DE69915181T2

DE69915181T2 - Quarzglas, optisches Element und gegen ultraviolette und radioaktive Strahlung resistente faseroptische Vorrichtung, und Herstellungsverfahren dafür

Info

Publication number: DE69915181T2
Application number: DE69915181T
Authority: DE
Inventors: Akira Ikushima; Kazuya Saito; Takayuki Tenpaku-ku Kotani; Shogo Inazawa-shi Nasuda
Original assignee: Kitagawa Industries Co Ltd; Toyota School Foundation
Current assignee: Kitagawa Industries Co Ltd; Toyota School Foundation
Priority date: 1998-07-15
Filing date: 1999-07-14
Publication date: 2004-07-29
Anticipated expiration: 2019-07-15
Also published as: EP0972753A2; EP0972753B1; EP1132352A1; EP0972753A3; DE69916879T2; DE69916879D1; EP1132352B1; DE69915181D1

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
(i) Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Quarzglas, das gegenüber ultravioletten Strahlen (im folgenden als UV bezeichnet) und radioaktiven Strahlen resistent ist, und insbesondere auf Quarzglas, bei dem verhindert werden kann, dass seine Durchlässigkeit durch UV-Bestrahlung und radioaktive Bestrahlung verringert wird. Sie bezieht sich auch auf ein optisches Element und eine optische Faservorrichtung, die gegenüber UV- und radioaktiven Strahlen resistent sind. Sie bezieht sich auch auf Herstellungsverfahren für Quarzglas, ein optisches Element und eine optische Faservorrichtung, die gegenüber UV-Bestrahlung und radioaktiver Bestrahlung resistent sind.
(ii) Beschreibung des Stands der Technik
In letzter Zeit besteht ein Bedarf an optischen Elementen aus Quarzglas, die zur UV-Übertragung verwendet werden (z. B. ein lichtwellenleitendes Element für eine optische Faser und ein lichtinduziertes Bragg-Beugungsgitter, eine Linse, ein Licht-Modulator, ein Licht-Polarisator, ein Lichtleiter aus optischen Fasern und eine Fotomaske).
Insbesondere im Falle einer Fotomaske für die Exzimerlaser-Lithographie, eines Lichtleiters zum Übertragen von UV, das zum Bestrahlen von UV-aushärtendem Harz verwendet wird, einer optischen Faser und eines Lichtleiters zum Übertragen von UV (insbesondere eines Exzimerlaserstrahls), die auf den Gebieten der Feinverarbeitung, der medizinischen Behandlung und dergleichen verwendet werden, verlangt man die Übertragung von UV mit einer kürzeren Wellenlänge und einer höheren Leistung. Wenn z. B. UV mit einer kurzen Wellenlänge und einer hohen Leistung verwendet wird, um ein UV-aushärtendes Harz zu bestrahlen, kann die Aushärtungszeit des Harzes verringert werden. Die Besonderheit der kurzen Wellenlänge und der hohen Leistung des UV kann somit voll zur Verfügung gestellt werden.
Beim Übertragen von UV in Quarzglas tritt jedoch das Problem auf, dass in dem Quarzglas Strukturfehler gebildet werden, welche die Durchlässigkeit verringern. Die Verringerung der Durchlässigkeit des Quarzglases wird umso ausgeprägter, je kürzer die Wellenlänge und je höher die Lichtleistung werden. Wenn ein Exzimerlaserstrahl verwendet wird, wird daher die Durchlässigkeit des Quarzglases der Reihe nach schlechter von einem KrF-Exzimerlaser (Wellenlänge: 248 nm) zu einem ArF-Exzimerlaser (Wellenlänge: 193 nm) zu einem F₂-Exzimerlaser (Wellenlänge: 157 nm). Die Durchlässigkeit verschlechtert sich, wenn ein Laser mit höherer Lichtleistung verwendet wird (einer von mehreren Exzimerlasern wie KrF, ArF und F₂) als wenn eine Lampe geringer Lichtleistung verwendet wird (eine Halogenlampe, eine Deuterium-Entladungslampe und dergleichen).
Um die Verringerung der Durchlässigkeit des Quarzglases aufgrund. von UV zu unterdrücken oder um die Resistenz des Quarzglases gegenüber UV zu verbessern, wurde ein Verfahren zum Erhöhen des Hydroxylgruppen-Gehalts von Quarzglas in den japanischen Patentoffenlegungsschriften Hei 4-342427 und Hei 4-342436 vorgeschlagen.
Wenn der Hydroxylgruppen-Gehalt grösser wird, wird jedoch die Wellenlänge der UV-Absorptionskante länger, was dazu führt, dass UV kurzer Wellenlänge (insbesondere der Vakuum-Ultraviolettbereich) nicht übertragen werden kann.
Die EP-A-0837345 offenbart eine UV-Bestrahlung in Verbindung mit einer Wärmebehandlung. Die UV-Bestrahlung ist dazu bestimmt, die Auswirkungen des Transports zu beseitigen. Man verwendet eine Hg-Lampe als Lichtquelle, und die jeweiligen Bestrahlungsintensitäten bei 185 nm und bei 254 nm betrugen 1 mW/cm² und 10 mW/cm². Bei dieser UV-Behandlung wurden organische Substanzen in der polaren Oberflächenschicht durch UV-Licht zersetzt. Die zersetzten organischen Substanzen wurden als gasförmiges H₂O und CO₂ eliminiert, und zwar durch das durch die helle Linie bei 185 nm erzeugte Ozon und durch den von dem Ozon durch die helle Linie bei 254 nm abgespalteten aktiven Sauerstoff.
Die US 4157253 offenbart eine UV-Bestrahlung während einer Wärmebehandlung. Eine erhitzte Quarzglasfaser wird UV-bestrahlt, um in der optischen Faser enthaltene Hydroxylradikale (OH^.) zu dissoziieren. Die hohe Temperatur ermöglicht, dass der freigesetzte Wasserstoff rasch an die Oberfläche der Faser diffundiert, von wo er mittels einer Vakuumpumpe weggepumpt wird.
Die EP-A-0720970 nimmt bezug auf eine UV-Bestrahlung nach einer Wärmebehandlung von Quarzglas. Die UV-Bestrahlung wird an dem wärmebehandelten Quarzglas aus Gründen der Messung durchgeführt, und zwar insbesondere zum Messen des Betrags an Streuverlust.
Der Artikel von R. A. B. Devine et al., "Temperature dependence on radiation induced defect cration in a-SiO₂", Nuclear Instruments an Methods in Physics Reasearch, Band B32 (1988), Seiten 307 bis 310) beschreibt die Erzeugung von Defekten in Quarzglas durch Bestrahlung mit ultravioletten Strahlen einer Wellenlänge von 248 nm und anschließendem Ausheilen bzw. Wärmebehandeln des bestrahlten Quarzglases bei 593K. während einer Stunde.
OFFENLEGUNG DER ERFINDUNG
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Quarzglas bereitzustellen, das eine hohe Resistenz gegenüber UV-Bestrahlung und radioaktiver Bestrahlung hat, ohne dabei die Wellenlänge der UV-Absorptionskante zu verlängern. Eine weitere Aufgabe der Erfindung besteht darin, aus einem derartigen Quarzglas gefertigte optische Elemente bereitzustellen, die gegenüber UV-Strahlen und radioaktiven Strahlen resistent sind. Eine weitere Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine UV-resistente optische Faservorrichtung bereitzustellen, in welcher die Abnahme der Durchlässigkeit aufgrund von UV-Bestrahlung unterdrückt werden kann, ohne dass man die Wellenlänge der UV-Absorptionskante verlängert.
Um diese und weitere Aufgaben zu lösen, stellt die vorliegende Erfindung ein Herstellungsverfahren für Quarzglas bereit, das gegenüber UV-Bestrahlung und radioaktiver Bestrahlung resistent ist, wie dies in Anspruch 1 bestimmt ist. Außerdem bezieht sich die Erfindung auf ein Quarzglas gemäss der Ansprüche 2 und 3, ein Herstellungsverfahren eines optischen Elements gemäss Anspruch 4 sowie auf optische Elemente gemäss der Ansprüche 5 und 6. Bevorzugte Ausführungsbeispiele sind in den Ansprüchen 7 und 8 bestimmt.
Gemäss der Erfindung wird durch absichtliches Erzeugen zahlreicher Strukturdefekte in Quarzglas mittels UV-Bestrahlung und anschließendes Beseitigen der Strukturdefekte mittels Wärmebehandlung der mittlere Bindungswinkel des Si-O-Si-Netzes in dem Quarzglas gegenüber dem Winkel vor der Wärmebehandlung erhöht. Infolgedessen schreitet eine Struktur-Relaxation fort, wodurch strukturell stabiles Glas entsteht, und wodurch die Ausbildung von Defekten aufgrund von UV-Bestrahlung und radioaktiver Bestrahlung verhindert wird. Deshalb wird die Wellenlänge der UV- Absorptionskante nicht länger, weil die Resistenz gegenüber UV und radioaktiven Strahlen nicht durch Erhöhen des Hydroxylgruppen-Gehalts verbessert wird.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNG
1 ist ein charakteristisches Diagramm, das die experimentellen Ergebnisse zeigt, um die Wirkung der vorliegenden Erfindung zu erklären;
2A ist eine Vorderansicht eines Lichtleiters, und 2B, 2C und 2D sind Vorderansichten, welche auseinandergebaute Zustände eines Lichtleiters zeigen;
3A ist eine Querschnittsansicht des Lichtleiters von 2A entlang der Linie IIIA-IIIA, und die 3B ist eine Seitenansicht des Lichtleiters;
4A ist eine Vorderansicht eines Lichtleiters, und 4B ist eine Vorderansicht, welche einen auseinandergebauten Zustand des Lichtleiters zeigt;
5A ist eine Querschnittsansicht des Lichtleiters von 4A entlang der Linie VA-VA, und 5B ist eine Seitenansicht des Lichtleiters; und
6 ist eine vergrößerte Perspektivansicht eines optischen Faserbündels des Lichtleiters.
AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSBEISPIELE
Es werden nun bevorzugte Ausführungsbeispiele anhand der begleitenden Zeichnung beschrieben.
Bei diesem Verfahren erhält man ein Quarzglas, dessen Resistenz gegenüber UV-Strahlen und radioaktiven Strahlen ohne eine Verlängerung der Wellenlänge der UV-Absorptionskante verbessert werden kann, indem man reines Quarzglas nach einer UV-Bestrahlung wärmebehandelt.
Zunächst wurden die folgenden Proben A–C aus einer Masse aus reinem Quarzglas vorbereitet.
Probe A: reines Quarzglas, das nach der UV-Bestrahlungsbehandlung des Glases (100000 Schüsse) wärmebehandelt wurde (bei 1200°C während 15 Stunden in einem Elektroofen).
Probe B: reines Quarzglas, das nur wärmebehandelt wurde (bei 1200°C während 15 Stunden in einem Elektroofen).
Probe C: reines Quarzglas, das weder mit UV bestrahlt noch wärmebehandelt wurde.
Jede der Proben A–C wurde mit einem ArF-Exzimerlaser bestrahlt (Bestrahlungsintensität: 15 mJ/cm²), und der Betrag der Veränderung der UV-Durchlässigkeit (Wellenlänge: 200 nm) bezüglich der Schuss-Zahl wurde gemessen.
1 zeigt, dass die Durchlässigkeit für jede der Proben B und C beachtlich abnimmt, wenn die Bestrahlungs-Schuss-Zahl des ArF-Exzimerlasers zunimmt, während sie für Probe A mit der Zunahme der Bestrahlungs-Schuss-Zahl praktisch nicht abnimmt.
Zunächst wird eine UV-Bestrahlungsbehandlung durchgeführt, um absichtlich Strukturdefekte bzw. Strukturfehler in dem Quarzglas zu bilden, woraufhin die Strukturdefekte durch anschließende Wärmebehandlung entfernt werden, die eine Erhöhung des mittleren Bindungswinkels des Si-O-Si-Netzes in dem Quarzglas im Vergleich mit demjenigen vor der Wärmebe handlung bewirkt. Infolge dessen schreitet eine Struktur-Relaxation fort, um strukturell stabiles Glas zu bilden, und es wird verhindert, dass Defekte aufgrund von UV-Bestrahlung gebildet werden. Folglich wird der Probe A eine derartig hohe UV-Resistenz verliehen.
Da die UV-Resistenz nicht durch Vermehren der Hydroxylgruppen in dem Quarzglas von Probe A verbessert wird, wird daher die Wellenlänge der Absorptionskante nicht länger, und es kann UV kurzer Wellenlänge bis zu dem Vakuum-UV-Bereich übertragen werden.
Wenn die UV-Resistenz von Quarzglas verbessert wird, wird auch die Resistenz gegenüber radioaktiven Strahlen verbessert. Daher hat die Probe A, die eine exzellente UV-Resistenz hat, auch eine exzellente Resistenz gegenüber radioaktiven Strahlen.
Die anfängliche Durchlässigkeit (die UV-Durchlässigkeit vor der Bestrahlung mit Exzimerlaser) der Probe A erweist sich ebenfalls als verbessert im Vergleich mit derjenigen für jede der Proben B und C.
Die Änderung des zuvor erwähnten Bindungswinkels kann bestätigt werden, indem man die Peak-Position der Infrarot-Absorption in der Nähe von 2260 cm^–1 bei der Infrarot-Absorptionsmessung analysiert. Speziell bedeutet dies, dass, wenn die Struktur-Relaxation fortschreitet (wenn die Resistenz gegenüber UV und radioaktiven Strahlen zunimmt), die Peak-Position der Infrarot-Absorption in der Nähe von 2260 cm^–1 bei der Infrarot-Absorptionsmessung zur höherfrequenten Seite hin innerhalb des Bereichs von etwa 2255 cm^–1 bis etwa 2275 cm^–1 verschoben wird (Seite mit kürzerer Wellenlänge). Die Probe A kann von den Proben A, B und C leicht unterschieden werden, indem man die Peak-Position der Infrarot-Absorption in der Nähe von 2260 cm^–1 bei der Infrarot-Absorptionsmessung analysiert.
Bezüglich der UV-Bestrahlungsbehandlung und der Wärmebehandlung des Quarzglas-Volumens sind die folgenden Bedingungen und Merkmale gegeben.
Die Wellenlänge der UV für die Bestrahlung ist vorzugsweise im Bereich von 50 nm bis 300 nm, vorzugsweise im Bereich von 130 nm bis 250 nm und am bevorzugtesten im Bereich von 150 nm bis 200 nm. Wenn die Wellenlänge länger als diejenige in dem Bereich wird, neigt die Wirkung der Verbesserung der Resistenz gegenüber UV und der radioaktiven Strahlen dazu, abgesenkt zu werden. Wenn sie kürzer wird, neigt die Wirkung zur Verbesserung der Resistenz gegenüber UV und gegenüber radioaktiven Strahlen dazu, gesättigt zu werden.
Die Intensität des UV für die Bestrahlung ist vorzugsweise im Bereich von 0,01 mJ/cm² bis 1000 mJ/cm², vorzugsweise von 1 mJ/cm² bis 500 mJ/cm² und am bevorzugtesten von 10 mJ/cm² bis 300 mJ/cm². Wenn die Intensität stärker als in dem Bereich wird, neigt die Verschlechterung des Quarzglases dazu, größer zu werden. Wenn sie schwächer wird, neigt die Wirkung der Verbesserung der Resistenz gegenüber UV und radioaktiven Strahlen dazu, abgesenkt zu werden.
Was die UV-Bestrahlungszeit anbelangt, sollte die Bestrahlung zumindest solange fortgesetzt werden, bis eine Abnahme der UV-Durchlässigkeit bestätigt wird. Wenn die Bestrahlung fortgeführt wird, bis die Abnahme der Durchlässigkeit abgesättigt ist, lässt sich eine Wirkung der Verbesserung der Resistenz gegenüber UV und radioaktiven Strahlen mit größerer Sicherheit erzielen.
Die Temperatur der Wärmebehandlung in einem Elektroofen beträgt 1200°C. Wenn die Temperatur höher oder niedriger ist, neigt die Wirkung der Verbesserung der Resistenz gegenüber UV und radioaktiven Strahlen dazu, abgesenkt zu werden. Wenn die Wärmebehandlung durchgeführt wird, kann jedes von einem Verfahren, das einen Elektroofen verwendet, abweichende Verfahren der Wärmebehandlung verwendet werden, wie z. B. ein Verfahren, bei dem Licht einer Infrarotlampe eingestrahlt wird (Lampen-Ausheilverfahren), und ein Verfahren, bei dem ein Infrarotlaserstrahl eingestrahlt wird (Laser-Ausheilverfahren). Allerdings sollten unabhängig von dem Wärmebestrahlungsverfahren die vorgenannten Bedingungen der Temperatur erfüllt sein.
Die folgenden Abwandlungen und Änderungen können folgendermaßen verwirklicht werden.

(1) Obwahl die Wärmebehandlung des Quarzglases bei dem vorgenannten Verfahren nach seiner UV-Bestrahlungsbehandlung durchgeführt wurde, können beide Behandlungen zur gleichen Zeit durchgeführt werden.
(2) Das Verfahren kann bei einer optischen Faser aus Quarzglas verwendet werden. In diesem Fall können die UV-Bestrahlungsbehandlung und die Wärmebehandlung sowohl nach dem Schmelzespinnen der optischen Faser aus dem Quarzglas als auch während des Schelzespinnverfahrens durchgeführt werden.

Ähnlich wie bei dem zuvor erwähnten (1) kann in diesem Falle die Wärmebehandlung nach der UV-Bestrahlungsbehandlung durchgeführt werden, oder die UV-Bestrahlungsbehandlung und die Wärmebehandlung können gleichzeitig durchgeführt werden.
Die Bedingungen und Merkmale der UV-Bestrahlungsbehandlung und der Wärmebehandlung für die optische Faser sind dieselben wie diejenigen für das zuvor erwähnte Quarzglasvolumen.
Obwohl bei der UV-Bestrahlungsbehandlung der optischen Faser dieselbe Wirkung wie die in dem zuvor genannten Fall selbst dann erzielt wird, wenn die Behandlung von der Endseite der optischen Faser aus durchgeführt wird, lässt sich eine höhere Effizienz der UV-Bestrahlungsbehandlung erzielen, indem man die UV-Bestrahlung von der seitlichen Seite der optischen Faser ohne Abdeckung der optischen Faser durchführt, wenn die gesamte Länge der optischen Faser groß ist.
Bei der Wärmebehandlung der optischen Faser beträgt die Wärmebehandlungs-Temperatur 1200°C. Wenn die Wärmebehandlungs-Temperatur höher oder niedriger ist, neigt die Wirkung der Verbesserung der Resistenz gegenüber UV und radioaktiven Strahlen dazu, abgesenkt zu werden. Das Wärmebehandlungsverfahren für die optische Faser kann nach beliebiger Art erfolgen, wie dies im Falle des Quarzglasvolumens geschieht.
Da im Falle der optischen Faser Additive, die zum Erzeugen einer Differenz des Brechungsindexes zwischen dem Kern und dem Mantel hinzugegeben werden, bei einer zu hohen Temperatur der Wärmebehandlung diffundieren, ergibt sich hieraus eine Verachlechterung der Durchlässigkeit.

(3) Das Verfahren kann bei verschiedenen optischen Elementen verwendet werden, die aus Quarzglas bestehen (z. B. ein wellenleitender Kanal, wie z. B. ein lichtinduziertes Bragg-Beugungsgitter, eine Linse, ein Licht-Modulator, ein Licht-Polarisator, ein Lichtleiter, der optische Fasern verwendet, einer Fotomaske und dergleichen).

In diesen Fällen sowie in dem zuvor erwähnten Fall (1) kann das optische Element aus Quarzglas bestehen, das nach seiner Bestrahlung mit UV wärmebehandelt wurde, oder das opti sche Element kann nach seiner Bildung mit UV bestrahlt werden.
Insbesondere im Falle einer Fotomaske für die Exzimerlaser-Lithographie, eines Lichtleiters zum Übertragen von UV, das zum Bestrahlen eines UV-aushärtenden Harzes verwendet wird, und einer optischen Faser und eines Lichtleiters zur Übertragung von UV (speziell ein Exzimerlaserstrahl), die auf den Gebieten der Feinverarbeitung, medizinischen Behandlung und dergleichen verwendet werden, bedarf es der Übertragung von UV mit einer kürzeren Wellenlänge und einer höheren Leistung. Wenn das Verfahren bei einem Lichtleiter zum Übertragen von UV zum Bestrahlen eines UV-aushärtenden Harzes verwendet wird, kann z. B. die Aushärtungszeit des Harzes durch die Verkürzung der Wellenlänge des UV und die Erhöhung der Lichtleistung des UV verringert werden. Die Besonderheit der kurzen Wellenlänge und der hohen Leistung des UV steht somit vollständig zur Verfügung.

(4) Die UV-Bestrahlungsbehandlung und/oder die Wärmebehandlung werden in einer Wasserstoffatmosphäre durchgeführt. Quarzglas, das strukturell stabiler ist, kann durch eine solche Behandlung gelegentlich gewonnen werden. In diesem Fall kann die Resistenz des Quarzglases gegenüber UV und radioaktiven Strahlen weiter verbessert werden. Allerdings werden durch die Behandlung gelegentlich Hydroxylgruppen in dem Quarzglas vermehrt, was eine Verlängerung der Wellenlänge der Absorptionskante bewirkt. In einem solchen Fall sollte der Hydroxylgruppen-Gehalt so eingestellt werden, dass das UV mit der tatsächlich verwendeten Wellenlänge übertragen werden kann.
(5) Das Verfahren kann nicht nur bei reinem Quarzglas verwendet werden, sondern auch bei Quarzglas, das Hydroxylgruppen und andere Additive enthält. Wenn Verunreinigungen reinem Quarzglas hinzugegeben werden, wird seine Resis tenz gegenüber UV und radioaktiven Strahlen im allgemeinen verbessert, während die Wellenlänge der UV-Absorptionskante länger wird. Daher sollten die Art und der Gehalt an Verunreinigungen je nach der für das optische Element verwendeten Wellenlänge des UV optimiert werden.

Im folgenden wird ein bevorzugtes Gerät zum Durchführen des obigen Verfahrens beschrieben.
Wie man in 2A bis 2D und 3A und 3B sieht, umfasst der Lichtleiter 11 Befestigungsvorrichtungen 12a und 12b, ein äußeres Schutzrohr 13, Leitungsdrähte 14a und 14b, eine Heizvorrichtung 15, ein Faserbündel-Schutzrohr 16 sowie ein optisches Faserbündel 17.
2A ist eine Vorderansicht eines Lichtleiters 11. 2B zeigt einen Zustand, bei dem das äußere Schutzrohr 13 von dem Lichtleiter 11 in 2A entfernt wird. 2C zeigt einen Zustand, bei dem außerdem die Heizvorrichtung 15 von dem Lichtleiter 11 im Zustand von 2B entfernt ist. 2D zeigt einen Zustand, bei dem außerdem das Faserbündel-Schutzrohr 16 von dem Lichtleiter 11 im Zustand von 2C entfernt ist.
Das optische Faserbündel 17 ist aus zahlreichen optischen Fasern aus Quarzglas gebildet, die gebündelt sind, um eine Säule zu bilden.
Jedes bekannte Verfahren zum Herstellen optischer Fasern kann verwendet werden, um die optische Faser herzustellen. So wird z. B. zunächst ein zylindrischer Glas-Vorformling aus Quarzglas gebildet, woraufhin eine optische Faser aus dem Vorformling gewonnen wird.
Als Quarzglas zum Herstellen der Glasfaser kann reines Quarzglas, das keine Verunreinigung enthält, oder Quarz glas, das Hydroxylgruppen oder andere Additive enthält, verwendet werden. Wenn reinem Quarzglas Verunreinigungen hinzugegeben werden, wird seine Resistenz gegenüber UV verbessert, während die Wellenlänge der UV-Absorptionskante länger wird. Daher sollten die Art und der Gehalt an Verunreinigungen je nach der Wellenlänge des zu übertragenden UV optimiert werden.
Das optische Faserbündel 10 mit großer Länge ist mit den Befestigungsvorrichtungen 12a und 12b an seinen beiden Enden ausgestattet. Jede der Befestigungsvorrichtungen 12a und 12b haben eine hohlzylindrische Form, in deren mittiges Loch 21 das optische Faserbündel 17 eingeführt wird.
Es kann ein beliebiges Material für die Befestigungsvorrichtungen 12a und 12b verwendet werden, wenn es eine ausreichende Festigkeit hat, um das optische Faserbündel 17 sicher abzustützen, und eine ausreichende Wärmebeständigkeit hat, um die Wärmebehandlung mit der zuvor erwähnten Heizvorrichtung 15 zu ertragen. So können z. B. verschiedene Metalle (Aluminium, Kupfer, Messing, Edelstahl und dergleichen) sowie verschiedene hitzebeständige Kunststoffe verwendet werden.
Das optische Faserbündel 17, das sich von jeder der Befestigungsvorrichtungen 12a und 12b unterscheidet, wird in das Faserbündel-Schutzrohr 16 eingeführt, dessen Innendurchmesser geringfügig größer als der Außendurchmesser des optischen Faserbündels 17 ist. Es tritt ein Problem auf, wenn ein Teil des optischen Faserbündels 17 die Innenwand des Faserbündel-Schutzrohrs 16 berührt, wenn das optische Faserbündel 17 in dem Faserbündel-Schutzrohr 16 gebogen wird.
Es kann ein beliebiges Material für das Faser-Schutzrohr 16 verwendet werden, wenn es die erforderlichen Bedingungen erfüllt: (1) Es gewährt sicheren Schutz für das optische Faserbündel 17 während der Herstellung eines zuvor erwähnten Lichtleiters 11. (2) Es besitzt eine ausreichende Wärmebeständigkeit, um die Wärmebehandlung durch die zuvor erwähnte Heizvorrichtung 15 zu überstehen, und besitzt eine ausgezeichnete Wärmeleitfähigkeit. (3) Es besitzt eine derartige ausgezeichnete Biegsamkeit, dass es ein Biegen des Lichtleiters 11 nicht behindert. So kann z. B. ein biegsames Rohr aus irgendeinem verschiedener Metalle hergestellt werden (Aluminium, Kupfer, Messing, Edelstahl und dergleichen), oder es können verschiede wärmebeständige Kunststoffe verwendet werden.
Das Faserbündel-Schutzrohr 16 wird in die hohlzylindrische Heizvorrichtung 15 eingeführt, deren Innendurchmesser geringfügig größer als der Außendurchmesser des Faserbündel-Schutzrohrs 16 ist. Die Heizvorrichtung 15 wird hergestellt, indem man einen bandartigen Wärmekörper bzw. Heizkörper 22 wickelt, der mit einem isolierenden Material überzogen ist und eine gute Biegsamkeit hat. Schließlich wird der äußere Umfang des optischen Faserbündels 17 mit der Heizvorrichtung 15 überzogen, die den Heizkörper 22 durch das Faserbündel-Schutzrohr 16 besitzt.
Es kann jedes beliebige Material für den Heizkörper 22 verwendet werden, wenn es die notwendige Festigkeit zum Bilden der Heizvorrichtung 15 hat und die notwendige Wärme für die im folgenden erwähnte Wärmebehandlung erzeugen kann. Es können z. B. Metalle (Nichrom, Fe-Cr-Al-Legierung, etc.), Keramik (Siliziumkarbid etc..) leitfähige Kunststoffe oder dergleichen verwendet werden.
Die Leitungsdrähte bzw. Zuführungsdrähte 14a und 14b sind mit den jeweiligen Enden des bandartigen Heizkörpers 22 verbunden. Jeder der Leitungsdrähte 14a und 14b hat einen leitfähigen Kerndraht 23 und ein isolierendes Überzugsmaterial 24.
Die Heizvorrichtung 15 und jeder der Leitungsdrähte 14a und 14b werden in das zylindrische äußere Schutzrohr 13 eingeführt, dessen Innendurchmesser geringfügig größer als der Außendurchmesser der Heizvorrichtung 15 ist. Beide Enden des äußeren Schutzrohrs 13 sind mit den jeweiligen Befestigungsvorrichtungen 12a und 12b verbunden, und beide Leitungsdrähte 14a und 14b werden von dem Ende des äußeren Schutzrohrs 13 auf der Seite der Befestigungsvorrichtung 12a herausgezogen. Insbesondere wird der Leitungsdraht 14b, der mit dem Heizkörper 22 an der Seite der Befestigungsvorrichtung 12b verbunden ist, in den Spalt zwischen der Heizvorrichtung 15 und dem äußeren Schutzrohr 13 eingeführt und von dem anderen Ende an der Seite der Befestigungsvorrichtung 12a mit dem Leitungsdraht 14a herausgezogen. Das isolierende Überzugsmaterial 24 wurde von den Enden der herausgezogenen Leitungsdrähte 14a und 14b entfernt, so dass die Kerndrähte 23 freiliegen. Die verbindenden Teile des äußeren Schutzrohrs 13 und die Befestigungsvorrichtungen 12a und 12b werden versiegelt. Die verbindenden Teile der Leitungsdrähte 14a und 14b und das äußere Schutzrohr 13 werden ebenfalls versiegelt.
Es kann jedes beliebige Material für das äußere Schutzrohr 13 verwendet werden, wenn es die erforderlich Bedingungen erfüllt: (1) Es gewährt sicheren Schutz für die Heizvorrichtung 15. (2) Es besitzt eine Wärmebeständigkeit, um die Wärmebehandlung durch die im folgenden erwähnte Heizvorrichtung zu ertragen. (3) Es besitzt eine gute Biegsamkeit, durch die das Biegen des Lichtleiters 11 nicht verhindert wird. Es kann z. B. ein biegsames Rohr aus irgendeinem verschiedener Metalle (Aluminium, Kupfer, Messing, Edelstahl und dergleichen) und aus verschiedenen wärmebeständigen Kunststoffen verwendet werden.
Da jedes der Teile 13, 14a, 14b, 15, 16 und 17 somit eine ausgezeichnete Biegsamkeit hat, wird dem Lichtleiter 11 eine ausreichende Biegeeigenschaft verliehen. Da außerdem die Befestigungsvorrichtungen 12a und 12b an beiden Enden des optischen Faserbündels 17 befestigt sind, das durch einen Dreifachschicht-Aufbau geschützt ist, der aus dem Faserbündel-Schutzrohr 16, der Heizvorrichtung 15 und dem äußeren Schutzrohr 13 besteht, wird sicher verhindert, dass das optische Faserbündel 17 durch Vibrationen und Stöße von außerhalb des Lichtleiters 11 beeinflusst wird. Da zusätzlich die verbindenden Teile zwischen dem äußeren Schutzrohr 13 und den Befestigungsvorrichtungen 12a und 12b versiegelt sind, und die Heizvorrichtung 15 daher nicht freiliegend zur äußeren Atmosphäre ist, kann die Lebensdauer der Heizvorrichtungen 15 verlängert werden.
Ein Herstellungsverfahren des Lichtleiters 11 mit dem erwähnten Aufbau wird im folgenden beschrieben.
Zunächst wird die Heizvorrichtung 15 gebildet, indem man den Heizkörper 22 um die äußere Oberfläche des Faserbündel-Schutzrohrs 16 herumwickelt. Dann wird jeder der Leitungsdrähte 14a und 14b mit der Heizvorrichtung 15 verbunden, und das optische Faserbündel 17 wird in das Faserbündel-Schutzrohr 16 eingeführt, an dem die Heizvorrichtung 15 befestigt ist. Daraufhin werden sie in das äußere Schutzrohr 13 eingeführt, und die Befestigungsvorrichtungen 12a und 12b werden an den beiden Enden des optischen Faserbündels 17 befestigt. Der Lichtleiter 11 wird schließlich fertiggestellt, indem man die zuvor erwähnten verbindenden Teile versiegelt.
Der Lichtleiter 11 lässt sich auf diese Weise einfach und leicht herstellen. Da die Heizvorrichtung 15 nicht unmittelbar um das optische Faserbündel 17 herumgewickelt wird, sondern das Faserbündel-Schutzrohr 16 zwischen ihnen vorge sehen ist, wird ermöglicht, das optische Faserbündel 17 zu schützen, wenn die Heizvorrichtung 15 gebildet wird, und es kann verhindert werden, dass das optische Faserbündel 17 beschädigt wird.
Im folgenden werden Verfahren für die Verwendung des Lichtleiters 11 beschrieben.
(Verwendungsverfahren 1)
Jeder der Leitungsdrähte 14a und 14b ist mit einem elektrischen Stromregler (nicht gezeigt) verbunden, wobei ein elektrischer Strom über die Leitungsdrähte 14a und 14b zu der Heizvorrichtung 15 geleitet wird, und die Temperatur der Heizvorrichtung 15 auf eine vorbestimmte Temperatur durch Steuern des Stromzustandes erhöht wird. Das optische Faserbündel 17 wird durch die Heizvorrichtung 15 in dem Faserbündel-Schutzrohr 16, das eine gute Wärmeleitfähigkeit hat, auf eine vorbestimmte Temperatur erhitzt. Zu dieser Zeit wird die äußere Oberfläche des zylindrischen Faserbündel-Schutzrohrs 16 durch die zylindrische Heizvorrichtung 15 gleichmäßig erhitzt, und die äußere Oberfläche des optischen Faserbündels 17 wird durch die Wärme von der inneren Oberfläche des Faserbündel-Schutzrohrs 16 gleichförmig erhitzt. Infolge dessen wird das gesamte optische Faserbündel 17 gleichförmig erhitzt.
Der Lichtleiter 11 wird dann zum Übertragen von UV verwendet, während das optische Faserbündel 17 erwärmt wird. Das heißt, das optische Faserbündel 17 wird mit der Heizvorrichtung 15 stets erhitzt, während der Lichtleiter 11 im Betrieb ist.
Wenn wie zuvor erwähnt UV in optischen Fasern aus Quarzglas übertragen wird, wird die Durchlässigkeit für UV durch die Bildung von Strukturfehlern in dem Quarzglas verringert.
Wenn man jedoch in optischen Fasern UV überträgt, während sie erhitzt werden, werden die in dem Quarzglas gebildeten Strukturfehler beseitigt, wobei der mittlere Bindungswinkel von Si-O-Si in dem Quarzglas aufgeweitet wird. Folglich schreitet eine Struktur-Relaxation fort, die eine Stabilisierung der Struktur des Quarzglases bewirkt, und die Bildung von Strukturfehlern aufgrund von UV-Übertragung wird unterdrückt. Daher wird bei dem optischen Faserbündel 17 verhindert, dass die Durchlässigkeit aufgrund der UV-Übertragung verringert wird, und es wird ihm eine ausgezeichnete UV-Resistenz verliehen.
Im Falle des optischen Faserbündels 17 wird seine Resistenz gegenüber UV nicht dadurch verbessert, dass man den Hydroxylgruppen-Gehalt des Quarzglases erhöht. Daher wird die Wellenlänge der UV-Absorptionskante nicht verlängert, und UV mit einer Wellenlänge so kurz wie im Vakuum-UV-Bereich kann übertragen werden.
Die Veränderung des zuvor erwähnten Bindungswinkels kann bestätigt werden, indem man die Peak-Position der Infrarot-Absorption bei 2260 cm^–1 bei der Infrarot-Absorptionsmessung analysiert. Insbesondere beim Fortschreiten der Struktur-Relaxation (wenn die Resistenz gegenüber UV zunimmt) wird die Peak-Position der Infrarot-Absorption bei 226 cm^–1 bei der Infrarot-Absorptionsmessung zur Seite der höheren Frequenz hin (Seite der kürzeren Wellenlänge) innerhalb des Bereichs von etwa 2255 cm^–1 bis ca. 2275 cm^–1 verschoben. Daher kann das optische Faserbündel 17 des Ausführungsbeispiels oder die dieses Bündel bildende optische Faser von zahlreichen optischen Faserbündeln oder optischen Fasern ohne weiteres unterschieden werden, indem man die Peak-Position der Infrarot-Absorption bei 2260 cm^–1 bei der Infrarot-Absorptionsmessung analysiert.
Bei der Wärmebehandlung des optischen Faserbündels 17 durch die Heizvorrichtung 15 beträgt die Erhitzungstemperatur 1200°C. Wenn die Erhitzungstemperatur höher oder niedriger ist, wird die verbessernde Wirkung der UV-Resistenz verringert. Wenn die Wärmebehandlung bei einer zu hohen Temperatur durchgeführt wird, erzeugt eine Diffusion der Additive, die hinzugegeben wurden, um eine Differenz des Brechungsindexes zwischen dem Kern und dem Mantel der optischen Faser zu erzeugen, und es erfolgt eine Verringerung der Durchlässigkeit.
Als zuvor erwähnte Lichtquellen werden verschiedene Laser und Lampen verwendet. Wie zuvor erwähnt, wird die Abnahme der Durchlässigkeit des Quarzglases ausgeprägter, wenn die Wellenlänge des zu übertragenden UV kürzer wird und die Lichtleistung des UV größer wird. Es können jedoch nicht nur Lampen geringer Leistung (eine Halogenlampe, eine Deuterium-Entladungslampe und dergleichen), sondern auch Laser mit hoher Leistung als Lichtquellen für den Lichtleiter 11 verwendet werden, da die Abnahme der Durchlässigkeit aufgrund der UV-Übertragung unterdrückt ist. Darüber hinaus können nicht nur KrF-Exzimerlaser (Wellenlänge: 248 nm), sondern auch Exzimerlaser mit kürzerer Wellenlänge, wie z. B. ArF-Exzimerlaser (Wellenlänge: 193 nm) und F₂-Exzimerlaser (Wellenlänge: 147 nm), als Lichtquellen verwendet werden.
Da bei dem oben ausführlich beschriebenen Lichtleiter 11 die Verringerung der Durchlässigkeit aufgrund der UV-Übertragung unterdrückt wird, ohne die Wellenlänge der Absorptionskante zu verlängern, kann UV mit kurzer Wellenlänge und hoher Leistung übertragen werden. Insbesondere dann, wenn das Verfahren verwendet wird bei einem Lichtleiter zum Übertragen von UV, das zum Bestrahlen eines UV-aushärtenden Harzes verwendet wird, und bei einem Lichtleiter zum Übertragen von UV (insbesondere ein Exzimerlaser-Strahl), das auf den Gebieten der Feinverarbeitung, der medizinischen Behandlung oder dergleichen verwendet wird, werden die Anforderungen erfüllt, indem die zuvor genannte Wirkung vollständig ausgenützt wird. Wenn z. B. das Verfahren verwendet wird bei einem Lichtleiter zum Übertragen von UV zum Bestrahlen von UV-aushärtenden Harzen, kann die Aushärtungszeit des Harzes verringert werden durch Verkürzung der Wellenlänge des UV und Erhöhung der Lichtleistung des UV. Die Besonderheit der kurzen Wellenlänge und der hohen UV-Leistung steht somit vollständig zur Verfügung.
(Verwendungsverfahren 2)
Bei dem Verwendungsverfahren 2 wird die UV-Durchlässigkeit des optischen Faserbündels 17 periodisch gemessen. Wenn bestätigt ist, dass die Durchlässigkeit gleich oder größer als ein vorbestimmter Wert geworden ist, wird jeder der Leitungsdrähte 14a und 14b mit seinem elektrischen Stromregler verbunden (nicht gezeigt), woraufhin ein elektrischer Strom zu der Heizvorrichtung 15 über die Leitungsdrähte 14a und 14b geleitet wird und das optische Faserbündel 17 mit der Heizvorrichtung 15 auf eine vorbestimmte Temperatur erhitzt wird, indem man den Zustand des eingeleiteten Stroms steuert.
In Folge der Wärmebehandlung durch die Heizvorrichtung 15 werden Strukturfehler in dem Quarzglas aufgrund der UV-Übertragung beseitigt, wobei eine Verbesserung der UV-Durchlässigkeit des optischen Faserbündels 17 erzielt wird.
Nachdem die Wärmebehandlung abgeschlossen ist, wird jeder der Leitungsdrähte 14a und 14b von dem elektrischen Stromregler entfernt, und der Lichtleiter 11 wird erneut als Lichtleiter zum Übertragen von UV verwendet.
Da wie zuvor bei dem Verwendungsverfahren 1 das optische Faserbündel 17 mit der Heizvorrichtung 15 ständig erhitzt wird, während der Lichtleiter in Betrieb ist, werden die Bildung von Strukturfehlern in dem Quarzglas aufgrund der UV-Übertragung und die Beseitigung der Strukturfehler durch die Wärmebehandlung gleichzeitig durchgeführt.
Im Gegensatz zu dem Fall des Verwendungsverfahrens 2 wird das optische Faserbündel nicht ständig erhitzt, während der Lichtleiter 11 in Betrieb ist, sondern wird nur dann erhitzt, wenn die UV-Durchlässigkeit des optischen Faserbündels 17 auf einen vorbestimmten Wert oder darunter abgenommen hat. Daher werden die Strukturfehler durch eine Wärmebehandlung beseitigt, nachdem viele Strukturfehler in dem Quarzglas aufgrund der UV-Übertragung gebildet worden sind.
Folglich können die Strukturfehler mit größerer Sicherheit beseitigt werden, und es lässt sich bei dem Verwendungsverfahren 1 eine größere Wirkung als bei dem Verwendungsverfahren 2 erzielen.
Da jedoch bei dem Verwendungsverfahren 1 in der Heizvorrichtung 15 stets ein elektrischer Strom geleitet wird, wird der Stromverbrauch höher als bei dem Verwendungsverfahren 2. Somit kann sowohl das Verwendungsverfahren 1 als auch das Verwendungsverfahren 2 je nach dem Ausmaß der Verbesserung der UV-Durchlässigkeit und des Stromverbrauchs ausgewählt werden.
Das Ausmaß der Abnahme der UV-Durchlässigkeit in dem optischen Faserbündel 17 entspricht der Gesamtzeit, während der es zum Übertragen des UV verwendet wird. Bei dem Verwendungsverfahren 2 kann daher anstelle der Messung der Gesamtzeit, während der der Lichtleiter 11 zur Übertragung von UV verwendet wird, die Durchlässigkeit periodisch gemessen werden. Wenn die Gesamtzeit eine vorbestimmte Zeit erreicht, ist es vorzuziehen, das optische Faserbündel 17 zu erhitzen.
Es wird nun ein weiterer Lichtleiter zum Durchführen des Verfahrens beschrieben. Es werden dieselben Bezeichnungen für dieselben wie die oben verwendeten Bestandteile verwendet, und eine ausführliche Beschreibung dieser Teile wird ausgelassen.
Wie man in 4A und 4B, in 5A und 5B und in 6 sieht, umfasst der Lichtleiter 31 Befestigungsvorrichtungen 12a und 12b, ein äußeres Schutzrohr 13, Leitungsdrähte 14a und 14b sowie ein optisches Faserbündel 32.
Bei dem Lichtleiter 31 unterscheiden sich die folgenden Merkmale von den obigen Merkmalen.

[1] Das Faserbündel-Schutzrohr 16 und die Heizvorrichtung 15 sind nicht vorhanden.
[2] Das optische Faserbündel 17 ist durch ein optisches Faserbündel 32 ersetzt.

In dem optischen Faserbündel 32 sind eine große Anzahl von Heizdrähten 42, die aus einem Heizkörper gebildet sind, parallel zu einer großen Anzahl optischer Fasern 41 aus Quarzglas angeordnet. Sie sind zusammengebündelt, um insgesamt ein säulenartiges Bündel zu bilden. Jede der optischen Fasern 41 ist fast gleichförmig bezüglich jedes der Heizdrähte 42 angeordnet.
Es kann jedes Material für den die Heizdrähte 42 bildenden Heizkörper verwendet werden, vorausgesetzt, dass es eine derart gute Biegsamkeit hat, das ein Biegen des Lichtleiters 31 nicht verhindert wird, und dass er eine für die Wärmebehandlung ausreichende Heizfähigkeit hat. Es können z. B. Metalle (Nichrom, eine Fe-Cr-Al-Legierung etc.) Keramiken (Siliziumkarbid etc.), leitfähige Kunststoffe und dergleichen verwendet werden.
Wie in 4B gezeigt, werden die Heizdrähte 42 zusammen aus dem optischen Faserbündel 32 in der Nähe der beiden Enden des optischen Faserbündels 32 herausgezogen, und jedes der beiden Enden der Heizdrähte 42 wird mit den Leitungsdrähten 14a und 14b elektrisch verbunden. Die Endabschnitte des optischen Faserbündels 32, die in die mittigen Löcher 21 der Befestigungsvorrichtungen 12a und 12b eingeführt werden, bestehen daher nur aus den optischen Fasern 41, und die Heizdrähte 42 sind in den Endabschnitten nicht enthalten.
Das optische Faserbündel 32 und die Leitungsdrähte 14a und 14b werden in das zylindrische äußere Schutzrohr 13 eingeführt, dessen Innendurchmesser größer als der Außendurchmesser des optischen Faserbündels 32 ist. Wie in 4A und 5B gezeigt, wird daher die Außenansicht des Lichtleiters 31 ähnlich wie die des Lichtleiters 11.
Jedes der Teile 13, 14a, 14d und 32 hat eine gute Biegsamkeit, wie oben erwähnt. Daher hat auch der Lichtleiter 31 eine gute Biegsamkeit. Darüber hinaus ist jede der Befestigungsvorrichtungen 12a und 12b an jedem der Endabschnitte des optischen Faserbündels 32 befestigt, und das optische Faserbündel 32 ist durch das äußere Schutzrohr 13 geschützt. Somit wird sicher verhindert, dass das optischen Faserbündel 32 durch Vibrationen und Stöße beeinflusst wird, die von außerhalb des Lichtleiters 31 einwirken. Da die verbindenden Teile des äußeren Schutzrohrs 13 und jede der Befestigungsvorrichtungen 12a und 12b versiegelt sind, und somit die Heizdrähte 42 nicht der äußeren Atmosphäre ausgesetzt sind, kann auch die Lebensdauer der Heizdrähte 42 verlängert werden.
Es wird nun ein Herstellungsverfahren des Lichtleiters 31 mit dem oben beschriebenen Aufbau im folgenden beschrieben.
Zunächst werden die Heizdrähte 42 aus dem optischen Faserbündel 32 in der Nähe seiner beiden Enden zusammen herausgezogen. Jedes der beiden Enden der Heizdrähte 42 ist mit jedem der Leitungsdrähte 14a und 14b verbunden. Daraufhin werden das optische Faserbündel 32 und die Leitungsdrähte 14a und 14b in das äußere Schutzrohr 13 eingeführt, und die Befestigungsvorrichtungen 12a und 12b werden an den beiden Enden des optischen Faserbündels 32 befestigt. Der Lichtleiter 31 wird vervollständigt, indem man die zuvor erwähnten Verbindungsteile versiegelt. Auf diese Weise kann der Lichtleiter 31 einfach und leicht hergestellt werden.
Die Verwendungsverfahren des Lichtleiters 31 sind dieselben wie die Verwendungsverfahren 1 und 2 des Lichtleiters 11.
Insbesondere wird jeder der Leitungsdrähte 14a und 14b mit einem elektrischen Stromregler verbunden (nicht gezeigt). Daraufhin werden die Heizdrähte 42 auf eine vorbestimmte Temperatur erhitzt, indem man einen elektrischen Strom zu den Heizdrähten 42 über die Leitungsdrähte 14a und 14b leitet und den Zustand des Stroms steuert. Jede optische Faser 41 wird mit jedem der Heizdrähte 42 auf eine vorbestimmte Temperatur erhitzt. Da in diesem Fall jede der optischen Fasern 41 bezüglich jedes der Heizdrähte 42 fast gleichförmig angeordnet ist, wird das gesamte Faserbündel 32 gleichförmig erhitzt, und somit die optische Faser 41 gleichmäßig erhitzt.
Somit wird für den Lichtleiter 31 dieselbe Wirkung wie für den Lichtleiter 11 erzielt.
Die Lichtleiter können folgendermaßen abgewandelt werden.

(1) In dem Lichtleiter 11 wird ein wärmebeständiges anorganisches Isoliermaterial (z. B. Magnesia) in die Räume zwischen dem äußeren Schutzrohr 13 und der Heizvorrichtung 15 und zwischen der Heizvorrichtung 15 und dem Faserbündel-Schutzrohr 16 geführt, um eine Hüllen-Heizvorrichtung zu bilden. Somit wird die Heizeffizienz der Heizvorrichtung 15 verbessert, und daher kann der Stromverbrauch verringert werden. In dem Lichtleiter 31 wird der Raum zwischen dem äußeren Schutzrohr 13 und dem optischen Faserbündel 32 mit einem anorganischen Material gefüllt, um eine Hüllen-Heizvorrichtung zu bilden. Somit wird die Heizeffizienz der Heizdrähte 42 erhöht, und daher kann der Stromverbrauch verringert werden.
(2) In dem Lichtleiter 31 sind die optischen Fasern 41 und die Heizdrähte 42 nicht miteinander gebündelt, sondern nur die optischen Fasern 41 sind gebündelt, während jeder der Heizdrähte 41 gewebt bzw. geflochten ist, um ein Drahtnetz zu bilden, welches das Bündel der optischen Fasern 41 umhüllt.
(3) In den Lichtleitern 11 und 31 werden beide Leitungsdrähte 14a und 14b von der Seite der Befestigungsvorrichtung 12a nicht zusammen herausgezogen, sondern der Leitungsdraht 14a wird von der Seite der Befestigungsvorrichtung 12a herausgezogen, und der Leitungsdraht 14b wird von der Seite der Befestigungsvorrichtung 12b herausgezogen. Insbesondere kann die Art des Herausziehens der Leitungsdrähte 14a und 14b auf beliebige Weise geändert werden.
(4) In den Lichtleitern 11 und 31 besteht jede der Befestigungsvorrichtungen 12a und 12b aus einem leitfähigen Material, und jeder der Leitungsdrähte 14a und 14b ist jeweils mit jeder der Befestigungsvorrichtungen 12a und 12b verbunden. Auf diese Art kann jede der Befestigungsvorrichtungen 12a und 12b als Anschluss zum Durchleiten eines elektrischen Stroms zu der Heizvorrichtung 15 oder zu den Heizdrähten 42 verwendet werden. Da außerdem die Leitungsdrähte 14a und 14b aus dem Lichtleiter 11 oder 31 nicht hervorstehen, kann der Lichtleiter 11 oder 31 völlig kompakt gefertigt werden.
(5) In dem Lichtleiter 11 kann der Heizkörper 22 aus einem PTC-Material gefertigt werden (Material mit positivem Temperaturkoeffizienten).

Auch in dem Lichtleiter 31 können die Heizdrähte 42 aus einem PTC-Material gefertigt sein.
Das PTC-Material ist ein wärmeempfindliches Widerstandselement mit einem gegenüber der Temperatur positiven Widerstandskoeffizienten, dessen Widerstandswert zunimmt, wenn es eine gewisse Temperatur erreicht (Curie-Punkt). Wenn ein PTC-Material, das mit einer angelegten Spannung verbunden worden ist, abgekühlt wird, nimmt daher der Strom in dem PTC-Material zu, wobei seine Temperatur auf einer beinahe konstanten Temperatur gehalten wird.
Das bedeutet, dass das PTC-Material sowohl die Funktion eines Heizkörpers als auch eines Temperatur-Regelelements hat. Wenn der Heizkörper 22 oder der Heizdraht 42 aus einem PTC-Material gefertigt ist, wird daher ermöglicht, dass der Heizkörper 22 oder der Heizdraht 42 auf eine vorbestimmte Temperatur gesteuert wird, was dazu führt, dass der zuvor erwähnte elektrische Stromregler weggelassen und somit das Gesamtsystem vereinfacht werden kann, was zu einer Verringerung der Herstellungskosten führt.

(6) In dem Lichtleiter 11 ist der Raum zwischen dem optischen Faserbündel 17 und dem Faserbündel-Schutzrohr 16 mit Wasserstoffgas gefüllt.

Auch in dem Lichtleiter 31 ist der Raum zwischen dem optischen Faserbündel 32 und dem äußeren Schutzrohr 13 mit Wasserstoffgas gefüllt.
Durch diese Verfahren kann der Hydroxylgruppen-Gehalt im Quarzglas von optischen Fasern, die das optische Faserbündel 32 bilden, erhöht werden, wodurch strukturell stabileres Quarzglas gelegentlich erhalten wird. In diesem Fall wird die UV-Resistenz weiter verbessert. Da die Wellenlänge der UV-Absorptionskante aufgrund der Zunahme des Hydroxylgruppen-Gehalts im Quarzglas gelegentlich verlängert wird, sollte der Hydroxylgruppen-Gehalt so eingestellt werden, dass UV der verwendeten Wellenlänge übertragen wird.

(7) Die vorliegende Erfindung ist nicht auf Lichtleiter begrenzt, sondern kann z. B. bei verschiedenen Geräten, wie z. B. optischen Kabeln für die Kommunikation verwendet werden, bei denen optische Fasern verwendet werden. Da UV großer Wellenlänge mit geringem Übertragungsverlust (optischer Verlust) übertragen werden kann, können die Lichtleiter insbesondere dann, wenn die Erfindung bei derartigen Kabeln verwendet wird, für die Datenkommunikation verwendet werden, bei der die Menge der Datenübertragung groß ist.

Claims

Herstellungsverfahren für Quarzglas, das gegenüber ultravioletten Strahlen und radioaktiven Strahlen resistent ist, wobei das Verfahren die folgenden Schritte aufweist: – Vorbereiten eines Quarzglas-Materials; – absichtliches Bilden vieler Strukturdefekte in dem Quarzglas-Material durch Bestrahlen des Quarzglas-Materials mit ultravioletten Strahlen während mindestens einer Zeitdauer, während der eine Abnahme der Ultraviolett-Durchlässigkeit bestätigt wird; und – Beseitigen der Strukturfehler durch anschliessende Wärmebehandlung des Quarzglas-Materials oder durch Wärmebehandlung des Quarzglas-Materials zur gleichen Zeit wie die Bestrahlung des Quarzglas-Materials mit ultravioletten Strahlen erfolgt, um die Peak-Position der Infrarot-Absorption in der Nähe von 2260 cm^–1 bei der Infrarot-Absorptionsmessung zur höherfrequenten Seite hin innerhalb eines Bereichs von ca. 2255 cm^–1 bis ca. 2275 cm^–1 zu verschieben, wobei eine Wärmebehandlung 15 Stunden lang bei 1200°C durchgeführt wird.
Quarzglas, das gegenüber ultravioletten Strahlen und radioaktiven Strahlen resistent ist und durch das Verfahren gemäss Anspruch 1 erhalten werden kann.
Quarzglas, das gegenüber ultravioletten Strahlen und radioaktiven Strahlen resistent ist und ein Si-O-Si-Netzwerk enthält mit einem erhöhten mittleren Bindungswinkel, verursacht durch beabsichtigtes Bilden vieler Strukturfehler in dem Quarzglas durch Bestrahlen mit ultravioletten Strahlen während mindestens einer Zeitdauer, während der eine Abnahme der Ultraviolett-Durchlässigkeit bestätigt wird, und Entfernen der Strukturfehler durch anschließende Wärmebe handlung oder durch eine Wärmebehandlung gleichzeitig mit dem Bestrahlen des Quarzglas-Materials mit ultravioletten Strahlen, um die Peak-Position der Infrarot-Absorption bei 2260 cm^–1 bei der Infrarot-Absorptionsmessung zur höherfrequenten Seite innerhalb des Bereichs von ca. 2255 cm^–1 bis ca. 2275 cm^–1 hin zu verschieben, wobei eine Wärmebehandlung 15 Stunden lang bei 1200°C durchgeführt wird.
Herstellungsverfahren eines optischen Elements, das gegenüber ultravioletten Strahlen und radioaktiven Strahlen resistent ist, wobei das Verfahren die folgenden Schritte aufweist: – Vorbereiten eines Quarzglas-Materials; – absichtliches Bilden vieler Strukturfehler in dem Quarzglas-Material durch Bestrahlen des Quarzglas-Materials mit ultravioletten Strahlen während mindestens einer Zeitdauer, während der eine Abnahme der Ultraviolett-Durchlässigkeit bestätigt wird; – Entfernen der Strukturfehler durch anschließende Wärmebehandlung des Quarzglas-Materials oder durch Wärmebehandlung des Quarzglas-Materials gleichzeitig mit der Bestrahlung des Quarzglas-Materials mit ultravioletten Strahlen, um die Peak-Position der Infrarot-Absorption bei 2260 cm^–1 bei der Infrarot-Absorptionsmessung zur höherfrequenten Seite innerhalb des Bereichs von ca. 2255 cm^–1 bis ca. 2275 cm^–1 hin zu verschieben; und – Vorbereiten eines optischen Elements, welches das Quarzglas-Material verwendet, wobei die Wärmebehandlung 15 Stunden lang bei 1200°C durchgeführt wird.
Optisches Element, das gegenüber ultravioletten Strahlen und radioaktiven Strahlen resistent ist und durch das Verfahren nach Anspruch 4 erhalten wird.
Optisches Element, das gegenüber ultravioletten Strahlen und radioaktiven Strahlen resistent ist und aus Quarzglas gefertigt ist, das gegenüber ultravioletten Strahlen und radioaktiven Strahlen resistent ist und ein Si-O-Si-Netzwerk mit einem erhöhten mittleren Bindungswinkel ent hält, verursacht durch absichtliches Bilden vieler Strukturfehler in dem Quarzglas durch Bestrahlung mit ultravioletten Strahlen und Entfernen der Strukturfehler durch anschließende Wärmebehandlung oder durch Wärmebehandlung gleichzeitig mit der Bestrahlung des Quarzglas-Materials mit ultravioletten Strahlen, um die Peak-Position der Infrarot-Absorption bei 2260 cm^–1 bei der Infrarot-Absorptinsmessung zur höherfrequenten Seite innerhalb des Bereichs von ca. 2255 cm^–1 bis ca. 2275 cm^–1 hin zu verschieben, wobei die Wärmebehandlung bei 1200°C durchgeführt wird.
Herstellungsverfahren nach Anspruch 1 oder 4, Quarzglas nach Anspruch 2 oder 3 oder optisches Element nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Intensität der Bestrahlung mit ultravioletten Strahlen im Bereich von 10 mJ/cm² bis 300 mJ/cm², insbesondere bei 15 mJ/cm² liegt.
Herstellungsverfahren nach Anspruch 1, 4 oder 7, Quarzglas nach Anspruch 2, 3 oder 7 oder optisches Element nach Anspruch 5, 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Wellenlänge der ultravioletten Strahlen im Bereich von 50 nm bis 300 nm, vorzugsweise im Bereich von 130 nm bis 250 nm und am bevorzugtesten im Bereich von 150 nm bis 200 nm liegt.