JP2581285B2 - 耐熱性光ファイバの製造方法 - Google Patents
耐熱性光ファイバの製造方法Info
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- JP2581285B2 JP2581285B2 JP2237677A JP23767790A JP2581285B2 JP 2581285 B2 JP2581285 B2 JP 2581285B2 JP 2237677 A JP2237677 A JP 2237677A JP 23767790 A JP23767790 A JP 23767790A JP 2581285 B2 JP2581285 B2 JP 2581285B2
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- optical fiber
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- Optical Fibers, Optical Fiber Cores, And Optical Fiber Bundles (AREA)
- Surface Treatment Of Glass Fibres Or Filaments (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は耐熱性光ファイバの製造方法に係り、特に耐
熱コーティングを改善したものに関する。
熱コーティングを改善したものに関する。
［従来の技術］ 光ファイバは通信用ばかりでなく、データ処理や計測
の分野に使用されてきている。これらのデータ処理や計
測分野のなかで、特に高温環境下にある測定系、例え
ば、熔鉱炉や地熱発電での制御システムには、高温に耐
える耐熱光ファイバの要求が高まっている。この要求に
対して現状の光ファイバは十分に応えることができな
い。
の分野に使用されてきている。これらのデータ処理や計
測分野のなかで、特に高温環境下にある測定系、例え
ば、熔鉱炉や地熱発電での制御システムには、高温に耐
える耐熱光ファイバの要求が高まっている。この要求に
対して現状の光ファイバは十分に応えることができな
い。
即ち、石英ガラスで構成される光ファイバも一般のガ
ラスと同じく表面に傷がつきやすいので、線引と同時に
樹脂を被覆して保護するようになっている。この光ファ
イバを保護する被覆材には、通常、UV樹脂、シリコー
ン、ポリイミドが用いられている。しかしながら、この
ような被覆材のうち長時間使用可能な温度はポリイミド
でようやく200℃である。
ラスと同じく表面に傷がつきやすいので、線引と同時に
樹脂を被覆して保護するようになっている。この光ファ
イバを保護する被覆材には、通常、UV樹脂、シリコー
ン、ポリイミドが用いられている。しかしながら、この
ような被覆材のうち長時間使用可能な温度はポリイミド
でようやく200℃である。
そこで、高温環境下に耐えることができるようにする
ため金属、セラミックス等を被覆した光ファイバが検討
されている。しかし、金属を被覆した光ファイバは、耐
熱性にすぐれた金属を使用するとマイクロベンド損失を
生じやすく、逆にマイクロベンド損失を防止する金属を
使用すると耐熱性に乏しいという傾向にある。例えば、
Al等の金属被覆は500℃までの高温に耐えられるが、熱
膨張係数差が大きく光ファイバ表面に傷をつけ強度が劣
化するという欠点がある。
ため金属、セラミックス等を被覆した光ファイバが検討
されている。しかし、金属を被覆した光ファイバは、耐
熱性にすぐれた金属を使用するとマイクロベンド損失を
生じやすく、逆にマイクロベンド損失を防止する金属を
使用すると耐熱性に乏しいという傾向にある。例えば、
Al等の金属被覆は500℃までの高温に耐えられるが、熱
膨張係数差が大きく光ファイバ表面に傷をつけ強度が劣
化するという欠点がある。
一方、セラミックスは延性に乏しいため曲げに対して
極度に弱く、ハーメッチックコーティングのように数10
0〜1000Åといった極薄膜の被覆として使われる程度で
あった。
極度に弱く、ハーメッチックコーティングのように数10
0〜1000Åといった極薄膜の被覆として使われる程度で
あった。
［発明が解決しようとする課題］ 上述したように従来技術では、熔鉱炉周辺や地熱発電
等の高温環境下で使用できる耐熱性に優れた低損失の光
ファイバを製造することができなかった。
等の高温環境下で使用できる耐熱性に優れた低損失の光
ファイバを製造することができなかった。
本発明の目的は、前記した従来技術の欠点を解消し、
高温環境下においても長時間安定な光ファイバを得るこ
とができる耐熱性光ファイバの製造方法を提供すること
にある。
高温環境下においても長時間安定な光ファイバを得るこ
とができる耐熱性光ファイバの製造方法を提供すること
にある。
［課題を解決するための手段］ 本発明の耐熱性光ファイバの製造方法は、プリフォー
ムを加熱延伸して得た光ファイバにカーボン被覆を施
し、この上に有機金属ポリマを被覆した後、さらに有機
金属化合物を塗布して熱加水分解を行うようにしたもの
である。
ムを加熱延伸して得た光ファイバにカーボン被覆を施
し、この上に有機金属ポリマを被覆した後、さらに有機
金属化合物を塗布して熱加水分解を行うようにしたもの
である。
有機金属ポリマとしてはポリチタノカルボシラン、有
機金属化合物としては（CH3O）4Si、（C2H5O）4Siまた
は、これらを含む混合物が好ましい。
機金属化合物としては（CH3O）4Si、（C2H5O）4Siまた
は、これらを含む混合物が好ましい。
［作用］ 被覆工程中、または高温環境下では有機金属ポリマに
含まれる残留メチル基等の分解により水素ガスが発生す
るが、加熱延伸した光ファイバにカーボン被覆を施す
と、この水素ガスの光ファイバへの拡散が防止される。
含まれる残留メチル基等の分解により水素ガスが発生す
るが、加熱延伸した光ファイバにカーボン被覆を施す
と、この水素ガスの光ファイバへの拡散が防止される。
また、有機金属ポリマは無機物を骨格として側鎖に有
機物が付加されたものであるため、無機物と有機物との
中間の可撓性と耐熱性を保持している。しかし、有機金
属ポリマを光ファイバに被覆しただけでは、その被覆表
面は多孔質状態になっているため被覆層のクラックが発
生しやすい。このため本発明では、さらに光ファイバを
有機金属化合物溶液に通し、この溶液を多孔質内に含浸
させて高温の加熱炉を通して熱加水分解させるようにし
てある。これにより有機金属ポリマ被覆層は多孔質状態
からガラス状態に変化するためクラックの発生がなくな
る。従って、光ファイバの耐熱性及び強度の大幅な向上
が図れる。
機物が付加されたものであるため、無機物と有機物との
中間の可撓性と耐熱性を保持している。しかし、有機金
属ポリマを光ファイバに被覆しただけでは、その被覆表
面は多孔質状態になっているため被覆層のクラックが発
生しやすい。このため本発明では、さらに光ファイバを
有機金属化合物溶液に通し、この溶液を多孔質内に含浸
させて高温の加熱炉を通して熱加水分解させるようにし
てある。これにより有機金属ポリマ被覆層は多孔質状態
からガラス状態に変化するためクラックの発生がなくな
る。従って、光ファイバの耐熱性及び強度の大幅な向上
が図れる。
［実施例］ 以下、本発明の実施例を図面を用いて説明する。
第１図は本発明における耐熱性光ファイバの製造方法
を実施する光ファイバ線引ラインの一例を示す。
を実施する光ファイバ線引ラインの一例を示す。
３は線引炉であり、プリフォーム１を加熱して溶融状
態にすることによりプリフォーム１を紡糸する。４はカ
ーボンコーティング炉であり、線引炉３で紡糸された光
ファイバ２に外部からカーボン原料を供給することによ
り、熱CVD方式，プラズマCVD方式，スパッタリング方式
等によって、カーボンをコーティングしてファイバの強
度および伝送特性の長期信頼性を向上させる。外部から
供給するカーボン原料はベンゼン＋N2である。
態にすることによりプリフォーム１を紡糸する。４はカ
ーボンコーティング炉であり、線引炉３で紡糸された光
ファイバ２に外部からカーボン原料を供給することによ
り、熱CVD方式，プラズマCVD方式，スパッタリング方式
等によって、カーボンをコーティングしてファイバの強
度および伝送特性の長期信頼性を向上させる。外部から
供給するカーボン原料はベンゼン＋N2である。
５はカーボンコーティングの上に更に被覆するための
材料となる有機金属ポリマであるポリチタノカルボシラ
ンを蓄えたコーティングダイスである。６はコーティン
グされた被覆材をUV（紫外線）または加熱により硬化し
てファイバに固着させる硬化炉である。
材料となる有機金属ポリマであるポリチタノカルボシラ
ンを蓄えたコーティングダイスである。６はコーティン
グされた被覆材をUV（紫外線）または加熱により硬化し
てファイバに固着させる硬化炉である。
７は有機金属ポリマ被覆に含浸させるための有機金属
化合物であるテトラメトキシシラン：メタノール:H2Oの
混合液を蓄えたコーティングダイスである。８は有機金
属ポリマに含浸させた有機金属化合物を熱加水分解させ
る加熱炉である。
化合物であるテトラメトキシシラン：メタノール:H2Oの
混合液を蓄えたコーティングダイスである。８は有機金
属ポリマに含浸させた有機金属化合物を熱加水分解させ
る加熱炉である。
そして、９は線引炉３から一気に重力方向に線引きす
るために光ファイバ素線10に加えられる水平方向の力を
重力方向に切り替えるターンプーリである。
るために光ファイバ素線10に加えられる水平方向の力を
重力方向に切り替えるターンプーリである。
さて、上記の様な構成の光ファイバ線引炉において、
外径φ30mm,1.3μｍ帯プリフォームを加熱延伸して外径
125μｍの耐熱性光ファイバを製造する方法について説
明する。
外径φ30mm,1.3μｍ帯プリフォームを加熱延伸して外径
125μｍの耐熱性光ファイバを製造する方法について説
明する。
まず、プリフォーム１を線引炉３内で紡糸してからカ
ーボンコーティング炉４に導き、導かれた光ファイバ２
を高温（約1200℃）のベンゼン＋Niガス雰囲気中を通過
させることで光ファイバ２にカーボンを被覆する。
ーボンコーティング炉４に導き、導かれた光ファイバ２
を高温（約1200℃）のベンゼン＋Niガス雰囲気中を通過
させることで光ファイバ２にカーボンを被覆する。
カーボンを被覆された光ファイバ２は、さらにコーテ
ィングダイス５を通してポリチタノカルボシラン（充填
材ジルコニア）を塗布された後、600℃の硬化炉に導い
て硬化させる。
ィングダイス５を通してポリチタノカルボシラン（充填
材ジルコニア）を塗布された後、600℃の硬化炉に導い
て硬化させる。
次に、ポリチタノカルボシランを硬化させた光ファイ
バをコーティングダイス７を通し、テトラメトキシシラ
ン：メタノール:H2O＝1:1:1の混合液をNH4OHでpH10に調
整して塗布した後、800℃で加熱炉８に導いて熱加水分
解させ、ターンプーリ９を介して30m/minの速度でボビ
ンに巻き取る。
バをコーティングダイス７を通し、テトラメトキシシラ
ン：メタノール:H2O＝1:1:1の混合液をNH4OHでpH10に調
整して塗布した後、800℃で加熱炉８に導いて熱加水分
解させ、ターンプーリ９を介して30m/minの速度でボビ
ンに巻き取る。
このようにしてボビンに巻き取られた被覆光ファイバ
素線10の外径は155μｍであった。
素線10の外径は155μｍであった。
この光ファイバ素線の伝送損失は波長1.3μｍにおい
て0.36dB/kmであり、被覆による損失増加は見られなか
った。
て0.36dB/kmであり、被覆による損失増加は見られなか
った。
ここで、カーボン膜を形成するのは被覆工程中、また
は500℃以上の高温環境下ではポリチタノカルボシラン
に含まれる残留メチル基等の分解により水素ガスが発生
するが、この水素ガスの光ファイバへの拡散を防ぐため
である。
は500℃以上の高温環境下ではポリチタノカルボシラン
に含まれる残留メチル基等の分解により水素ガスが発生
するが、この水素ガスの光ファイバへの拡散を防ぐため
である。
また、ポリチタノカルボシランを被覆した後、さらに
混合液を塗布して熱加水分解を行うのは次の理由によ
る。ポリチタノカルボキシランを光ファイバに被覆した
段階では、その被覆表面は、SEMで確認したところ多孔
質状態になっていることが分かった。この段階止りの被
覆光ファイバをφ1.8×φ1.4mmのSUS（ステンレス鋼）
パイプ内に入れ、600℃×24hr加熱しパイプに振動を加
えると、ポリチタノカルボシラン被覆層が剥がれるか、
またはクラックが発生して光ファイバは断線した。
混合液を塗布して熱加水分解を行うのは次の理由によ
る。ポリチタノカルボキシランを光ファイバに被覆した
段階では、その被覆表面は、SEMで確認したところ多孔
質状態になっていることが分かった。この段階止りの被
覆光ファイバをφ1.8×φ1.4mmのSUS（ステンレス鋼）
パイプ内に入れ、600℃×24hr加熱しパイプに振動を加
えると、ポリチタノカルボシラン被覆層が剥がれるか、
またはクラックが発生して光ファイバは断線した。
そこで、テトラメトキシシラン溶液を通し、この溶液
を多孔質内に含浸させ高温の加熱炉８を通すことにより
ガラス状態を形成させ、これによりポリチラノカルボシ
ラン被覆層のクラック発生を防止した。
を多孔質内に含浸させ高温の加熱炉８を通すことにより
ガラス状態を形成させ、これによりポリチラノカルボシ
ラン被覆層のクラック発生を防止した。
このようにして製造した被覆光ファイバ素線をφ1.8
×φ1.4mmのSUSパイプに入れ60℃×100hr加熱したが、
加熱後においても損失増加は0.1dB/km以下で、また振動
に対しても断線はなかった。従って、本実施例による被
覆光ファイバを熔鉱炉周辺や地熱発電等の高温環境下で
使用しても、冷却管なしに十分耐えることが可能とな
る。
×φ1.4mmのSUSパイプに入れ60℃×100hr加熱したが、
加熱後においても損失増加は0.1dB/km以下で、また振動
に対しても断線はなかった。従って、本実施例による被
覆光ファイバを熔鉱炉周辺や地熱発電等の高温環境下で
使用しても、冷却管なしに十分耐えることが可能とな
る。
［発明の効果］ 以上述べたように本発明によれば、カーボン被覆の上
に有機金属ポリマを施し、さらに有機金属化合物の熱加
水分解することにより光ファイバをコーティングしたの
で、500℃以上の高温下においても長時間安定な耐熱性
高強度光ファイバを得ることができる。
に有機金属ポリマを施し、さらに有機金属化合物の熱加
水分解することにより光ファイバをコーティングしたの
で、500℃以上の高温下においても長時間安定な耐熱性
高強度光ファイバを得ることができる。
第１図は本発明の耐熱性光ファイバの製造方法を実施す
るための光ファイバ線引炉例を示す概略図である。 １……プリフォーム、２……ファイバ、３……線引炉、
４……カーボンコーティング炉、５……コーティングダ
イス、６……硬化炉、７……コーティングダイス、８…
…加熱炉、９……ターンプーリ、10……光ファイバ素
線。
るための光ファイバ線引炉例を示す概略図である。 １……プリフォーム、２……ファイバ、３……線引炉、
４……カーボンコーティング炉、５……コーティングダ
イス、６……硬化炉、７……コーティングダイス、８…
…加熱炉、９……ターンプーリ、10……光ファイバ素
線。
Claims (1)
- 【請求項１】プリフォームを加熱延伸して得た光ファイ
バにカーボン被覆を施し、 この上に有機金属ポリマを被覆した後、 さらに有機金属化合物を塗布して熱加水分解を行うよう
にしたことを特徴とする耐熱性光ファイバの製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2237677A JP2581285B2 (ja) | 1990-09-07 | 1990-09-07 | 耐熱性光ファイバの製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2237677A JP2581285B2 (ja) | 1990-09-07 | 1990-09-07 | 耐熱性光ファイバの製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04119947A JPH04119947A (ja) | 1992-04-21 |
| JP2581285B2 true JP2581285B2 (ja) | 1997-02-12 |
Family
ID=17018872
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2237677A Expired - Fee Related JP2581285B2 (ja) | 1990-09-07 | 1990-09-07 | 耐熱性光ファイバの製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2581285B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP4131161B2 (ja) | 2002-11-12 | 2008-08-13 | オムロン株式会社 | 電磁継電器 |
-
1990
- 1990-09-07 JP JP2237677A patent/JP2581285B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH04119947A (ja) | 1992-04-21 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |