特許 7681012 金属コーティングされた光ファイバおよびその製造の方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2025-05-13

(45)【発行日】2025-05-21

(54)【発明の名称】金属コーティングされた光ファイバおよびその製造の方法

(51)【国際特許分類】

   C03C 25/52 20060101AFI20250514BHJP

   G02B 6/44 20060101ALI20250514BHJP

【ＦＩ】

C03C25/52

G02B6/44 301A

G02B6/44 301B

【請求項の数】 17

(21)【出願番号】P 2022520656

(86)(22)【出願日】2020-10-01

(65)【公表番号】

(43)【公表日】2022-12-20

(86)【国際出願番号】 US2020053834

(87)【国際公開番号】W WO2021067619

(87)【国際公開日】2021-04-08

【審査請求日】2023-09-22

(31)【優先権主張番号】16/590,782

(32)【優先日】2019-10-02

(33)【優先権主張国・地域又は機関】US

(73)【特許権者】

【識別番号】522132199

【氏名又は名称】ヴェリロン インク

【氏名又は名称原語表記】ＶＥＲＲＩＬＬＯＮ，ＩＮＣ．

【住所又は居所原語表記】１５ Ｃｅｎｔｅｎｎｉａｌ Ｄｒｉｖｅ Ｎｏｒｔｈ Ｇｒａｆｔｏｎ ＭＡ ０１５３６ ＵＳＡ

(74)【代理人】

【識別番号】100087642

【弁理士】

【氏名又は名称】古谷 聡

(74)【代理人】

【識別番号】100082946

【弁理士】

【氏名又は名称】大西 昭広

(74)【代理人】

【識別番号】100195693

【弁理士】

【氏名又は名称】細井 玲

(72)【発明者】

【氏名】ドゥルソ，ジョン

(72)【発明者】

【氏名】ヤコブセン，ウィリアム，ポール

【審査官】磯部 香

(56)【参考文献】

【文献】中国特許出願公開第１０４１９３１８８（ＣＮ，Ａ）

【文献】特開平０４－３６０１１０（ＪＰ，Ａ）

【文献】特表昭５７－５０１６９６（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開昭６１－０２０９１５（ＪＰ，Ａ）

【文献】特表２０１７－５３４７５２（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許出願公開第２０１７／０２７６８６９（ＵＳ，Ａ１）

【文献】国際公開第２０１６／０２６１１０（ＷＯ，Ａ１）

【文献】特開昭５７－２０５３３５（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｃ０３Ｃ ２５／５２

Ｇ０２Ｂ ６／４４

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

中心軸を有するコア、ここでコアはシリカベースのガラスを含み、そして屈折率を有する；
コアを囲むクラッディング、ここでクラッディングは、シリカベースのガラスを含み、そしてコアの屈折率よりも低い屈折率を有する；
クラッディングを囲む層、ここで前記層は、（ｉ）パラジウムを含むシード層、又は（ｉｉ）炭素層の少なくとも１種を含む；
前記層を囲む一次金属コーティング、ここで一次金属コーティングは、少なくとも５００℃の融点を有する、金、ルテニウム、ロジウム、パラジウム、銀、オスミウム、イリジウム、白金、またはそれらの任意の合金からなる群から選択される貴金属を含む；および
一次金属コーティングを囲む二次金属コーティング、ここで二次金属コーティングは一次金属コーティングの融点よりも高い融点を有する、
ここで一次金属コーティングの厚さは、二次金属コーティングの厚さよりも大きい、
を含む光ファイバ。

【請求項2】

一次金属コーティングが、０．５μｍから４５μｍの範囲から選択される厚さを有する、請求項１に記載の光ファイバ。

【請求項3】

二次金属コーティングが、０．００５μｍから２μｍの範囲から選択される厚さを有する、請求項１に記載の光ファイバ。

【請求項4】

二次金属コーティングが、少なくとも９００℃の融点を有する、請求項１に記載の光ファイバ。

【請求項5】

二次金属コーティングが多孔質である、請求項１に記載の光ファイバ。

【請求項6】

二次金属コーティングが、少なくとも６０重量％の貴金属またはその任意の合金を含む金属を含む、請求項１に記載の光ファイバ。

【請求項7】

一次金属コーティングが５５０ＭＰａまたはそれ未満のビッカース硬度を有する、請求項１に記載の光ファイバ。

【請求項8】

二次金属コーティングが２２０ＭＰａを超えるビッカース硬度を有する、請求項１に記載の光ファイバ。

【請求項9】

二次金属コーティングがタングステン合金を含む、請求項１に記載の光ファイバ。

【請求項10】

二次金属コーティングが金属酸化物である、請求項１に記載の光ファイバ。

【請求項11】

二次金属コーティングが、２０℃で１０％未満の一次金属コーティングへの溶解度を有する、請求項１に記載の光ファイバ。

【請求項12】

二次金属コーティングを囲むチューブをさらに含む、請求項１に記載の光ファイバ。

【請求項13】

光ファイバを製造するための方法であって、
二次金属のイオンを含む溶液中に、コア、コアを囲むクラッディング、クラッディングを囲む層、ここで前記層は、（ｉ）パラジウムを含むシード層、又は（ｉｉ）炭素層の少なくとも１種を含む、および前記層を囲む一次金属コーティングを含む光ファイバを配置すること、ここで溶液は光ファイバの一次金属コーティングに接触し、二次金属の融点は一次金属の融点よりも高い；および
二次金属のイオンを含む溶液から光ファイバの一次金属コーティングに電流を供給し、それによって二次金属のイオンを一次金属コーティング上に電着させて、一次金属コーティングを囲む二次金属コーティングを形成すること、
ここで（ｉ）コアは中心軸を有し、シリカベースのガラスを含み、そして屈折率を有し、（ｉｉ）クラッディングはシリカベースのガラスを含み、そしてコアの屈折率よりも低い屈折率を有し、（ｉｉｉ）一次金属コーティングは、少なくとも５００℃の融点を有する、金、ルテニウム、ロジウム、パラジウム、銀、オスミウム、イリジウム、白金、またはそれらの任意の合金からなる群から選択される貴金属を含み、（ｉｖ）二次金属コーティングは、一次金属コーティングの融点よりも高い融点を有し、そして（ｖ）一次金属コーティングの厚さは二次金属コーティングの厚さよりも大きい、
を含む方法。

【請求項14】

一次金属コーティングが、０．５μｍから４５μｍの範囲から選択される厚さを有する、請求項１３に記載の方法。

【請求項15】

二次金属コーティングが、０．００５μｍから２μｍの範囲から選択される厚さを有する、請求項１３に記載の方法。

【請求項16】

二次金属コーティングが少なくとも９００℃の融点を有する、請求項１３に記載の方法。

【請求項17】

二次金属コーティングが、少なくとも６０重量％の貴金属またはその任意の合金を含む金属を含む、請求項１３に記載の方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

関連出願への相互参照
本願は、２０１９年１０月２日に出願された米国非仮特許出願第１６／５９０，７８２号の利益および優先権を主張し、これは、あらゆる目的のためにその全体が参照により本明細書に組み込まれる。

【0002】

様々な実施形態において、本発明は、一般に、光ファイバ、より具体的には、金属コーティングを備えた光ファイバに関する。

【背景技術】

【0003】

信号が光ファイバを通過するときに失われる光の量（光の「減衰」）は、光ファイバの有用性の中心となる。減衰が小さいほど、光ファイバは長距離または曲がりに敏感な用途により有用である。しかしながら、信号の減衰は、特に熱サイクル後の金属コーティングされた光ファイバで一般的である。具体的には、金属の熱膨張係数がガラスの熱膨張係数よりもはるかに高く、金属の非弾性変形によってファイバにマイクロベンドが発生するため、光ファイバは熱サイクル後の信号減衰の大幅な増加を示すことがあり得る。さらに金属コーティングされた光ファイバは保護金属チューブに冷間溶接することができ、これも保護金属チューブの膨張／収縮による光ファイバ内の減衰を増加させる。さらに、チューブ内に複数の金属コーティングされたファイバが存在する場合、金属コーティングされたファイバは互いに冷間溶接することができ、光ファイバ内の減衰をさらに増加させる。

【0004】

金属コーティングされたファイバの冷間溶接のこの問題を軽減するための様々な解決策が提案されている。たとえば、１つの解決策は、金属コーティングされた光ファイバを銅金属の層でコーティングすることを含む。しかしながら、銅は容易に酸化する腐食しやすい金属である。銅などの酸化された金属はもろくて容易に壊れやすく、その結果、もろくて壊れやすい光ファイバコーティングとなる。代替解決策には、金属コーティングされた光ファイバを金などの耐酸化性金属層でコーティングすることが含まれる。しかしながら、金でコーティングされた光ファイバの周囲に金属チューブを配置すると、加熱時に金のコーティングがチューブに付着しやすくなり、光ファイバ内でさらに減衰が生じることになる。いくつかの解決策では、チューブに封入する前に、金属でコーティングされた光ファイバを粉末（例えば、タルク粉末）でコーティングすることにより、周囲のチューブに金が付着するというこの問題の回避を試みている。しかしながら、この解決策は初歩的なものであり、粉末が簡単に移動できるため、効果がない場合がある。

【0005】

したがって、熱サイクル中の金属コーティングされた光ファイバの冷間溶接を低減または排除し、そして金属コーティングされた光ファイバにおける冷間溶接によって誘発される減衰を低減するための改善された解決策が必要である。

【発明の概要】

【0006】

一態様では、本発明の実施形態は、中心軸を有するコアを含む光ファイバに関し、ここでコアはシリカベースのガラスを含みそして屈折率を有する。クラッディング領域はコアを囲み、ここでクラッディングはシリカベースのガラスを含み、コアの屈折率よりも低い屈折率を有する。一次金属コーティングはクラッディングを囲み、ここで一次金属コーティングが少なくとも５００℃の融点を有する貴金属を含み、そして二次金属コーティングは一次金属コーティングを囲み、ここで二次金属コーティングが一次金属コーティングの融点よりも高い融点を有する。一次金属コーティングの厚さは、二次金属コーティングの厚さよりも大きい。

【0007】

以下の特徴の1つまたは複数が含まれ得る。一次金属コーティングは、０．５ミクロンから４５ミクロン、例えば、０．５ミクロンから３０ミクロンの範囲から選択される厚さを有し得る。

【0008】

二次金属コーティングは、０．００５ミクロンから２ミクロンの範囲から選択される厚さを有し得る。二次金属コーティングは、少なくとも９００℃の融点を有し得る。

【0009】

二次金属コーティングは多孔性であり得る。

【0010】

貴金属は、金、ルテニウム、ロジウム、パラジウム、銀、オスミウム、イリジウム、白金、および／またはそれらの任意の合金を含み得る。

【0011】

二次金属コーティングは、少なくとも６０重量％の貴金属またはその任意の合金を含む金属を含み得る。

【0012】

一次金属コーティングは、５５０ＭＰａまたはそれ未満のビッカース硬度を有し得る。

【0013】

二次金属コーティングは、２２０ＭＰａを超えるビッカース硬度を有し得る。

【0014】

二次金属コーティングは、リンと合金化された金属を含み得る。それは、タングステン合金および／または金属酸化物を含み得る。

【0015】

二次金属コーティングは、２０℃で１０％未満の一次金属コーティングへの溶解度を有し得る。チューブは二次金属コーティングを囲んでもよい。別の態様では、本発明の実施形態は、光ファイバを製造するための方法に関し、この方法は、コア、クラッディング、およびクラッディングを囲む一次金属コーティングを含む光ファイバを、二次金属のイオンを含む溶液に配置することを含み、ここで溶液は光ファイバの一次金属コーティングに接触し、そして二次金属の融点は一次金属の融点よりも高い。二次金属のイオンを含む溶液から光ファイバの一次金属コーティングに電流が供給され、それによって二次金属のイオンが一次金属コーティング上に電着して、一次金属コーティングを囲む二次金属コーティングを形成する。コアはシリカベースのガラスを含み、そして屈折率を有する。クラッディングはシリカベースのガラスを含み、そしてコアの屈折率よりも低い屈折率を有する。一次金属コーティングは、少なくとも５００℃の融点を有する貴金属を含む。二次金属コーティングは、一次金属コーティングの融点よりも高い融点を有する。一次金属コーティングの厚さは、二次金属コーティングの厚さよりも大きい。

【0016】

1つまたは複数の以下の特徴が含まれ得る。一次金属コーティングは、０．５ミクロンから４５ミクロン、例えば、０．５ミクロンから３０ミクロンの選択された厚さを有し得る。二次金属コーティングは、０．００５ミクロンから２ミクロンの厚さを有し得る。二次金属コーティングは、少なくとも９００℃の融点を有し得る。

【0017】

二次金属コーティングは、少なくとも６０重量％の貴金属またはその任意の合金を含む金属を含み得る。

【図面の簡単な説明】

【0018】

本発明の実施形態のこれらおよび他の特徴、態様、および利点は、以下の記載および付随する図面に関してよりよく理解されるようになるであろう。

【0019】

【図1】図１は、本発明の実施形態による光ファイバの断面を示している。

【0020】

【図2】図２は、本発明の実施形態による光ファイバの断面を示している。

【0021】

【図3】図３は、本発明の実施形態による光ファイバの断面を示している。

【0022】

【図4】図４は、本発明の実施形態による光ファイバの断面を示している。

【0023】

【図5】図５は、本発明の実施形態による、金の一次金属コーティングおよびルテニウムの二次金属コーティングを含む第１の光ファイバの減衰を、金の一次金属コーティングを含み、二次金属コーティングを含まない第２の光ファイバの減衰と比較するグラフを示している。

【0024】

これらの図は、例示のみを目的として、本発明の様々な実施形態を示している。当業者であれば、以下の詳解から、本明細書に記載の本発明の実施形態の原理から逸脱することなく、本明細書に示す構造および方法の代替の実施形態を使用できることを容易に認識するであろう。

【発明を実施するための形態】

【0025】

本発明の実施形態は、光ファイバの減衰を低減するように構成された、２つの金属コーティングを有する光ファイバを含む。特に、図１に示されるように、本発明の実施形態による光ファイバ１００は、コア１１０、コア１１０を囲むクラッディング１２０、クラッディング１２０を囲む一次金属コーティング１３０、および一次金属コーティングを囲む二次金属コーティング１４０を含む。光ファイバ１００の減衰は、一次金属コーティング１３０への拡散性が低くなり、同時にまた温度の著しい変化にもかかわらず冷間溶接を防止するように二次金属コーティング１４０の材料を選択することよって低減される。したがって光ファイバ１００は、その中の減衰を低減するように構成される。

【0026】

光ファイバ１００のこれらの構成要素のそれぞれについて、以下で順に説明する。図２から４に関して以下でさらに詳細に説明される特定の実施形態では、光ファイバは、１つまたは複数の炭素層およびシード層をさらに含むことができる。

【0027】

コア１１０、クラッディング１２０、一次金属コーティング１３０、および二次金属コーティング１４０を含む、図１に示される光ファイバ１００の断面は、直径Ｄ_１を有する。いくつかの実施形態では、光ファイバ１００の断面の直径Ｄ_１は、１１０μｍから２２０μｍ、例えば、１２９μｍから１６０μｍの範囲である。

【0028】

最初に光ファイバ１００のコア１１０に向けると、コア１１０は、光ファイバ１００の断面に直交する中心軸を有する。コア１１０の中心軸は、光ファイバ１００の長さ（図示せず）に沿って延びる。コア１１０は、シリカベースのガラス、例えば、ゲルマノシリケートを含み、そして１から２、例えば、１．４から１．６、または例えば、１．４６７の範囲から選択される屈折率を有する。

【0029】

コア１１０は、Ｄ_２の直径を有する。いくつかの実施形態では、コア１１０の直径Ｄ_２は、４μｍから１００μｍ、例えば、２０μｍから８０μｍの範囲から選択される。

【0030】

クラッディング１２０は、コア１１０を囲む。コア１１０と同様に、クラッディング１２０は、シリカベースのガラスを含み、そして屈折率を有する。しかしながら、コア内に光を閉じ込め、そして光ファイバ１００内の減衰を減らすのを助けるために、クラッディング１２０の屈折率は、コア１１０の屈折率よりも小さい。例えば、クラッディング１２０は、フッ素でドープされたシリカを含み得、そして１から２、例えば、１．４から１．６、または例えば、１．４５２の範囲から選択される屈折率を有し得る。

【0031】

コア１１０およびクラッディング１２０は、Ｄ_３の合計直径を有し得る。いくつかの実施形態では、コア１１０とクラッディング１２０の合計直径Ｄ_３は、通常、４０μｍから２００μｍの範囲である。

【0032】

一次金属コーティング１３０は、クラッディング１２０を囲み、少なくとも５００℃の融点を有する貴金属を含む。適切な貴金属には、例えば、金、ルテニウム、ロジウム、パラジウム、銀、オスミウム、イリジウム、白金、またはそれらの任意の合金が含まれる。

【0033】

非貴金属とは対照的に、貴金属から光ファイバ１００の一次金属コーティング１３０を形成することには多くの利点がある。第一に、アルミニウムや銅などの非貴金属とは異なり、貴金属は反応性が低く、したがって酸化反応などのメカニズムによる腐食の影響を受けにくい。さらに、貴金属は非貴金属よりも脆くなく、貴金属から一次金属コーティング１３０をより容易に形成することを可能にし、貴金属から作られた一次金属コーティング１３０をより壊れにくくする。具体的には、いくつかの実施形態では、一次金属コーティング１３０は、５５０ＭＰａ未満、例えば、２２０ＭＰａまたはそれ未満のビッカース硬度を有する金属であり得る。このようなビッカース硬度の材料を使用する利点は、光ファイバのガラス部分にかかる機械的応力を低減することである。さらなる実施形態では、一次金属コーティング１３０は、４０％またはそれを超える延性を有する金属であり得る。この延性は、タイトなコイルに包まれたときにコーティングの機械的完全性を維持するため、有利であり得る。

【0034】

貴金属から一次金属コーティング１３０を形成することによって得られる利点に加えて、少なくとも５００℃の融点を有する金属から一次金属コーティング１３０を形成することにはさらなる利点がある。具体的には、少なくとも５００℃の融点を有する金属から一次金属コーティング１３０を形成することにより、光ファイバ１００は、光ファイバ１００の過度の相互拡散を経験することなく、最大５００℃の条件で動作することができる。そのような高温での相互拡散に対するこの抵抗は、光ファイバ１００の減衰の低減をさらに可能にする。

【0035】

いくつかの実施形態では、一次金属コーティング１３０は、光ファイバ１００の減衰をさらに低減するための追加の特徴を含むことができる。例えば、特定の実施形態では、一次金属コーティング１３０は、０．５から４５ミクロン、例えば、０．５から３０ミクロンの範囲から選択される厚さを有する。このような厚さでは、一次金属コーティング１３０は、光ファイバ１００のコア１１０およびクラッディング１２０をカプセル化および保護するのに十分な厚さであるが、機械的応力の結果として光ファイバ１００の減衰の増加を回避するのに十分な薄さである。

【0036】

いくつかの追加の実施形態では、熱サイクル中の光ファイバ１００の減衰をさらに低減するために、一次金属コーティング１３０は、２５ｘ１０^－６Ｋ^－１未満の熱膨張係数を有することができる。そのような膨張係数により、一次金属コーティング１３０は、熱サイクル中の大幅な膨張および圧縮を低減し、加熱および冷却の結果としての光ファイバ１００の減衰を低減する。

【0037】

二次金属コーティング１４０は、一次金属コーティング１３０を囲み、そして一次金属コーティング１３０の融点よりも高い融点を有する金属である。さらに二次金属コーティング１４０は、一次金属コーティング１３０の厚さよりも薄い厚さを有する。

【0038】

二次金属コーティング１４０は、光ファイバ１００の減衰をさらに低減するのに役立つ。具体的には、一次金属コーティング１３０の融点に比べてより高い融点を有する二次金属コーティング１４０は、他の金属コーティングされたファイバまたはそれを囲む保護チューブに冷間溶接せず、そして熱処理中に一次金属コーティング１３０に拡散しない。例えば、いくつかの実施形態では、二次金属コーティング１４０は、少なくとも９００℃の融点を有する金属であり得る。結果として、二次金属コーティング１４０は、一次金属コーティング１３０またはクラッディング１２０に容易に拡散せず、それにより、光ファイバ１００の減衰を低減するのに役立つ。

【0039】

一次金属コーティング１３０よりも二次金属コーティング１４０を薄くすることは、単なる設計上の選択ではない。むしろ、二次金属コーティング１４０は、一次金属コーティングとその下のガラスの両方への機械的応力を低減するために、好ましくは一次金属コーティングよりも薄い。

【0040】

いくつかの実施形態では、光ファイバ１００は、二次金属コーティング１４０を囲む外部チューブ（図示せず）をさらに含むことができる。上記のように、一次金属コーティング１３０と比較して、二次金属コーティング１４０は、そのより高い融点のために、熱サイクル中に容易に冷間溶接または拡散しない。したがって、二次金属コーティング１４０は、それが外側コーティングである場合の一次金属コーティングのように、チューブに容易に付着せず、したがって、二次金属コーティングの存在は、同様に、外部チューブを備えた実施形態における光ファイバ１００の減衰を低減する。

【0041】

いくつかの実施形態では、二次金属コーティング１４０は、付着をさらに低減し、それによって光ファイバ１００の減衰を低減するための追加の特徴を含むことができる。例えば、特定の実施形態では、二次金属コーティング１４０は、０．００５ミクロンから２ミクロンの範囲から選択される厚さを有する。この範囲内の特定の厚さの値では、二次金属コーティング１４０は多孔性であり得る。多孔性は、９５％またはそれ未満、例えば、５０％またはそれ未満であり得る。

【0042】

さらなる実施形態では、一次金属コーティング１３０の厚さ対二次金属コーティング１４０の厚さの比は、５０：１またはそれを超える、例えば、１００：１またはそれを超える、または２００：１またはそれを超えるであり得る。そのような厚さでは、二次金属コーティング１４０は、一次金属コーティング１３０に対するバリアとして機能するのに十分な厚さであるが、冷間溶接を防ぎ、一次金属コーティングおよびガラスへの応力を低減するのに十分に薄い。

【0043】

二次金属コーティング１４０を形成する金属はまた、光ファイバ１００の減衰を低減するように選択することができる。例えば、二次金属コーティング１４０を形成する金属は、腐食に耐性があるように、および／または延性があり、破壊に耐性があるように選択することができる。例えば、いくつかの実施形態では、二次金属コーティング１４０は、少なくとも６０重量％の貴金属またはその任意の合金を含む金属であり得る。上記のように、非貴金属と比較して貴金属は反応性が低く、したがって酸化反応などのメカニズムによる腐食の影響を受けにくい。さらに、貴金属は非貴金属よりも脆くなく、貴金属からの二次金属コーティング１４０の形成を容易にし、貴金属から作られた二次金属コーティング１４０をより壊れにくくする。具体的には、いくつかの実施形態では、二次金属コーティング１４０は、２２０ＭＰaを超える、例えば５５０ＭＰaを超えるビッカース硬度を有する金属であり得る。二次金属コーティング１４０の硬度は、好ましくは、一次金属コーティング１３０の硬度よりも大きい。このようなビッカース硬度の材料を使用する利点は、下にある一次金属コーティングを保護することである。さらなる実施形態では、二次金属コーティング１４０は、３０％を超える、例えば、４０％を超える延性を有する金属であり得る。

【0044】

腐食および機械的破損に耐性があることに加えて、二次金属コーティング１４０を形成する金属はまた、一次金属コーティング１３０との溶解度に基づいて選択することができる。上記のように、二次金属コーティング１４０の一次金属コーティング１３０への拡散は、光ファイバ１００の減衰を増加させることがあり得る。したがって、いくつかの実施形態では、二次金属コーティング１４０を形成する金属は、一次金属コーティング１３０を形成する金属に低い溶解度を有するように選択することができる。例えば、金が一次金属コーティング１３０である実施形態では、ニッケルは高い融点を有するが、ニッケルは金との高い溶解性も有し、したがって容易に金に拡散できることから、ニッケルは二次金属コーティング１４０として選択されないことがあり得る。特定の実施形態では、二次金属コーティングは、２０℃で１０％未満の一次金属コーティングへの溶解度を有することがあり得る。

【0045】

いくつかの追加の実施形態では、光ファイバ１００の減衰をさらに低減するために、二次金属コーティング１４０は、２５ｘ１０^－６Ｋ^－１未満の膨張係数を有し得る。いくつかのさらなる実施形態では、一次金属コーティング１３０の熱膨張係数対二次金属コーティング１４０の熱膨張係数の比は、例えば、１対３未満、例えば、０．５：３またはそれ未満であり得る。そのような膨張係数により、二次金属コーティング１４０は、熱サイクル中に最小限の膨張および圧縮を経験し、加熱および冷却の結果としての光ファイバ１００の減衰の増加を回避する。

【0046】

代替の実施形態では、二次金属コーティング１４０は、リンと合金化された金属、タングステン合金、または金属酸化物であり得る。これらの材料から二次金属コーティング１４０を形成することの利点は、耐摩耗性が追加され、一次金属コーティングへの拡散に対する抵抗が増加することである。

【0047】

上記のように、特定の実施形態では、光ファイバは、任意選択で、１つまたは複数の炭素層およびシード層を含むことができる。図２は、本発明の実施形態による光ファイバ２００の断面を示している。光ファイバ２００は、一次金属コーティング２３０への拡散性が低い二次金属コーティング２４０を有することによって光ファイバ２００内の減衰を低減し、同時にまた温度の著しい変化にもかかわらず光ファイバ２００の冷間溶接を防止するように構成される。したがって、光ファイバ２００は、その中の減衰を低減するように構成される。

【0048】

光ファイバ２００は、図１に関して上述したように、コア２１０、クラッディング２２０、一次金属コーティング２３０、および二次金属コーティング２４０を含む。しかしながら、図１の光ファイバ１００とは異なり、図２の光ファイバ２００は、光ファイバ２００のクラッディング２２０と一次金属コーティング２３０との間に堆積された炭素層２５０をさらに含む。炭素層２５０は、炭素の薄層であり、光ファイバ２００の任意選択の構成要素である。炭素層２５０は、無電解堆積を促進し、水の侵入を防止するという追加の利点を提供し得る。炭素層は、５０オングストローム（５ｎｍ）から１５０オングストローム（１５ｎｍ）、例えば、１００オングストローム（１０ｎｍ）の厚さを有し得る。

【0049】

図３は、本発明の実施形態による光ファイバ３００の断面を示している。光ファイバ３００は、一次金属コーティング３３０への拡散に抵抗する二次金属コーティング３４０を有することによって光ファイバ３００内の減衰を低減し、同時にまた温度の著しい変化にもかかわらず光ファイバ３００の冷間溶接を防止するように構成される。したがって、光ファイバ３００は、その減衰を低減するように構成される。

【0050】

光ファイバ３００は、図１に関して上述したように、コア３１０、クラッディング３２０、一次金属コーティング３３０、および二次金属コーティング３４０を含む。しかしながら、図１の光ファイバ１００とは異なり、図３の光ファイバ３００は、 光ファイバ３００のクラッディング３２０と一次金属コーティング３３０との間に堆積されたシード層３６０をさらに含む。シード層３６０は、パラジウムの薄層であってよく、光ファイバ３００の任意選択の構成要素である。シード層３６０は、ファイバを電気めっきすることを可能にするという追加の利点を提供し得る。シード層は、１μｍ未満、例えば、０．５μｍの厚さを有し得る。パラジウムは、無電解堆積を使用して一般的に堆積される貴金属であるため、シード層に特に適した材料である。シード層に適した他の材料は、銀および金である。

【0051】

図４は、本発明の実施形態による光ファイバ４００の断面を示している。光ファイバ４００は、一次金属コーティング４３０への拡散に抵抗する二次金属コーティング４４０を有することによって光ファイバ４００の減衰を低減し、同時にまた温度の著しい変化にもかかわらず光ファイバ４００の冷間溶接を防止するように構成される。したがって、光ファイバ４００は、その減衰を低減するように構成される。

【0052】

光ファイバ４００は、図１に関して上述したように、コア４１０、クラッディング４２０、一次金属コーティング４３０、および二次金属コーティング４４０を含む。しかしながら、図１の光ファイバ１００とは異なり、図４の光ファイバ４００は、 光ファイバ４００のクラッディング４２０と一次金属コーティング４３０との間に堆積された炭素層４５５およびシード層４６０をさらに含む。炭素層およびシード層４５５、４６０は、光ファイバ４００の任意選択の構成要素である。炭素層４５５は、クラッディング４２０を囲む炭素の薄層である。シード層４６０は、炭素層４５５を囲むパラジウム、銀、または金の薄層である。上述したように、炭素層４５５は、無電解堆積を促進し、水の侵入を防ぎ、同時にシード層４６０は、ファイバの電気めっきを可能にする。

【0053】

本明細書に開示された光ファイバの構造に加えて、これらの光ファイバを形成する方法も本明細書に開示される。特に、一次金属コーティングを光ファイバに適用する方法、および二次金属コーティングを光ファイバの一次金属コーティングに適用する方法が本明細書に開示されている。光ファイバの一次金属コーティングは、当業者に知られている任意の方法に従って形成することができる。例えば、いくつかの実施形態では、一次金属コーティングは、電着を介して光ファイバのコアおよびクラッディング上に形成することができる。代替の実施形態では、一次金属コーティングは、凝固、すなわち、溶融／固化を介して形成することができる。

【0054】

一次金属コーティングと同様に、二次金属コーティングも、当業者に知られている任意の適切な方法に従って、光ファイバの一次金属コーティング上に形成することができる。好ましい実施形態では、二次金属コーティングは、電着を介して一次金属コーティング上に形成される。例えば、参照によりその全体が本明細書に組み込まれる、Miyamotoらの米国特許第１０，１２６，４９３号「Method andapparatus for fabrication of metal-coated optical fiber, and the resultingoptical fiber」を参照されたい。具体的には、好ましい実施形態では、二次金属コーティングは、コア、クラッディング、およびクラッディングを囲む一次金属コーティングを含む光ファイバを、二次金属のイオンを含む溶液に、イオン溶液が光ファイバの一次金属コーティングに接触するように配置することによって、光ファイバの一次金属コーティングに適用される。次に、イオン性溶液が光ファイバの一次金属コーティングと接触したままである間に、電流が二次金属のイオンを含む溶液から光ファイバの一次金属コーティングに供給される。この供給された電流により、二次金属のイオンが光ファイバを囲む一次金属コーティング上に電着され、それによって一次金属コーティングを囲む二次金属コーティングを形成する。

【0055】

図１に関して上述したように、いくつかの実施形態では、二次金属コーティングを形成する二次金属の融点は、一次金属コーティングを形成する一次金属の融点よりも高い。例えば、特定の実施形態では、一次金属コーティングは、少なくとも５００℃の融点を有することができ、二次金属コーティングは、少なくとも９００℃の融点を有することができる。さらに、いくつかの実施形態では、光ファイバの一次金属コーティングの厚さは、電着によって一次金属コーティングの周りに形成される二次金属コーティングの厚さよりも大きい。例えば、特定の実施形態では、一次金属コーティングは、０．５から４５ミクロン、例えば、０．５から３０ミクロンの範囲から選択される厚さを有することができ、二次金属コーティングは、０．００５ミクロンから２ミクロンの範囲から選択される厚さを有することができる。さらに、特定の実施形態では、一次金属コーティングは貴金属であり得、二次金属コーティングは、少なくとも６０重量％の貴金属またはその任意の合金を含む金属であり得る。

【0056】

電着を介して光ファイバの二次金属コーティングを形成することは、光ファイバの減衰を低減するための光ファイバを形成する従来の方法に比べて多くの利点を提供する。例えば、一次金属コーティング上に二次金属コーティングを電着させることによって、光ファイバの摩擦によって誘発される減衰を低減するために、光ファイバのコア／クラッディングを粉末（例えば、タルク粉末）でコーティングする方法とは対照的に、二次金属コーティングは光ファイバの一体化した構成要素になり、そして簡単に移動することはできない。さらに、一次金属コーティングの形成も電着によって達成される特定の実施形態では、光ファイバの一次金属コーティングおよび二次金属コーティングは、同じ方法に従って連続して構築することができ、それによって光ファイバのシームレスな製造を可能にする。光ファイバのそのようなシームレスな製造は、複数のばらばらの製造ステップおよび過度の取り扱いで発生する可能性が高いエラーの機会を低減する。

【0057】

上記のように、図１－４に示される光ファイバの各実施形態は、一次金属コーティングへの拡散に抵抗する二次金属コーティングを有することによって光ファイバの減衰を低減し、同時にまた温度の著しい変化にもかかわらず光ファイバの冷間溶接を防ぐように構成される。光ファイバの二次金属コーティングは、光ファイバの減衰でのこの低減に重要である。図５は、光ファイバの減衰低減における二次金属コーティングのこの重要性の証拠を提供している。具体的には、図５は、金の一次金属コーティングおよびルテニウムの二次金属コーティング（本発明の実施形態による）を含む第１の光ファイバの減衰５１０を、金の一次金属コーティングを含み、二次金属コーティングを含まない第２の光ファイバの減衰５２０と比較するグラフ５００を示している。図５に示されるように、第１および第２の光ファイバの減衰は、周囲温度から５００℃までの範囲の温度５３０で１０日間にわたって比較される。

【0058】

図５に示すように、光ファイバの温度が１０日間の８－１０日の間に約５００℃から周囲温度に低下すると、金の一次金属コーティングのみを含むが二次金属コーティングを含まない第２の光ファイバの減衰５２０が劇的に増加する。対照的に、光ファイバの温度が１０日間の８－１０日の間に約５００℃から周囲温度に低下すると、金の一次金属コーティングとルテニウムの二次金属コーティングの両方を含む第１の光ファイバの減衰５１０は、劇的に増加するのではなく、むしろ予想どおり一定の割合で徐々に増加し続ける。したがって、グラフ５００は、温度の著しい変化を通して光ファイバの減衰を低減する上での光ファイバの二次金属コーティングの重要性を示している。

【実施例】

【0059】

図１に関して上述したように、光ファイバの多くの可能な仕様が本明細書に提供されている。これらの光ファイバ仕様をさらにサポートするため、ここで説明される仕様に従って製造された光ファイバの明示的な例が提供される。具体的には、光ファイバの７つの別個の例が本明細書で提供される。

【0060】

本明細書で説明される仕様に従って製造された第１の例示的な光ファイバは、直径１３１μｍ、０．２の開口数（ＮＡ）を有し、直径５０μｍのグレーデッドインデックスコア、厚さ３７．５μｍのクラッディング、厚さ３μｍの金の一次金属コーティング、および厚さ１５０オングストローム（１５ｎｍ）のルテニウムの二次金属コーティングを含むマルチモード光ファイバである。

【0061】

本明細書で説明される仕様に従って製造された第２の例示的な光ファイバは、直径１３１μｍ、０．１２ＮＡを有し、そして直径９μｍのステップインデックスコア、５８μｍの厚さのクラッディング、３μｍの厚さの金の一次金属コーティング、および１５０オングストローム（１５ｎｍ）の厚さのルテニウムの二次金属コーティングを含むシングルモード光ファイバである。

【0062】

本明細書で説明される仕様に従って製造された第３の例示的な光ファイバは、１５５μｍの直径、０．２ＮＡを有し、そして直径５０μｍのグレーデッドインデックスコア、厚さ３７．５μｍのクラッディング、厚さ１５μｍの金の一次金属コーティング、および厚さ１５０オングストローム（１５ｎｍ）のルテニウムの二次金属コーティングを含むマルチモード光ファイバである。

【0063】

本明細書で説明される仕様に従って製造された第４の例示的な光ファイバは、直径２６０μｍ、０．２ＮＡを有し、そして直径５０μｍのグレーデッドインデックスコア、７５μｍの厚さのクラッディング、３０μｍの厚さの金の一次金属コーティング、および１５０オングストローム（１５ｎｍ）の厚さのルテニウムの二次金属コーティングを含むマルチモード光ファイバである。

【0064】

本明細書で説明される仕様に従って製造された第５の例示的な光ファイバは、直径２６０μｍ、０．１２ＮＡを有し、そして直径９μｍのステップインデックスコア、厚さ９５．５μｍのクラッディング、厚さ３０μｍの金の一次金属コーティング、および厚さ１５０オングストローム（１５ｎｍ）のルテニウムの二次金属コーティングを含むシングルモード光ファイバである。

【0065】

本明細書で説明される仕様に従って製造された第６の例示的な光ファイバは、直径２６０μｍ、０．２２ＮＡを有し、そして直径２００μｍのステップインデックスコア、厚さ１０μｍのクラッディング、厚さ２０μｍの金の一次金属コーティング、および厚さ１５０オングストローム（１５ｎｍ）のルテニウムの二次金属コーティングを含むマルチモード光ファイバである。

【0066】

本明細書で説明される仕様に従って製造された第７の例示的な光ファイバは、直径１３１μｍ、０．２７５ＮＡを有し、そして直径６２．５μｍのグレーデッドインデックスコア、厚さ３１．２５μｍのクラッディング、厚さ３μｍの金の一次金属コーティング、および厚さ１５０オングストローム（１５ｎｍ）のルテニウムの二次金属コーティングを含むマルチモード光ファイバである。

【0067】

上記の例示的な光ファイバは、例示的な例のみを提供することを意図しており、本明細書に開示の光ファイバのすべての可能な実施形態を含むものではない。具体的には、本明細書で明示的に開示されていない代替の光ファイバ構成を、本開示を通して記載されている仕様に従って提供することができる。

【0068】

追加の考慮事項
この開示を読めば、当業者であれば、本明細書に開示された原理を通じて、さらに追加の代替の構造的および機能的設計を理解するであろう。したがって、特定の実施形態および用途が図示および説明されてきたが、開示された実施形態は、本明細書に開示された正確な構造および構成要素に限定されないことが理解されるべきである。当業者には明らかとなる様々な修正、変更および変形は、添付の特許請求の範囲で定義される精神および範囲から逸脱することなく、本明細書に開示の方法および装置の配置、操作および詳細において行うことができる。

【0069】

本開示を読めば当業者には明らかであるように、本明細書に記載および図示された個々の実施形態のそれぞれは、本発明の実施形態の範囲または精神から逸脱することなく、他のいくつかの実施形態のいずれかの特徴から容易に分離または組み合わせることができる別個の構成要素および特徴を有する。任意の記載された方法は、記載されたイベントの順序で、または論理的に可能な他の任意の順序で実行することができる。

【0070】

本明細書で使用される場合、「一実施形態」または「実施形態」への言及は、実施形態に関連して記載の特定の要素、特徴、構造、または特性が少なくとも１つの実施形態に含まれることを意味する。本明細書の様々な箇所における「一実施形態において」という句の出現は、必ずしもすべてが同じ実施形態を指すとは限らない。

【0071】

本明細書で使用される場合、用語「含む（ｃｏｍｐｒｉｓｅｓ）」、「含む（ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）」、「含む（ｉｎｃｌｕｄｅｓ）」、「含む（ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ）」、「有する（ｈａｓ）」、「有する（ｈａｖｉｎｇ）」またはそれらの他の任意の変形は、非排他的な包含をカバーすることを意図する。例えば、要素のリストを含むプロセス、方法、物品、または装置は、必ずしもそれらの要素のみに限定されるわけではなく、そのようなプロセス、方法、物品、または装置に明示的にリストされていない、または固有ではない他の要素を含むことができる。さらに、明示的に反対の記載がない限り、「または」は包括的論理和を指し、そして排他的論理和を指さない。例えば、条件ＡまたはＢは、次のいずれかによって満たされる：Ａが真（または存在する）でＢが偽（または存在しない）である、Ａが偽（または存在しない）でＢが真（または存在する）である、ＡとＢの両方が真（または存在する）である。

【0072】

最後に、「ａ」または「ａｎ」の使用は、本明細書の実施形態の要素および構成要素を説明するために使用される。これは、単に便宜のために、そして本発明の実施形態の一般的な意味を与えるために行われる。この説明は、１つまたは少なくとも１つを含むことが解されるべきであり、また、別を意味することが明らかでない限り、単数形には複数形も含まれる。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】