WO1983003145A1 - Process for manufacturing optical multiple fiber - Google Patents

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WO1983003145A1
WO1983003145A1 PCT/JP1983/000058 JP8300058W WO8303145A1 WO 1983003145 A1 WO1983003145 A1 WO 1983003145A1 JP 8300058 W JP8300058 W JP 8300058W WO 8303145 A1 WO8303145 A1 WO 8303145A1
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multiple fiber
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Inventor
Ltd. Dainichi-Nippon Cables
Original Assignee
Hayami, Hiroyuki
Utsumi, Atsushi
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Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03B—MANUFACTURE, SHAPING, OR SUPPLEMENTARY PROCESSES
    • C03B37/00—Manufacture or treatment of flakes, fibres, or filaments from softened glass, minerals, or slags
    • C03B37/01—Manufacture of glass fibres or filaments
    • C03B37/02—Manufacture of glass fibres or filaments by drawing or extruding, e.g. direct drawing of molten glass from nozzles; Cooling fins therefor
    • C03B37/025—Manufacture of glass fibres or filaments by drawing or extruding, e.g. direct drawing of molten glass from nozzles; Cooling fins therefor from reheated softened tubes, rods, fibres or filaments, e.g. drawing fibres from preforms
    • C03B37/028—Drawing fibre bundles, e.g. for making fibre bundles of multifibres, image fibres

Definitions

  • the present invention relates to an optical multiple fiber (hereinafter simply referred to as "multiple fiber") having a structure in which a large number of quartz glass-based optical fibers are fused together.
  • the core of each of the above-mentioned fine optical fibers is made of pure quartz glass, and the fine particles of the fine particles are made of glass.
  • the present invention relates to a method for manufacturing a multi-layer fiber made of quartz glass having a refractive index lower than that of pure stone glass, in which a head layer includes a dopant.
  • the multiple fiber in which the core of each optical fiber is made of pure quartz glass, inherits the excellent heat resistance, radiation resistance, etc. of pure quartz glass as it is. Because of its excellent properties, it is useful as an image guide for observing the inside of high-temperature reactors and reactors.
  • the temperature of pure quartz glass is as high as about 180 ° G or more, but the dopant is so high that it can be used as a cladding layer.
  • the temperature of the added quartz glass depends on the type of dopant and the amount of addition.
  • quartz glass multi-layers are optical fiber * preforms or those obtained by drawing and reducing the diameter of the glass (hereinafter referred to as "they"). Simply by bundling a large number of preforms and wires) and drawing at high temperatures.
  • the core of the preform is made of pure quartz glass and the layer of such a cladding is made of quartz glass containing a single pan
  • the cladding layer starts flowing and deforming before the softening deformation of the core, and when a little, the cladding layer is separated from the core and the flow resistance is reduced.
  • the cores of some adjacent optical fibers approached abnormally due to the flow to a small area, and depending on the situation, the cores that directly contacted each other There is a problem when a fiber is obtained. This problem is particularly likely if the average thickness of the cladding layer after drawing is small.o Such a multi-layer pipe has poor image transmission capability. Not surprising.
  • the cladding layer of each optical fiber included in the multiple fiber has a thickness sufficient to perform its function, and the image transmission capability is greatly reduced. It is an object of the present invention to provide a method for producing a multiple fiber.
  • the present invention provides an optical fiber having a cladding layer made of quartz glass containing a dopant in a core made of pure quartz glass.
  • a large number of optical fiber preforms are bundled together, and the bundle is bundled with high temperature.
  • the temperature at which the wire is drawn is higher than that of the cladding layer as the optical fiber preform.
  • a method for producing a multiple fiber which is characterized by receiving a multiple fiber.
  • the temperature at which the support layer is drawn is the temperature of the object to be drawn when drawing by a normal method.
  • a pipe of the same material with an outer diameter of 20 mm and a diameter of 20 mm is drawn by melting and drawing, a pipe with a reduced diameter of 2.5 mm inside diameter and 2.0 mm outside diameter is drawn at 0.5 m / min. Means the lowest temperature at which the pull-out tension of the pipe becomes 500 or less.
  • the multi-fiber fiber bundles and draws a large number of three-layer preforms corresponding to the three-layer optical fiber.
  • a sabot layer made of the above-mentioned high softening point quartz glass exists outside the preform cladding layer.
  • Such a glass with a high softening point has the same deformation resistance as a pure quartz glass in the desensitized state.
  • the thickness of the support layer of the optical fiber * is less than l /, especially 0.5 m or less.
  • the cladding layer and the support layer In most of the optical fibers in the multi-fiber fiber obtained by bundling and drawing a large number of optical fibers, the cladding layer and the support layer In such a case, the outer shape of the cross section is deformed into a hexagon, and the sabot layers of adjacent optical fibers are fused to each other.
  • the thickness of the support layer for each optical fiber is determined by the width of the support layer on each side of the hexagon (the width of the two optical fibers). (Thickness of the layer where the support layers are fused together)).
  • the multiple-layer pho- ton in which the support layer in the optical fiber has the above-mentioned thickness is a support for the optical fiber preform that can be used. It can be manufactured more easily by considering the thickness of the boat layer and the draw ratio.
  • the temperature at the time of drawing is usually 1800-2200. C, preferably 1900-2100. It is 0.
  • the outer diameter of each optical fiber in the multiple fiber as the final product (the two sides of the support layer deformed into a hexagon as described above) Distance is usually 10 to 50 m
  • the multiple fiber manufactured according to the present invention has an outer diameter.
  • the optical fiber contained in the multiple fiber If the number of iva is between 1,000 and 30,000, the effect of the presence of the support layer is particularly pronounced.o
  • the bundle of preforms may be drawn as it is, but it may be made of synthetic quartz or the like.
  • the multi-layer filter is a quartz skin layer derived from the quartz glass tube on the outermost side.
  • the thickness of the sabot layer of each optical fiber is different from that of the above-mentioned multiple fiber only by changing the drawing ratio.
  • a large number of optical fibers that have a cladding layer made of quartz glass containing a dopant in a core made of pure quartz glass A multi-fiber fiber bundle of books fused together is bundled with a large number of corresponding optical fiber * forms, and the bundle is drawn at a high temperature.
  • the optical fiber preform may have a lower drawing temperature than that of the cladding layer.
  • the thickness of the support layer of each optical fiber included in the obtained multiple fiber is 0.01 to 1 m.
  • Ri 1850 0 C der also the temperature Ru cormorants to-out ⁇ of quartz glass La scan that make up the difference port layer is rather small, the difference port of each light off ⁇ Yi server - the thickness of the coat layer 0.1 to [! .5 / Am, the obtained multiple fiber has an outer diameter of 0.5 to S, and the number of optical fibers contained in it is 1,000 to 50,000.

Description

明 光学用 マ ル チ プ ル フ ア イ バ の製法
技術分野
本発明は石英ガ ラ ス 系 の光 フ ア イ バ の 多数本が相互 に融着 さ れて な る 構造の光学用 マ ル チ プ ル フ ァ イ バ (以下、 単に マ ル チ プ ル フ ァ イ バ と レ、 う ） の製法に関 し 、 さ ら に詳 し く は前記各細光 フ ァ イ バ の コ ア が純石英 ガ ラ ス か ら な り 、 そ の う え の ク ラ ッ ド 層 が ド 一 パ ン ト を含む、 純石荚ガ ラ ス よ り 低屈折率の石英ガ ラ ス か ら な る マ ル チ ブ ル フ ア イ バ の製法に関 す る 。 背景技術
各光 フ ァ イ バ の コ ァ が純石英ガ ラ ス か ら な る 前記 マ ル チ プ ル フ ァ ィ バ は 、 純石英ガ ラ ス の優れた耐熱性、 耐放射線性などをそのまま受け継 ぐ優れた性質 を有す る の で、 高温炉 内ゃ原子炉内な どの 内部 を観察す る た め の イ メ ー ジ ガ イ ド と し て有用であ る 。
と こ ろ で、 純石英ガ ラ ス に ド 一 パ ン ト を 添加 する と 軟化変形温度 が急激に低下す る 現象があ る 。 す な わ ち 純石英ガ ラ ス ではそ の温 は約 1 8 0 0 °G以上の高温度で あ る が、 ク ラ ッ ド 層 と し て使用 で き る程度 に ド ー パ ン ト が添加 さ れた石英ガ ラ ス では 、 ド ー パ ン ト の種類、 添加量に よ っ て異る が、 そ の温度は、 1 50 0 % 以下、 ば
ΟϋϊΡΙ W"--G あ いに よ っ て は 1 000 。σ 以下に も な る。 さ ら に ま た、 純 石英ガ ラ ス と ド 一 パ ン ト を含む石英ガ ラ ス と で は軟化 状態に おけ る 変形抵抗の点で も 大き な差異があ り 、 ト * — パ ン ト を含む石英ガ ラ ス は純石英ガ ラ ス と 比較 し て 変形抵抗が非常に小さ い。 一般に石英ガ ラ ス の マ ル チ ブ ル フ ァ イ ノぐは光 フ ア イ ノヽ * プ リ フ ォ ー ム ま たは それ を 線引き し て縮径 し た物 （以下、 それ ら を あ わせて単に プ リ フ ォ ー ム と レ、 う ） の多数本を束ねて高温度で線引 き する こ と に よ り 製造ざれる 。 .プ リ フ ォ ー ム の コ ァ が 純石英ガ ラ ス か ら な り 、 そ の う え の ク ラ ッ ド 層が Γ一 パ ン ト を含む石英ガ ラ ス か ら な る と き 、 前記の線引き 工程に おいて コ ァ が軟化変形する よ り 先に ク ラ ッ ド層 が流動変形を開始し 、 やや も す る と ク ラ ッ ド層が コ ァ か ら剥離 し て流動抵抗の少ない個所に流 ffi し 、 こ の た め一部の隣接する 光 フ ア イ バ の コ ァ 同士が異常に接近 した 、 ばあ い に よ っては コ ア 同士が直接接触 した マ ル チ プ ル フ ァ イ バ がえ ら れる と レ、 う 問題があ る 。 かかる 問題は線引き後の ク ラ ッ ド 層の平均厚さ が小さ いばあ レ、に と く に生 じやすい o かかる マ ル チ ブ ル フ ア イ パ は 画像伝送能力が乏 し い こ と い う ま で も ない。
本発明は 、 マ ル チ プ ル フ ァ イ バ に含ま れる 各光 フ ァ ィ パ の ク ラ ッ ド 層が充分にその機能を果 し う る 厚さ を 有し 、 画像伝送能力のす ぐれた マ ル チ プ ル フ ア イ バ を 製造す る 方法を提供する に あ る 。
、 W"：' ノ 、 、マ -'ソ 発明 の 開示
本発明は 、 純石英ガ ラ ス か ら な る コ ァ の う え に ド ー バ ン ト を含有す る 石英ガ ラ ス か ら な る ク ラ ッ ド 層 を有 す る 光 フ ア イ バ の多数本が相互に融着 さ れて な る マ ル チ ブ ル フ ァ イ ノく を、 対応す る 光 フ ァ イ バ プ リ フ ォ ー ム の 多数本を束ね 、 該束 を高温度で線引き し て製造す る 方 法に ぉレ、て 、 前記光 フ ァ イ バ プ リ フ ォ ー ム と し て 、 ク ラ ッ ド 層の う え に さ ら に 、 線引き し う る 温度が少な く と も 1 8 0 0 °C の石英ガ ラ ス か ら な る サ ポー ト 層 を有す る 三層搆造の プ リ フ ォ ー ム を用レ、 、 該 プ リ フ ォ ー ム の束 を線 き し て 、 え ら れ る マ ル チ プ ル フ ァ イ バ に含 ま れ る 各光 フ ア イ バ の サ ポ ー ト 層の厚さ が、 0 . 0 1 〜 1 /im であ る マ ル チ プ ル フ ァ イ バ を う る こ と を特徴 と す る マ ル チ プ ル フ ァ イ バ の製法 を提供す る 。
前記に お い て サ ポ 一 ト 層の'線引き し う る 温度は 、 通 常の方法で線引き す る ばあ い の被線引き 体の温度で あ る が、 具体的に い う と 、 内径 2 5麵 、 外径 20腿 の 同一 材質の パ イ プ を溶融線引き し て内径 2. 5 、 外径 2. 0 廳 の縮径 し た パ イ プ を毎分 0 . 5 mで引き ffiすとき の引出 し 張力が 50 0 以下 と な る 最低温度 を意味す る 。
本発明に お いて 、 マ ル チ. ブ ル フ ァ イ バ は 、 三層構造 の光 フ ァ イ バ に対応する 三層構造の プ リ フ ォ ー ム の多 数本を束ね 、 線引き す る こ と に よ っ て製造 さ れる が、 プ リ フ ォ ー ム ク ラ ッ ド 層の外側に は前記 し た高軟化点 の石英ガ ラ ス か ら な る サ ボ 一 ト 層 が存在する の で鎳引
、 え き時の ク ラ ッ ド 層の過流動が防止さ れ 、 そ の た め隣接 する 光 フ ァ ィ バ の コ ァ 同士の直接接触の 問題がな く な > o
サ ボ一 ト 層の構成材料 と し て の石英ガ ラ ス は籙引き し う る 温度が少な く と も 1800 0G であ れば、 天然石英、 合成石英な どいずれの も の で も よ い。 '好ま し く は線引 き し う る 温度が少な く と も 1850。G、 と く に少な く と も 19000G の も の であ る。 かかる 高軟化点の石英ガ ラ ス は 敦化状態において純石英ガ ラ ス と 同程度の変形抵抗を する 。
なお 、 本発明に おいて 、 光 フ ァ イ バ一本 ご と の サ ポ
— ト 層の厚さ が過小であ る と 線引き時に お ける ク ラ ッ ド層の過流動を防止する 作用 が乏 し く な る の で、 後記 定義の 「 サ ポ ー ト 層厚さ」 で表わ し て少な く と も
0.01 ^m. と く に少な く と も 0.1 / ^ と する の が好ま し レ¾ —方、 本発明者 ら の研究に よ れば、 マ ル チ プ ル フ ァ ィ パ に よ る 画像伝送時、 各光 フ ァ イ バ の サ ポ ー ト 層 に 入射 した光は伝送面像 を不鮮明にする 悪影響を及ぼ し、 すなわ ち サ ポ ー ト 層が迷光路 と して働き 、 こ の悪影響 の程度は サ ポ ー ト 層の厚さ が大であ る ほ ど著 し く 大 と な る 。 し た がっ て、 光 フ ァ イ ノ、 * の サ ポ ー ト 層の厚さ は l / 以下、 と く に 0.5 m 以下 と する こ と が好ま し レ、。 光 フ ァ イ バ の サ ポ 一 ト 層を前記程度に薄層 と する こ と に よ り 迷光路 と し て の悪影響の程度が軽度 と な る 。
サ ポ 一 ト 層の厚 さ の定義 ： 三層構造の プ リ フ ォ ー ム
' ' C:.:H の多数本を束ねて線引き し て え た マ ル チ プ ル フ ア イ バ 中の各光 フ ァ イ バ の大部分に お い て は 、 ク ラ ッ ド 層お よ びサ ポ ー ト 層は それ ら の 断面 の 外形が六角形に変形 し 、 隣接する 光 フ ァ イ バ の サ ボ一 ト 層同士が相互に融 着 し 合った状態 と な る 。 そ こ で、 光 フ ァ イ バ一本 ご と の サ ポ ー ト 層の厚さ は 、 前記六角形の各辺に存在する サ ポ ー ト 層の幅 （二本の光 フ ァ イ バ の サ ポ ー ト 層同士 が融着 し た層 の厚.さ ） の 1 /2 と す る 。
光 フ ァ イ バ に おけ る サ ポ ー ト 層が前記 し た厚さ を有 す る マ ル チ プ ル フ ァ イ ノ は 、 用 レヽ る 光 フ ァ イ ノ プ リ フ オ ー ム の サ ボ 一 ト 層 の厚さ と 線引率 を考慮す る こ と に よ り 容易に製造す る こ と がで き る 。 線引.き 時の温度は 通常 1800 〜 2200 。C 、 好ま し く は 1900 〜 2100 。0 で あ る 。 最終製品 と し て の マ ル チ プ ル フ ァ イ バ に お け る 各 光 フ ァ イ バ の外径 （前記 し た六角形に変形 し た サ ポ 一 ト 層の相对す る 2 辺の距離 を い う ） は通常 10 〜 50 m
0"'あ る 。
本発明に よ り 製造さ れる マ ル チ プ ル フ ア イ バ が外径
0.5 ~ 5 mm (後記する ス キ ン 層 を有す る ばぁ レ、 は、 ス キ ン 層 も 含 めた外径）、 該 マ ル チ プ ル フ ア イ パ 中に含ま れ る 光 フ ア イ バ の数が 1000〜30000 で あ る ば ぁ レ、 に おレ、 て 、 と く に サ ポ ー ト 層を存在せ し め る こ と の効果が顕 著であ る o
な お本発明の方法を実施す る に あ た り 、 プ リ フ ォ ー ム の束をそ の ま ま 線引き し て も よ レ、 が、 合成石英や
U¾し- 4 .、 一... . - , Ο'ν,Π
、え , wi.o 二 然石英な どか ら な る 石英ガ ラ ス 管中に プ リ フ ォ ー ム を 整列、 充填 し て石芙ガ ラ ス 管 ご と 線引き する 方が外径 の均一な マ ル チ ブ ル フ ァ イ バ がえ ら れやすレ、 o そ の ば あレ、、 え ら れる マ ル チ ブ ル フ ア イ パ はそ の最外部に前 記石英ガ ラ ス管に 由来する 石英 ス キ ン 層を有する こ と と な る o 発明を実施するための最良の形態
つ ぎに実施例お よ び比較例を あ げて本発明の方法を よ り 詳細に説明する 。
実施例 1 〜 2および比較例
純石英ガ ラ ス か ら な る 外径 500 πιの コ ァ の外側に
B ,2C に て ド 一 ブ さ れた石英ガ ラ ス か ら な る 厚さ 70 /im の ク ラ ッ ド 層、 さ ら にその う え に厚さ 1 5 の天然石英 (線引き し う る 温度： 1 900 °C ) か ら な る サ ボ 一 ト 層を 有する 表面清浄な三層構造の プ リ フ ォ ー ム 8000 ·本を束 ねて石英パ イ プ中に収容 し 、 該石英パ イ ブ の上部か ら 真空 [き しつつ 、 該石英パ イ ブ の下端か ら 2000 °C の温 度で加熱 し て線 ^き し 、 光 フ ァ イ バ数 8000、 各光フアイ バの 1 本ご と の サ ポ ー ト 層厚さ約 0. 4 の マ ル チ プ ル フ ァ イ バ （実施例 1 ) を えた。 マ ル チ プ ル フ ァ イ バ端 面の顕微鏡観察か ら 、 各光 フ ァ イ バの コ ア 同士の直接 接触は存在し なかった。
前記の マ ル チ プ ル フ ア イ バ と は線引率の みを変えて、 各光 フ ァ イ バ の ί 本ご と の サ ボ 一 ト 層の厚さ
. , 請求 の範囲
1 · 純石英ガ ラ ス か ら な る コ ア の う え に ド ー パ ン ト を 含有す る 石英 ガ ラ ス か ら な る ク ラ ッ ド 層 を 有す る 光 フ ァ ィ バ の多数本が相互に融着 さ れて な る マ ル チ プ ル フ ア イ バ を 、 対応す る 光 フ アイ ノヽ *ブ リ フ ォ ー ム の多数本を 束ね 、 該束 を高温度で線引き し て製造す る 方法に おい て 、 前記光 フ ァ イ バ プ リ フ ォ ー ム と し て 、 ク ラ ッ ド 層 の う え に さ ら に 、 線引き し う る 温度 が少な く と も
1800 °C の石英ガ ラ ス か ら な る サ ポ一 ト 層 を 有す る 三層 構造の プ リ フ 才 一 ム を用 レ、 、 該 プ リ フ ォ ー ム の束 を鎳 引き し て 、 え ら れる マ ル チ プ ル フ ァ イ バ に含 ま れ る 各 光 フ'ァ ィ バ の サ ポ 一 ト 層 の厚さ 力 0.01〜 1 m で あ る マ ル チ プ ル フ ァ. イ ノぐ を う る こ と を特徵 と す る マ ル チ プ ル フ ァ イ バ の製法。
2. サ ポ ー ト 層 を構成す る 石英ガ ラ ス の鎳引き し う る 温度が少な く と も 18500C であ り 、 各光 フ ァ イ バ の サ ポ ― ト 層の厚さ が 0.1 〜 [！ ·.5 /Am であ り 、 え ら れ る マ ル チ プ ル フ ア イ バ は外径が 0.5 〜 S應 であ り 、 それに含 ま れる 光 フ ァ イ バ数が 1000〜50000 で あ る 請求の範 囲第 1 項記載の製法。
え

Claims

(7)
(実施例 2 )、 2 μτα (比較例） と し た マ ル チ ブ ル フ ア イ パ をそれぞれえた。 実施例 1 、 2 お よ び比較例の も の はいずれ も 、 光 フ ァ イ バ の コ ア 同士の直接接触は存在 し なかったが、 実施例 1 、 2 の も の は比較例の も の と 比較 し て サ ボ 一 ト 層が薄いた め ィ メ ー ジ ガ イ ド と し て 使甩 した と き 、 伝送画像の鮮明度が優れて いた。
差^え
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