(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
被覆が除去されて口出しされた、多数の石英系のガラスファイバ先端部を石英製のスリーブ内に詰め込み、この石英製のスリーブの少なくとも先端部にこの石英製のスリーブの外径よりも小さな内径の黒鉛製の割スリーブを被せ、この黒鉛製の割スリーブを加熱して端末部全体を均一に加熱することにより、多数の石英系のガラスファイバ先端部と石英製のスリーブとを溶融一体化することを特徴とする光ファイババンドルの端末部の形成方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、例えば、紫外線伝送に用いて好適な光ファイババンドルの端末部の形成方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
紫外線伝送用の光ファイババンドルの入射側端末部は、多数の被覆が除去された石英系のガラスファイバの端部を束ねて金属製のスリーブ内に詰込み、その隙間に無機系、例えばアルミナ系、ジルコニア系の充填剤を充填してファイバ同士を固着して構成してなるものである。
ガラスファイバ同士の固着に無機系の充填剤を用いる理由は、紫外線が入射されると光ファイババンドルの端末部は少なくとも２００℃に温度が上昇するため、通常の光ファイババンドルの端末の接着に用いられているエポキシ系の接着剤では焼損するためである。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、無機系の充填剤は粉末であるためにファイバ間に入りがちでファイバの充填率が低下したり、ファイバを束ねて金属製の口金内に挿入する際に粉末がファイバを傷付けて強度低下を招くなどの問題があり、また、充填剤自体の接着力が低いためにバンドル端末を研磨する際に充填剤が崩れファイバ端面を傷付けがちで研磨作業効率が低く、さらには金属製の口金と石英ファイバとでは熱膨張率が大きく異なるため、高温例えば６００℃以上の耐熱温度を得ることが困難という問題点があった。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
この発明は、以上の観点からなされたもので、被覆が除去されて口出しされた、多数の石英系のガラスファイバ先端部を石英製のスリーブ内に詰め込み、この石英製のスリーブの少なくとも先端部にこの石英製のスリーブの外径よりも小さな内径の黒鉛製の割スリーブを被せ、この黒鉛製の割スリーブを加熱して端末部全体を均一に加熱することにより、多数の石英系のガラスファイバ先端部と石英製のスリーブとを溶融一体化することを特徴とする光ファイババンドルの端末部の形成方法にある。
なお、石英系のガラスファイバとしては、純粋石英ガラスコアの周りに順次フッ素ドープ石英ガラスクラッド、純粋石英ガラスジャケットが形成されてなるものが好ましい。その理由は、石英ガラスジャケットをもうけないと溶融一体化に際してフッ素ドープ石英ガラスクラッドが先に溶融して発泡が生じるおそれがあるために溶融一体化には十分な配慮が必要であるためである。
【０００５】
本発明で特徴とする光ファイババンドルの端末部作製方法は、被覆が除去されて口出しされた石英系のガラスファイバ端部を多数本石英製のスリーブ内に詰め込んだ後、前記石英製スリーブを外部加熱手段により、その先端部から他端に向かって加熱して溶融一体化する光ファイババンドルの端末部作製方法にある。なお、溶融一体化に際しては、石英製のスリーブの少なくとも先端部にこの石英製のスリーブの外径よりも小さな内径の黒鉛製の割スリーブを被せ、この黒鉛製の割スリーブを加熱して多数の石英系のガラスファイバ先端部と石英製のスリーブとを溶融一体化する。その理由は、端末部全体を均一に加熱できるからである。黒鉛製の割スリーブの内径を、石英製のスリーブの外径よりもやや小さくするのは、石英製のスリーブと黒鉛製の割スリーブとが溶融一体化の過程で収縮するからであり、それらが収縮しても均一に加熱できるように予めその収縮量を見込んで黒鉛製の割スリーブの内径および割り幅が設定される。次に、黒鉛製の割スリーブはファイバ先端部と石英製のスリーブとの溶融一体化の完了後取り除かれる。黒鉛製の割スリーブの加熱手段としては、加熱炉でも良いし、酸水素バーナなどでも良く、特に限定されない。
【０００６】
端末部は、ガラスファイバ同志及びガラスファイバと石英製のスリーブとが溶融一体化されて隙間がないので、石英製のスリーブ内のファイバの充填率が向上される。また、端末部は高温に耐えうる石英ガラスだけで構成されているので紫外線を入射させても焼損することがない。さらに、端末部には、粉末状の無機系充填剤が用いられていないのでファイバが傷付くこともない。
端末部の作製は、ガラスファイバを石英製のスリーブ内に多数本詰め込んで、周りから加熱するだけで製造でき、極めて簡単である。また、溶融一体化の際に、黒鉛製の割スリーブを用いることで、内部の石英スリーブは周囲から均一加熱されることとなり、多数の光ファイバとの溶融一体化がスムーズに行われ、安定して光ファイババンドルの耐熱端末部が形成される。
【０００７】
【発明の実施の形態】
実施例１
図１は、この発明により得られる光ファイババンドル端末部の端面図、図２は、その先端部の横断面図である。図において、１は多数の純粋石英ガラスコア、２はこれらコアを囲む共通のフッ素ドープ石英ガラスクラッド、３は石英スリーブで、先端からその途中までコア、クラッドとともに溶融一体化されている。１０は溶融一体化されていない個々の光ファイバ素線で、１２はその先端部の紫外線硬化型樹脂からなる被覆層が除去されたガラスファイバ部分で純粋石英ガラスコア／フッ素ドープ石英ガラスクラッドからなるもの、１４はファイバ１２を保護する紫外線硬化型樹脂被覆層である。次に、この発明の溶融一体化方法について説明すると、まず、光ファイバ素線１０の一端の被覆層１２を溶剤、機械的方法（剃刀等）、火炎等を用いて所定長さ除去してガラスファイバ部分１２を口出しする。この口出し部分をフッ化水素酸を用いて表面の汚れた部分をケミカルエッチングし、純水で洗浄する。次に、純水洗浄された多数の光ファイバ素線１０のガラスファイバ部分１２を束ねた状態で石英スリーブ３内に挿入する。多数のガラスファイバ部分１２が収容された石英スリーブ３を旋盤に保持する。旋盤をその軸の周りに回転させつつ、石英スリーブ３の先端部から後端に向かって酸水素バーナをトラバースさせて溶融一体化する。酸水素バーナの温度はおよそ１５００〜１７００℃である。次に、焼鈍するため火力を調節し約１０００℃で１０分間程度放置し、その後徐冷する。焼鈍を行う理由は、溶融部と未溶融部との間に残存する歪を除去する為である。最後に、端面部を光学研磨してバンドルファイバ端末部とする。なお、実際の使用に際しては、このバンドルファイバ端末部は図示しないがセラミックケーシング内に収容保護される。
【０００８】
具体例１
ファイバ径２００μｍ、コア径１８０μｍ、素線径２４０μｍの、純粋石英コア／フッ素ドープ石英クラッドファイバ素線を長さ１ｍで切断し、両端末の紫外線硬化型樹脂被覆層をジクロロメタンを用いて３０ｍｍにわたって除去した。その後、この除去部をフッ化水素酸処理し純水で洗浄した。
このファイバを５００本束ね、内径５ｍｍ，外径７ｍｍ、長さ２０ｍｍの石英管に挿入し、その先端が石英管端面とほぼ一致するようにした。このファイバが詰込まれた石英管の後端を旋盤に保持し、その軸の周りに２０ｒｐｍで回転させつつ酸水素炎（１７００℃）を石英管の先端から後端に向かって２ｍｍ／分の速度でトラバースして溶融一体化した。溶融一体化後、酸水素炎の温度を１０００℃に下げて焼鈍し、最後に端末を研磨してバンドルファイバ端末部とした。
得られたバンドルファイバ端末部は、充填材を使用しないのでファイバの破断もなく、研磨も簡単で、耐熱温度も７００℃と非常に良好な特性を示した。
【０００９】
実施例２
図３、図４は、この発明方法の他の実施例を示す説明図で、図３は多数の光ファイバ端部が詰め込まれた石英スリーブ上に黒鉛製の割りスリーブを被せた端面図、図４は図３の光ファイバ端部の加熱工程の側断面図である。
図３において、１２は中心部に位置する多数の光ファイバで、例えば純粋石英コア／フッ素ドープ石英クラッドからなり、紫外線硬化型樹脂等の被覆層が除去されて口出しされている。口出し方法は、各光ファイバ素線の被覆層を溶剤により溶解除去するか、剃刀等により物理的に除去するか、または、火炎等により燃焼させて除去する手段により、先端から所定の長さを除去することによりなされる。
除去後、当該除去部分をフッ化水素酸を用いて表面の汚れをケミカルエッチングにより除去し、純水で洗浄する。３はこれら被覆層が除去されて口出しされた多数の光ファイバの端部を収容する石英スリーブ、４はこの石英スリーブ３の先端側に被せられた黒鉛製の割スリーブで、その内径は石英スリーブ３の外径よりもやや小さく作られている。
この状態で、図４に示すように黒鉛製の割スリーブ４の周囲に設けられた抵抗加熱炉５を配置し、これに通電して黒鉛製の割スリーブ４を凡そ１５００〜１７００℃程度に加熱して石英スリーブ３と多数の口出しされた光ファイバ端部とを溶融一体化させる。溶融一体化の過程で石英スリーブ３は収縮してその径は小さくなるが、黒鉛製の割スリーブ４は割りが入っており、かつその内径は前述したように石英スリーブ３の外径よりもやや小さいので、追従できる。その後、約１０００℃で１０分間程度放置して焼鈍し、徐冷する。このようにして黒鉛製の割スリーブ４が石英スリーブ３を均一に加熱することとなり、石英スリーブ３と多数の口出しされた光ファイバ端部は簡単に溶融一体化されたものとなる。
最後に黒鉛製の割スリーブ４を取り外して、端面部を光学研磨し、セットビス等による機械的方法、またはセラミック系の充填剤等を用いてケーシングに固定して所望の光ファイババンドル端部とする。
【００１０】
具体例２
コア径１８０μｍ、ガラスファイバ径２００μｍ、紫外線硬化型樹脂被覆外径２４０μｍに線引きして得られた純粋石英コア／フッ素ドープクラッドファイバ素線を長さ１ｍで切断し両端末の被覆層をジクロロメタンを用いて先端部から長さ３０ｍｍにわたって除去口出しした。その後、被覆層が除去された口出し部をフッ酸処理し純水で洗浄した。
このファイバを５００本束ねて、その先端部を内径５ｍｍ、外径７ｍｍ、長さ２０ｍｍの石英スリーブに挿入し、内径６．８ｍｍ、外径１０ｍｍ、長さ１０ｍｍの黒鉛製の割スリーブを被せ、電気炉で１６００℃に加熱して溶融一体化し、次いで１０００℃で１０分間焼鈍し徐冷した。その後に、一方の端末部を光学研磨するとともに、他方の端末は内径５ｍｍ、外径６ｍｍ、長さ１０ｍｍのステンレス管に挿入しエポキシ系の接着剤で接着し研磨した。その後、石英スリーブ側の端部をアルミナセラミック製のケーシングに入れてアルミナ系充填材で固定しファイババンドル端末部とした。
得られたバンドル端末部は、加熱が均等に行われるため、中心部の未加熱による未溶融や周辺部の発泡による孔の発生などがなく強度面、充填率の面においても優れたものであった。
【００１１】
なお、上記実施例１では、加熱方法として電気炉を用いた例を示したが、酸水素バーナを用いて行っても良い。この場合、ファイバ端部をガラス施盤に取付け回転させながら行う。
【００１２】
具体例３
純粋石英コア／フッ素ドープ石英クラッド／純粋石英ジャケットからなる３層構造の光ファイバ（コア径１８０μｍ、クラッド径１９０μｍ、ジャケット径２００μｍ）上に紫外線硬化型樹脂をコーティングして外径２４０μｍとした、光ファイバ素線を長さ１ｍで切断し，両端末の紫外線硬化型樹脂被覆層をジクロロメタンを用いて先端部から長さ３０ｍｍにわたって除去口出しした。その後、被覆層が除去された口出し部をフッ酸処理し純水で洗浄した。
このファイバを５００本束ねて、その先端部を内径５ｍｍ、外径７ｍｍ、長さ２０ｍｍの石英スリーブに挿入し、内径６．８ｍｍ、外径１２ｍｍ、長さ１０ｍｍの黒鉛製の割スリーブを被せ、酸水素バーナで１５００〜１７００℃に加熱して溶融一体化し、次いで１８００℃で１０分間焼鈍し除冷した。その後に、一方の端末部を光学研磨するとともに、他方の端末は内径５ｍｍ、外径６ｍｍ、長さ１０ｍｍのステンレス管に挿入しエポキシ系の接着剤で接着し研磨した。その後、石英スリーブ側の端部をアルミナセラミック製のケーシングに入れてアルミナ系充填剤で固定しファイババンドル端末部とした。
得られたバンドル端末部は、ファイバ間の発泡がなく、またコアの変形が少ないものであった。
【００１３】
【発明の効果】
この発明においてバンドルファイバ端末部は、多数の口出しされたファイバ端部を石英製のスリーブ内に収容して溶融一体化する方法で作製するものであるので、耐熱性に優れ、かつ、光ファイバ同志の接着に粉末充填剤を使用することがないので、光ファイバの強度を維持したまま一体化できる。また、端面の研磨に際しても充填剤が崩れてファイバ端面を傷付けるといったことがないなどの優れた効果を奏する。また、溶融一体化に際して、石英スリーブ上にその外径よりもやや小さな内径の黒鉛製の割スリーブを被せ、この割スリーブを周囲から加熱する方法を採用することにより均等な加熱がなされるので、内部に泡の発生のない高強度の光ファイババンドルの端末部を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明による光ファイババンドルの端部の断面図。
【図２】図１の横断面図。
【図３】この発明による製造方法の一工程の端面図。
【図４】この発明による製造方法の一工程の側断面図。
【符号の説明】
１  コア
２  クラッド
３  石英スリーブ
４  黒鉛製の割スリーブ
１０  ガラスファイバ素線
１２  ガラスファイバ
【図１】
0003819054.tif 000002
【図２】
0003819054.tif 000003
【図３】
0003819054.tif 000004
【図４】
0003819054.tif 000005