JPH11190807A

JPH11190807A - 光伝送チューブ

Info

Publication number: JPH11190807A
Application number: JP9367191A
Authority: JP
Inventors: Atsushi Hotta; 篤堀田; Minoru Ishiharada; 石原田　　稔; Itsuo Tanuma; 逸夫田沼
Original assignee: Bridgestone Corp
Current assignee: Bridgestone Corp
Priority date: 1997-12-25
Filing date: 1997-12-25
Publication date: 1999-07-13

Abstract

(57)【要約】【課題】加締め時の（外的原因による）損傷や使用時
のチューブの膨潤（内的原因）による損傷等を防止し
て、光散乱損失を大幅に低減した高性能のものを提供す
る。【解決手段】封止栓３の側面表面上に被覆層６を形成
した。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、一端で受光した
光をチューブ内で伝送させ側面から出射・発光する光伝
送チューブに係り、特に長期に亘り光伝送機能を損なう
ことがない光伝送チューブに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来既知の光ファイバーとしては、石英
ガラス、多成分ガラスなどの無機ガラス系光ファイバー
と、ポリメチルメタクリレートやポリスチレン等のプラ
スチック系光ファイバーとが知られているが、これらは
コア材とクラッド材がともに固体材料からなる全固体型
の光ファイバーである。

【０００３】これらの光ファイバーは優れた特性を有す
るものの、可撓性には限界があり、また大容量の光を伝
送するための大口径化には、直径１０〜１０００μｍ程
度のファイバーを多数束ねる必要がある。この場合、光
ファイバーをいかに高密度に束ねても、ファイバー間に
は空隙が残るため、光を入射するときの有効受光面積が
狭くなり、効率が悪くなる上、コストも非常に高くな
る。

【０００４】一方、これらの全固体型光ファイバーとは
別に、例えば米国特許第４００９３８２号、同第３８１
４４９７号公報に記載されているようにコア材が液体の
光ファイバーが知られている。これらの液体系光ファイ
バーは、可撓性中空管状のクラッドの内部に前記クラッ
ドよりも屈折率の高い液状のコアを充填し、またクラッ
ドの両端開口部が窓材によりそれぞれ封止されたもので
あり、大口径化が容易で、有効受光面積が広く高効率で
あり、かつ経済性にも優れたものとすることが可能であ
る。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】上記のごとき液体系光
ファイバーは優れた特性を有するものであるが、この光
ファイバーの作成時に金属スリーブ、例えばステンレス
スチールなどで両端外周部を１周に亘って加締める際に
加締め部における不整合等が起因して損傷等をおこすこ
とがある。その結果、クラッド内面の平滑性が失われて
光散乱損失が生じ、光量透過率が低減してしまうという
問題があった。また、使用中にチューブの膨潤作用等に
より内部損傷等を発生して光散乱損失をもたらすことも
ある。

【０００６】本発明は、このような問題点に着目してな
されたものであり、加締め部におけるクラッド内面の凹
凸性を補正して封止栓およびクラッド界面の内面平滑性
を向上させ、その結果光伝送チューブの作成時或いは使
用時の長期間に亘ってチューブ内での損傷など発生を有
効に防止した、換言すれば、長期に亘り光伝送機能を損
なわれることのない高性能の光伝送チューブを提供する
ことを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明者は、上記目的を
達成するため鋭意検討・研究を行った結果、管状のクラ
ッド内部にクラッドの屈折率より高い屈折率を有する液
状又は流動状の透明コアを充填し、上記クラッドの両端
開口部を封止栓で閉塞してなる光伝送チューブにおい
て、封止栓の側面表面上に被覆層又は被覆膜を設けるこ
とが有効であることを知見した。即ち、従来は、通常ガ
ラスである封止栓を金属スリーブで加締めるものである
が、その封止栓と金属スリーブの境界に位置するゴム・
エラストマー・樹脂などのクラッド材は硬度も低く、そ
の形状を維持することが難しい。しかも、そのように変
形・損傷したクラッドからは光が漏れて散乱を起こす原
因になっていた。さらに詳しく述べると、加締めにより
クラッドが図３のように変形し、変形個所Ｘ（クラッド
１と封止栓３の界面において）にコア液２が侵入し、こ
のため、コア２−クラッド１界面の平滑性が失われ、入
射光が外部へ漏洩してしまう。そこで、このような光伝
送チューブの封止栓の側面表面上に種々のゴム・エラス
トマー・樹脂を被覆し各種実験・検討を行った結果、光
散乱損失を低減させることができる光伝送チューブが得
られることを知見し、本発明をなすに至ったものであ
る。

【０００８】

【発明の実施の形態】以下、本発明につき更に詳しく説
明すると、本発明の光伝送チューブは、図１に示したよ
うに、管状のクラッド１内部にこのクラッド１の屈折率
より高い屈折率を有する液状又は流動状の透明コア２を
充填し、上記クラッド１の両端開口部をそれぞれ封止栓
３で閉塞してなるものであり、この場合、上記クラッド
１の両端外周部にこれを覆って筒状の金属スリーブ４を
嵌合すると共に、これら両スリーブ４の加締め部５を加
締めて形成し、該スリーブ４及び上記クラッド１の両端
外周部を圧縮変形させたものである。また、封止栓３の
側面表面上に被覆層６を設けている。

【０００９】この光伝送チューブは、少なくともその一
方の光の入射側の封止栓３は透明材料で形成され、この
封止栓３から入射された光が上記コア２に伝送され、更
にクラッド１で反射されながらコア２の他端方向に伝わ
り、他方の封止栓３が透明材料にて形成されている場合
は、この他方の封止栓３から光が出射するものである。

【００１０】ここで、中空管状のクラッド１を形成する
材料としては、プラスチックやエラストマーなどのよう
に可撓性を有し、チューブ状に成形可能で、屈折率の低
い材料を用いることが好ましい。その具体例としてはポ
リエチレン、ポリプロピレン、ポリアミド、ポリスチレ
ン、ＡＢＳ樹脂、ポリメチルメタクリレート、ポリカー
ボネート、ポリ塩化ビニル、ポリ塩化ビニリデン、ポリ
酢酸ビニル、ポリエチレン−酢酸ビニル共重合体、ポリ
ビニルアルコール、ポリエチレン−ポリビニルアルコー
ル共重合体、フッ素樹脂、シリコン樹脂、天然ゴム、ポ
リイソプレンゴム、ポリブタジエンゴム、スチレン−ブ
タジエン共重合体、ブチルゴム、ハロゲン化ブチルゴ
ム、クロロプレンゴム、アクリルゴム、ＥＰＤＭ、アク
リロニトリル−ブタジエン共重合体、フッ素ゴム、シリ
コンゴムなどが挙げられる。

【００１１】この中でも屈折率が低いシリコーン系ポリ
マーやフッ素系ポリマーが特に好ましく、具体的にはポ
リジメチルシロキサンポリマー、ポリメチルフェニルシ
ロキサンポリマー、フルオロシリコーンポリマー等のシ
リコーン系ポリマー、ポリテトラフルオロエチレン（Ｐ
ＴＦＥ）、四フッ化エチレン−六フッ化プロピレン共重
合体（ＦＥＰ）、四フッ化エチレン−パーフロロアルコ
キシエチレン共重合体（ＰＦＥ）、ポリクロルトリフル
オロエチレン（ＰＣＴＦＥ）、四フッ化エチレン−エチ
レン共重合体（ＥＴＦＥ）、ポリビニリデンフルオライ
ド、ポリビニルフルオライド、フッ化ビニリデン−三フ
ッ化塩化エチレン共重合体、フッ化ビニリデン−六フッ
化プロピレン共重合体、フッ化ビニリデン−六フッ化プ
ロピレン−四フッ化エチレン三元共重合体、四フッ化エ
チレンプロピレンゴム、フッ素系熱可塑性エラストマー
などが挙げられる。これらの材料は単独又は２種以上を
ブレンドして用いることができる。

【００１２】一方、コア２を形成する材料としては、ク
ラッド材よりも屈折率が高い液状又は流動状の透明材料
が用いられる。この液状又は流動状の透明材料の具体例
としては、無機塩の水溶液、エチレングリコールやグリ
セリン等の多価アルコール、ポリジメチルシロキサンや
ポリフェニルメチルシロキサン等のシリコーンオイル、
ポリエーテル、ポリエステル、流動パラフィン等の炭化
水素、三フッ化塩化エチレンオイル等のハロゲン化炭化
水素、トリス（クロロエチル）ホスフェートやトリオク
チルホスフェート等の燐酸エステル類、ポリマーを適当
な溶媒で希釈したポリマー溶液が挙げられる。

【００１３】なお、コア２は、大気からの空気などの侵
入を防止するため、通常クラッド１内に大気圧より高い
圧力をもって封入される。

【００１４】封止栓３としては、光の窓材として作用さ
せる際は、封止栓３を形成する材料は透明であることが
必要であり、かかる封止栓３の材料として具体的には、
石英ガラス、パイレックスガラス、多成分ガラス、サフ
ァイア、水晶などの無機ガラス、ポリエチレン、ポリプ
ロピレン、ＡＢＳ樹脂、アクリロニトリル・スチレン共
重合樹脂、スチレン・ブタジエン共重合体、アクリロニ
トリル・ＥＰＤＭ・スチレン三元共重合体、スチレン・
メチルメタクリレート共重合体、（メタ）アクリル樹
脂、エポキシ樹脂、ポリメチルペンテン、アリルジグリ
コールカーボネート樹脂、スピラン樹脂、アモルファス
ポリオレフィン、ポリカーボネート、ポリアミド、ポリ
アリレート、ポリサルホン、ポリアリルサルホン、ポリ
エーテルサルホン、ポリエーテルイミド、ポリイミド、
ポリエチレンテレフタレート、ジアリルフタレート、フ
ッ素樹脂、ポリエステルカーボネート、シリコーン樹脂
等の有機ガラスやプラスチック透明材料を挙げることが
できる。この中でも石英ガラス、パイレックスガラス、
多成分ガラス等の無機ガラスは透明性のみならず、耐熱
性にも優れ、また化学的にも安定であるため、その内側
端面で接触するコアや、その外側端面で接触するガスや
水分とも化学的に反応せず、長期的に優れた性能をもた
らすことができる。

【００１５】金属スリーブ４は、ステンレススチール、
アルミニウム、銅、真ちゅう等の銅合金、スチール、チ
タン、ニッケル等により形成し得るが、中でもステンレ
ススチール、アルミニウム、銅、銅合金が耐食性、熱伝
導性、コストなどの点から好適に用いられる。

【００１６】また被覆層６は、本発明にあって封止栓３
側面の被覆手段として機能するものであり、この実施例
では封止栓３の側面（外周面）全体に被覆されており、
プラスチック、エラストマー、金属、ガラス、無機材料
の中から選定することができる。具体的には、ポリアミ
ド、エポキシ樹脂、ポリ塩化ビニル、ポリカーボネー
ト、ポリスチレン、フッ素樹脂、ブチルゴム、ハロゲン
化ブチルゴム、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリウ
レタン、塩酸ゴム、天然ゴム、ポリイソプレンゴム、ポ
リブタジエンゴム、クロロプレンゴム、アクリルゴム、
ＥＰＤＭ、フッ素ゴム、シリコーンゴム等の高分子材料
をコーティング、押し出し成形、或いはテープ状材料の
巻き付け、熱収縮処理などにより封止栓３に被覆するこ
とができる。特に、フッ素樹脂、フッ素ゴム、シリコー
ンゴムは耐熱性に優れ、屈折率もクラッド材に近いので
推奨される。また、ＳＵＳ、アルミ、銅、鉄などの金属
材料を蒸着、スパッタなどによりめっきして金属層６を
形成・被覆することもできる。これらの被覆層６の材料
は単体或いは他の材料との複合体として用いることもで
きる。

【００１７】なお、被覆層６として赤外線用膜、紫外線
用膜を使用する場合には、可視光線を妨げず、これを透
過させるように透明であることが好ましく、このため金
属膜などにあってはオングストロームオーダーの薄さに
して光を通すように膜厚を選定することが好ましい。ま
た、上記赤外線反射もしくは吸収剤や紫外線反射もしく
は吸収剤は、カットすべき波長に合せてその膜の厚さを
変えることで、所望する赤外線、可視光線或いは紫外線
カットを達成させるもので、従って赤外線用膜、紫外線
用膜の厚さは、このように透明性及びカットすべき波長
に応じて選定することが好ましい。また、透明性を必要
としない場合は、金属やセラミックスなどを用いること
ができる。

【００１８】なお、この実施例では封止栓３の外周面に
被覆層６を形成したが、これ以外に、例えばクラッド内
周面のうち少なくとも封止栓が封入される部位に、同様
の被覆層を形成してもよい。さらに、封止栓及びクラッ
ド双方の各対向接触部位に被覆層を形成してもよい。ま
た、所定の強度等を有するものであれば、被覆層よりも
薄い被覆膜であってもよい。

【００１９】実験例１光伝送チューブとして内径６mm、肉厚１mmのジメチルシ
リコーンチューブをクラッド１として使用し、その内面
に被覆層６としてフッ素ゴム（ｎ＝1.38）を被覆したも
のを用いる。コア２としてはメチルフェニルシリコーン
オイルを使用し、封止栓３として直径６mm、長さ３０mm
のＢＫ７ガラスロッドを使用した。ＢＫ７ガラスロッド
の側外面には、被覆層６としてフッ素ゴム（ｎ＝1.38）
を厚さ５０μｍに亘って被覆したものを用いる。さらに
金属スリーブ４として内径８．３mm、肉厚１mmのアルミ
ニウムを使用し、ゾーン加締めをして、本願発明に係る
光伝送チューブＡを得た。得られた光伝送チューブＡの
光透過率を調べたところ、図２のようになった。すなわ
ち、入射角度〜±３５度のところの光透過率は１０％
程、封止栓に何も被覆していない光伝送チューブＢ（実
験例３）より上がった。

【００２０】実験例２クラッド１として内径８mm、肉厚０．５mmのＦＥＰチュ
ーブを使用し、コア２としてメチルフェニルシリコーン
オイルを使用し、封止栓３として直径８mm、長さ３０mm
のパイレックスガラスロッド（ｎ＝1.48）を使用し、そ
の封止栓３の側面に被覆層６としてシリコーンゴム（ｎ
＝1.41）を１００μｍ被覆する。以上の方法により、入
射角度３０度のところの光透過率は８％封止栓に何も被
覆していない光伝送チューブＢ（実験例３）より上昇し
た。

【００２１】実験例３クラッド１として内径６mm、肉厚１．０mmのジメチルシ
リコーンチューブを使用し、その内面に被覆層６として
フッ素ゴムを２０μｍ被覆したものを用いる。コア２と
してメチルフェニルシリコーンオイルを使用し、封止栓
３として直径６mm、長さ３０mmのＢＫ７ガラスロッドを
使用した。以上の方法により得られた本願発明の比較例
（被覆層を形成させていない光伝送チューブＢ）に係る
光伝送チューブを熱衝撃試験（−３０℃〜１２０℃を１
時間スイープで５００サイクル）にかけたところ封止栓
３が８mmチューブ外側にずれていた。

【００２２】

【発明の効果】以上説明してきたように、本発明の光伝
送チューブは、その金属スリーブの加締め等による外的
作用、さらにチューブ膨潤などの内的作用の損傷・耐久
への確実な防止策として非常に有効であり、これにより
光散乱損失を大幅に低減させることができるので光伝送
チューブそのものの性能を著しく向上させることができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明に係る光伝送チューブを示す断面図。

【図２】比較実験結果を示すグラフ。

【図３】従来の欠点を示す説明図。

【符号の説明】

１クラッド２コア３封止栓４金属スリーブ５加締め部６被覆層

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】管状のクラッド（１）内部にこのクラッ
ド（１）の屈折率より高い屈折率を有する液状又は流動
状の透明コア（２）を充填し、上記クラッド（１）の両
端開口部を封止栓（３）で閉塞してなる光伝送チューブ
において、封止栓（３）の側面表面上に被覆層（６）又は被覆膜を
設けることを特徴とする光伝送チューブ。
【請求項２】管状のクラッド（１）内部にこのクラッ
ド（１）の屈折率より高い屈折率を有する液状又は流動
状の透明コア（２）を充填し、上記クラッド（１）の両
端開口部を封止栓（３）で閉塞してなる光伝送チューブ
において、前記クラッド（１）内周面の少なくとも封止栓（３）が
封入される部位に被覆層（６）又は被覆膜を設けること
を特徴とする光伝送チューブ。
【請求項３】管状の金属スリーブ（４）を上記クラッ
ド（１）の両端外周部にこれを覆ってそれぞれ嵌合し、
これら両スリーブをそれぞれ加締めて該スリーブ（４）
及び上記クラッド（１）の両端外周部に１周に亘って加
締め部（５）を形成したことを特徴とする請求項１又は
２に記載の光伝送チューブ。