JPS59218403A - 磁性ガラス被覆光フアイバおよびその製造方法 - Google Patents

磁性ガラス被覆光フアイバおよびその製造方法

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JPS59218403A
JPS59218403A JP58091554A JP9155483A JPS59218403A JP S59218403 A JPS59218403 A JP S59218403A JP 58091554 A JP58091554 A JP 58091554A JP 9155483 A JP9155483 A JP 9155483A JP S59218403 A JPS59218403 A JP S59218403A
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glass
optical fiber
magnetic
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magnetic glass
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小野 堅一
Toyotaka Manabe
真鍋 豊孝
Kazuhiro Kumasaka
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  • Surface Treatment Of Glass Fibres Or Filaments (AREA)
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、光フアイバ磁気センサ用などに適する磁性ガ
ラス被覆光ファイバとその製造方法に関するものである
。
光ファイバは大容量、低損失な光通信用伝送路として実
用されているが、近年、ファイバ中の光伝搬の特徴を利
用した各種の光フアイバセンサが注目されている。この
うち、磁界を高感度に検出できるセンサとして、磁性体
の磁気歪と光弾性効果によるファイバ中の光の位相変化
を利用する光フアイバ磁気センサが知られている。
この光フアイバ磁気センサのセンサ部は、単一モード光
ファイバの周囲を蒸着や電着にょシ磁歪の大きい金属で
被覆する方法(゛被覆法)、又は金属の管で光ファイバ
を包被する方法(包被法)、円筒状の高磁歪金属の周囲
に元ファイバを巻きつけて接着する方法(巻きつけ法)
、あるいは高磁歪の非晶質金m又は金属テープに直線状
に接着する方法(ストリップライン法)で構成されるこ
とが報告されている。しかしながら、金属又は非晶質金
属を蒸馬、ス・ぐツタリングなどで光フアイバ周囲を被
覆する方法は磁気歪力が光ファイバに伝わるに十分な厚
さの被覆層を得るのが困難であること、金属と光ファイ
バの界面で十分な密着力を得ることが困難であるなどの
欠点がある。電着による被覆法では十分な厚さの被覆層
が得られるものの、金属と光ファイバとの界面で十分な
密着力を得るのが困紐である。さらに、これら金属薄膜
被覆法の場合には、被覆金属と光ファイバの熱膨張差が
大きいため、周囲温度変化から生じる熱膨張差による歪
の影響を補償しなければならない欠点や、光フアイバ製
造ラインでの被覆層の連続形成が難 かしい欠点がある
。
一方、包被法2巻きつけ法、ストリップライン法は、い
ずれも高磁歪金属又は高磁歪非晶質金属と光ファイバと
の接着がエポキシ樹脂等の接着剤で接着されるため、室
温近辺の温度範囲でしか使用できない欠点や、周囲の温
度変化で被覆金属、接着剤、ファイバの熱膨張差による
歪を補償しなければならない欠点がめる。さらに1巻き
つけ法はセンサ部分が大きいため、比較的小さい領域の
磁界検出には適さない。
本発明は、このような事↑^を考慮して提案されたもの
で、光フアイバ素線の周囲に密着力が良く、熱膨張率も
光フアイバ素線と同程度な磁気相が析出するガラス(磁
性ガラス)を被覆した磁性ガラス被覆光ファイバと、通
常の光フアイバ製造ラインで容易に均一に製造できる磁
性ガラス被覆光ファイバの製造方法の提供を目的とする
ものである。
以下、図面に示した実施例にもとすき、本発明に係る磁
性ガラス被覆光ファイバおよびその製造方法について説
明する。
本発明における磁性ガラスとは、ガラスの組成中に鉄酸
化物を混合溶融して得られるガラス体において、冷却途
中あるいけその後の熱処理で該ガラス体の中にスピネル
構造、マグネットブランバイト構造、ガーネット構造、
またはオルソフェライト構造の酸化物磁性結晶を析出さ
せることによシ磁気的性質を示すガラスをいう。
したがって、本発明に係る磁性ガラス被色光ファイバと
tユ、コアガラスとクラッドガラスよシなる光ファイド
素線の周囲を該磁性ガラスで被控した光ファイバのこと
をいい、被椋層のマトリックスはガラス質であるため光
ファイバとの密着力#i弾固であり、高温度での磁界検
出も可n1テという特徴がある。さらに、本発明に係る
磁性ガラス被覆光ファイバは、従来技術鈍化べて被be
とラアイバとの熱膨張が同程度であるため、温度変化に
よる補償が容易であるという特徴がある。
本発明に関わる磁性ガラスは、ガラスの組成中にスピネ
ル構造又はマグネトブランバイト構造の酸化物磁性結晶
を析出させるため、5iot tB203 * PzO
s 、 Gearsから選ばれた少なくとも1種のガラ
ス形成酸化物とFeO+ Fe、5k41 Fears
などの少なくとも1種の鉄酸化物を主成分とし、これに
主として磁気特性を改善するNiO、Coo 。
MnO、Li2(J 、 BaO、SrO、PbO、R
20m (R=Y + La 、 Nd * Sm t
 Eu 、 Gd 、 Tb * Dy + )(o。
Er 、 Tm 、 Yb )の酸化物と、主として結
晶化温度、軟化温度、流動性などのガラス化状態に影響
するAtzOs + ZnO、NazO+ K2O、C
aOの酸化物の少なくとも1種以上を必要に応じて添加
した混合物から成λ。特に、本発明の目的に対しては、
高磁歪で知られるスピネル構造のマグネタイトやコバル
トフェライトなどの結晶がガラス中に析出するような組
成が好ましい。また、検出磁界が微少な場合は低保磁力
のソフト7エライトの結晶がガラス中に析出する組成、
検出磁界が大きい場合は高保磁力のバリウムフェライト
などの結晶がガラス中に析出する組成検出磁界が高周波
の場合はガーネット7′エライト。
オルソフェライト々との結晶が適宜選ばれる。
次に本発明の磁性ガラスm ?光ファイバの製造法につ
いて以下に説明する。J まずガラス形成酸化物原料と鉄酸化物原料および添加物
原料とから成る混合物をその組成に依存する溶融内置以
上で浴解し、水冷したステンレス製金型などに釣込み、
急速冷却してガラス化状愈とする。均一化のためにこれ
を粉砕し、良くかきまぜたガラス粉砕体を第1図に示す
ような溶解チャンバ1に装入し、溶融又は十分に軟化せ
しめ、導出口2を通じて線引きされた光フアイバ素線3
が通過している被覆るつは4へ注入又は滴下する1、溶
融又は十分に軟化した磁性ガラスとなる混合物の中を通
過し、被覆るつは′の貫通孔5よシ出てきた光ファイバ
は、その周囲に磁性ガラスが所定のルさて均一に被覆さ
れた本発明の目的とする磁性ガラス被色光ファイバ6と
なる。この磁性ガラス被接光ファイバ6は、冷却条件に
よシ、そPままの状態で磁性を示すこともあるが、その
後に連続的に熱処理炉中を通過させ、被覆ガラス中に酸
化物磁性結晶を十分に析出させる方法により、よシすぐ
れた磁気特性を示す磁性ガラス被覆光ファイノ(6を得
ることが出来る。さらに、必要に応じ、特定の部分にの
み酸化物磁性結晶を析出させる場合には、被覆るつは4
の中を通過し貫通孔5より出て来た磁性ガラスとなるガ
ラスが被接された光ファイバを、被覆ガラス中に酸化物
磁性結晶の析出が起こらない速さで冷却し、非磁性のガ
ラスが被覆された元ファイバを得る。このようなガラス
被妨光ファイバに対し、必要な部分にのみ種々な加熱方
法で熱処理を行い、熱処理部分にのみ酸化物磁性結晶を
析出させることにより特定個所だけが磁気特性を示す6
b性ガラス被保光フアイバを得ることが出来る。
本発明の製造方法における熱処理の温度は磁性ガラスの
組成に依存するものであるが、通常、500℃〜130
0℃の@度範囲である。なお、光フアイバ素線に磁性ガ
ラスを必要な厚さで均一に被覆するには、線引き速度、
被覆るつは4内の磁性ガラスとなる混合物の温度と汁お
よび貫通孔5の径が重電である。このため、被覆るつは
4内の混合物の量は一定となるよう溶解チャンバ1から
の流入見・をバルブ7等で調節することが望ましい。ま
た、上記説明では、あらかじめ溶解、冷却および粉砕し
た磁性ガラスとなる粉砕体を溶解チャンバ1に挿入した
が、所定の酸化物原料を溶解チャンバ1に10接挿入し
溶解しても良い1.また、上記説明では、光ファイバ素
11J71に磁性ガラスを連続的に被覆する方法にイリ
ー用する装置の一例を示したに過ぎず、本発明は上記説
明の装置に限定されるものではない。
なお、第1図中、8はプリフォーム、9はヒータ、10
は溶融ガラスを示す。
以下、実施例によシ本発明の詳細な説明する1゜(実施
例1) B203 15モル% 、 5i0235モル% 、 
Fezes20モル−+ Co05モル% 、 R1n
015モル%。
ALwOs 5モル%、Ma2O’5モル%を白金るつ
は中で約1400℃で溶解し、水冷ステンレス金型に急
冷してガラス体を得た1、、このガラス体を粉砕し、粉
体状ガラス体とした。これを第1図に示す溶解チャンバ
に装入して約1400℃でW4 jlし、プリフォーム
ロッドの底部よ930m7分の速度で線引きした直径8
0μmの光フアイバ素線が通過している波相るつ#1に
るつは内の量が一定量となるように注入した。この際、
被覆るつぼはその中のガラスの溶融状態を保つため、約
1100℃に加熱した。この磁性ガラスとなるガラス溶
融体の中を30m/分 の速度で通過した光ファイバは
、その周囲が約10μm厚さの磁性ガラスで被覆された
外径約100μmの磁性ガラス被り光ファイバとなった
1、このようKして製造したEB性ガラス被覆光ファイ
バは、そのままでは磁化を殆んど示さなかったが、これ
を900℃で3時間の熱処理を行ったところ、測定磁場
5KOeの条件で磁化の強さ9.5 emu/fs抗磁
力420eの磁気特性を示した。また、X線回折分析に
よシ、スピネル構造の磁性結晶が析出しでいることを確
認した。
(実施例2) 13z0335モル%、 Fe20a35モル% 、 
1(aQ25モル%、rぐ205モル係を白金るつほで
約1250℃で治解し、水冷ステンレス金型に急冷して
ガラス体を住た。実施6111と回ト]に、粉体状ガラ
ス体とし、これを溶解チャンバに装入して溶ハエし、1
0’00℃に加熱した波相るつほにるつ11内の側が一
定開と2ヒるよう注入した。。
この被48るつほの溶h11!ガラスの中f 15 m
/分の線速でプリフォームから柚j引きした光ファイバ
木粉を通過させて磁性ガラス被り元ファイバとし、その
後、1000℃に加熱した髪さ1rrLのトンネル炉を
jの過させて熱処理した。
このようにして約20μmのル1さの磁性ガラスで波相
された外径約120μmの磁性ガラス被り光ファイバを
得た。、得られたファイバの磁気特性は、測定磁場2 
KOeの条件で磁化の強さ16emu/f、抗磁力23
00eであった。さらにこのファイバに対し600℃、
5時m1の熱処理を行った場合、磁気特性は磁化の強さ
18,5emu/9.抗磁力5800eとなった1、ま
た、X鼾・1回折分析により、被覆層にはマグネットブ
ランバイトhIh告のfd磁性結晶析出していることを
確認し7た。
(実1t!!+ 9!l 3 ) Si0232 モル%+ P2O55モル% 、 Ge
z0310 モル% + Fe2O325モル% + 
Lizo 5モル% + Al2O38モル%、 Ca
015 %ル%を白金るつは中で約1350℃で溶解し
、水冷ステンレス製金型に急冷してガラス体をイ仔た。
このガラス体を粉砕して粉体状とし、溶解チャンバで溶
解して1ooo℃に加熱した被覆るつほへ注入した。前
例と同様に、この中を直径80μmの光ファイバ素線を
20m/分の線速で通過さぜ、直径約114μm の磁
性ガラス被覆光ファイバを得た。この状態では、磁化は
殆んど観、測されなかったが、800℃で5時間の熱処
理により、測定磁場5KOeの条件で磁化の強さ14 
emvf。
抗磁力330eの磁気特性を示した。また、X綜目N 
分析によシ、被a層にはスビネ゛ルイ14 造’7)(
jf%性結晶が析出していることを確にした。
実施例 Si0230モに% + B2O320モに% 、 F
ezes20モル%w Ni010 モル% m入信0
10 モルqbZn05モル%、&05モル%を白金る
っほで約1400℃で浴解し、水冷ステンレス製金型に
急冷してガラス体を得た。これを粉体状とし、溶解チャ
ンバで溶解して、1000℃に加熱した被覆るつぽ)注
入した。前例と同様に、この中を直径80μmの元ファ
イバ素線を10m/分の線速で通過させ、直径約100
μmの磁性ガラス被覆光ファイバを得た。とのファイバ
を650℃で20時曲の熱処理を行った結原、磁化の強
さ9 emu / W *抗磁力270eの磁気特性を
示す磁性ガラス被覆光ファイバとなった。また、X線回
折分析によシ被覆層にはスピネル構造の磁性結晶が析出
していることを確認した。
(実施例5) SiO230モk % + Bia320 %に%m 
’F、ezOa12モル% 、 Y2O312モル% 
、 Na2O26モル%を白金ルツボで1300℃ない
し1400℃で加熱、溶解し、水冷ステンレス設合io
l+に溶湯を注いで急冷した。以下、?ji、I実施例
と同様に、粉体状に粉砕し、藩解チャンバで溶解し、約
1100℃に加熱した被ωるっ)Iへ注入し、この中を
光ファイバ素糾を通過させて直径約150μmの磁性ガ
ラス被覆ファイバトシ、この7アイバを700℃で2時
間、続いて820 ℃で2時m1熱処理を施こし、所望
の磁性ガラス柚賛ファイバとした。磁化の強さは約4 
emu / fで、X線回折によりイツトリウム鉄オル
ソフェライトの磁性結晶が析出していることを確認した
。
(実施例6) St(h 20モル% * B2O35モル%+ F 
e20s 21モル%、 Pb030モル” 、fdt
Os ”モル%。
PbF216モル係を白金るっほに入れ、約1300℃
で溶解し、水冷ステンレス製金型に注いで急冷した。次
いで、前実施例と同様に、粉砕後溶解チャンバで溶解、
約1100 ℃に加棒ファイバとし、このファイバを約
700℃で約15時間熱処理し、ガドリニュクム鉄ガー
ネットの磁性結晶(磁化2emu/り)が析出している
ことをX!Ii1回折で確め/也。
以上、図面および実か・1例によ#)説明したように、
本発明に係る砂付ガラス被色光ファイバは、磁性ガラス
を従来の元ファイバl’(H遣工柱で連続的に被挿でき
る利点がある古ともに、被粋層のマトリックスはS 1
021 B 203なとを主体とするガラスデJである
ため、光ファイバ素線との密層は強II′rlであシ、
高温度でもその密着力は紹持され、高睨、1隻での磁界
検出もiiJ能である。また、被佇ガラスの熱膨張率は
光ファイバ素線の熱膨張ギと同8度であるため、内置俊
化で・め熱81+?張差に伴う歪に対する補償も容易で
ある。したがって、これらの利点を持つ本発明に係る磁
性ガラス1%9 B> 5“Lファイバは、磁気センサ
用光ファイバに適している。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明に係る磁性ガラス被り光ファイバを製造
する製造装置の櫃略図である。 図面中、 1は溶解チャンバ、 2は導出口、 3は光ファイバ素線、 4は抜角るつは、 5は月通孔、 6は磁性ガラス抜楼光ファイバ、 7はバルブ、 8はグリフオーム、 ちはヒーター、 IOは溶融ガラスである。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 +11  コアガラスとクラッドガラスとから成る光ガ
    ラスファイバの周囲に磁性ガラス被覆層を形成したこと
    を特徴とする磁性ガラス被覆光ファイバ。 (21前記磁性ガラス被覆層が5t(h 、 1hOs
     +P m Os + G e203から選ばれた少な
    くともINのガラス形成酸化物と鉄を含む酸化物とを生
    成谷とし、副成分としてNiO、CoO+ MnO。 LizO,BaO、SrO、PbO、R*Os  (B
    itイツトリウム又は希土類元素) 、 At冨Os 
    + ZnO5Na201 K20 e CaOのうちか
    ら選ばれた少なくとも1種以上の酸化物を含むことを特
    徴とする特許請求の範自第1項記載の磁性ガラス被覆光
    ファイバ。 (3)磁性ガラスとなる酸化物の混合物を熔融あるいは
    十分に軟化せしめた中を光フアイバ素線を連続的に通過
    せしめ、その周部に磁性ガや、ラスを被覆して得た磁性
    ガラス被核光ファイバを加熱し、被覆層内に酸化物磁性
    結晶を析出させることを特徴とする磁性ガラス被覆光フ
    ァイバの製造方法。
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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS62182952U (ja) * 1986-05-13 1987-11-20
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