(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくともコアにドーパントが添加され低融点となされた、多数の石英ガラス系画素が溶融一体化されてなるイメージサークルと、その上に溶融一体に形成された石英ガラス系ジャケットとを有し、前記ジャケットが石英ガラス内層と、ドーパントが添加され、前記内層をなす石英ガラスよりも低融点の石英ガラス外層とからなることを特徴とするイメージファイバ。
【請求項２】
画素を構成するコアに添加されるドーパントがＧｅＯ２であり、クラッドに添加されるドーパントがフッ素であり、前記外層に添加されるドーパントがフッ素であることを特徴とする請求項１記載のイメージファイバ。
【請求項３】
石英ガラス管の外周にドーパントが添加された低融点の石英ガラス層を形成させてジャケット管となし、このジャケット管内に少なくともコアにドーパントが添加され低融点となされた石英ガラス系画素用ファイバ素線を多数詰め込んでイメージファイバ母材となし、この母材を溶融線引きして全体を一体化するとともに、ジャケット管表面に残存する微細な傷を溶融消滅させることを特徴とするイメージファイバの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、工業用もしくは医療用の画像伝送用に使用されるイメージファイバのうち、特に機械的強度を高めたイメージファイバおよびその製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
イメージファイバの典型的な構造は、図２に示すように、画像伝送用のイメージサークル３とその周りの石英ガラスジャケット４とからなるもので、イメージサークル３は図３にその一部を示すように、光を伝搬させるコア１とその周りのクラッド２とからなる画素が多数、クラッド同志を互いに溶融一体化されてなるものである。６は石英ガラスジャケットの外部の保護用樹脂被覆層である。
また、その製造方法は、予めＧｅＯ2 などのドーパントを含む石英ガラス系コアと必要に応じてフッ素などのドーパントを含ませた石英ガラス系クラッドとからなる光ファイバ母材を作製し、これを一旦線引きしてファイバ化し、次いで、定尺に切断して画素用ファイバ素線となし、この定尺の素線を多数、ジャケットとなる石英ガラス管内に詰め込んで母材とする。この母材を一端から溶融線引きしてファイバ化し、その上に紫外線硬化型樹脂（ＵＶ樹脂）などの被覆を施し巻き取る方法である。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ジャケットまで含めて１本のファイバとしているために、イメージファイバの外径は極端に画素数が少なくない限り、一般の通信用光ファイバの外径が１２５μｍであるのに比較してかなり太くなるものである。
ところで、従来のイメージファイバは、一般の通信用光ファイバや大口径光ファイバに比較して機械的強度が弱いといった結果が得られている。
その大きな要因は、イメージファイバの場合、高温で線引きすると各画素間の境界で気泡が発生し易くなるため、純粋石英の溶融温度よりもやや低めの温度で線引きしなければならず、石英ジャケット管の表面の傷が完全に取りきれず、イメージファイバ全体の強度低下をもたらしているものと考えられる。
【０００４】
すなわち、より具体的に説明すると、イメージサークルを構成する各画素ファイバのコアにはドーパントとして典型的には屈折率を高めるＧｅＯ2 が添加されている。クラッドは純粋石英の場合が多いが、必要に応じてクラッドにもドーパントが添加されることがあり、その場合のドーパントとしては典型にはフッ素があげられる。しかし、ドーパントが添加されると通常粘性が低下するため、純粋石英ガラスからなるジャケットと比較すると、コア、場合によってはクラッドも含めてその粘性は低くなり、母材の線引き時には中心部が比較的低温で溶融しはじめる。このため、線引き温度を上げ過ぎるとコアの配列が崩れるだけでなく、気泡が発生し易くなるため、線引き温度には自ずから限界がある。一方、外周のジャケット管は、中心部に比較すると融点が高いため、線引き温度が十分に高くないと溶融が不十分となり、温度的にはぎりぎりのレベルで線引きされることとなり、ジャケット管表面の傷が治癒せず、強度の低下を招くことになる。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
この発明は、以上の観点から、ジャケット管を高融点の内層と低融点の外層とからなる石英ガラス系材料で構成し、これにより表面傷のない、機械的強度の高められたイメージファイバおよびその製造方法を提供しようとするもので、その特徴とする請求項１記載の発明は、少なくともコアにドーパントが添加され低融点となされた、多数の石英ガラス系画素が溶融一体化されてなるイメージサークルと、その上に溶融一体に形成された石英ガラス系ジャケットとを有し、前記ジャケットが石英ガラス内層とドーパントが添加され、前記内層をなす石英ガラスよりも低融点の石英ガラス外層とからなるイメージファイバである。
また、その特徴とする請求項２記載の発明は、画素を構成するコアに添加されるドーパントがＧｅＯ２であり、クラッドに添加されるドーパントがフッ素であり、前記外層に添加されるドーパントがフッ素であることを特徴とする請求項１記載のイメージファイバである。
さらに、その特徴とする請求項３記載の発明は、石英ガラス管の外周にドーパントが添加された低融点の石英ガラス層を形成させてジャケット管となし、このジャケット管内に少なくともコアにドーパントが添加され低融点となされた石英ガラス系画素用ファイバ素線を多数詰め込んでイメージファイバ母材となし、この母材を溶融線引きして全体を一体化するとともに、ジャケット管表面に残存する微細な傷を溶融消滅させることにある。
【０００６】
【作用】
この発明のイメージファイバは、少なくとも画素を構成するコアと、ジャケット外層にドーパントが添加されて融点が低くなされているもので、イメージファイバ母材の線引き工程では、画素となる素線だけが互いに一体化する温度にさらされるだけでなく、フッ素ドープ石英ガラス外層も溶融する温度処理を受けることとなり、外層表面に残存する加工傷が消滅し、強度が高められる。
【０００７】
【実施例】
図１は、この発明のイメージファイバの概略説明図で、図２と同一符号は同一物を示している。また、、そのイメージサークルについても同様で、その様子は図３と同じである。
図１、図３において、３はイメージサークルで、例えば、ＧｅＯ2 ドープ石英ガラスコア１と、その周りの純粋石英ガラスクラッド２とからなる画素用ファイバが多数溶融一体化されてなるもの、５はイメージサークル３上に一体に設けられた、２層構造の石英ガラス系ジャケットで、純粋石英ガラス内層の上にフッ素ドープ石英ガラス外層が設けられてなるもの、６はこのジャケット５の外側に設けられた紫外線硬化型樹脂（ＵＶ樹脂）層である。
その製造方法は、予め、ＧｅＯ2 を含む石英ガラスコアと必要に応じてフッ素を含む石英ガラスクラッドからなる画素用のファイバ素線を作製し、これを定尺に切断して多数束ねる。一方、別途用意した石英ガラス管若しくは石英ガラスロッドの外周にフッ素ドープ石英ガラス層を、例えばプラズマ外付け法などにより形成してジャケット用とする。なお、石英ガラスロッドの場合は中心をくり抜いて管状にする。その後、多数束ねた画素用のファイバ素線をフッ素ドープ石英ガラス外層を有するジャケット管内に詰め込んで母材とする。最後にこの母材を一端から溶融線引きし、その上にＵＶ樹脂を被覆する。
【０００８】
このような構成、方法においては、石英ジャケットの表面に圧縮応力が残留するよな線引きが行なわれるので、得られたイメージファイバは高強度になる。
すなわち、線引き時にイメージファイバ母材のネックダウン部では、ジャケット管の純粋石英ガラスからなる内層の粘度がその外周のフッ素ドープ石英ガラス外層や、中心のイメージサークル（少なくともコア）の粘度よりも高いため、ジャケット内層部は弾性的に振る舞うが、その他の部位には粘性的に振る舞う温度領域がある。このため、この領域では線引き張力の殆どがジャケット内層部に加わることになる。この後、石英ジャケット外層のフッ素ドープ層が固化するが、その際に純粋石英ジャケット内層に加わっていた張力がフッ素ドープ石英外層に分担され、同層に圧縮応力が生じる。この技術は、表面強化ガラスの一種の手法の応用であり、これによってイメージファイバの強度を高めることが出来る。
【０００９】
【具体例１】
この発明：コアがＧｅＯ2 ドープ石英ガラスからなるグレーテッド型の屈折率分布を有し、クラッドが純粋石英ガラスからなり、コアとクラッドの比屈折率差Δが１．５５である光ファイバ母材をＶＡＤ法で作製し、この母材を４６７μｍに線引きしてファイバ化した。ついで、このファイバを４００ｍｍの長さに切断して画素用ファイバとなし、この画素用ファイバを全部で６０００本用意した。
一方、石英ガラス管を用意し、この外側にプラズマ法によりフッ素ドープ石英ガラス層を形成して２層構造のジャケット管とした。このジャケット管は内径が３８ｍｍ、外径が４０ｍｍ、フッ素ドープ石英外層の厚さ０．１ｍｍのものである。
こうして得られた２層構造のジャケット管内に束ねた６０００本の画素用ファイバを詰め込んで母材とした。この母材を２０００℃で線引きして直径５００μｍのイメージファイバとし、その上にＵＶ樹脂を被覆した。
得られたイメージファイバを引っ張り試験をしたところ、５００ｋｇ／ｍｍ2 と極めて高い強度を示した。
【００１０】
【具体例２】
比較例：ジャケット管として、純粋石英ガラスのものを用いる以外は全て具体例１と同様とした。
得られたイメージファイバを引っ張り試験したところ、１００〜２００ｋｇ／ｍｍ2 であり、低強度のものであった。
【００１１】
【発明の効果】
この発明によれば、ジャケット管を高融点の石英ガラス内層と、ドーパントを含む低融点の石英ガラス外層の２層構造とすることにより、イメージファイバ母材の溶融線引きに際して、ジャケット表面を十分に溶融させて傷を癒すとともにジャケット外周部に圧縮応力を残存させているので、極めて強度の高いイメージファイバを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
図１この発明のイメージファイバの一例の断面図である。
図２従来例の一例の断面図である。
図３図１および図２に共通する画素の一部の断面図である。
【符号の説明】
１  コア
２  クラッド
３  イメージサークル
５  ２層構造の石英ガラス系ジャケット
６  紫外線硬化型樹脂層
【図１】
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【図２】
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【図３】
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