JP2000086273A - 紫外線伝送用光ファイバの製造方法 - Google Patents
紫外線伝送用光ファイバの製造方法Info
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- JP2000086273A JP2000086273A JP10260659A JP26065998A JP2000086273A JP 2000086273 A JP2000086273 A JP 2000086273A JP 10260659 A JP10260659 A JP 10260659A JP 26065998 A JP26065998 A JP 26065998A JP 2000086273 A JP2000086273 A JP 2000086273A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 純粋石英コア光ファイバの分子構造上の欠陥
と水素分子とを反応させて、光ファイバの分子構造上の
欠陥を埋めてエネルギー的により安定な物質、即ち、Ｓ
ｉーＯＨまたは、ＳｉーＨに完全に変換させること。 【解決手段】 紫外線発振器１から紫外線を発振し、こ
の紫外線を集光レンズ２を通過させて絞り込み、光学研
磨した光ファイバまたは、バンドルファイバの端面３ａ
から該光ファイバ３に入射しておき、ついで該光ファイ
バ３を密封容器に収め、該容器内に水素ガスを圧入して
昇温すること、さらに具体的には、上記入射される紫外
線の波長を上記光ファイバ３の実使用時の波長と同じ波
長とし、かつ、上記入射される紫外線の単位時間当たり
のエネルギー量を、上記光ファイバ３の実使用時の単位
時間当たりのエネルギー量より大きくすることによって
解決される。
と水素分子とを反応させて、光ファイバの分子構造上の
欠陥を埋めてエネルギー的により安定な物質、即ち、Ｓ
ｉーＯＨまたは、ＳｉーＨに完全に変換させること。 【解決手段】 紫外線発振器１から紫外線を発振し、こ
の紫外線を集光レンズ２を通過させて絞り込み、光学研
磨した光ファイバまたは、バンドルファイバの端面３ａ
から該光ファイバ３に入射しておき、ついで該光ファイ
バ３を密封容器に収め、該容器内に水素ガスを圧入して
昇温すること、さらに具体的には、上記入射される紫外
線の波長を上記光ファイバ３の実使用時の波長と同じ波
長とし、かつ、上記入射される紫外線の単位時間当たり
のエネルギー量を、上記光ファイバ３の実使用時の単位
時間当たりのエネルギー量より大きくすることによって
解決される。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、エキシマレーザな
どの紫外線を伝送させるための紫外線伝送用光ファイバ
の製造方法に関する。
どの紫外線を伝送させるための紫外線伝送用光ファイバ
の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】コアに酸化ゲルマニウムなどをドープし
た光ファイバでは、これに紫外線を伝送するとレーリー
散乱による損失量が大きく、透過率が著しく減少して紫
外線伝送用光ファイバとしては使用できない。そのた
め、紫外線を伝送する光ファイバとしては、純粋石英コ
ア部とフッ素ドープのクラッド部からなる純粋石英コア
光ファイバが使用されるのが通常である。
た光ファイバでは、これに紫外線を伝送するとレーリー
散乱による損失量が大きく、透過率が著しく減少して紫
外線伝送用光ファイバとしては使用できない。そのた
め、紫外線を伝送する光ファイバとしては、純粋石英コ
ア部とフッ素ドープのクラッド部からなる純粋石英コア
光ファイバが使用されるのが通常である。
【０００３】しかしながら、純粋石英コア光ファイバで
あっても、エネルギーレベルの高い紫外線、特にＫｒＦ
エキシマレーザまたはＡｒＦエキシマレーザを照射、伝
送する際に、光エネルギー（ｈν）の作用により光ファ
イバを構成するガラスは下記の式（１）に従ってラジカ
ルを発生し、光ファイバの透過率が低下することが知ら
れている。
あっても、エネルギーレベルの高い紫外線、特にＫｒＦ
エキシマレーザまたはＡｒＦエキシマレーザを照射、伝
送する際に、光エネルギー（ｈν）の作用により光ファ
イバを構成するガラスは下記の式（１）に従ってラジカ
ルを発生し、光ファイバの透過率が低下することが知ら
れている。
【０００４】
【化１】
【０００５】上記透過率の低下を改良する方法として、
光ファイバを水素含有雰囲気に曝し、水素分子を光ファ
イバ中へ進入させて、光ファイバの分子構造上の欠陥と
水素分子とを反応させて、光ファイバの分子構造上の欠
陥を埋めてエネルギー的により安定な物質、即ち、Ｓｉ
ーＯＨまたは、ＳｉーＨに変換させることが提案されて
いた。
光ファイバを水素含有雰囲気に曝し、水素分子を光ファ
イバ中へ進入させて、光ファイバの分子構造上の欠陥と
水素分子とを反応させて、光ファイバの分子構造上の欠
陥を埋めてエネルギー的により安定な物質、即ち、Ｓｉ
ーＯＨまたは、ＳｉーＨに変換させることが提案されて
いた。
【０００６】しかし、最近の本発明者の研究結果では、
上記水素分子はＯＨ基などとして決して安定な状態で存
在するのでは無く、ほとんどは水素分子あるいは、水素
イオンとして存在するため、分子構造上の欠陥が依然存
在して、紫外線を伝送したとき、その欠陥が紫外線を吸
収してしまうため、光ファイバの透過率の低下低減にあ
まり寄与していないことが判った。
上記水素分子はＯＨ基などとして決して安定な状態で存
在するのでは無く、ほとんどは水素分子あるいは、水素
イオンとして存在するため、分子構造上の欠陥が依然存
在して、紫外線を伝送したとき、その欠陥が紫外線を吸
収してしまうため、光ファイバの透過率の低下低減にあ
まり寄与していないことが判った。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】よって、本発明におけ
る課題は、純粋石英コア光ファイバの分子構造上の欠陥
と水素分子とを反応させて、光ファイバの分子構造上の
欠陥を埋めてエネルギー的により安定な物質、即ち、Ｓ
ｉーＯＨまたは、ＳｉーＨに完全に変換させることを提
供することにある。
る課題は、純粋石英コア光ファイバの分子構造上の欠陥
と水素分子とを反応させて、光ファイバの分子構造上の
欠陥を埋めてエネルギー的により安定な物質、即ち、Ｓ
ｉーＯＨまたは、ＳｉーＨに完全に変換させることを提
供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】かかる課題は、紫外線を
純粋石英コア光ファイバに入射しておき、ついで該光フ
ァイバを密封容器に収め、該容器内に水素ガスを圧入し
て昇温すること、さらに具体的には、上記入射される紫
外線の波長を上記光ファイバの実使用時の波長と同じ波
長とし、かつ、上記入射される紫外線の単位時間当たり
のエネルギー量を、上記光ファイバの実使用時の単位時
間当たりのエネルギー量より大きくすることおよび、上
記密封容器内の水素圧力を１ｋｇｆ／ｃｍ2〜１００ｋ
ｇｆ／ｃｍ2、該水素圧力下での温度を８０℃〜３００
℃とすることによって解決される。
純粋石英コア光ファイバに入射しておき、ついで該光フ
ァイバを密封容器に収め、該容器内に水素ガスを圧入し
て昇温すること、さらに具体的には、上記入射される紫
外線の波長を上記光ファイバの実使用時の波長と同じ波
長とし、かつ、上記入射される紫外線の単位時間当たり
のエネルギー量を、上記光ファイバの実使用時の単位時
間当たりのエネルギー量より大きくすることおよび、上
記密封容器内の水素圧力を１ｋｇｆ／ｃｍ2〜１００ｋ
ｇｆ／ｃｍ2、該水素圧力下での温度を８０℃〜３００
℃とすることによって解決される。
【０００９】
【作用】紫外線をある一定レベル以上照射することによ
って、光ファイバ内に存在する分子構造上の欠陥の前駆
体がほとんどラジカル欠陥になり、ついで光ファイバ内
に進入してきた水素分子と反応して、エネルギー的によ
り安定な物質、即ち、ＳｉーＯＨまたは、ＳｉーＨに完
全に変換し尽くしてしまうため、実使用時には新たに分
子構造上の欠陥が発生しない。
って、光ファイバ内に存在する分子構造上の欠陥の前駆
体がほとんどラジカル欠陥になり、ついで光ファイバ内
に進入してきた水素分子と反応して、エネルギー的によ
り安定な物質、即ち、ＳｉーＯＨまたは、ＳｉーＨに完
全に変換し尽くしてしまうため、実使用時には新たに分
子構造上の欠陥が発生しない。
【００１０】
【発明の実施の形態】以下、本発明を詳細に説明する。
図１および図２は、本発明の紫外線伝送用光ファイバの
製造方法に用いられる装置の一例を示すものである。図
１中で符号１は、紫外線発振器であって、これから発振
された紫外線が集光レンズ２を通過して絞り込まれて、
光ファイバまたは、バンドルファイバの端面３ａから入
射する。このようにして紫外線を予め照射した光ファイ
バまたは、バンドルファイバ３を、図２に示すように密
封容器４の中に収める。この密封容器４は、その内部に
水素ガスを充填し、これを所定の圧力、温度に保つもの
である。該密封容器４には、水素を圧入するための水素
圧入口５および残存ガスを取り除くための排気口６が取
り付けられている。
図１および図２は、本発明の紫外線伝送用光ファイバの
製造方法に用いられる装置の一例を示すものである。図
１中で符号１は、紫外線発振器であって、これから発振
された紫外線が集光レンズ２を通過して絞り込まれて、
光ファイバまたは、バンドルファイバの端面３ａから入
射する。このようにして紫外線を予め照射した光ファイ
バまたは、バンドルファイバ３を、図２に示すように密
封容器４の中に収める。この密封容器４は、その内部に
水素ガスを充填し、これを所定の圧力、温度に保つもの
である。該密封容器４には、水素を圧入するための水素
圧入口５および残存ガスを取り除くための排気口６が取
り付けられている。
【００１１】上記光ファイバは、純粋石英コア部とフッ
素ドープのクラッド部からなる純粋石英コア光ファイバ
である。上記バンドルファイバは該光ファイバを複数本
束ねたものである。また、密封容器４の中に収める光フ
ァイバまたは、バンドルファイバ３の長さは１ｍ〜１０
ｍ程度である。
素ドープのクラッド部からなる純粋石英コア光ファイバ
である。上記バンドルファイバは該光ファイバを複数本
束ねたものである。また、密封容器４の中に収める光フ
ァイバまたは、バンドルファイバ３の長さは１ｍ〜１０
ｍ程度である。
【００１２】紫外線を入射しようとする光ファイバまた
は、バンドルファイバ３の両端面を光学研磨した後に、
紫外線発振器１から紫外線を発振し、この紫外線を集光
レンズ２を通過させて絞り込み、前記光学研磨した一方
の端面３ａから入射、照射する。このとき照射される紫
外線の波長を前記光ファイバの実使用時の波長と同じ波
長とし、かつ、該紫外線の単位時間当たりのエネルギー
量を、前記光ファイバの実使用時の紫外線の単位時間当
たりのエネルギー量より大きくして、かつ、前記照射さ
れる紫外線の全照射量を前記光ファイバの実使用時の全
紫外線量と同程度にすることにより、前記光ファイバ内
に存在する分子構造上の欠陥の前駆体をほとんどラジカ
ル欠陥にさせることができる。このときのラジカル化
は、上記式（１）に示す通りである。
は、バンドルファイバ３の両端面を光学研磨した後に、
紫外線発振器１から紫外線を発振し、この紫外線を集光
レンズ２を通過させて絞り込み、前記光学研磨した一方
の端面３ａから入射、照射する。このとき照射される紫
外線の波長を前記光ファイバの実使用時の波長と同じ波
長とし、かつ、該紫外線の単位時間当たりのエネルギー
量を、前記光ファイバの実使用時の紫外線の単位時間当
たりのエネルギー量より大きくして、かつ、前記照射さ
れる紫外線の全照射量を前記光ファイバの実使用時の全
紫外線量と同程度にすることにより、前記光ファイバ内
に存在する分子構造上の欠陥の前駆体をほとんどラジカ
ル欠陥にさせることができる。このときのラジカル化
は、上記式（１）に示す通りである。
【００１３】上記照射紫外線の単位時間当たりのエネル
ギー量は、１ｍＪ／ｓｅｃ・ｃｍ2〜１０００ｍＪ／ｓ
ｅｃ・ｃｍ2、照射時間は１００〜１００００秒程度が
望ましい。これらの範囲の中で、該単位時間当たりのエ
ネルギー量および照射時間を、該光ファイバまたは、バ
ンドルファイバ３の実使用時の使用条件に照らして選択
することになる。
ギー量は、１ｍＪ／ｓｅｃ・ｃｍ2〜１０００ｍＪ／ｓ
ｅｃ・ｃｍ2、照射時間は１００〜１００００秒程度が
望ましい。これらの範囲の中で、該単位時間当たりのエ
ネルギー量および照射時間を、該光ファイバまたは、バ
ンドルファイバ３の実使用時の使用条件に照らして選択
することになる。
【００１４】上記紫外線照射の後、光ファイバまたは、
バンドルファイバ３を密封容器４に収める。該密封容器
４において、圧入する水素ガスは純水素を使用し、該容
器内の圧力は１ｋｇｆ／ｃｍ2〜１００ｋｇｆ／ｃｍ2の
範囲、また温度は８０℃〜３００℃の範囲が望ましい。
このような条件下で効率的に水素を光ファイバ中へ浸
透、拡散させる。
バンドルファイバ３を密封容器４に収める。該密封容器
４において、圧入する水素ガスは純水素を使用し、該容
器内の圧力は１ｋｇｆ／ｃｍ2〜１００ｋｇｆ／ｃｍ2の
範囲、また温度は８０℃〜３００℃の範囲が望ましい。
このような条件下で効率的に水素を光ファイバ中へ浸
透、拡散させる。
【００１５】上記密閉容器４内で水素の光ファイバ中へ
の浸透、拡散が起こると、光ファイバ内に存在する分子
構造上の欠陥の前駆体は既に紫外線照射時にほとんどラ
ジカル欠陥になっているので、下記式（２）のように反
応して、エネルギー的により安定な物質、即ち、Ｓｉー
ＯＨまたは、ＳｉーＨに完全に変換させることができ
る。
の浸透、拡散が起こると、光ファイバ内に存在する分子
構造上の欠陥の前駆体は既に紫外線照射時にほとんどラ
ジカル欠陥になっているので、下記式（２）のように反
応して、エネルギー的により安定な物質、即ち、Ｓｉー
ＯＨまたは、ＳｉーＨに完全に変換させることができ
る。
【００１６】
【化２】
【００１７】紫外線発振器１で発振させる紫外線として
は、上記光ファイバまたは、バンドルファイバの実使用
時と同じ波長のものとして、ＫｒＦエキシマレーザまた
はＡｒＦエキシマレーザなどを使用する場合が多い。
は、上記光ファイバまたは、バンドルファイバの実使用
時と同じ波長のものとして、ＫｒＦエキシマレーザまた
はＡｒＦエキシマレーザなどを使用する場合が多い。
【００１８】上記製造方法によって得られた光ファイバ
または、バンドルファイバに、エキシマレーザなどの紫
外線を伝送させたとき、光ファイバ内に存在する分子構
造上の欠陥の前駆体は既に完全に、エネルギー的により
安定な物質、即ち、ＳｉーＯＨまたは、ＳｉーＨに変換
し尽くしているので、実使用時には新たに分子構造上の
欠陥が発生しないため、該光ファイバにおいて光の透過
率がほとんど低下しない。
または、バンドルファイバに、エキシマレーザなどの紫
外線を伝送させたとき、光ファイバ内に存在する分子構
造上の欠陥の前駆体は既に完全に、エネルギー的により
安定な物質、即ち、ＳｉーＯＨまたは、ＳｉーＨに変換
し尽くしているので、実使用時には新たに分子構造上の
欠陥が発生しないため、該光ファイバにおいて光の透過
率がほとんど低下しない。
【００１９】上記製造方法により得られた紫外線伝送用
光ファイバは、分光用、エネルギー照射用、ガイド光
用、画像伝送用として、光ファイバ、バンドルファイ
バ、大口径ファイバ、イメージファイバとして使用され
る。
光ファイバは、分光用、エネルギー照射用、ガイド光
用、画像伝送用として、光ファイバ、バンドルファイ
バ、大口径ファイバ、イメージファイバとして使用され
る。
【００２０】また、当然ながら本発明の技術思想は、光
ファイバに限定されるものではなく、一般のレンズ用ガ
ラス材などにも適用可能であることは言うまでもない。
ファイバに限定されるものではなく、一般のレンズ用ガ
ラス材などにも適用可能であることは言うまでもない。
【００２１】
【実施例】以下、本発明を実施例を示して詳しく説明す
る。本実施例では、図１および図２に示した装置を使用
し、また、使用した光ファイバ４は、コアの直径が１１
５μｍ、ファイバの直径が１２５μｍ、ファイバの長さ
が１ｍである純粋石英コア光ファイバである。この光フ
ァイバを４６０本束ねたバンドルファイバの端面３ａ
に、紫外線発振器１から集光レンズ２を介してＫｒＦエ
キシマレーザを入射、照射させる。このときの単位時間
当たりの照射エネルギー量は５０ｍＪ／ｓｅｃ・ｃｍ2、
照射時間は１０００秒である。このバンドルファイバ３
を収めた密封容器４内の純水素ガスの温度は１２０℃、
圧力は１０ｋｇｆ／ｃｍ2である。このような処理をし
て得られたバンドルファイバについて、ＫｒＦエキシマ
レーザの透過率を、該エキシマレーザのパルス数を増加
させながら測定した結果を図３に実線で示す。この実施
例において、光の透過率の低下が小さいことが分かる。
る。本実施例では、図１および図２に示した装置を使用
し、また、使用した光ファイバ４は、コアの直径が１１
５μｍ、ファイバの直径が１２５μｍ、ファイバの長さ
が１ｍである純粋石英コア光ファイバである。この光フ
ァイバを４６０本束ねたバンドルファイバの端面３ａ
に、紫外線発振器１から集光レンズ２を介してＫｒＦエ
キシマレーザを入射、照射させる。このときの単位時間
当たりの照射エネルギー量は５０ｍＪ／ｓｅｃ・ｃｍ2、
照射時間は１０００秒である。このバンドルファイバ３
を収めた密封容器４内の純水素ガスの温度は１２０℃、
圧力は１０ｋｇｆ／ｃｍ2である。このような処理をし
て得られたバンドルファイバについて、ＫｒＦエキシマ
レーザの透過率を、該エキシマレーザのパルス数を増加
させながら測定した結果を図３に実線で示す。この実施
例において、光の透過率の低下が小さいことが分かる。
【００２２】本比較例では、上記実施例で記述した処理
を行う前のバンドルファイバについて、ＫｒＦエキシマ
レーザの透過率を、該エキシマレーザのパルス数を増加
させながら測定した。この結果を図３に破線で示す。こ
の比較例における光の透過率の低下が、実施例に比べ
て、大きいことが分かる。
を行う前のバンドルファイバについて、ＫｒＦエキシマ
レーザの透過率を、該エキシマレーザのパルス数を増加
させながら測定した。この結果を図３に破線で示す。こ
の比較例における光の透過率の低下が、実施例に比べ
て、大きいことが分かる。
【００２３】
【発明の効果】以上説明したように、本発明の効果はエ
キシマレーザなどの高強度の紫外線を伝送したときで
も、光の透過率がほとんど低下しない長期信頼性のある
紫外線伝送用光ファイバを得ることができることであ
る。
キシマレーザなどの高強度の紫外線を伝送したときで
も、光の透過率がほとんど低下しない長期信頼性のある
紫外線伝送用光ファイバを得ることができることであ
る。
【図１】 本発明の紫外線伝送用光ファイバの製造方法
に用いられる製造装置の一例（実施例）を示す概略構成
図である。
に用いられる製造装置の一例（実施例）を示す概略構成
図である。
【図２】 本発明の紫外線伝送用光ファイバの製造方法
に用いられる製造装置の一例（実施例）を示す概略構成
図である。
に用いられる製造装置の一例（実施例）を示す概略構成
図である。
【図３】 実施例と比較例のＫｒＦエキシマレーザの透
過率の測定結果を示す図表である。
過率の測定結果を示す図表である。
１…紫外線発振器、２…集光レンズ、３…光ファイバま
たは、バンドルファイバ、３ａ…光ファイバまたは、バ
ンドルファイバの端面、４…密封容器、５…水素圧入
口、６…排気口
たは、バンドルファイバ、３ａ…光ファイバまたは、バ
ンドルファイバの端面、４…密封容器、５…水素圧入
口、６…排気口
Claims (3)
- 【請求項１】 紫外線を純粋石英コア光ファイバに入射
しておき、ついで該光ファイバを密封容器に収め、該容
器内に水素ガスを圧入して昇温することを特徴とする紫
外線伝送用光ファイバの製造方法。 - 【請求項２】 上記入射される紫外線の波長を上記光フ
ァイバの実使用時の波長と同じ波長とし、かつ、上記入
射される紫外線の単位時間当たりのエネルギー量を、上
記光ファイバの実使用時の単位時間当たりのエネルギー
量より大きくすることを特徴とする請求項１記載の紫外
線伝送用光ファイバの製造方法。 - 【請求項３】 上記密封容器内の水素圧力を１ｋｇｆ／
ｃｍ2〜１００ｋｇｆ／ｃｍ2、該水素圧力下での温度を
８０℃〜３００℃とすることを特徴とする請求項１また
は２記載の紫外線伝送用光ファイバの製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10260659A JP2000086273A (ja) | 1998-09-14 | 1998-09-14 | 紫外線伝送用光ファイバの製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10260659A JP2000086273A (ja) | 1998-09-14 | 1998-09-14 | 紫外線伝送用光ファイバの製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000086273A true JP2000086273A (ja) | 2000-03-28 |
Family
ID=17351000
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10260659A Pending JP2000086273A (ja) | 1998-09-14 | 1998-09-14 | 紫外線伝送用光ファイバの製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2000086273A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1258754A2 (en) * | 2001-05-18 | 2002-11-20 | Fujikura Ltd. | Optical fiber bundle unit for transmitting ultraviolet light |
| JP2010515940A (ja) * | 2007-01-12 | 2010-05-13 | コヒラス アクティーゼルスカブ | 高温下ローディングによって寿命と性能が向上した微小構造光ファイバ、光学システム、光源、および光ファイバの製造方法 |
| CN111995262A (zh) * | 2020-09-07 | 2020-11-27 | 长飞光纤光缆股份有限公司 | 一种紫外光纤及其制备方法 |
-
1998
- 1998-09-14 JP JP10260659A patent/JP2000086273A/ja active Pending
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1258754A2 (en) * | 2001-05-18 | 2002-11-20 | Fujikura Ltd. | Optical fiber bundle unit for transmitting ultraviolet light |
| EP1258754A3 (en) * | 2001-05-18 | 2004-07-14 | Fujikura Ltd. | Optical fiber bundle unit for transmitting ultraviolet light |
| US6892012B2 (en) | 2001-05-18 | 2005-05-10 | Fujikura, Ltd. | Optical fiber bundle unit for transmitting ultraviolet light |
| US7813607B2 (en) | 2001-05-18 | 2010-10-12 | Fujikura Ltd. | Optical fiber bundle unit for transmitting ultraviolet light |
| JP2010515940A (ja) * | 2007-01-12 | 2010-05-13 | コヒラス アクティーゼルスカブ | 高温下ローディングによって寿命と性能が向上した微小構造光ファイバ、光学システム、光源、および光ファイバの製造方法 |
| CN111995262A (zh) * | 2020-09-07 | 2020-11-27 | 长飞光纤光缆股份有限公司 | 一种紫外光纤及其制备方法 |
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