JPH04214049A - Apparatus for production and production of hermetic coated optical fiber - Google Patents
Apparatus for production and production of hermetic coated optical fiberInfo
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Abstract
Description
【０００１】0001
【産業上の利用分野】本発明は、光ファイバ用のプリフ
ォームから紡糸された光ファイバにカーボン等の薄膜を
被覆してハーメチックコート光ファイバを得る製造装置
および製造方法に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a manufacturing apparatus and method for producing a hermetic coated optical fiber by coating an optical fiber spun from an optical fiber preform with a thin film of carbon or the like.
【０００２】0002
【従来の技術】紡糸された裸ファイバにカーボンをハー
メチックコートする技術として、光ファイバを細径化す
る過程で光ファイバを高温の炭素質ガス雰囲気に晒し、
裸ファイバの表面にカーボンの薄膜を被覆する方法が知
られている（例えば特公昭３８−１０３６３号公報参照
）。[Prior Art] As a technique for hermetically coating spun bare fiber with carbon, the optical fiber is exposed to a high-temperature carbonaceous gas atmosphere during the process of reducing the diameter of the optical fiber.
A method of coating the surface of a bare fiber with a thin carbon film is known (see, for example, Japanese Patent Publication No. 10363/1983).
【０００３】また、欧州特許公開公報ＥＰ ０，３０８
，１４３ （１９８９年０３月２２日公開）には、光
ファイバ用のプリフォームから光ファイバを紡糸する過
程において、細径化された高温の裸ファイバを炭素質ガ
ス雰囲気中に導入し、裸ファイバの表面にカーボンの薄
膜を被覆してカーボンによりハーメチックコートされた
光ファイバを得る方法が示されている。なお、この方法
における実施例として、２つの反応室を有する反応管を
用い、それぞれの反応室に別々に原料ガスを導入し、カ
ーボンの薄膜をそれぞれの反応室で２回に分けて被覆す
る方法が示されている。[0003] Also, European Patent Publication EP 0,308
, 143 (published on March 22, 1989), in the process of spinning optical fiber from an optical fiber preform, a high-temperature bare fiber with a reduced diameter is introduced into a carbonaceous gas atmosphere, and the bare fiber is A method of obtaining an optical fiber hermetically coated with carbon by coating the surface of the fiber with a thin film of carbon is shown. As an example of this method, a reaction tube having two reaction chambers is used, a raw material gas is introduced into each reaction chamber separately, and a thin film of carbon is coated in each reaction chamber twice. It is shown.
【０００４】0004
【発明が解決しようとする課題】従来から、光ファイバ
の表面にカーボンによるハーメチックコートを施すと、
カーボン膜と光ファイバとの境界面で残留応力が生じた
り、カーボン膜表面に生ずる凸凹によってファイバの引
張強度が低下するという問題があった。[Problems to be Solved by the Invention] Conventionally, when a hermetic coating of carbon is applied to the surface of an optical fiber,
There have been problems in that residual stress is generated at the interface between the carbon film and the optical fiber, and the tensile strength of the fiber is reduced due to unevenness that occurs on the surface of the carbon film.
【０００５】しかし、上述した従来の技術では、一反応
室内における原料ガスの濃度や組成等の反応条件は一定
に保たれているので、裸ファイバ上に形成されるカーボ
ン膜は均一な性質を有することとなる。However, in the conventional technology described above, the reaction conditions such as the concentration and composition of the raw material gas in one reaction chamber are kept constant, so the carbon film formed on the bare fiber has uniform properties. It happens.
【０００６】また、上述の技術のように反応室を２個、
あるいはそれ以上設け、それぞれに対し原料ガス雰囲気
を変えてカーボンコーティングを施すと、それぞれの反
応室でファイバ温度も異なるため、異質の膜が界面を有
して生成する。このため、その異質相界面で残留応力に
よるひずみが生じたりして強度向上が望めない。[0006] In addition, as in the above-mentioned technology, two reaction chambers,
Alternatively, if more fibers are provided and carbon coating is applied to each of them with different raw material gas atmospheres, the fiber temperatures will differ in each reaction chamber, resulting in different films having interfaces. For this reason, strain may occur due to residual stress at the interface of different phases, making it impossible to expect an improvement in strength.
【０００７】そこで、上述の事情に鑑み、本発明は裸フ
ァイバ上に形成されるハーメチックコート膜の性質を裸
ファイバの半径方向において連続的に変化させることを
目的としている。[0007] In view of the above-mentioned circumstances, an object of the present invention is to continuously change the properties of a hermetic coat film formed on a bare fiber in the radial direction of the bare fiber.
【０００８】[0008]
【課題を解決するための手段】本発明は発明者等による
以下の知見に基づき案出されたものである。[Means for Solving the Problems] The present invention has been devised based on the following findings by the inventors.
【０００９】すなわち、原料ガスに炭化水素とハロゲン
化炭素を用い、ハロゲン化炭素の濃度を上げていくと、
形成されるカーボン膜の表面は滑らかになり、ファイバ
の引張強度が向上する。しかしながら、ハロゲン化炭素
濃度を上げるに従い、形成されるカーボン膜の密封効果
が低下する。そして、この結果に対し種々の検討を重ね
、反応室内で形成されるカーボン膜の性質は、基質温度
（裸ファイバの温度）と原料ガスの流量、組成、濃度及
び温度とに依存することを見出だし、これらを制御する
ことにより形成されるカーボン膜の性質を制御すること
に成功した。この成功を踏まえ、上述の目的を達成すべ
く、以下のような特徴を有するハーメチックコート光フ
ァイバの製造装置及び製造方法を発明したのである。That is, when hydrocarbons and halogenated carbons are used as raw material gases and the concentration of halogenated carbons is increased,
The surface of the carbon film formed becomes smooth and the tensile strength of the fiber is improved. However, as the halogenated carbon concentration increases, the sealing effect of the formed carbon film decreases. After conducting various studies on this result, we found that the properties of the carbon film formed in the reaction chamber depend on the substrate temperature (the temperature of the bare fiber) and the flow rate, composition, concentration, and temperature of the source gas. By controlling these factors, we succeeded in controlling the properties of the carbon film formed. Based on this success, in order to achieve the above-mentioned object, we invented an apparatus and method for manufacturing a hermetic coated optical fiber having the following characteristics.
【００１０】すなわち、本発明によるハーメチックコー
ト光ファイバの製造装置の特徴とするところは、裸ファ
イバにハーメチックコートを施す単一の反応室を備えて
おり、この反応室に原料ガスを導入する複数の導入管を
有し、この複数の導入管は反応室内を通過する裸ファイ
バの移動方向において互いに異なる位置にて反応管に対
して開口していることである。なお、複数の導入管から
単一の反応室内に導入される原料ガスの流量、組成、濃
度および温度のうち少なくとも１つを導入管毎に調整す
る調整手段を有していてもよいし、また、複数の導入管
のうちの少なくとも１つから原料ガスの代わりに不活性
ガスを反応室内に導入することとしてもよい。That is, the feature of the hermetic coated optical fiber manufacturing apparatus according to the present invention is that it is equipped with a single reaction chamber for applying a hermetic coat to a bare fiber, and that it is equipped with a single reaction chamber for applying a hermetic coat to a bare fiber, and that a plurality of It has an introduction tube, and the plurality of introduction tubes open into the reaction tube at mutually different positions in the moving direction of the bare fiber passing through the reaction chamber. Note that each introduction tube may have an adjusting means for adjusting at least one of the flow rate, composition, concentration, and temperature of the raw material gas introduced into a single reaction chamber from a plurality of introduction tubes, or Alternatively, an inert gas may be introduced into the reaction chamber from at least one of the plurality of introduction pipes instead of the raw material gas.
【００１１】また、本発明によるハーメチックコート光
ファイバの製造方法の特徴とするところは、原料ガスが
導入されている単一の反応室内を通過する裸ファイバに
ハーメチックコートを施す場合に、単一の反応室内にお
ける原料ガスの流量、組成、濃度および温度のうち少な
くとも１つを裸ファイバの移動方向に沿って連続的に変
化させていることである。[0011] Furthermore, the method for producing a hermetic coated optical fiber according to the present invention is characterized in that when a hermetic coat is applied to a bare fiber passing through a single reaction chamber into which a raw material gas is introduced, a single At least one of the flow rate, composition, concentration, and temperature of the source gas in the reaction chamber is continuously changed along the moving direction of the bare fiber.
【００１２】0012
【作用】このようにすることにより、本発明によれば、
光ファイバが通過する間にこれにハーメチックコートを
施す反応室内における原料ガスの流量、組成、濃度およ
び温度のうち少なくとも１つを、反応室内に導入された
裸ファイバの移動方向に沿って連続的に変化させること
ができ、これにより、裸ファイバの半径方向において膜
質が連続的に変化するハーメチックコート膜を裸ファイ
バに被覆できるようになる。[Operation] By doing so, according to the present invention,
Continuously adjust at least one of the flow rate, composition, concentration, and temperature of the raw material gas in the reaction chamber to apply a hermetic coat to the optical fiber while it passes along the moving direction of the bare fiber introduced into the reaction chamber. This allows the bare fiber to be coated with a hermetic coat film whose film quality changes continuously in the radial direction of the bare fiber.
【００１３】これは、次のような原理に基づく。すなわ
ち、単一の反応室内に原料ガスとして炭化水素とハロゲ
ン化炭素とを導入した場合に、炭化水素の濃度を高くす
ると成膜可能な温度は高くなり、また、これによって得
られる膜の性質は密封効果に富んだものとなる。これに
対して、脱水素作用を有するハロゲン化炭素の濃度を高
くすると反応温度は低下し、表面が滑らかでファイバの
初期強度を高めるカーボン膜が得られる。[0013] This is based on the following principle. In other words, when hydrocarbons and halogenated carbons are introduced as raw material gases into a single reaction chamber, increasing the concentration of hydrocarbons increases the temperature at which film formation can be performed, and the properties of the resulting film also change. It has a rich sealing effect. On the other hand, when the concentration of halogenated carbon, which has a dehydrogenating effect, is increased, the reaction temperature is lowered, and a carbon film having a smooth surface and increasing the initial strength of the fiber can be obtained.
【００１４】また、成膜速度はファイバ温度が高く、原
料ガス流量が多いほうが速くなる傾向がある。[0014]Furthermore, the film formation rate tends to be faster as the fiber temperature is higher and the raw material gas flow rate is larger.
【００１５】かかる原理によれば、高温の裸ファイバが
導入される側（裸ファイバの移動方向における上流側）
に炭化水素濃度の高い原料ガスを供給し、裸ファイバの
温度が下がるに連れて（裸ファイバの移動方向における
下流側に移るに従って）ハロゲン化炭素の濃度が高い原
料ガスを供給すると同時に、原料ガスの供給量を増加さ
せることにより、充分な膜厚を得、裸ファイバとカーボ
ン膜の境界面には構造が緻密で密封効果の高いカーボン
膜を形成し、その上に表面が滑らかなカーボン膜を明確
な境目なく無段階的に形成することも可能となる。According to this principle, the side where the high-temperature bare fiber is introduced (the upstream side in the direction of movement of the bare fiber)
As the temperature of the bare fiber decreases (as it moves downstream in the direction of movement of the bare fiber), a raw material gas with a high concentration of halogenated carbon is supplied, and at the same time, the raw material gas By increasing the supply amount, a sufficient film thickness is obtained, and a carbon film with a dense structure and high sealing effect is formed at the interface between the bare fiber and the carbon film, and a carbon film with a smooth surface is placed on top of it. It is also possible to form it steplessly without clear boundaries.
【００１６】[0016]
【実施例】以下、本発明の実施例について図１を参照し
つつ、説明する。Embodiments Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to FIG.
【００１７】図１は本発明によるハーメチックコート光
ファイバの製造方法に適用される装置であって、本発明
によるハーメチックコート光ファイバの製造装置の一実
施例を概略的に示している。図示したように、裸ファイ
バ１は線引き装置１０にて光ファイバ用プリフォーム２
を線引きして形成される。プリフォーム２から線引きさ
れた裸ファイバ１は、ハーメチックコート装置２０にそ
のまま導入され、ここで例えばカーボンによりハーメチ
ックコートされてハーメチックコート光ファイバ３とさ
れる。更に、このハーメチックコート光ファイバ３は線
径測定装置３５および冷却装置４０を経て樹脂塗布装置
５０に送られ、樹脂コート光ファイバ５とされる。そし
て、この樹脂コート光ファイバ５はキャプスタンを経由
してそのままドラム（図示せず）に巻き取られるか、あ
るいはナイロン等の外被が施された後ドラムに巻き取ら
れる。FIG. 1 schematically shows an embodiment of the hermetic coated optical fiber manufacturing apparatus according to the present invention, which is an apparatus applied to the method of manufacturing a hermetic coated optical fiber according to the present invention. As shown in the figure, a bare fiber 1 is drawn into an optical fiber preform 2 by a drawing device 10.
It is formed by drawing a line. The bare fiber 1 drawn from the preform 2 is directly introduced into a hermetic coating device 20, where it is hermetically coated with carbon, for example, to form a hermetically coated optical fiber 3. Furthermore, this hermetic coated optical fiber 3 is sent to a resin coating device 50 via a wire diameter measuring device 35 and a cooling device 40, and is made into a resin coated optical fiber 5. Then, this resin-coated optical fiber 5 is directly wound onto a drum (not shown) via a capstan, or after being covered with nylon or the like, it is wound onto a drum.
【００１８】プリフォーム２はアーム（図示せず）に保
持された状態で線引き装置１０を構成する炉心管１１内
に吊り下げられる。この炉心管１１は線引き炉１２にセ
ットされており、この線引き炉１２はプリフォーム２の
下端を加熱、溶融するためのヒータ１３を有している。
線引き炉１２としては、公知の電気炉や高周波加熱炉を
用いることができ、水素分子やダストを発生しないもの
が望ましい。このような線引き装置１０により、プリフ
ォーム２からこれとほぼ相似の屈折率分布を有する裸フ
ァイバ１が紡糸され、ハーメチックコート装置２０にそ
のまま送られる。The preform 2 is suspended in a furnace tube 11 constituting the wire drawing device 10 while being held by an arm (not shown). This furnace core tube 11 is set in a drawing furnace 12, and this drawing furnace 12 has a heater 13 for heating and melting the lower end of the preform 2. As the drawing furnace 12, a known electric furnace or high-frequency heating furnace can be used, and one that does not generate hydrogen molecules or dust is desirable. With such a drawing device 10, a bare fiber 1 having a refractive index distribution substantially similar to that of the preform 2 is spun from the preform 2, and sent as it is to the hermetic coating device 20.
【００１９】ハーメチックコート装置２０は反応管２１
と冷却ジャケット２２を有している。反応管２１の内部
は仕切り壁２３ａおよび２３ｂにより、単一の反応室２
５と、これを間に挾むようにして形成された２つのシー
ルチャンバー２６とに仕切られている。仕切り壁２３ａ
、２３ｂにはそれぞれその中央部にファイバが通過する
孔２４ａ、２４ｂが穿設されている。シールチャンバー
２６にはこれに開口した導入管２６ａを通じて窒素Ｎ２
，Ａｒ等のシールガスが供給される。また、反応室２
５には複数の導入管２５ａ、２５ｂ、２５ｃ、２５ｄお
よび排気管２５ｅが反応室２５内を通過する裸ファイバ
１の移動方向において互いに異なる位置に開口している
。原料ガスは導入管２５ａ、２５ｂ、２５ｃ、２５ｄを
介して反応室２５内に供給され、排気管２５ｅを介して
排気されるようになっている。反応室２５へ供給される
原料ガスの流量、組成、濃度および温度は、各導入管毎
に設置された調整手段２７により独立して調整される。
したがって、反応室２５内における原料ガスの流量、組
成、濃度および温度のうち少なくとも１つを、反応室２
５内を通過する裸ファイバ１の移動方向に沿って連続的
に変化させることができるようになっている。The hermetic coating device 20 includes a reaction tube 21
and a cooling jacket 22. The interior of the reaction tube 21 is divided into a single reaction chamber 2 by partition walls 23a and 23b.
5, and two seal chambers 26 formed to sandwich this chamber between them. Partition wall 23a
, 23b have holes 24a, 24b in their centers, respectively, through which the fibers pass. Nitrogen N2 is supplied to the seal chamber 26 through an inlet pipe 26a opened to the seal chamber 26.
, Ar, or other sealing gas is supplied. In addition, reaction chamber 2
5, a plurality of introduction pipes 25a, 25b, 25c, 25d and an exhaust pipe 25e are opened at different positions in the moving direction of the bare fiber 1 passing through the reaction chamber 25. The raw material gas is supplied into the reaction chamber 25 through inlet pipes 25a, 25b, 25c, and 25d, and is exhausted through an exhaust pipe 25e. The flow rate, composition, concentration, and temperature of the raw material gas supplied to the reaction chamber 25 are independently adjusted by adjustment means 27 installed for each introduction pipe. Therefore, at least one of the flow rate, composition, concentration, and temperature of the raw material gas in the reaction chamber 25
It can be changed continuously along the moving direction of the bare fiber 1 passing through the interior of the fiber 5.
【００２０】反応室２５の構造は、裸光ファイバ１に吹
き付けられる原料ガスの変化を緩和するために、複数管
を内部に備えた多重管構造にしてもよい。図２は本発明
の他の実施例として、二重管構造の反応室を裸光ファイ
バの移動方向に沿って切断した縦断面図を示す。反応室
２５の内部には表面に小孔が多数形成された内管２５ｆ
が配置されている。この二重管構造としては、内径４０
ｍｍの反応管に対して、肉厚１．５ｍｍ、内径２５ｍｍ
、小孔径１〜２ｍｍ、ピッチ間隔５ｍｍの石英管を例え
ば使用することができる。裸光ファイバ１は、この内管
２５ｆの中心軸に沿って移動する。したがって、原料ガ
スは小孔を通過した後に裸光ファイバ１の表面に吹き付
けられる。
そのため、■ 原料ガスの上流側および下流側におけ
るガス粒子の速度格差は均一化され、■ 原料ガスは
成膜の深さ方向において裸ファイバに均一に供給される
。したがって、特に導入管（２５ａ、２５ｂ、２５ｃ、
２５ｄ、２５ｅ）の開口が円周方向に対称に配置されて
いない場合でも、原料ガス雰囲気の変化が緩和され、裸
ファイバ１の円周方向に均一な成膜が実現できる。The structure of the reaction chamber 25 may be a multi-tube structure having a plurality of tubes inside in order to alleviate changes in the raw material gas blown onto the bare optical fiber 1. FIG. 2 shows a longitudinal sectional view of a double-tube structure reaction chamber cut along the moving direction of the bare optical fiber, as another embodiment of the present invention. Inside the reaction chamber 25, there is an inner tube 25f with many small holes formed on its surface.
is located. This double pipe structure has an inner diameter of 40
For mm reaction tube, wall thickness 1.5 mm, inner diameter 25 mm
For example, a quartz tube with a small hole diameter of 1 to 2 mm and a pitch interval of 5 mm can be used. The bare optical fiber 1 moves along the central axis of this inner tube 25f. Therefore, the source gas is blown onto the surface of the bare optical fiber 1 after passing through the small holes. Therefore, (1) the speed difference of gas particles on the upstream and downstream sides of the raw material gas is equalized, and (2) the raw material gas is uniformly supplied to the bare fiber in the depth direction of film formation. Therefore, especially the introduction tubes (25a, 25b, 25c,
Even when the openings 25d and 25e) are not arranged symmetrically in the circumferential direction, changes in the source gas atmosphere are alleviated, and uniform film formation in the circumferential direction of the bare fiber 1 can be realized.
【００２１】調整手段２７は各種の原料ガス（例えば、
エチレン、アセチレン等の炭化水素や四塩化炭素等のハ
ロゲン化炭素、ハロゲン化炭化水素、クロロホルムある
いはトリクロロエチレン）及びこれ等の希釈ガスとして
用いられる不活性ガスＮ２ ，Ｈｅ，Ａｒ等の供給源（
図示せず）に連通するマスフローバルブ２８ａ、２８ｂ
、２８ｃと、これらのマスフローバルブを通過したガス
の流量を計測するマスフローメータ２９ａ、２９ｂ、２
９ｃと、各マスフローメータを通過したガスを混合する
混合室３０とから構成されている。この混合室３０には
内部ガスの温度を測定する温度計と内部ガスを加熱する
ヒータなどの温度調節装置が取り付けられている。その
ため、マスフローバルブにより各導入管２５ａ、２５ｂ
、２５ｃ、２５ｄを通じて反応室２５内に供給される原
料ガスの流量、組成、濃度および温度を各導入管毎に独
立して調整できるようになっている。このようにして、
その組成等が調整された原料ガスは混合室３０で完全に
混合された後、反応室２５内に供給される。なお、調整
手段２７の調整により、導入管２５ａ〜２５ｄのうちの
少なくとも１つから不活性ガスだけを反応室２５内に供
給することも可能であり、これによって反応室２５内の
原料ガスの濃度を裸ファイバ１の移動方向に沿って連続
的に変化させることも可能である。The adjusting means 27 controls various raw material gases (for example,
Hydrocarbons such as ethylene and acetylene; halogenated carbons such as carbon tetrachloride;
mass flow valves 28a, 28b communicating with
, 28c, and mass flow meters 29a, 29b, 2 that measure the flow rate of gas passing through these mass flow valves.
9c, and a mixing chamber 30 that mixes the gases that have passed through each mass flow meter. This mixing chamber 30 is equipped with a temperature control device such as a thermometer for measuring the temperature of the internal gas and a heater for heating the internal gas. Therefore, each introduction pipe 25a, 25b is
, 25c, and 25d into the reaction chamber 25, the flow rate, composition, concentration, and temperature of the raw material gas can be adjusted independently for each introduction pipe. In this way,
The raw material gases whose compositions have been adjusted are completely mixed in the mixing chamber 30 and then supplied into the reaction chamber 25. Note that by adjusting the adjustment means 27, it is also possible to supply only the inert gas into the reaction chamber 25 from at least one of the introduction pipes 25a to 25d, thereby controlling the concentration of the raw material gas in the reaction chamber 25. It is also possible to change continuously along the moving direction of the bare fiber 1.
【００２２】また、反応室２５内に導入される原料ガス
に水素あるいは塩素を混合して原料ガス中の水素原子あ
るいは塩素原子の含有量を調整してもよい。Furthermore, the content of hydrogen atoms or chlorine atoms in the raw material gas may be adjusted by mixing hydrogen or chlorine with the raw material gas introduced into the reaction chamber 25.
【００２３】反応室２５を覆うように反応管２５のまわ
りに取り付けられた冷却ジャケット内２２には、導入管
２２ａからヘリウム、窒素、空気等の気体、あるいは、
水、アルコール等の液体が冷媒として供給され、排出管
２２ｂから排出されて循環するようになっており、反応
管２１の反応室２５に面した側壁が一定温度に維持され
るようになっている。Gas such as helium, nitrogen, air, etc. is supplied from the introduction pipe 22a into the cooling jacket 22 installed around the reaction tube 25 so as to cover the reaction chamber 25, or
A liquid such as water or alcohol is supplied as a refrigerant and is discharged from the discharge pipe 22b to circulate, so that the side wall of the reaction tube 21 facing the reaction chamber 25 is maintained at a constant temperature. .
【００２４】ハーメチックコート装置２０の直下に配置
された線径測定装置３５は、ハーメチックコート光ファ
イバ３の外径をレーザ光により測定するもので、この測
定値に応じて裸ファイバ１の線径が制御される。更に、
その直下に設けられた冷却装置４０は、ハーメチックコ
ート光ファイバ３を例えば７０℃まで冷却するのに用い
られる。この冷却装置４０は、例えば長さが３０ｃｍ、
内径が１．５ｃｍの筒体で構成され、その内部には冷却
用のヘリウムガスが毎分１０リットルの割合で供給され
る。
その冷却装置４０の直下に配設された樹脂塗布装置５０
はダイス５１により構成され、この中には樹脂５２が満
たされている。従って、ハーメチックコート光ファイバ
３はこのダイス５１を通過する過程で樹脂５２が塗布さ
れ、樹脂コート光ファイバ１３となる。The wire diameter measuring device 35 disposed directly below the hermetic coating device 20 measures the outer diameter of the hermetic coated optical fiber 3 using a laser beam, and the wire diameter of the bare fiber 1 is determined according to this measurement value. controlled. Furthermore,
A cooling device 40 provided directly below is used to cool the hermetic coated optical fiber 3 to, for example, 70°C. This cooling device 40 has a length of, for example, 30 cm,
It consists of a cylindrical body with an inner diameter of 1.5 cm, into which helium gas for cooling is supplied at a rate of 10 liters per minute. A resin coating device 50 disposed directly below the cooling device 40
is composed of a die 51, which is filled with resin 52. Therefore, the hermetic coated optical fiber 3 is coated with resin 52 while passing through the die 51, and becomes a resin coated optical fiber 13.
【００２５】次に、上述した装置を用いて裸ファイバ１
にカーボンによるハーメチックコートを施した場合の実
験結果について説明する。Next, using the above-mentioned apparatus, the bare fiber 1 is
We will explain the experimental results when a carbon hermetic coating was applied to the wafer.
【００２６】この実験においては、炭化水素系の原料ガ
スとしてエチレンＣ２ Ｈ４ をハロゲン化炭素系の原
料ガスとして四塩化炭素ＣＣｌ４ を用いた。四塩化炭
素ＣＣｌ４ は常温常圧下で液体であるので、蒸発器で
３０℃（一定）に保ち蒸発させ、ヘリウムＨｅをキャリ
ヤガスとして使用した。また、希釈ガスには窒素Ｎ２
ガスを用いた。そして、導入管２５ａ、２５ｂ、２５ｃ
、２５ｄから反応室２５内に供給される原料ガスの組成
及び流量を表１のように設定した。In this experiment, ethylene C2 H4 was used as a hydrocarbon-based raw material gas, and carbon tetrachloride CCl4 was used as a halogenated carbon-based raw material gas. Since carbon tetrachloride CCl4 is a liquid at room temperature and pressure, it was evaporated in an evaporator while being maintained at 30° C. (constant), and helium He was used as a carrier gas. In addition, nitrogen N2 is used as the diluent gas.
Using gas. And introduction pipes 25a, 25b, 25c
, 25d into the reaction chamber 25 were set as shown in Table 1.
【００２７】[0027]
【表１】
これにより、反応室内には、高温の裸ファイバが導入さ
れる側（上流側）に炭化水素濃度の高い原料ガスが供給
され、裸ファイバの移動方向に沿って下流側に移るに従
い徐々にハロゲン化炭素濃度の高い原料ガスが供給され
るようになる。[Table 1] As a result, raw material gas with a high hydrocarbon concentration is supplied into the reaction chamber on the side where the high-temperature bare fiber is introduced (upstream side), and as it moves downstream along the direction of movement of the bare fiber. A raw material gas with a high concentration of halogenated carbon is gradually supplied.
【００２８】また、裸ファイバの線引き速度を１５０ｍ
／ｍｉｎ とし、反応管壁温度を１００℃に保ち、２つ
のシールチャンバー２６へのシールガス（Ｎ２ ）の投
入量をそれぞれ３リットル／ｍｉｎ とした。[0028] Also, the drawing speed of the bare fiber was set to 150 m.
/min, the reaction tube wall temperature was maintained at 100°C, and the amount of seal gas (N2) introduced into the two seal chambers 26 was 3 liters/min, respectively.
【００２９】このような条件下で線引き及びカーボンに
よるハーメチックコートを行うと、裸ファイバとカーボ
ン膜の境界面には構造が緻密で密封効果の高いカーボン
膜が形成され、その上に表面が滑らかなカーボン膜が明
確な境目なく無段階的に形成される。この結果、得られ
たハーメチックコート光ファイバの初期強度の平均値は
６．０ｋｇｆ 以上で、カーボンによるハーメチックコ
ートが行われていない通常の光ファイバと同等かそれ以
上の引張強度が得られた。これは従来のカーボンコート
光ファイバと比べると、約２０％高い値である。また、
疲労特性を示すパラメータであるｎ値は１００以上と非
常に高い疲労特性を有しており、更に、水素雰囲気（８
０℃、１ａｔｍ ）中に２０時間晒して放置した後の水
素による伝送損失（１．２４μｍ）の増加は全くなく、
非常に良好な耐水素特性を示した。When drawing and hermetic coating with carbon are performed under these conditions, a carbon film with a dense structure and high sealing effect is formed at the interface between the bare fiber and the carbon film, and a carbon film with a smooth surface is formed on the interface between the bare fiber and the carbon film. A carbon film is formed steplessly without clear boundaries. As a result, the average value of the initial strength of the resulting hermetic coated optical fiber was 6.0 kgf or more, and the tensile strength was equal to or higher than that of a normal optical fiber that was not hermetically coated with carbon. This value is approximately 20% higher than that of conventional carbon-coated optical fibers. Also,
It has extremely high fatigue characteristics, with an n value of 100 or more, which is a parameter that indicates fatigue characteristics.
There was no increase in transmission loss (1.24 μm) due to hydrogen after being left exposed for 20 hours in a temperature of 0°C and 1 atm.
It showed very good hydrogen resistance properties.
【００３０】比較のため、図１に示した装置の導入管２
５ｂ、２５ｃ、２５ｄを閉じ、導入管２５ａだけから原
料ガスを反応室２５内に供給して得られたカーボンコー
ト光ファイバの特性を以下に示す。For comparison, the introduction tube 2 of the apparatus shown in FIG.
5b, 25c, and 25d were closed, and the raw material gas was supplied into the reaction chamber 25 only from the introduction tube 25a. The characteristics of the carbon-coated optical fiber obtained are shown below.
【００３１】
（１） 原料ガスとしてエチレンＣ２ Ｈ４ を２０
０ｃｃ／ ｍｉｎ 、ＣＣｌ４ キャリヤガス（Ｈｅ）
を３００ｃｃ／ ｍｉｎ の割合で反応室内に供給した
場合には、引張強度 ：４．５〜５．０ｋｇｆ
疲労指数（ｎ値）：１００以上
水素による伝送損失増：０ｄＢ／ｋｍ
となり、
（２） 原料ガスとしてエチレンＣ２ Ｈ４ を１０
０ｃｃ／ ｍｉｎ 、ＣＣｌ４ キャリヤガス（Ｈｅ）
を４００ｃｃ／ ｍｉｎ の割合で反応室内に供給した
場合には、引張強度 ：６．０〜６．５ｋｇｆ
疲労指数（ｎ値）：１００以上
水素による伝送損失増：０．１〜０．４
ｄＢ／ｋｍ
となった。(1) 20% of ethylene C2 H4 as raw material gas
0cc/min, CCl4 carrier gas (He)
When supplied into the reaction chamber at a rate of 300 cc/min, tensile strength: 4.5 to 5.0 kgf, fatigue index (n value): 100 or more, transmission loss increase due to hydrogen: 0 dB/km, (2) Raw materials 10 ethylene C2 H4 as gas
0cc/min, CCl4 carrier gas (He)
When supplied into the reaction chamber at a rate of 400 cc/min, tensile strength: 6.0 to 6.5 kgf fatigue index (n value): 100 or more transmission loss increase due to hydrogen: 0.1 to 0.4
dB/km.
【００３２】[0032]
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
裸ファイバの半径方向において性質が連続的に変化する
ハーメチックコート膜を裸ファイバ上に形成することが
できる。したがって、密封効果の高いカーボン膜と、表
面が滑らかで引張強度を高めることができる。また、密
封効果の低いカーボン膜とを無段階に複合的に組み合わ
せて形成される傾斜機能形のカーボン膜を裸ファイバ上
に析出させることもでき、これにより、引張強度、疲労
特性および耐水素特性共に優れたハーメチックカーボン
コート光ファイバを得ることも可能となる。[Effects of the Invention] As explained above, according to the present invention,
A hermetic coat film whose properties change continuously in the radial direction of the bare fiber can be formed on the bare fiber. Therefore, the carbon film has a high sealing effect, a smooth surface, and high tensile strength. In addition, it is possible to deposit a functionally graded carbon film on bare fibers, which is formed by steplessly combining a carbon film with low sealing effect, which improves tensile strength, fatigue properties, and hydrogen resistance. In both cases, it is also possible to obtain an excellent hermetic carbon coated optical fiber.
【００３３】さらに、調節手段を設けることにより、例
えば不活性ガスだけを反応室内に供給することも可能に
なり、裸光ファイバにおける成膜設計の自由度が高くす
ることができる。Furthermore, by providing the adjustment means, it becomes possible to supply, for example, only inert gas into the reaction chamber, and the degree of freedom in film formation design for bare optical fibers can be increased.
【図１】本発明によるハーメチックコート光ファイバの
製造方法に適用される装置であって、本発明によるハー
メチックコート光ファイバの製造装置の一実施例を概略
的に示した図である。FIG. 1 is a diagram schematically showing an embodiment of the hermetic coated optical fiber manufacturing apparatus according to the present invention, which is an apparatus applied to a method for manufacturing a hermetic coated optical fiber according to the present invention.
【図２】本発明によるハーメチックコート光ファイバの
製造装置の他の実施例を概略的に示した図である。FIG. 2 is a diagram schematically showing another embodiment of the hermetic coated optical fiber manufacturing apparatus according to the present invention.
１…裸ファイバ、２…プリフォーム、３…ハーメチック
コート光ファイバ、５…樹脂コート光ファイバ、１０…
線引き装置、２０…ハーメチックコート装置、２１…反
応管、２２…冷却ジャケット、２３ａ、２３ｂ…仕切り
壁、２４ａ、２４ｂ…孔、２５…反応室、２５ａ、２５
ｂ、２５ｃ、２５ｄ…導入管、２５ｅ…排気管、２５ｆ
…内管、２６…シールチャンバー、２７…調整手段、２
８ａ、２８ｂ、２８ｃ…マスフローバルブ、２９ａ、２
９ｂ、２９ｃ…マスフローメータ、３０…混合室、３５
…線径測定装置、４０…冷却装置、５０…樹脂塗布装置
。DESCRIPTION OF SYMBOLS 1... Bare fiber, 2... Preform, 3... Hermetic coated optical fiber, 5... Resin coated optical fiber, 10...
Wire drawing device, 20... Hermetic coating device, 21... Reaction tube, 22... Cooling jacket, 23a, 23b... Partition wall, 24a, 24b... Hole, 25... Reaction chamber, 25a, 25
b, 25c, 25d...Introduction pipe, 25e...Exhaust pipe, 25f
...Inner tube, 26...Seal chamber, 27...Adjustment means, 2
8a, 28b, 28c...Mass flow valve, 29a, 2
9b, 29c...Mass flow meter, 30...Mixing chamber, 35
...Wire diameter measuring device, 40... Cooling device, 50... Resin coating device.
Claims (9)
る単一の反応室を備え、この反応室内を裸ファイバが通
過する間に裸ファイバにハーメチックコートを施してハ
ーメチックコート光ファイバを製造する装置であって、
前記反応室に原料ガスを導入する複数の導入管を有して
おり、前記複数の導入管は前記反応室を通過する裸ファ
イバの移動方向において互いに異なる位置にて前記反応
室に対して開口していることを特徴とするハーメチック
コート光ファイバの製造装置。Claim 1: An apparatus comprising a single reaction chamber into which a bare fiber and a raw material gas are introduced, and producing a hermetic coated optical fiber by applying a hermetic coat to the bare fiber while the bare fiber passes through the reaction chamber. There it is,
It has a plurality of introduction pipes for introducing raw material gas into the reaction chamber, and the plurality of introduction pipes open into the reaction chamber at mutually different positions in a moving direction of the bare fiber passing through the reaction chamber. A hermetic coated optical fiber manufacturing device.
内に導入される原料ガスの流量、組成、濃度および温度
のうち少なくとも１つを導入管毎に独立して調整する調
整手段を備えていることを特徴とする請求項１記載のハ
ーメチックコート光ファイバの製造装置。2. The method further comprises adjusting means for independently adjusting at least one of the flow rate, composition, concentration, and temperature of the raw material gas introduced into the reaction chamber through the plurality of introduction pipes for each introduction pipe. 2. The hermetic coated optical fiber manufacturing apparatus according to claim 1.
量を変えることにより調整されることを特徴とする請求
項１又は２記載のハーメチックコート光ファイバの製造
装置。3. The hermetic coated optical fiber manufacturing apparatus according to claim 1, wherein the concentration of the raw material gas is adjusted by changing the amount of diluent gas mixed in.
つは原料ガスの代わりに不活性ガスを前記反応室内に導
入することを特徴とする請求項１、２又は３記載のハー
メチックコート光ファイバの製造装置。4. At least one of the plurality of introduction pipes.
4. The hermetic coated optical fiber manufacturing apparatus according to claim 1, wherein an inert gas is introduced into the reaction chamber instead of the raw material gas.
し、前記裸ファイバが内部を通過する内管を内部に備え
ていることを特徴とする請求項１、２、３又は４記載の
ハーメチックコート光ファイバの製造装置。5. The reaction chamber according to claim 1, 2, 3 or 4, wherein the reaction chamber has a large number of small holes on its surface and is provided with an inner tube through which the bare fiber passes. A manufacturing device for the hermetically coated optical fiber described above.
裸ファイバを導入し、裸ファイバが前記反応室内を通過
する間に裸ファイバにハーメチックコートを施してハー
メチックコート光ファイバを製造する方法であって、前
記反応室内における原料ガスの流量、組成、濃度および
温度の少なくとも１つが前記反応室内を通過する裸ファ
イバの移動方向に沿って連続的に変化させられているこ
とを特徴とするハーメチックコート光ファイバの製造方
法。6. A method of manufacturing a hermetic coated optical fiber by introducing a bare fiber into a single reaction chamber into which a raw material gas is introduced, and applying a hermetic coat to the bare fiber while the bare fiber passes through the reaction chamber. a hermetic device, characterized in that at least one of the flow rate, composition, concentration, and temperature of the raw material gas in the reaction chamber is continuously changed along the moving direction of the bare fiber passing through the reaction chamber. Method for manufacturing coated optical fiber.
チレン、アセチレン、ハロゲン化炭素、ハロゲン化炭化
水素、若しくはこれらのうちの２種類以上の組み合わせ
であることを特徴とする請求項６記載のハーメチックコ
ート光ファイバの製造方法。7. The raw material gas introduced into the reaction chamber is ethylene, acetylene, halogenated carbon, halogenated hydrocarbon, or a combination of two or more of these. A method for manufacturing hermetic coated optical fiber.
塩素又は水素が混合されていることを特徴とする請求項
６又は７記載のハーメチックコート光ファイバの製造方
法。8. The method for manufacturing a hermetic coated optical fiber according to claim 6, wherein the raw material gas introduced into the reaction chamber contains chlorine or hydrogen.
メチックコートされることを特徴とする請求項６、７又
は８記載のハーメチックコート光ファイバの製造方法。9. The method of manufacturing a hermetically coated optical fiber according to claim 6, wherein the bare fiber is hermetically coated with a carbon film.
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|---|---|---|---|---|
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1991
- 1991-02-14 JP JP3021042A patent/JP2729112B2/en not_active Expired - Fee Related
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