JPH07309633A - ポリマーで被覆された光ファイバの引っ張り強度の増強方法 - Google Patents
ポリマーで被覆された光ファイバの引っ張り強度の増強方法Info
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- JPH07309633A JPH07309633A JP6175883A JP17588394A JPH07309633A JP H07309633 A JPH07309633 A JP H07309633A JP 6175883 A JP6175883 A JP 6175883A JP 17588394 A JP17588394 A JP 17588394A JP H07309633 A JPH07309633 A JP H07309633A
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- G—PHYSICS
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- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
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- 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
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- G02B6/03616—Optical fibres characterised both by the number of different refractive index layers around the central core segment, i.e. around the innermost high index core layer, and their relative refractive index difference
- G02B6/03638—Optical fibres characterised both by the number of different refractive index layers around the central core segment, i.e. around the innermost high index core layer, and their relative refractive index difference having 3 layers only
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 本発明は、増強された引っ張り強度を有する
ポリマーで被覆された光ファイバを製造する方法に関す
る。 【要約】 硬化ポリマーで被覆されたファイバを１００℃以上の温
度で加熱することにより、ファイバ引っ張り強度を２５
％かそれ以上増強できる。この硬化後の加熱はゆっつた
り巻き上げられたファイバを加熱オーブンに入れること
によってオフラインで好都合に行うことが出来る。これ
とは別に、硬化後の加熱は、ファイバの熱拡散炉を通し
たリールからリールへの工程でオンラインで行うことが
できる。より好ましい温度範囲は１００℃ないし３００
℃である。
ポリマーで被覆された光ファイバを製造する方法に関す
る。 【要約】 硬化ポリマーで被覆されたファイバを１００℃以上の温
度で加熱することにより、ファイバ引っ張り強度を２５
％かそれ以上増強できる。この硬化後の加熱はゆっつた
り巻き上げられたファイバを加熱オーブンに入れること
によってオフラインで好都合に行うことが出来る。これ
とは別に、硬化後の加熱は、ファイバの熱拡散炉を通し
たリールからリールへの工程でオンラインで行うことが
できる。より好ましい温度範囲は１００℃ないし３００
℃である。
Description
【０００１】
【発明の分野】本発明は、光ファイバの製造方法、特に
増強された引っ張り強度を増強したポリマーで被覆され
た光ファイバを製造する方法に関する。
増強された引っ張り強度を増強したポリマーで被覆され
た光ファイバを製造する方法に関する。
【０００２】
【技術背景】光ファイバは現代の電気通信システムのキ
ーとなる構成要素である。光ファイバは長距離でも大変
低い光損失で大量の情報量の載った光信号を伝送できる
ガラスの細い糸である。本質的に光ファイバは、第１の
屈折率のコアが第２の（より低い）屈折率のクラッドで
取り巻かれていることにより特徴づけられる小直径の導
波路である。臨界角より小さい角度でコアに入射した光
線は、そのファイバコアの内側で全反射することにな
る。このような光線は、そのファイバの光軸に沿って最
小の減衰で伝わる。典型的な光ファイバは、屈折率を制
御するわずかな濃度のドーパントを含む高純度のシリカ
からなる。
ーとなる構成要素である。光ファイバは長距離でも大変
低い光損失で大量の情報量の載った光信号を伝送できる
ガラスの細い糸である。本質的に光ファイバは、第１の
屈折率のコアが第２の（より低い）屈折率のクラッドで
取り巻かれていることにより特徴づけられる小直径の導
波路である。臨界角より小さい角度でコアに入射した光
線は、そのファイバコアの内側で全反射することにな
る。このような光線は、そのファイバの光軸に沿って最
小の減衰で伝わる。典型的な光ファイバは、屈折率を制
御するわずかな濃度のドーパントを含む高純度のシリカ
からなる。
【０００３】商用の光ファイバは、機械的摩滅と応力か
ら守るためポリマー コーティングされて供給されてい
る。典型的ポリマーはウレタン アクリレートである。
コーティングは典型的には、そのファイバが連続した工
程で引き出される際、紫外線にさらされて硬化される。
ら守るためポリマー コーティングされて供給されてい
る。典型的ポリマーはウレタン アクリレートである。
コーティングは典型的には、そのファイバが連続した工
程で引き出される際、紫外線にさらされて硬化される。
【０００４】ポリマー コーティング（被覆）は、ファ
イバに接着されているが、必要な時には、ほかのファイ
バとスプライスしたり光学デバイスと相互接続する際
に、目でみて分かるようきれいに剥離できることが営業
的に要求される。一般に受け入れられているファイバ
コーティングの付着度テストは引っ張りテストであり、
ポリマー コーティングからファイバを１ｃｍスライド
させるのに要する力を測定することにより行われる。
イバに接着されているが、必要な時には、ほかのファイ
バとスプライスしたり光学デバイスと相互接続する際
に、目でみて分かるようきれいに剥離できることが営業
的に要求される。一般に受け入れられているファイバ
コーティングの付着度テストは引っ張りテストであり、
ポリマー コーティングからファイバを１ｃｍスライド
させるのに要する力を測定することにより行われる。
【０００５】
【発明の要旨】出願人は、硬化（紫外線処理）ポリマー
で被覆されたファイバを１００℃以上の熱で処理するこ
とにより、ファイバ引っ張り強度を２５％以上向上でき
ることを発見した。この硬化後の熱処理は、曲がりくね
ったファイバをオーブンに入れることで都合良くオフラ
イン処理できる。あるいはまた、このキュア後の熱処理
は、ファイバを熱拡散炉を通したリールからリールへの
工程でオンラインで行うことができる。より好ましい温
度範囲は１００℃ないし３００℃である。
で被覆されたファイバを１００℃以上の熱で処理するこ
とにより、ファイバ引っ張り強度を２５％以上向上でき
ることを発見した。この硬化後の熱処理は、曲がりくね
ったファイバをオーブンに入れることで都合良くオフラ
イン処理できる。あるいはまた、このキュア後の熱処理
は、ファイバを熱拡散炉を通したリールからリールへの
工程でオンラインで行うことができる。より好ましい温
度範囲は１００℃ないし３００℃である。
【０００６】
【詳細な説明】引っ張り強度を強化する第１の段階は、
硬化ポリマーで被覆された光ファイバを供給することで
ある。図１は、クラッド領域１４で取り囲まれたコア領
域１３を含むグラス ファイバ１２からなる（剥離端１
１で示され）典型的に硬化されたファイバ１０の概念図
である。光ファイバはシングルモードでもマルチモード
でもよいが、数ミクロンのオーダーのコア直径を有し数
十ミクロンの厚さのクラッドが取り囲む、シングル モ
ード シリカ ファイバが好ましい。望ましくは、剥離
されたファイバ１２の外表面に、目に見えるポリマーの
かすがあってはならない。
硬化ポリマーで被覆された光ファイバを供給することで
ある。図１は、クラッド領域１４で取り囲まれたコア領
域１３を含むグラス ファイバ１２からなる（剥離端１
１で示され）典型的に硬化されたファイバ１０の概念図
である。光ファイバはシングルモードでもマルチモード
でもよいが、数ミクロンのオーダーのコア直径を有し数
十ミクロンの厚さのクラッドが取り囲む、シングル モ
ード シリカ ファイバが好ましい。望ましくは、剥離
されたファイバ１２の外表面に、目に見えるポリマーの
かすがあってはならない。
【０００７】未剥離のファイバ１５は硬化されたポリマ
ー コーティング１６からなり、このコーティングは第
１（内側）のコーティング１７と第２（外側）のコーテ
ィング１８から成る２層コーティングが好ましい。ポリ
マー コーティングは、炭化水素ポリマー、ポリエチ
ル、ポリカーボネート、ポリエステル、そしてシリコン
を含むさまざまなポリマーの内のどれでもよい。第１の
コーティングは、都合良く組織化され、柔らかくゴムの
ような組織を提供するのに対して、第２のコーティング
は都合の良いことに更に高度の交差結合でガラスのよう
な組織を有している。ポリマーはウレタン アクリレー
トでターミネートされているのが好ましい。ウレタン
アクリレートを末端に有する炭化水素ポリマーから成る
コーティングについては、１９９２年９月８日ポール
ジェー．シャスタック出願の、「光ファイバのための紫
外線硬化可被覆およびそれにより被覆された光ファイ
バ」というタイトルの米国特許第１４６，５３１に記述
されている。ウレタン アクリレートを末端に有するポ
リカーボネート ポリマーから成るコーティングについ
ては、１９９１年３月２１日付けの国際出願ＷＯ ９１
／０３５０３に「光学的グラス ファイバの主要なコー
ティング構成」と題して記述されている。
ー コーティング１６からなり、このコーティングは第
１（内側）のコーティング１７と第２（外側）のコーテ
ィング１８から成る２層コーティングが好ましい。ポリ
マー コーティングは、炭化水素ポリマー、ポリエチ
ル、ポリカーボネート、ポリエステル、そしてシリコン
を含むさまざまなポリマーの内のどれでもよい。第１の
コーティングは、都合良く組織化され、柔らかくゴムの
ような組織を提供するのに対して、第２のコーティング
は都合の良いことに更に高度の交差結合でガラスのよう
な組織を有している。ポリマーはウレタン アクリレー
トでターミネートされているのが好ましい。ウレタン
アクリレートを末端に有する炭化水素ポリマーから成る
コーティングについては、１９９２年９月８日ポール
ジェー．シャスタック出願の、「光ファイバのための紫
外線硬化可被覆およびそれにより被覆された光ファイ
バ」というタイトルの米国特許第１４６，５３１に記述
されている。ウレタン アクリレートを末端に有するポ
リカーボネート ポリマーから成るコーティングについ
ては、１９９１年３月２１日付けの国際出願ＷＯ ９１
／０３５０３に「光学的グラス ファイバの主要なコー
ティング構成」と題して記述されている。
【０００８】硬化されたポリマーで被覆された光ファイ
バの典型的な製造法は、所望の組成の光ファイバ プリ
フォームをまず製作して、そのプリフォームからファイ
バを引き出し、そしてそのファイバを未硬化のポリマー
のバスを通過させるというものである。そのポリマーは
典型的には紫外線にさらされて硬化される。不幸にも、
そのようなファイバの引っ張り強度は、何名かの顧客を
満足させるには十分なものではない。
バの典型的な製造法は、所望の組成の光ファイバ プリ
フォームをまず製作して、そのプリフォームからファイ
バを引き出し、そしてそのファイバを未硬化のポリマー
のバスを通過させるというものである。そのポリマーは
典型的には紫外線にさらされて硬化される。不幸にも、
そのようなファイバの引っ張り強度は、何名かの顧客を
満足させるには十分なものではない。
【０００９】出願人は、このように硬化されたポリマー
被覆ファイバを１００℃以上の温度で適度な時間加熱す
ることにより、そのファイバの引っ張り強度が２５％以
有意に増強され得ることを発見した。更に、この硬化後
の加熱が引っ張り強度を増強すると同時に、加熱して
も、引っ張った後グラス ファイバ上に残る目に見える
ポリマーかすは実質的に増加していない。広い範囲のい
ろいろなポリマー コーティングで、引っ張り強度の増
強が起こる。
被覆ファイバを１００℃以上の温度で適度な時間加熱す
ることにより、そのファイバの引っ張り強度が２５％以
有意に増強され得ることを発見した。更に、この硬化後
の加熱が引っ張り強度を増強すると同時に、加熱して
も、引っ張った後グラス ファイバ上に残る目に見える
ポリマーかすは実質的に増加していない。広い範囲のい
ろいろなポリマー コーティングで、引っ張り強度の増
強が起こる。
【００１０】より好ましい硬化後の加熱法は、フォース
エア オーブン中のオフライン加熱である。下記の表
１は、２つの２層被覆されたファイバの引っ張り強度を
加熱なしと加熱後とで比較している。タイプＡで示すコ
ーティングは、ＷＯ ９１／０３５０３で記述されたタ
イプのポリカーボネート ウレタンアクリレートであ
り、タイプＢで示すコーティングは、前述したシャスタ
ック特許で記述されたタイプの炭化水素ウレタン アク
リレートである。ゆったりと巻かれたファイバを、指定
の時間だけフォース エア オーブンで１４０℃で加熱
した。
エア オーブン中のオフライン加熱である。下記の表
１は、２つの２層被覆されたファイバの引っ張り強度を
加熱なしと加熱後とで比較している。タイプＡで示すコ
ーティングは、ＷＯ ９１／０３５０３で記述されたタ
イプのポリカーボネート ウレタンアクリレートであ
り、タイプＢで示すコーティングは、前述したシャスタ
ック特許で記述されたタイプの炭化水素ウレタン アク
リレートである。ゆったりと巻かれたファイバを、指定
の時間だけフォース エア オーブンで１４０℃で加熱
した。
【００１１】 表 １ 引っ張り力（lb/cm） コーティング 加熱なし 加熱１０分 加熱１００分 タイプＡ １．４ ２．３ ４．３ タイプＢ ２．０ ４．２ −−
【００１２】与えられた温度での引っ張り力の増強度は
時間の増加関数である。図２は、１４０℃で加熱した場
合の典型的なタイプＡの被覆ファイバの対時間引っ張り
力をプロットしたものである。
時間の増加関数である。図２は、１４０℃で加熱した場
合の典型的なタイプＡの被覆ファイバの対時間引っ張り
力をプロットしたものである。
【００１３】加熱増強した付着力の持続性を決定するた
めに、タイプＢのサンプルの引っ張り力を、相対湿度５
０％と９５％のもとで３日後および６週間後に測定し
た。ファイバはエージング前１４０℃で１０分間加熱さ
れた。下の第２表で示されるように、硬化後加熱の後で
観測された改良付着力は、こうした条件で僅かだけ減少
した。その効果としては、準安定ではないが、吸収した
水分でたやすく元に戻ることはないことがわかる。
めに、タイプＢのサンプルの引っ張り力を、相対湿度５
０％と９５％のもとで３日後および６週間後に測定し
た。ファイバはエージング前１４０℃で１０分間加熱さ
れた。下の第２表で示されるように、硬化後加熱の後で
観測された改良付着力は、こうした条件で僅かだけ減少
した。その効果としては、準安定ではないが、吸収した
水分でたやすく元に戻ることはないことがわかる。
【００１４】 表 ２ 引っ張り力（lb/cm） エージング条件 加熱なし 加熱 引出し後１時間５０％ＲＨ １．６ ３．３ 引出し後３日 ５０％ＲＨ １．６ ２．８ 引出し後３日 ９５％ＲＨ １．７ ２．９ 引出し後６週間５０％ＲＨ １．８ ２．９ 引出し後６週間９５％ＲＨ ２．１ ２．７
【００１５】これとは別に、硬化後の熱処理は、硬化さ
れたポリマーで被覆されたファイバを石英のライン炉を
通したリールからリールへの工程でオンラインで行うこ
とができる。下の表３では、加熱しないファイバと２６
０℃の炉を通したファイバとでその引っ張り強度を比較
している。具体的には、５０％相対湿度、２３℃で６ヶ
月エージングしたタイプＡの被覆ファイバは、内径４８
ｍｍの石英チューブで出来ている４０ｃｍのチューブ炉
を通して、リールから一定速度で引き出された。この加
熱されたファイバは、水素ガスの流れで冷却され、第２
のリールに巻き取られた。
れたポリマーで被覆されたファイバを石英のライン炉を
通したリールからリールへの工程でオンラインで行うこ
とができる。下の表３では、加熱しないファイバと２６
０℃の炉を通したファイバとでその引っ張り強度を比較
している。具体的には、５０％相対湿度、２３℃で６ヶ
月エージングしたタイプＡの被覆ファイバは、内径４８
ｍｍの石英チューブで出来ている４０ｃｍのチューブ炉
を通して、リールから一定速度で引き出された。この加
熱されたファイバは、水素ガスの流れで冷却され、第２
のリールに巻き取られた。
【００１６】表 ３ 条 件 引っ張り力（lbs/cm） 加熱なし ２．３ 2.4s,２６０℃ ２．５ 4.8s,２６０℃ ２．７ 7.2s,２６０℃ ２．９ 13s, ２６０℃ 失敗
【００１７】典型的ポリマーは３００℃以上の温度で分
解するため、３００℃以上の温度で加熱することは得策
でないと考えられ、ポリマーの変色や脆さにつながる。
解するため、３００℃以上の温度で加熱することは得策
でないと考えられ、ポリマーの変色や脆さにつながる。
【００１８】このように、硬化されたポリマーで被覆さ
れたファイバは、１００℃と３００℃の間の温度で、少
なくとも２５％引っ張り強度を増加させるのに十分な時
間、加熱されるべきである。必要な時間は温度に依存し
ている。１００℃で約５時間は必要である。１４０℃で
約５０分、そして２６０℃で約７秒である。さらに一般
的には、加熱時間に対する引っ張り強度に関して関係
式、Ｐ（t）＝Ｐo＋ΔＰ（１−ｅ-t/τ）が合致するこ
とが発見された。ここで、Ｐ（t）は時間ｔだけ加熱し
た後の引っ張り強度、Ｐo は加熱前の引っ張り強度の
値、ΔＰはＰの観測可能な最大増分、およびτは経験的
に決定できる時定数である。
れたファイバは、１００℃と３００℃の間の温度で、少
なくとも２５％引っ張り強度を増加させるのに十分な時
間、加熱されるべきである。必要な時間は温度に依存し
ている。１００℃で約５時間は必要である。１４０℃で
約５０分、そして２６０℃で約７秒である。さらに一般
的には、加熱時間に対する引っ張り強度に関して関係
式、Ｐ（t）＝Ｐo＋ΔＰ（１−ｅ-t/τ）が合致するこ
とが発見された。ここで、Ｐ（t）は時間ｔだけ加熱し
た後の引っ張り強度、Ｐo は加熱前の引っ張り強度の
値、ΔＰはＰの観測可能な最大増分、およびτは経験的
に決定できる時定数である。
【図１】本発明に従って処理され得る典型的に硬化ポリ
マーで被覆された光ファイバ概要図である。
マーで被覆された光ファイバ概要図である。
【図２】典型的ファイバの引っ張り強度へのオフライン
オーブン加熱の効果を表すグラフである。
オーブン加熱の効果を表すグラフである。
【符号の説明】１１ 剥離端 １２ グラス ファイバ １３ コア領域 １４ クラッド領域 １５ ファイバ １６、１７、１８ コーティング
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ヴァレリー ジーン カック アメリカ合衆国 07043 ニュージャーシ ィ，アパー モントクライア，ワーフィー ルド ストリート 45 (72)発明者 マーシア リー シリング アメリカ合衆国 07920 ニュージャーシ ィ，バスキング リッジ，キンナン ウェ イ 54
Claims (6)
- 【請求項１】ポリマーで被覆された光ファイバの引っ張
り強度を増強する方法において、該方法が：硬化された
ポリマーで被覆された光ファイバを供給するステップ；
および上記ファイバを、１００℃から３００℃の温度範
囲において、該引っ張り強度を少なくとも２５％増加さ
せるのに十分な時間加熱するステップからなることを特
徴とするポリマーで被覆された光ファイバの引っ張り強
度を増強する方法。 - 【請求項２】請求項１に記載の方法において、該ファイ
バを熱オーブン中でオフライン加熱することを特徴とす
るポリマーで被覆された光ファイバの引っ張り強度を増
強する方法。 - 【請求項３】請求項１に記載の方法において、該ファイ
バを熱拡散炉を通した工程でオンライン加熱することを
特徴とするポリマーで被覆された光ファイバの引っ張り
強度を増強する方法。 - 【請求項４】請求項１に記載の方法において、該ポリマ
ーで被覆された光ファイバが、炭化水素ポリマー、ポリ
エチル、ポリカーボネート、ポリエステル、およびシリ
コンから成るグループのポリマーで被覆されていること
を特徴とするポリマーで被覆された光ファイバの引っ張
り強度を増強する方法。 - 【請求項５】請求項１に記載の方法において、該ポリマ
ーで被覆された光ファイバが、末端にウレタンアクリレ
ートを有するポリマーで被覆されていることを特徴とす
る方法。 - 【請求項６】請求項１に記載の方法において、該ファイ
バがシリカから成っていることを特徴とするポリマーで
被覆された光ファイバの引っ張り強度を増強する方法。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US098972 | 1979-11-30 | ||
| US08/098,972 US5345528A (en) | 1993-07-28 | 1993-07-28 | Method for enhancing the pullout strength of polymer-coated optical fiber |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07309633A true JPH07309633A (ja) | 1995-11-28 |
Family
ID=22271787
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6175883A Withdrawn JPH07309633A (ja) | 1993-07-28 | 1994-07-28 | ポリマーで被覆された光ファイバの引っ張り強度の増強方法 |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5345528A (ja) |
| EP (1) | EP0636590A1 (ja) |
| JP (1) | JPH07309633A (ja) |
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| DE69614023T2 (de) * | 1995-04-20 | 2002-03-21 | At&T Ipm Corp., Coral Gables | Verfahren zum schnellen Auftragen und Härten einer Beschichtung einer optischen Faser |
| JP3955333B2 (ja) * | 1996-11-08 | 2007-08-08 | デーエスエム アイピー アセッツ ベー．ヴェー． | 放射線硬化性の光ガラスファイバー被覆用組成物、被覆光ガラスファイバー、及び光ガラスファイバーアセンブリー |
| US6110593A (en) | 1998-05-21 | 2000-08-29 | Dsm N.V. | Radiation-curable optical fiber primary coating system |
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- 1993-07-28 US US08/098,972 patent/US5345528A/en not_active Expired - Lifetime
-
1994
- 1994-07-20 EP EP94305371A patent/EP0636590A1/en not_active Withdrawn
- 1994-07-28 JP JP6175883A patent/JPH07309633A/ja not_active Withdrawn
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
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| EP0636590A1 (en) | 1995-02-01 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Application deemed to be withdrawn because no request for examination was validly filed |
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