ES2198380T3

ES2198380T3 - Fibra optica de silice.

Info

Publication number: ES2198380T3
Application number: ES01119216T
Authority: ES
Inventors: Hiroyuki Hayami; Terunobu Iio; Toshikazu Gozen; Hirokazu Kuzushita; Michitsugu The Tokyo Electric Power Co Inc. Mori; Takashi The Tokyo Electric Power Co Inc. Okamura; Shuichi The Tokyo Electric Power Co Inc. Ohmori
Original assignee: Mitsubishi Cable Industries Ltd
Current assignee: Mitsubishi Cable Industries Ltd
Priority date: 2000-08-10
Filing date: 2001-08-09
Publication date: 2004-02-01
Anticipated expiration: 2021-08-09
Also published as: EP1179514A1; EP1179514B1; US6611650B2; JP2002060248A; US20020039477A1

Abstract

Una fibra óptica de sílice que comprende un alma de sílice pura y una capa de revestimiento formada sobre el alma de sílice pura, en la que el alma de sílice pura comprende un elemento C y tiene un contenido de elementos pertenecientes al tercer periodo - séptimo periodo de la Tabla Periódica, exceptuando el elemento Si que constituye la estructura de cuarzo de no mas de 100 ppm.

Description

Fibra óptica de sílice.

Campo técnico del invento

El presente invento está relacionado con una fibra óptica de sílice, en particular con una fibra óptica de sílice superior en la resistencia a altas energías.

Antecedentes del invento

En los últimos años, la fibra óptica tiene dentro de su alcance la observación y comprobación de lugares a los que el ojo humano o una cámara no tienen acceso, tales como centrales nucleares, el interior de un alto horno, la caldera de plantas eléctricas y similares. El alcance de una fibra óptica consiste generalmente en una fibra de imagen, una lente objetivo, un visor, una guía de luz y similares.

La fibra de imagen está formada por miles a decenas de miles de fibras de píxel integradas por alineación, y transmite imágenes formadas en un extremo de la fibra por parte de la lente al otro extremo, tras descomponer las imágenes en cada una de las fibras de píxel. La fibra de imagen incluye una fibra de tipo múltiple y una fibra de tipo haz. La fibra de tipo múltiple consta de un número de fibras de píxel alineadas que se han integrado al fundirlas y estirarlas, formando de esta manera un tejido común. Por el contrario, la fibra de tipo haz incluye un número de fibras constituyentes que se fijan por adhesión en ambos extremos.

El alcance de la fibra óptica tiene su aplicación en las condiciones severas que se han mencionado con anterioridad. Concretamente, en una central nuclear en donde la emisión de ondas electromagnéticas de rayos \gamma de alta energía es inevitable, se suele usar sílice como alma de la fibra de imagen, porque es superior en su resistencia a altas energías. Incluso, debido a las características superiores de resistencia a altas energías, una fibra óptica de sílice también se usa para transmitir ondas electromagnéticas tales como luz UV y ondas con longitudes de onda más cortas, como los rayos X.

Sin embargo, la resistencia a altas energías de las fibras ópticas de sílice convencionales no se ha mejorado lo suficiente, y ha habido intentos en curso de mejorar la resistencia de las fibras ópticas de sílice a altas energías.

Los autores de este invento han intentado mejorar las fibras ópticas en su resistencia a la luz ultravioleta haciendo que el alma de una fibra óptica de sílice contenga el elemento F y un grupo OH y eliminando el elemento Cl del alma, como se describe en el documento JP-A-5-147966 (JB-B-8-9489), aunque no se ha alcanzado el suficiente impacto.

En base a dichos resultados, los autores del presente invento han detectado efectos completamente distintos entre los producidos por el elemento F y el elemento Cl en lo referente a la resistencia a la radiación y a la resistencia a la luz UV, a pesar del hecho de que estos elementos pertenecen al séptimo grupo de la Tabla Periódica, y han adquirido una concepción totalmente nueva de que el período al que pertenece el elemento contenido en el material del alma de la sílice pura puede estar fuertemente implicado con la resistencia a altas energías.

El objeto del presente invento es, por lo tanto, proporcionar una fibra óptica de sílice superior en cuanto a la resistencia a la radiación, y que tenga resistencia a altas energías de la luz en la región ultravioleta, y en particular en la región del ultravioleta de longitudes de onda más cortas, específicamente en una región de los rayos X.

Sumario del invento

El presente invento se basa en el hallazgo de que la sílice pura que contiene elemento Cl es sustancialmente inferior a la que contiene elemento F en cuanto a la resistencia a la alta energía de la radiación ultravioleta y de los rayos \gamma porque, además de la diferencia del elemento Si en la electronegatividad, y de la diferencia de radio atómico del elemento Si y del oxígeno (O), el elemento Cl tiene básicamente un orbital 3d o 4s que permite a los electrones de la capa base saltar fácilmente a un orbital 3d o 4s al aplicar energía, produciendo así un estado excitado, con lo que se consigue fácilmente un estado de valencia de tipo trivalente, pentavalente o heptavalente que produce muchos radicales. A partir de este hallazgo, los autores del presente invento han considerado que los cambios de valencia debidos a la irradiación de alta energía pueden causar un efecto mayor en la resistencia a altas energías del cuarzo no sólo por el elemento F y el elemento Cl, sino también por los elementos pertenecientes al primer - segundo período y por los elementos no metálicos pertenecientes al tercer período - séptimo período.

Estudios adicionales basados en las consideraciones mencionadas anteriormente han llevado a la conclusión siguiente. Esto es, las diferencias principales entre los elementos que pertenecen al tercer período - séptimo período, como el elemento Cl, y los elementos que pertenecen al primer período - segundo período, como se representa por el elemento F, es que los elementos que pertenecen al tercer período - séptimo período tienen alguno de los factores (1) un orbital 3d o un orbital 4s que permite a uno o más electrones de la capa base saltar fácilmente al orbital 3d o 4s bajo la aplicación de energía externa grande, tal como rayos \gamma y luz UV, produciendo así un estado excitado, (2) una diferencia pequeña de electronegatividad con el elemento Si, y (3) una diferencia mayor en el radio atómico del del elemento Si o el elemento oxígeno. Debido a que poseen alguno de estos elementos (1) - (3), se considera que los elementos pertenecientes al tercer período - séptimo período se activan fácilmente al aplicarles una energía externa grande, con lo que destruyen fácilmente una estructura de cuarzo en comparación con los elementos pertenecientes al primer período - segundo período.

Debido al hecho de que los elementos pertenecientes al primer período - segundo período, particularmente el elemento C, muestran una diferencia en el radio atómico con los otros elementos pertenecientes al primer período - segundo período extremamente pequeña, cuando se introducen en la estructura de cuarzo y se crea un enlace Si-C o un enlace C-O por adición de radicales, la presencia de defectos en la estructura de cuarzo, tales como la distorsión y la rotura de enlace por una gran energía externa (por ejemplo rayos \gamma, luz UV y similares) desaparece, con lo que se considera que la resistencia a altas energías del cuarzo mejora considerablemente.

De acuerdo con estos nuevos hallazgos, el presente invento proporciona una fibra óptica de sílice caracterizada por lo siguiente (1) una fibra óptica de sílice formada por un alma de sílice pura y una capa de revestimiento sobre el alma de sílice pura, en la que el alma de sílice pura está compuesta de un elemento C y un cierto contenido de elementos pertenecientes al tercer período - séptimo período, a excepción de un elemento Si que constituye la estructura de cuarzo, de no más de 100 ppm.

(2) La fibra óptica de sílice mencionada anteriormente en

(1), en la que el contenido del elemento C es de 10 ppm - 500 ppm.

(3) La fibra óptica de sílice mencionada anteriormente en (1), en la que el alma de sílice pura comprende, además, un elemento F y/o un grupo OH.

(4) La fibra óptica de sílice mencionada anteriormente en (3), en la que el contenido del elemento F y/o del grupo OH no supera las 500 ppm.

El documento JP-Q-1212244 describe una fibra óptica de sílice con un alma de F-SiO_{2} y un recubrimiento de F-SiO_{2} contaminado con carbono.

Descripción detallada del invento

El presente invento se he llevado a cabo basándose en los nuevos hallazgos mencionados anteriormente. En la fibra óptica de sílice del presento invento, el contenido de elementos pertenecientes al tercer período - séptimo período (a excepción del elemento Si que constituye la estructura de cuarzo) en el alma de sílice pura se fija en no más de 100 ppm, y el elemento C está contenido en el alma de sílice pura, mejorando de esta manera la resistencia a la radiación y la resistencia a las ondas electromagnéticas en la región ultravioleta y en la región de longitudes de onda más cortas (por ejemplo, los rayos X), es decir la resistencia a altas energías.

De acuerdo con el presente invento, se prefiere que un elemento F y/o un grupo OH estén contenidos en el alma de sílice pura. Cuando, por ejemplo está contenido un elemento F, éste reacciona con radicales produciendo una estructura química relativamente estable, tal como Si-F. Cuando está contenido un grupo OH, éste reacciona con radicales produciendo una estructura química relativamente estable, tal como Si-OH. Por lo tanto, cuando está contenido el elemento F y/o el grupo OH se puede mejorar adicionalmente la resistencia a altas energías debido a la acción mutua con la estructura estable mencionada anteriormente por la introducción del elemento C.

Si uno del grupo OH y el elemento F ha de estar contenido junto con el elemento C, es preferible el elemento F, ya que es más efectivo a la hora de combinarse con el elemento C. En particular, si se desea una resistencia a la radiación en una longitud de onda inferior a la región visible, no es necesario que esté contenido el grupo OH. El elemento F puede añadirse utilizando un compuesto fluorado tal como SiF_{4}, CF_{4}, C_{2}F_{6}, BF_{3} y similares, que no contenga ningún elemento del tercer período que no sea el elemento Si, en relación con el compuesto de silicio, que es el principal material de partida de la estructura de cuarzo que se mencionará más adelante. Si se emplea un compuesto de flúor que contenga un elemento perteneciente al tercer período - séptimo período, tal como SF_{6} y PF_{6}, el contenido de los elementos que pertenecen al tercer período - séptimo período se aumenta, lo que no es preferible.

El método de fabricación de la fibra óptica de sílice del presente invento se explica a continuación. La fibra óptica de sílice del presente invento puede obtenerse, por ejemplo, preparando un molde preliminar como material base y dándole forma de fibra. El molde preliminar puede fibrarse por medio de un método conocido, que consiste en ablandar un molde preliminar por calentamiento y estirarlo. El molde preliminar se puede obtener, por ejemplo, moldeando un vidrio contaminado con sílice como capa de revestimiento sobre un una varilla de vidrio de sílice pura como alma, o insertando una varilla de vidrio de sílice pura como alma en un tubo en el que se ha formado un vidrio envenenado con sílice como capa de revestimiento, y preferiblemente, eliminado parcial o totalmente la capa más externa del tubo por un método, por ejemplo, pulido al fuego.

La varilla de vidrio de sílice pura (varilla del alma de sílice pura) que acabará siendo el alma de una fibra óptica de sílice, puede prepararse de acuerdo con el método VAD, por ejemplo hidrolizando un compuesto de silicio (el material principal) con oxígeno e hidrógeno, depositando un material en partículas de sílice sintética para formar una sílice porosa, y fundiendo por calor la misma para vitrificarla (el elemento de contaminación puede añadirse durante la deposición o la sinterización), o de acuerdo con el método de plasma de vitrificación directa de un compuesto de silicio (el material principal) y un agente contaminante.

Para la preparación de la varilla de sílice pura mencionada con anterioridad, se debería seleccionar el compuesto de silicio y el agente contaminante, y el método tal como el método VAD y el método de plasma de tal manera que el contenido del elemento perteneciente al tercer período - séptimo período no exceda de 100 ppm, y que esté o estén contenidos un elemento C, más convenientemente un elemento F y/o un grupo OH. Específicamente, cuando se usa tetrametoxisilano (Si(OCH_{3})_{4}), tetraetoxisilano (Si(OC_{2}H_{5})_{4}) o metil-trimetoxisilano (CH_{3}Si(OCH_{3})_{3}) como compuesto de silicio y un compuesto de flúor tal como SiF_{4}, CF_{4}, C_{2}F_{6} o BF_{3} como agente contaminante, pueden estar contenido el elemento F y el elemento C. Además, si se emplea el método VAD que usa una llama de oxihidrógeno para el calentamiento, puede estar contenido el grupo OH.

En el presente invento, cuando el contenido del elemento C es excesivamente alto, la transmitancia se vuelve baja, y cuando el contenido es demasiado bajo, la cantidad de oxígeno en la estructura reticular del vidrio de sílice pura es excesiva para generar un enlace \equivSi-O-O-Si\equiv en una gran cantidad. Como resultado, se provoca una irradiación de alta energía, disminuyendo la resistencia a la radiación. Por lo tanto, es preferible que el contenido del elemento C sea entre 10 - 500 ppm, más preferiblemente 10 - 200 ppm. El contenido del elemento C puede controlarse, por ejemplo, ajustando la cantidad de oxígeno durante la deposición, o ajustando el flujo de oxígeno en un estado de elevación de temperatura antes de la sinterización en un sinterizador.

El contenido del elemento F y/o del grupo OH no supera 5000 ppm, preferiblemente 100 - 3000 ppm.

Cuando el contenido de elemento F es demasiado alto, el índice de refracción del miembro del alma disminuye, con lo que la diferencia de refracción entre el alma y el revestimiento es demasiado pequeña, y cuando es demasiado bajo, el efecto de la resistencia a altas energías se debilita. Por lo tanto, el contenido del elemento F (como sustancia elemental) es preferiblemente 100 - 200 ppm. Cuando el contenido del grupo OH es demasiado alto, se produce una deficiencia por irradiación en el enlace \equivSi-O, lo que produce una resistencia a altas energías débil, y cuando es demasiado bajo, se tiende a agravar la propiedad de transmisión inicial, particularmente en la región ultravioleta. Para aquellas aplicaciones que no se den en la región ultravioleta, no es necesario que esté contenido particularmente un grupo OH. Por todo esto, se prefiere que el contenido del grupo OH (como sustancia elemental) se fije entre 0 - 500 ppm.

El contenido del elemento F y del grupo OH se puede controlar ajustando la cantidad de elemento contaminante que contenga un elemento F, en base a su acción deshidratante, en donde un mayor contenido del elemento F implica un menor contenido del grupo OH.

El contenido del elemento C, el elemento F y del grupo OH puede medirse por un método conocido. En el caso del elemento C, por ejemplo, el contenido puede medirse por análisis de absorción por combustión de infrarrojos, en el caso del elemento F, el contenido se puede medir por análisis de electrodos selectivo a iones, y en el caso del grupo OH, el contenido puede medirse por análisis por medio de un espectrómetro de infrarrojos.

Tal como se mencionó con anterioridad, se puede preparar un molde preliminar formando una capa de revestimiento de vidrio de sílice contaminado. La capa de vidrio de sílice contaminado puede formarse, por ejemplo, por el método CVD, el método MCVD o el método de plasma, utilizando un gas mixto de BCl_{3}, BF_{3}, SiCl_{4} y oxígeno como gases de partida. Como alternativa, la capa se puede formar utilizando un gas mixto de BCl_{3}, SiF_{4} y oxígeno o un gas mixto de BF_{3}, BCl_{3}, SiF_{4} y oxígeno como gas de material de partida.

La fibra óptica de sílice objeto del presente invento puede usarse como fibra de modo simple o fibra de modo múltiple. Adicionalmente, la fibra óptica de sílice del presente invento se puede usar como un haz de cuarzo que incluye fibras ópticas de sílice entrelazadas o como una fibra que constituye una fibra de imagen.

Ejemplos

El presente invento se explica en detalle haciendo referencia a ejemplos. El presente invento no se limita de modo alguno por estos ejemplos.

Ejemplo 1

Utilizando metiltrimetoxisilano (CH_{3}Si(OCH_{3})_{3}) como compuesto de silicio y tetrafluoruro de silicio (SiF_{4}) como compuesto de flúor, se suministró hidrógeno gas a 60 lN/h, oxígeno gas a 400 lN/h, metiltrimetoxisilano a 25 l/h y tetrafluoruro de silicio a 0,44 g/h para permitir una reacción de combustión. Los materiales en partículas sintéticos de sílice generados se depositaron sobre una varilla de sílice pura para obtener una masa de sílice porosa de un diámetro exterior de 60 mm y una longitud total de 230 mm. Dicha masa se sinterizó por calentamiento a 1600ºC en una atmósfera de gas helio a presión atmosférica y se siguió procesando en forma de varillas de un diámetro exterior de 30 mm y longitud de 120 mm.

La varilla de alma de sílice pura obtenida anteriormente se sometió a análisis de los componentes. Como resultado, el contenido del elemento perteneciente al tercer período - séptimo período, excepto el elemento Si, fue de 0 ppm. El elemento perteneciente al tercer período - séptimo período se midió por análisis de rayos X fluorescente, análisis de radiactivación y análisis de emisión ICP espectroscópico.

Por el contrario, el contenido del elemento C fue de 60 ppm, el contenido del grupo OH fue de 150 ppm y el contenido del elemento F fue de 1200 ppm. El elemento C se midió por análisis de absorción de combustión de infrarrojos y el elemento F se midió por análisis de electrodos selectivos a iones. Para el caso del grupo OH, se midió la transmitancia T_{1} a una longitud de onda de 2,73 nm con un espectrómetro de infrarrojos, y la pérdida de absorción se calculó con la fórmula 1 que se muestra a continuación, en la que T_{0} es la transmitancia cuando el contenido del grupo OH es de 0 ppm, y L es el espesor de la varilla del alma de sílice citada anteriormente.

Contenido \; del \; grupo \; OH \; [ppm] = \frac{1000}{L} Log_{10} \left[\frac{T_{0}}{T_{1}}\right] \eqnum{(1)}

Se suministró un gas mixto de BF_{3}, SiCl_{4} y oxígeno a un tubo de vidrio de sílice pura, y se formó por el método MCVD una capa de vidrio de sílice contaminada (espesor de 1,5 mm). Se insertó la varilla del alma de sílice pura obtenida anteriormente, obteniendo un molde preliminar con una estructura de tres capas. Se eliminó una cantidad apropiada de la capa más exterior de este molde preliminar por el método de pulido al fuego, y el molde preliminar resultante se calentó a 2100ºC para fibrarlo, para dar una fibra óptica de sílice del presente invento con un diámetro exterior de 250 \mum (\diameter).

La fibra óptica de sílice obtenida anteriormente se ensayó para comprobar la degradación causada por la irradiación ultravioleta y de rayos \gamma. La degradación causada por la irradiación ultravioleta se examinó por medio de la radiación de luz UV generada por una fuente de luz UV (lámpara de deuterio) durante 10 horas. Se calculó luego la transmitancia [en %] a 215 nm por medio de la fórmula 2 que se muestra a continuación. Se midió la potencia de la luz emergente que aparece en la fórmula 2 por medio de un sistema múltiple de medición instantánea. Los resultados se muestran en la Tabla 1.

\dotable{\tabskip\tabcolsep#\hfil\+#\hfil\+#\hfil\tabskip0ptplus1fil\dddarstrut\cr}{
  \+ potencia de la luz UV emergente\+\cr   \+ después de 10 horas
de irradiación\+\cr  Transmitancia [%]= \+
---------------------------------------------- \+ (2)\cr   \+
potencia de la luz UV emergente\+\cr   \+ inmediatamente después de
irradiación\+\cr}

La degradación debida a la irradiación de rayos \gamma se determinó por exposición de la fibra óptica de sílice que se había obtenido antes, con una longitud de irradiación de 10 m y una longitud total de 25 m, a rayos \gamma con una velocidad de dosificación de 1 x 10^{6} R/h durante 50 horas, y midiendo la pérdida inducida en la región visible. La pérdida inducida (dB/km) a 550 nm se muestra en la Tabla 1.

Se sometieron una serie de fibras con alma de sílice pura de las mencionadas anteriormente a rayos \gamma (longitud de irradiación: 40 nm), generados por un dispositivo de resonancia de spin de electrón (en inglés ``ESR''), bajo las mismas condiciones (velocidad de dosificación 1 x 10^{6} R/h, 50 horas), y se midió la cantidad de defectos de cuarzo E' (\equivSi) [x 10^{15}/g] generados. Los resultados se muestran en la Tabla 1. Valores grandes de defecto de cuarzo indican mayor degradación por radiación ultravioleta a 215 nm.

Ejemplo 2

Se preparó una varilla de alma de sílice pura del mismo modo que en el Ejemplo 1, a excepción de que se suministró tetrafluoruro de silicio a 0,60 g/h. El contenido de los elementos pertenecientes al tercer período - séptimo período, a excepción del elemento Si, en la varilla de alma de sílice pura preparada en este ejemplo fue de 0 ppm, el contenido del elemento C fue de 40 ppm, el contenido del grupo OH fue de 100 ppm y el contenido del elemento F fue de 1500 ppm. Se sometió a una serie de fibras con alma de sílice pura al ensayo de irradiación de rayos \gamma de la misma manera que el Ejemplo 1, empleando un dispositivo de resonancia de spin de electrón (ESR), y luego se midió la cantidad de defectos de cuarzo.

Se añadió a continuación un revestimiento contaminado con F a la varilla de alma de sílice pura preparada anteriormente por el método de plasma para dar un molde preliminar. Este molde preliminar se calentó a 2100ºC de la misma forma que en el Ejemplo 1 para poder fibrarlo y producir una fibra óptica de sílice con un diámetro exterior de 250 \mum (\diameter), que se sometió luego a los ensayos de irradiación (ensayo de irradiación de rayos \gamma y ensayo de irradiación ultravioleta) del mismo modo que en el Ejemplo 1.

Ejemplo 3

Se preparó una varilla de alma de sílice pura de la misma manera que en el Ejemplo 1, a excepción de que se añadió tetrafluoruro de silicio a 0,80 g/h. El contenido del elemento perteneciente al tercer período - séptimo período, exceptuando el elemento Si, para la varilla de alma de sílice pura preparada en este ejemplo fue de 0 ppm, el contenido del elemento C fue de 100 ppm, el contenido del grupo OH fue de 80 ppm y el contenido del elemento F fue de 2000 ppm. Se sometió a una serie de fibras con alma de sílice pura al ensayo de irradiación de rayos \gamma de la misma manera que el Ejemplo 1, empleando un dispositivo de resonancia de spin de electrón (ESR), y luego se midió la cantidad de defectos de cuarzo.

De la misma manera que en el Ejemplo 1 (método MCVD) y usando la varilla del alma de sílice pura preparada anteriormente, se produjo un molde preliminar. Este molde preliminar se calentó a 2100ºC de la misma forma que en el Ejemplo 1 para poder fibrarlo y dar una fibra óptica de sílice con un diámetro exterior de 250 \mum (\diameter), que luego se sometió a los ensayos de irradiación (ensayo de irradiación de rayos \gamma y ensayo de irradiación ultravioleta) del mismo modo que en el Ejemplo 1.

Ejemplo 4

Se empleó metiltrimetoxisilano (CH_{3}Si(OCH_{3})_{3}) y oxígeno como compuesto de silicio y tetrafluoruro de silicio (SiF_{4}) como compuesto de flúor y se obtuvo, de acuerdo a un método directo por el método de plasma de argón, una varilla de alma de sílice pura con un diámetro exterior de 40 mm y una longitud de 150 mm. Esta varilla de alma de sílice pura obtenida se sometió a análisis de los componentes. Como resultado el contenido del elemento perteneciente al tercer período - séptimo período, exceptuando el elemento Si, fue de 0 ppm, el contenido del elemento C fue de 40 ppm, el contenido del grupo OH fue de 0 ppm y el contenido del elemento F fue de 3500 ppm. Se sometió una serie de fibras con alma de sílice pura al ensayo de irradiación de rayos \gamma de la misma manera que en el Ejemplo 1, empleando un dispositivo de resonancia de spin de electrón (ESR), y luego se midió la cantidad de defectos de cuarzo.

La varilla de alma de sílice pura mencionada anteriormente se estiró a 20 mm para preparar un molde preliminar por el método MCVD de la misma manera que en el Ejemplo 1 para poder fibrarla. La fibra obtenida se sometió al ensayo de irradiación (irradiación de rayos \gamma del mismo modo que en el Ejemplo 1).

Ejemplo 5

Se preparó una fibra de sílice con alma de sílice pura y revestimiento contaminado del presente invento, de la misma manera que en el Ejemplo 1, con la excepción de que el oxígeno gas se fijó en 200 lN/h. De la misma forma que en el Ejemplo 1, la varilla de alma de sílice pura y las fibras se sometieron respectivamente a análisis de componentes y al ensayo de irradiación de rayos \gamma usando un dispositivo ESR de resonancia de spin electrónico (ESR), y luego se midieron los defectos de cuarzo. Se sometió la fibra de sílice terminada a los ensayos de irradiación (ensayo de irradiación de rayos \gamma y ensayo de irradiación ultravioleta), como en el Ejemplo 1. Como resultado del análisis de componentes de la varilla del alma de sílice pura, el contenido del elemento pertenecientes al tercer período - séptimo período (exceptuando el elemento Si) fue de 0 ppm, el contenido del elemento C fue de 300 ppm, el contenido del grupo OH fue de 30 ppm y el contenido del elemento F fue de 3000 ppm.

Ejemplo comparativo 1

Se preparó una fibra de la misma manera que en el Ejemplo 1, a excepción del empleo de hexafluoruro de azufre (SF_{6}) como compuesto de flúor. De la misma manera que en Ejemplo 1, la varilla de alma de sílice pura y las fibras se sometieron respectivamente a análisis de componentes y a los ensayos de irradiación de rayos-\gamma usando un dispositivo ESR de resonancia de spin electrónico, y luego se midieron los defectos de cuarzo. La fibra de sílice terminada se sometió al ensayo de irradiación (ensayo de irradiación de rayos \gamma) como en el Ejemplo 1. Como resultado del análisis de componentes de la varilla del alma de sílice pura fue que el contenido de azufre (elemento S), perteneciente al tercer período - séptimo período, exceptuando el elemento Si, fue de 190 ppm, y el contenido del elemento perteneciente al primer período y al segundo período fue de 30 ppm para el elemento C y de 3900 ppm para el elemento F.

Ejemplo comparativo 2

Se preparó una fibra de la misma manera que en el Ejemplo 1, a excepción del empleo de tetracloruro de silicio (SiCl_{4}) como compuesto de silicio. De la misma manera que en el Ejemplo 1, la varilla de alma de sílice pura y las fibras se sometieron respectivamente al análisis de componentes y al ensayo de irradiación de rayos-\gamma usando un dispositivo ESR de resonancia de spin electrónico, y luego se midieron los defectos de cuarzo. La fibra de sílice terminada se sometió al ensayo de irradiación (ensayo de irradiación de rayos \gamma) del mismo modo que en el Ejemplo 1. Como resultado del análisis de componentes de la varilla del alma de sílice pura fue que el contenido de cloro (elemento Cl), perteneciente al tercer período, exceptuando el elemento Si, y que pertenece al grupo de los halógenos al igual que el elemento F, fue de 330 ppm, y el contenido del elemento perteneciente al primer período y al segundo período fue de 0 ppm para el elemento C y de 3900 ppm para el elemento F.

Ejemplo comparativo 3

Se produjo una varilla de alma de sílice pura y, a continuación, un molde preliminar de la misma manera que en el Ejemplo 4, de acuerdo con un método de plasma de argón, a excepción de que se empleó tetracloruro de sílicio (SiCl_{4}) como compuesto de silicio y se añadió vapor de agua. A este molde preliminar se le dio forma de fibra. De la misma manera que en el Ejemplo 1, la varilla de alma de sílice pura y las fibras se sometieron respectivamente a análisis de componentes y al ensayo de irradiación de rayos-\gamma usando un dispositivo ESR de resonancia de spin electrónico, y luego se midieron los defectos de cuarzo. La fibra de sílice terminada se sometió a los ensayos de irradiación (ensayo de irradiación de rayos \gamma) como en el Ejemplo 1.

Como resultado del análisis de componentes de la varilla del alma de sílice pura, el contenido de cloro (elemento Cl), perteneciente al tercer período, exceptuando el elemento Si, y que pertenece al grupo de los halógenos al igual que el elemento F, fue de 110 ppm, y el contenido del elemento perteneciente al primer período y al segundo período fue de 0 ppm para el elemento C, 0 ppm para el elemento F y el contenido del grupo OH fue de 550 ppm.

Tabla 1

	Ej.1	Ej.2	Ej.3	Ej.4	Ej.5	Ej.	Ej.	Ej.
						Comp.1	Comp.2	Comp.3
Elem.3^{er}período
-7período	0	0	0	0	0	S:190	Cl:330	Cl:110
(ppm)
Elemento C
	60	40	100	40	300	30	0	0
(ppm)
Grupo OH(ppm)	150	100	80	0	30	0	0	500
Elemento F
	1200	1500	2000	3500	3000	3900	3000	0
(ppm)
Transmitancia
	56	60	65	-	45	-	-	10
UV[%]a 215 nm
Defecto cuarzo
E'	4.0	3.1	2.9	2.2	9.0	66	33	42
(x 10^{15}/g)
Pérdida
inducida por
irradiación de
rayos-\gamma	240	170	110	150	320	2300	2100	1900
(dB/km) a 550
nm

Evaluación

A partir de la Tabla 1 antes mencionada puede confirmarse que la fibra óptica de sílice del presente invento es superior en su resistencia a la degradación debida a la radiación ultravioleta y de los rayos \gamma. En otras palabras, la fibra óptica de sílice del presente invento es superior en cuanto a la resistencia a alta energía.

Tal como se mencionó anteriormente, el presente invento puede proporcionar una fibra óptica de sílice superior en su resistencia a ondas electromagnéticas de alta energía, tales como la luz UV y los rayos \gamma. Por ejemplo, si se construyen una fibra de imagen y un haz con la fibra óptica de sílice del presente invento, puede conseguirse que tanto la fibra como el haz tengan una vida media superior a la de las fibras convencionales.

Claims

1. Una fibra óptica de sílice que comprende un alma de sílice pura y una capa de revestimiento formada sobre el alma de sílice pura, en la que el alma de sílice pura comprende un elemento C y tiene un contenido de elementos pertenecientes al tercer período - séptimo período de la Tabla Periódica, exceptuando el elemento Si que constituye la estructura de cuarzo de no más de 100 ppm.

2. La fibra óptica de sílice de la reivindicación 1, en la que el contenido del elemento C es 10 ppm - 500 ppm.

3. La fibra óptica de sílice de la reivindicación 1, en la que el alma de sílice pura contiene, además, un elemento F, un grupo OH o un elemento F y un grupo OH.

4. La fibra óptica de sílice de la reivindicación 3, en la que el contenido de al menos uno entre el elemento F y el grupo OH no supera las 5000 ppm.