JP2000214336A - 石英ガラスファイバ - Google Patents

石英ガラスファイバ

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JP2000214336A
JP2000214336A JP11016690A JP1669099A JP2000214336A JP 2000214336 A JP2000214336 A JP 2000214336A JP 11016690 A JP11016690 A JP 11016690A JP 1669099 A JP1669099 A JP 1669099A JP 2000214336 A JP2000214336 A JP 2000214336A
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JP
Japan
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hydrogen
quartz glass
core
fine particles
glass fiber
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Pending
Application number
JP11016690A
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English (en)
Inventor
Toshitsugu Ueda
敏嗣 植田
Sunao Sugiyama
直 杉山
Nobuhiro Tomosada
伸浩 友定
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Yokogawa Electric Corp
Original Assignee
Yokogawa Electric Corp
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Publication date
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  • Optical Fibers, Optical Fiber Cores, And Optical Fiber Bundles (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 紫外線領域での光吸収の増加が発生しない石
英ガラスファイバを実現する。 【解決手段】 石英ガラスファイバにおいて、コアと、
このコアの周囲に形成されたクラッドと、このクラッド
の周囲であって水素を蓄積できる微粒子が分散して分布
するように形成された包埋物とを設ける。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、石英ガラスファイ
バに関し、特に紫外線領域での光吸収の増加が発生しな
い石英ガラスファイバに関する。
【0002】
【従来の技術】石英ガスファイバに紫外線の照射により
ガラス欠陥が生じ、このガラス欠陥において紫外線領域
の光吸収が生じてしまう。このため、従来ではこのよう
な問題を解決するために「特開平05−147966号
公報」や「特開昭60−090853号公報」に記載さ
れるような手法があった。
【0003】「特開平05−147966号公報」は石
英ガラスのコア中のOH基含有量を10〜1000pp
m及びフッ素含有量を50〜5000ppmとし、且
つ、塩素含有量を実質的にゼロに調整することにより、
紫外線領域での初期の透過特性に優れて紫外線によるコ
アの劣化を低減している。
【0004】一方、「特開昭60−090853号公
報」では石英系の光ファイバガラスを水素含有雰囲気中
にさらすことにより、ガラス欠陥と水素とを結合させて
紫外線領域での光吸収の増加を抑制している。
【0005】すなわち、紫外線照射により光ファイバガ
ラス中に生じる格子欠陥に水素が結合して光吸収を生じ
ない結合ハイドライドを形成するためである。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】しかし、前者の場合に
はOH基、フッ素及び塩素の含有量を調整することによ
り初期に存在するガラス欠陥の低減に効果があるものの
紫外線の照射に伴って生成されるガラス欠陥に起因する
紫外線領域での光吸収の低減の効果が無いと言った問題
点があった。
【0007】一方、後者の場合には光ファイバガラスを
水素含有雰囲気中にさらすことにより、ガラス中に水素
が拡散して紫外線照射により生じるガラス欠陥と結合す
ることにより紫外線領域での光吸収の増加を抑制できる
ものの、その効果は水素がガラス中に残存している期間
に限定されてしまうと言った問題点があった。
【0008】例えば、室温で放置されたガラス中の水素
は拡散して約2ヶ月程度で放出されてしまう。すなわ
ち、約2ヶ月程度しか紫外線領域での光吸収の増加を抑
制できず長期間に渡って効果を維持できないことにな
る。
【0009】このため、長期的に効果を持続させるため
には繰り返し水素含有雰囲気中にさらす処理を実施した
り、ハーメチックコート等の表面処理を行い水素の拡散
放出を抑制するなどの対策が必要となる。但し、前者の
対策では光ガラスファイバの連続使用が不可能になり、
後者の対策では生産性が悪化してしまう等の課題があっ
た。従って本発明が解決しようとする課題は、紫外線領
域での光吸収の増加が発生しない石英ガラスファイバを
実現することにある。
【0010】
【課題を解決するための手段】このような課題を達成す
るために、本発明のうち請求項1記載の発明は、石英ガ
ラスファイバにおいて、コアと、このコアの周囲に形成
されたクラッドと、このクラッドの周囲であって水素を
蓄積できる微粒子が分散して分布するように形成された
包埋物とを備えたことにより、紫外線領域での光吸収の
増加が発生しない。
【0011】請求項2記載の発明は、石英ガラスファイ
バにおいて、コアとこのコアの周囲に形成されたクラッ
ドとから構成される複数本の光ファイバの束と、この光
ファイバの束の周囲であって水素を蓄積できる微粒子が
分散して分布するように形成された包埋物とを備えたこ
とにより、紫外線領域での光吸収の増加が発生しない。
【0012】請求項3記載の発明は、請求項1及び請求
項2記載の発明である石英ガラスファイバにおいて、前
記クラッドの屈折率が前記コアの屈折率よりも低いこと
により、紫外線領域での光吸収の増加が発生しない。
【0013】請求項4記載の発明は、請求項1及び請求
項2記載の発明である石英ガラスファイバにおいて、前
記コアを石英ガラスで形成し、前記クラッドをフッ素が
添加された石英ガラスで形成したことにより、短波長域
まで透明な光ファイバとなる。
【0014】請求項5記載の発明は、請求項1及び請求
項2記載の発明である石英ガラスファイバにおいて、水
素を蓄積できる前記微粒子が、水素化金属微粒子である
ことにより、水素化金属微粒子に存在する水素量は非常
に多いので平衡解離によって放出される水素量により水
素化金属微粒子に存在する水素が枯渇することがなく、
長期間に渡って紫外線領域における光吸収の増加を抑制
できる。
【0015】請求項6記載の発明は、請求項5記載の発
明である石英ガラスファイバにおいて、前記水素化金属
微粒子を前記包埋物に分散して分布するように形成した
ことにより、加工性が向上して水素の供給能力を有する
包埋物が実現できる。
【0016】
【発明の実施の形態】以下本発明を図面を用いて詳細に
説明する。図1は本発明に係る石英ガラスファイバの一
実施例を示す構成断面図である。図1において1はコ
ア、2はクラッド、3はガラスに水素を蓄積できる微粒
子が分散して分布するように形成された包埋物、4は水
素を蓄積できる水素化金属微粒子である。
【0017】コア1の周囲にはクラッド2が形成され、
クラッド2の周囲には包埋物3によって覆われる。ま
た、包埋物3の内部には水素化金属微粒子4が分散して
分布している。
【0018】また、図2は従来の光ファイバの一例を示
す構成断面図であり、図2において1aはコア,2aは
クラッドである。コア1aの周囲にはクラッド2aが形
成され、コア1及びクラッド2は光ファイバ50を構成
している。
【0019】コア1aはOH基を100ppm含有し、
塩素含有量が1ppm未満の高純度石英ガラスで、クラ
ッド2aはフッ素が添加された石英ガラスでそれぞれ形
成された光ファイバ50の両端から図3に示すような特
性を有する重水素ランプの出力光を48時間照射した後
に吸収特性を測定する。
【0020】図4は初期透過特性に対する相対変化を示
す特性曲線図であり、図4中”C001”は図2に示す
従来例の初期透過率に対する重水素ランプ照射後の透過
率の特性を示すものであり、図4中”C001”から分
かるように紫外線領域において光吸収の増加が認められ
る。
【0021】すなわち、図3に示す重水素ランプの出力
光に含まれる紫外線によりコア1aにガラス欠陥が生成
されてそのガラス欠陥による紫外線領域での光吸収が増
加していることを示している。
【0022】一方、実施例ではコア1はOH基を100
ppm含有し、塩素含有量が1ppm未満の高純度石英
ガラスで、クラッド2はフッ素が添加された石英ガラス
でそれぞれ形成し、その周囲に常温、10気圧の水素ガ
ス雰囲気に1週間さらした包埋物3を形成してその両端
から図3に示すような特性を有する重水素ランプの出力
光を48時間照射した後に吸収特性を測定する。
【0023】図4中”C002”は本願実施例の初期透
過率に対する重水素ランプ照射後の透過率の特性を示す
ものであり、図4中”C002”から分かるように紫外
線領域において光吸収の増加が認められない。
【0024】すなわち、包埋物3には水素を蓄積可能な
水素化金属微粒子4が分散して分布するように形成され
ており、この水素化金属微粒子4は拡散放出によりコア
1、クラッド2及び包埋物3中の水素が減少すると平衡
解離して水素を放出する。このため、石英ガラス内には
常に水素が供給されているので紫外線照射によりガラス
欠陥が生じた場合であってもその水素により結合ハイド
ライドが形成されて光吸収の増加が抑制される。
【0025】また、水素化金属微粒子4に存在する水素
量は非常に多いので平衡解離によって放出される水素量
により水素化金属微粒子4に存在する水素が枯渇するこ
とはない。このため、長期間に渡って紫外線領域におけ
る光吸収の増加を抑制できる。
【0026】この結果、光ファイバの周囲を水素化金属
微粒子4が分散して分布するように形成された包埋物3
で覆うことにより、水素化金属微粒子4からコア1やク
ラッド2に水素が継続的に供給されるの紫外線領域での
光吸収の増加が発生しない。
【0027】また、図5は本発明に係る石英ガラスファ
イバの他の実施例を示す構成断面図である。図5におい
て5は光ファイバの束、3aは水素を蓄積できる微粒子
が分散して分布するように形成された包埋物,4aは水
素化金属粒子である。複数本の光ファイバが束ねられた
束5の周囲には水素化金属微粒子4aが分散して分布す
ように形成された包埋物3aによって覆われる。
【0028】コアがOH基を100ppm含有し、塩素
含有量が1ppm未満の高純度石英ガラスで、クラッド
をフッ素が添加された石英ガラスでそれぞれ形成された
光ファイバを100本束ねて、その一端からKrFエキ
シマレーザ(波長2488nm,5eV)を照射した後
に吸収特性を測定する。但し、照射条件としては”10
0mJ/cm2/shot”、”50Hzで10の8乗
ショット”である。
【0029】図6は初期透過特性に対する相対変化を示
す特性曲線図であり、図6中”C101”は初期透過率
に対するKrFエキシマレーザ照射後の透過率の特性を
示すものであり、図6中”C101”から分かるように
紫外線領域において光吸収の増加が認められる。
【0030】その後、常温、10気圧の水素ガス雰囲気
に1週間さらした水素化金属微粒子4aが分散して分布
するように形成された包埋物3aを光ファイバの束5の
周囲に形成し、80℃,10気圧の水素ガス雰囲気中に
1週間した後に吸収特性を測定する。
【0031】図6中”C102”は本願他の実施例の初
期透過率に対するKrFエキシマレーザ照射後の透過率
の特性を示すものであり、図6中”C102”から分か
るように紫外線領域における光吸収が消滅した。
【0032】さらに、この石英ガラスファイバに重水素
ランプの出力光を48時間照射しても、”200〜30
0nm”の波長領域において光吸収の増加は発生しなか
った。また、KrFエキシマレーザを”100mJ/c
2/shot”、”50Hzで10の8乗ショット”
照射した場合であっても、図6中”C102”に示すよ
うに”200〜300nm”の紫外線領域における光吸
収は発生しなかった。
【0033】この結果、ガラス欠陥が生じた光ファイバ
の束5の周囲を水素化金属微粒子4aが分散して分布す
るように形成された包埋物3aで覆い、高温高圧で水素
処理を行うことにより、ガラス欠陥による光吸収は消滅
し、その後の紫外線領域での光吸収の増加が発生しな
い。
【0034】なお、包埋物3及び3aには水素化金属微
粒子4及び4aが分散して分布するように形成している
が、一般に水素化金属はもろくて加工性が悪いため加工
性に優れたガラス中に水素化金属の微粒子を分散させる
ことにより、加工性が向上して水素の供給能力を有する
包埋物が実現できる。
【0035】また、コアを高純度石英ガラスで形成し、
クラッドをフッ素が添加された高純度石英ガラスで形成
することにより、短波長域まで透明な光ファイバとな
る。
【0036】例えば、図7は入射光エネルギーに対する
吸収を示す特性曲線図であり、図7中”AB01”は石
英ガラスの吸収特性である。また、図7中”AB02”
及び”AB03”はクラッドにフッ素が含まれない場合
に石英ガラスが含有するOH基及び塩素に起因する吸収
である。
【0037】そして、クラッドにフッ素が含まれると図
7中”AB02”及び”AB03”に示す吸収のピーク
が高エネルギー側(短波長側)にシフトするので吸収の
少ない領域(透明)が短波長域まで広がることになる。
【0038】
【発明の効果】以上説明したことから明らかなように、
本発明によれば次のような効果がある。請求項1乃至請
求項3の発明によれば、光ファイバ若しくは光ファイバ
の束の周囲を水素化金属微粒子が分散して分布するよう
に形成された包埋物で覆うことにより、水素化金属微粒
子からコアやクラッドに水素が継続的に供給されるの紫
外線領域での光吸収の増加が発生しない。
【0039】また、請求項4の発明によれば、コアを石
英ガラスで形成し、クラッドをフッ素が添加された石英
ガラスで形成することにより、石英ガラスが含有するO
H基及び塩素に起因する吸収のピークが短波長側にシフ
トするので短波長域まで透明な光ファイバとなる。
【0040】また、請求項5の発明によれば、水素を蓄
積できる微粒子として水素化金属微粒子を用いることに
より、水素化金属微粒子に存在する水素量は非常に多い
ので平衡解離によって放出される水素量により水素化金
属微粒子に存在する水素が枯渇することがなく、長期間
に渡って紫外線領域における光吸収の増加を抑制でき
る。
【0041】また、請求項6の発明によれば、前記水素
化金属微粒子を前記包埋物に分散して分布するように形
成したことにより、もろくて加工性が悪い水素化金属で
あっても加工性が向上して水素の供給能力を有する包埋
物が実現できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る石英ガラスファイバの一実施例を
示す構成断面図である。
【図2】従来の光ファイバの一例を示す構成断面図であ
る。
【図3】重水素ランプの出力光の特性を示す特性曲線図
である。
【図4】初期透過特性に対する相対変化を示す特性曲線
図である。
【図5】本発明に係る石英ガラスファイバの他の実施例
を示す構成断面図である。
【図6】初期透過特性に対する相対変化を示す特性曲線
図である。
【図7】入射光エネルギーに対する吸収を示す特性曲線
図である。
【符号の説明】
1,1a コア 2,2a クラッド 3,3a 包埋物 4,4a 水素化金属微粒子 5 光ファイバの束 50 光ファイバ

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】石英ガラスファイバにおいて、 コアと、 このコアの周囲に形成されたクラッドと、 このクラッドの周囲であって水素を蓄積できる微粒子が
    分散して分布するように形成された包埋物とを備えたこ
    とを特徴とする石英ガラスファイバ。
  2. 【請求項2】石英ガラスファイバにおいて、 コアとこのコアの周囲に形成されたクラッドとから構成
    される複数本の光ファイバの束と、 この光ファイバの束の周囲であって水素を蓄積できる微
    粒子が分散して分布するように形成された包埋物とを備
    えたことを特徴とする石英ガラスファイバ。
  3. 【請求項3】前記クラッドの屈折率が前記コアの屈折率
    よりも低いことを特徴とする請求項1及び請求項2記載
    の石英ガラスファイバ。
  4. 【請求項4】前記コアを石英ガラスで形成し、前記クラ
    ッドをフッ素が添加された石英ガラスで形成したことを
    特徴とする請求項1及び請求項2記載の石英ガラスファ
    イバ。
  5. 【請求項5】水素を蓄積できる前記微粒子が、 水素化金属微粒子であることを特徴とする請求項1及び
    請求項2記載の石英ガラスファイバ。
  6. 【請求項6】前記水素化金属微粒子を前記包埋物に分散
    して分布するように形成したことを特徴とする請求項5
    記載の石英ガラスファイバ。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7277616B2 (en) 2002-05-17 2007-10-02 Sumitomo Electric Industries, Ltd. Optical fiber bundle and method of manufacturing the same
CN107924021A (zh) * 2015-09-02 2018-04-17 福美化学工业株式会社 软质线状发光体以及其制造方法

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7277616B2 (en) 2002-05-17 2007-10-02 Sumitomo Electric Industries, Ltd. Optical fiber bundle and method of manufacturing the same
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