JPS63129034A - 光ファイバの処理方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 「産業上の利用分野」 本発明は、イメージファイバや伝送ファイバ等の光ファ
イバの耐放射線特性を大幅に向上できる処理方法に関す
るものである。

「従来の技術」 撮像管や電荷移動素子を利用できない高放射線雰囲気下
の観察には、イメージファイバが用いられている。

従来そのような部分で利用される光ファイバは、比較的
耐放射線特性に優れている純粋石英によりコアが形成さ
れたものであった。この種の光ファイバにあってはコア
が純粋石英によって形成されているため、屈折率を低く
する酸化ボロンやフッ素が添加された石英によってクラ
ッドが形成されていた。

「発明が解決しようとする問題点」 ところが、このような従来の光ファイバにあっては、純
粋石英製のコアの耐放射線特性も満足できる水準に達し
ていないばかりか、酸化ボロンあるいはフッ素がドープ
されてなるクラッドの耐放射線特性が著しく劣るため、
十分な耐用期間を達成できない問題があった。

また特に、クラッドが薄く形成されるイメージファイバ
では、クラッドの放射線特性の低さを補うためにコア径
を大きくしてクラッドへの光エネルギーのしみ出しを防
止しなければならず、その結果、イメージファイバの画
素数の減少やファイバ径の大径化を招く不都合があった
。

「問題点を解決するだめの手段」 そこで、本発明の光ファイバの処理方法にあっては、光
ファイバを水素雰囲気下で加熱処理するすることによっ
て、上記問題点の解決を図った。

以下、図面を参照して本発明の光ファイバの処理方法を
詳しく説明する。

第１図に示すものは本発明の処理方法に好適に用いられ
る装置の１例を示す乙ので、図中符号ｌは処理される光
ファイバである。この光ファイバ１は、ステンレス製の
密閉式圧力容器２に収容されている。この圧力容器２に
は、水素ガス供給管３と排気管・１が設けられている。

また、この圧力容器２はマントルヒータ５に収容されて
いる。

本発明によって処理される光ファイバｌとしては、伝送
用の光ファイバの他に、多数の単繊維か束ねられてなる
イメージファイバなどを挙げることができる。また、こ
れらの光ファイバは、コアとクラッドからなる光ファイ
バ課線上に一次被覆が施された光フアイバ素線の状態で
処理することが望ましい。

本発明の処理方法では、光ファイバｌが収容された圧力
容器２内の空気を水素に置換して容器２内を水素雰囲気
とした状態で、マントルヒータ５により光ファイバｌを
加熱する。

加熱処理温度は、１５０℃以上であることか望ましいが
、高いほど処理効果が上がり、２００℃以上で特に顕著
な効果を得ることができる。また、加熱処理は、光ファ
イバＩを構成する材料の耐熱温度以下で行なわれ、一般
的な被覆を施された光フアイバ素線を処理する場合には
被覆材料の耐熱性を考慮して約２５０℃以下で加熱処理
することが望ましい。

また、処理する際の水素圧力は、何等制限されないが、
高圧であるほど光フアイバ内への水素の拡散が早まり、
処理時間を短縮できる。また、圧力容器２には水素を適
当な速度で流し、逐次雰囲気を純粋な水素で換気するこ
とが望ましい。

本発明の処理方法による耐放射線特性の向上が特に顕著
な光ファイバ１としては、石英に酸化ボロンまたはフッ
素の少なくともいずれか一方が添加されたガラス、およ
び純粋石英からなるガラスの中から選ばれた材料によっ
て、コア・クラッドが形成されたしのを挙げることがで
きる。

そのような光ファイバｌとしては、具体的には、コアが
純粋石英によって形成されクラッドが石英に酸化ボロン
またはフッ素の少なくともいずれが一方が添加されたガ
ラスによって形成されたステップインデックス型のファ
イバ（Ｓ、１．型光ファイバ）やコアにも酸化ボロンま
たはフッ素の少なくともいずれか一方が添加されたグレ
ーデッドインデックス型のファイバ（Ｇ、１．型光ファ
イバ）を挙げることかできる。

「作用　」 本発明者らは、本発明の処理方法によって光ファイバの
耐放射線特性が向上される機構を次のように解している
。

まず、ファイバを形成するガラス中には非架橋酸素欠陥
が存在する。この非架橋酸素欠陥は、放射線によって活
性化され光ファイバの劣化を促進するが、本発明の処理
方法によれば、この非架橋酸素欠陥が加熱された水素雰
囲気下で水素と反応して不活性化され、その結果光ファ
イバの耐放射線特性が向上される。

「実施例」 次に、本発明を実施例に沿って具体的に説明する。

（実施例１） 本発明の処理方法によって光ファイバを処理した。処理
された光ファイバ１は、純粋石英（ＳｉＯｚ）でコアが
形成され、酸化ボロン（Ｂ　、０３）とフッ素（Ｆ）が
ドープされたガラスでクラッドが形成された５　０／］
　２５のＳ、Ｉ　、型光ファイバ裸線の上にンリコーン
ゴムからなる一次被覆を厚さ１５０μ次に形成したもの
である。この光ファイバの比屈折率差はΔｎ＝１．０５
％であった。

この光フアイバ素線を密閉式圧力容器２内に収容して、
容器２内の空気を水素に置換したのち容器２内の水素圧
力を１　、５　ａｔｍとした。この圧力容器２内に水素
を流量５（／ｎ＋ｉｎで流しつつ、マントルヒータ５に
よって容器２内を２００℃に加熱した。この状態で６１
時間処理を行った。このように処理された光ファイバの
耐放射線特性を調べた。

比較のために、同一の光フアイバ素線を２００°Ｃの空
気雰囲気下で４時間加熱処理した後、水素雰囲気下（圧
力１．５ａｔｍ、水素流ｆｆ１５（２／ｍｉｎ、室温）
で４時間放置する水素処理を施し、その耐放射線特性を
調べた（比較例１）。また、全く処理を惟さない光フア
イバ素線についても同様に耐放射線特性を調べた（比較
例２）。

耐放射線特性は、処理された光ファイバに１０８Ｒの放
射線を照射した後伝送損失を測定し、この値と照射前の
伝送損失値との差（伝送損失増）を算出して比較する（
以下の実施例においてら同様）。この実施例１では光フ
ァイバの伝送損失の測定を、伝送損失の増加が顕著に現
れる波長０．６３μｍで行った。

結果を第１表に示す。

第１表 （単位ｄＢ／ｋｍ） 上記の結果から、加熱処理と水素処理を順次別々に行っ
た比較例１においても光ファイバの耐放射線特性を向上
できるか、水素処理と加熱処理とを同時に行う本発明の
処理方法によれば、光ファイバの耐放射線特性をより大
幅に向上できることが判明した。

（実施例２） クラッドがＳｉＯ，−ＰからなるＳ、Ｉ　、型光ファイ
バ素線（実施例２−■）、クラッドが５ｉＯｚ−Ｂ、０
３−ＦからなるＳ、Ｉ　、型光ファイバ素線（実施例２
−■）およびクラッドがＳ　Ｉ　Ｏ２−Ｂ　ｔ　Ｏａか
らなるＳ、Ｉ　、型光ファイバ素線（実施例２−■）を
、上記実施例１と同様に処理して、波長０．８５７１ｍ
にて耐放射線特性を調べた。

光フアイバ素線の仕様は、次の通りであった。

コア径　　　　５０μＲ クラツド径　　１２５μｍ −次被覆径　　０．４Ｒ肩 一次被覆材　　シリコーンゴム 結果を第２表に示す。

（各数値は伝送損失増を示す、単位ｄＢ／ｋｍ）上表の
結果から、本発明の処理方法によれば、純粋石英によっ
てコアが形成されたＳ、１．型光ファイバの耐放射線特
性をより一層向上できることか判明した。

（実施例３） Ｆ及び／又はＢ　ｔ　Ｏ３を添加してＧ、Ｉ　、型光フ
ァイバを作成し、実施例１と同様の処理を施し、その耐
放射線特性を波長０．８５μｍで調べた。

なお、作成した光ファイバのうち５ｉＯｔ−Ｆ系の６の
を実施例３−■、Ｓｉｎ、−Ｂ、０３−Ｆ系のらのを実
施例３−■、Ｓ　！　Ｏｔ　　Ｂ　２０３系のらのを実
施例３−■とする。

また、作成した光ファイバの仕様は次の通りであった。

コア径　　　　５０μ次 クラツド径　　１２５μ肩 一次被覆径　　３００■ 一次被覆材　　シリコーンゴム 結果を第３表に示す。

第３表 （各数値は伝送損失増を示す、単位ｄＢ／ｋｍ）上表の
結果から、本発明の処理方法によればＦ及び／又はＢ、
０３が添加されたＧｌ　、型光ファイバの耐放射線特性
を大幅に向上できることが判明した。

（実施例４） Ｆ及び／又はＢ　２０３を添加したイメージファイバを
作成し、本発明の処理を施し、その耐放射線特性を波長
０．６３μｍで調べた。

作成されたイメージファイバは２万本の単繊維が束ねら
れてなるもので、各単繊維のコア径／クラツド径は８μ
ｍ／１０μｍであった。また、各単繊維は、コアが純粋
石英によって形成され、クラッドがＦ及び／又はＢ、０
．の添加された石英によって形成されている。また、そ
の仕様は次の通りであった。

イメージファイバ径　２ｍｍ −次肢笛径　　　　　２．６ａｚ −次被覆材　　　　　シリコーンゴム 各イメーノファイバを圧力容器２内に収容して、容器２
内の水素圧力をＩ　、　５　ａｔｍとした。この圧力容
器２内に水素を流ｆ７）５１２／ｍｉｎで流しつつ、マ
ントルヒータ５によって容器２内を２００℃に加熱しｊ
烏　この状聾で２０時間処理を行った。

なお、作成したイメージファイバのうち５ｉｎｓ−Ｆ系
のものを実施例４−■、Ｓ　ｉ　Ｏｖ　　Ｂ　ｔ　Ｏ３
−Ｆ系のものを実施例４−■、Ｓ　Ｉ　Ｏｘ　　Ｂ　ｔ
　Ｏ３系のらのを実施例４−■とする。

結果を第４表に示す。

第４表 （各数値は伝送損失増を示す、単位ｄＢ／ｋｍ）上表の
結果から、本発明の処理方法によれば多数の単繊維が束
ねられてなるイメージファイバの耐放射線特性をも大幅
に向上できろことが判明した。

（実施例５） 単繊維のコア径（エレメント径）を変えて３種類のイメ
ージファイバを作成し、それらに実施例４と同様の処理
を施した後、耐放射線特性を波長０゜６３μ肩で調べた
。

コア径は５μｍ１８μ肩、１０μｍとし、いずれの単繊
維もクラッドの厚さは１μｍに設定した。

また、クラッドは、フッ素がドープされた石英により形
成した また、作成したイメージファイバの仕様は次の通りであ
った。

画素数　　　　　　　２０００ イメージファイバ径　４００μｍ −次被覆厚　　　　　７００μ屑 一次被覆材　　　　　シリコーンゴム 結果を第５表に示す。

第５表 （数値は伝送損失増を示す、単位ｄＢ／ｋｍ）上表の結
果から、本発明の処理方法によればコア径の細いイメー
ジファイバの耐放射線特性を、コア径の太いしのと同水
準にまで向上できることが判明した。

なお、本発明の処理方法によれば、光ファイバの他に原
子力施設などで用いられる窓材用のガラスブロック等の
ガラス材料の耐放射線特性をも向上することができる。

「発明の効果」 以上説明したような本発明の処理方法によれば、光ファ
イバの耐放射線特性を大幅に向上できる。

従って、本発明の処理を施すことによって、高放射線雰
囲気下で長期間使用できる光ファイバを提供することが
できる。

しかも、本発明の処理方法によれば、ＦやＢ　ｔ　Ｏ３
が添加された光ファイバの耐放射線特性をも向上できる
ので、Ｆ等を添加して製造されろ広帯域Ｇ、１．型光フ
ァイバをし高放射線雰囲気下で使用し得ることとなる。

従って、本発明によれば近年原子力発電システム等にお
いて強（要望されている情報伝送量の増大に対処し得る
耐放射線光ファイバを提供することができる。

また、本発明の処理方法によれば、コア径の細いイメー
ジファイバについてら耐放射線特性を十分向上できるの
で、イメージファイバ（の画素数を増やしたりファイバ
の細径化を図ることかできろ。

従って、本発明の処理方法によれば、細径でしから解像
力の優れたイメージファイバを提供することができる。

さらに、本発明の処理方法は安価な水素ガスを用いて簡
便な装置で行え、しかも光ファイバの機械的強度を損な
うことがないので、本発明の処理方法によれば耐放射線
特性および機械的強度に侵れｆこ光ファイバを安価に提
供することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の光ファイバの処理方法に好適に利用さ
れる装置の１例の概略構成を示す断面図である。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）光ファイバを水素雰囲気下で加熱処理することを
   特徴とする光ファイバの処理方法
2. （２）上記光ファイバのコアが、純粋石英製であること
   を特徴とする特許請求の範囲第１項記載の光ファイバの
   処理方法。
3. （３）上記光ファイバが、酸化ボロン、フッ素の少なく
   ともいずれか一方がドーパントとして添加されたもので
   あることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の光フ
   ァイバの処理方法。