａの金属コート光ファイバ２３の固着に、接着剤を
用いていないので、熱によって接着剤が溶けることがな
いことや、接着剤を乾燥させる工程がなく、耐熱性と製
造の高速化の向上が可能となる。

【００２４】また、本発明の製法においては、芯棒２２
としてはんだが２４が付着しないガラス、セラミックな
どの材料を使用すれば、剥離除去材２１は不要とするこ
とができる。また、はんだ槽２５に浸漬する方法以外に
巻回部２３ａに溶融したはんだを滴下する方法なども採
用できる。さらに、巻回部２３ａの全体をはんだで固着
する必要はなく、その長手方向に沿って一部だけをはん
だで固着してもよく、要は巻回部２３ａがその形態を保
持するに十分であればよい。

【００２５】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の光ファイ
バコイルは、金属コート層が形成されてなる金属コート
光ファイバを巻回した巻回部を有し、この巻回部の金属
コート光ファイバがはんだによって固着されてなるもの
であるので、巻回部の金属コート光ファイバの金属コー
ト層と金属コート層とがはんだによって溶着され、復元
力が働きにくくなり、ほぼ巻回された状態で固定され
る。また、光ファイバを金属性リールなどに巻回するも
のではないので、リールからの側圧によって光学特性の
劣化が生じることや、細径巻きした場合に側圧により破
断が生じることがない。また、巻回された状態の金属コ
ート光ファイバの固定にはんだが用いられているので、
通常のはんだ付けによって銅などの金属プレートに固定
することができ、光増幅器のパッケージへの実装が容易
となる。従って、光ファイバの細径巻き後の固定が容易
で、かつ光ファイバの信頼性を損なうことなく、光ファ
イバコイルのコンパクト化が可能となり、この光ファイ
バコイルが実装される光増幅器の小型化が可能であると
いう利点がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】 実施例において、金属コート光ファイバの一
例を示した断面図である。

【図２】 実施例において、金属コート層を形成するた
めの電解メッキ処理装置の一例をした概略図である。

【図３】 実施例において、保護層が形成された金属コ
ート光ファイバの一例を示した断面図である。

【図４】 上記金属コートファイバを用いて光ファイバ
コイルを製造する工程を示した図である。

【符号の説明】

２…光ファイバ、３…カーボンコート層、４…金属コー
ト層、５・・・保護層、１１…カーボンコート光ファイ
バ、１２…引取りドラム、１３…送り出しドラム、１４
…メッキ槽、１４ａ…メッキ液、１５…アノード、１６
…ローラ、１７…金属ローラ（カソード）、１８…電
源、２１・・・剥離除去材、２２・・・芯棒、２３・・・金属コ
ート光ファイバ、２３ａ・・・巻回部、２４・・・はんだ、２
５・・・はんだ槽、２６・・・光ファイバコイル

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 金属コート層が形成されてなる金属コー
   ト光ファイバを巻回した巻回部を有し、この巻回部の金
   属コート光ファイバがはんだによって固着されてなる光
   ファイバコイル。
2. 【請求項２】 金属コート光ファイバが、その最外層に
   保護層が形成された金属コート光ファイバであることを
   特徴とする請求項１記載の光ファイバコイル。
3. 【請求項３】 光ファイバが、希土類ドープ光ファイバ
   であることを特徴とする請求項１または２記載の光ファ
   イバコイル。
4. 【請求項４】 カーボンコート光ファイバの表面に電解
   メッキにより金属コート層を形成して金属コート光ファ
   イバを得、ついでこの金属コート光ファイバを巻回して
   巻回部を形成し、この巻回部の金属コート光ファイバの
   金属コート層に溶融はんだを塗着して、金属コート光フ
   ァイバをはんだによって固着することを特徴とする光フ
   ァイバコイルの製法。