JP2002022990A - 透明ガラス膜の形成方法 - Google Patents
透明ガラス膜の形成方法Info
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- JP2002022990A JP2002022990A JP2000203442A JP2000203442A JP2002022990A JP 2002022990 A JP2002022990 A JP 2002022990A JP 2000203442 A JP2000203442 A JP 2000203442A JP 2000203442 A JP2000203442 A JP 2000203442A JP 2002022990 A JP2002022990 A JP 2002022990A
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- C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
- C03B—MANUFACTURE, SHAPING, OR SUPPLEMENTARY PROCESSES
- C03B19/00—Other methods of shaping glass
- C03B19/14—Other methods of shaping glass by gas- or vapour- phase reaction processes
- C03B19/1453—Thermal after-treatment of the shaped article, e.g. dehydrating, consolidating, sintering
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 限られた均熱範囲でも多数枚を同時に処理す
ることができ、ガラス膜中に気泡が残留せず、低損失な
光導波路用のクラッドガラス膜を形成でき、しかも治具
や炉芯管のかけによる異物の発生を抑えることができ
る、透明ガラス膜の形成方法を提供する。 【解決手段】 基板８上に火炎加水分解によって形成さ
れた酸化物微粒子層を、高温で焼結し透明なガラス膜を
形成する透明ガラス膜の形成方法において、縦に配置し
た高温に加熱された炉芯管２中に、炉芯管の上部より、
治具６中に略水平に多段に重ねられた、表面に微粒子層
の形成された複数の基板８を送り込み、所定時間高温に
保持した後、治具６にセットされた基板８を引き出すこ
とにより、酸化物微粒子層を透明ガラス化する。
ることができ、ガラス膜中に気泡が残留せず、低損失な
光導波路用のクラッドガラス膜を形成でき、しかも治具
や炉芯管のかけによる異物の発生を抑えることができ
る、透明ガラス膜の形成方法を提供する。 【解決手段】 基板８上に火炎加水分解によって形成さ
れた酸化物微粒子層を、高温で焼結し透明なガラス膜を
形成する透明ガラス膜の形成方法において、縦に配置し
た高温に加熱された炉芯管２中に、炉芯管の上部より、
治具６中に略水平に多段に重ねられた、表面に微粒子層
の形成された複数の基板８を送り込み、所定時間高温に
保持した後、治具６にセットされた基板８を引き出すこ
とにより、酸化物微粒子層を透明ガラス化する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、ガラス導波路用の
透明なガラス膜を形成する形成方法に係り、特に火炎加
水分解によって形成された酸化物微粒子層を高温で焼結
して形成する透明ガラス膜の形成方法に関する。
透明なガラス膜を形成する形成方法に係り、特に火炎加
水分解によって形成された酸化物微粒子層を高温で焼結
して形成する透明ガラス膜の形成方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】一般に、例えば石英基板上に光導波路用
のコアを備えたガラス導波路が知られている。この種の
ものは、図３ａ〜図３ｄに示すように、石英基板８上に
光導波路用のコア９を形成し、このコア９及び石英基板
８上に、火炎加水分解反応により、例えばＳｉ０2−Ｐ2
０5−Ｂ2０3組成の酸化物微粒子層１０を堆積する。そ
して、この石英基板８を、約１３００℃の温度で焼結、
透明ガラス化して光導波路用のグラッド膜１１を形成し
て作製される。
のコアを備えたガラス導波路が知られている。この種の
ものは、図３ａ〜図３ｄに示すように、石英基板８上に
光導波路用のコア９を形成し、このコア９及び石英基板
８上に、火炎加水分解反応により、例えばＳｉ０2−Ｐ2
０5−Ｂ2０3組成の酸化物微粒子層１０を堆積する。そ
して、この石英基板８を、約１３００℃の温度で焼結、
透明ガラス化して光導波路用のグラッド膜１１を形成し
て作製される。
【０００３】焼結、透明ガラス化は、図４に示すよう
に、断熱保温材１２中にヒータ１３を配し、その中に箱
型あるいは円筒型の石英材質炉芯管１４を導入し、この
石英材質炉芯管１４の中に、カーボンやＳｉ材質の平坦
な治具１５の上に酸化物微粒子層のついた基板８を載せ
て入れ、これをＨｅなどのガス７を導入しながらヒータ
１３によって１３００℃の高温に加熱して行なわれる。
に、断熱保温材１２中にヒータ１３を配し、その中に箱
型あるいは円筒型の石英材質炉芯管１４を導入し、この
石英材質炉芯管１４の中に、カーボンやＳｉ材質の平坦
な治具１５の上に酸化物微粒子層のついた基板８を載せ
て入れ、これをＨｅなどのガス７を導入しながらヒータ
１３によって１３００℃の高温に加熱して行なわれる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述の
構造の焼結炉および焼結方法を用いて基板８表面の酸化
物微粒子層１０の焼結・透明ガラス化を図ると、透明ガ
ラス化されたクラッドガラス膜１１の内部に気泡が残り
易いという問題があった。
構造の焼結炉および焼結方法を用いて基板８表面の酸化
物微粒子層１０の焼結・透明ガラス化を図ると、透明ガ
ラス化されたクラッドガラス膜１１の内部に気泡が残り
易いという問題があった。
【０００５】この気泡は、特にコア９の側壁付近に残り
易く、光導波路の光学特性を劣化させる要因となる。ま
た、基板８が炉芯管１４中で長手方向に水平に置かれる
ため、多数枚を同時に処理するためには炉芯管１４の均
熱長を長くとることが必要であった。またさらに基板８
を乗せる治具１５と炉芯管１４の内壁が擦れることによ
り、異物が発生し、導波路の特性を劣化させる問題があ
った。
易く、光導波路の光学特性を劣化させる要因となる。ま
た、基板８が炉芯管１４中で長手方向に水平に置かれる
ため、多数枚を同時に処理するためには炉芯管１４の均
熱長を長くとることが必要であった。またさらに基板８
を乗せる治具１５と炉芯管１４の内壁が擦れることによ
り、異物が発生し、導波路の特性を劣化させる問題があ
った。
【０００６】そこで、本発明の目的は、限られた均熱範
囲でも多数枚を同時に処理することができ、ガラス膜中
に気泡が残留せず、低損失な光導波路用のクラッドガラ
ス膜を形成でき、しかも治具や炉芯管のかけによる異物
の発生を抑えることができる、透明ガラス膜の形成方法
を提供することにある。
囲でも多数枚を同時に処理することができ、ガラス膜中
に気泡が残留せず、低損失な光導波路用のクラッドガラ
ス膜を形成でき、しかも治具や炉芯管のかけによる異物
の発生を抑えることができる、透明ガラス膜の形成方法
を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】請求項１記載の発明は、
基板上に火炎加水分解によって形成された酸化物微粒子
層を、高温で焼結し透明ガラス化する透明ガラス膜の形
成方法において、縦に配置した高温に加熱された炉芯管
中に、炉芯管の上部より、治具中に略水平に多段に重ね
られた、表面に微粒子層の形成された複数の基板を送り
込み、所定時間高温に保持した後、治具にセットされた
基板を引き出すことにより、酸化物微粒子層を透明ガラ
ス化することを特徴とする。
基板上に火炎加水分解によって形成された酸化物微粒子
層を、高温で焼結し透明ガラス化する透明ガラス膜の形
成方法において、縦に配置した高温に加熱された炉芯管
中に、炉芯管の上部より、治具中に略水平に多段に重ね
られた、表面に微粒子層の形成された複数の基板を送り
込み、所定時間高温に保持した後、治具にセットされた
基板を引き出すことにより、酸化物微粒子層を透明ガラ
ス化することを特徴とする。
【０００８】請求項２記載の発明は、請求項１記載のも
のにおいて、上記基板の送り込み速度は、上記基板の加
熱速度が１５℃／ｍｉｎ以上となるように調整すること
を特徴とするものである。
のにおいて、上記基板の送り込み速度は、上記基板の加
熱速度が１５℃／ｍｉｎ以上となるように調整すること
を特徴とするものである。
【０００９】請求項３記載の発明は、請求項１または２
記載のものにおいて、上記基板の引き出し速度は、上記
基板の冷却速度が５℃／ｍｉｎ以上となるように調整す
ることを特徴とするものである。
記載のものにおいて、上記基板の引き出し速度は、上記
基板の冷却速度が５℃／ｍｉｎ以上となるように調整す
ることを特徴とするものである。
【００１０】上記方法によれば、基板が炉芯管中で縦方
向に水平に置かれるため、限られた均熱範囲でも多数枚
を同時に処理することが可能となる。
向に水平に置かれるため、限られた均熱範囲でも多数枚
を同時に処理することが可能となる。
【００１１】また、基板表面に形成された酸化物微粒子
層の裏面側、すなわち基板との界面側から焼結・透明ガ
ラス化が起こる。このため、気泡のもととなる層中の空
隙は基板との界面側から消失する。よって、ガラス膜中
に気泡が残留せず、低損失な光導波路用のクラッドガラ
ス膜を形成することができる。
層の裏面側、すなわち基板との界面側から焼結・透明ガ
ラス化が起こる。このため、気泡のもととなる層中の空
隙は基板との界面側から消失する。よって、ガラス膜中
に気泡が残留せず、低損失な光導波路用のクラッドガラ
ス膜を形成することができる。
【００１２】また、基板を保持する治具は炉芯管の内壁
と接触することがないため、治具や炉芯管のかけによる
異物の発生を抑えることができる。
と接触することがないため、治具や炉芯管のかけによる
異物の発生を抑えることができる。
【００１３】
【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施形態を、添
付図面を参照して説明する。
付図面を参照して説明する。
【００１４】図１、図２は、透明ガラス膜の縦型形成装
置１００を示す。この形成装置１００は、断熱保温材１
を有し、この断熱保温材１内には電気ヒータ３が配置さ
れている。この断熱保温材１内には円筒型の石英材質炉
芯管２が縦型配置され、この石英材質炉芯管２の内部に
は、複数の基板８を水平保持する治具６が、上下動自在
に配置されている。５は支持棒である。縦型の石英材質
炉芯管２の内部には、下部から上部に向けてＨｅガス７
が流される。
置１００を示す。この形成装置１００は、断熱保温材１
を有し、この断熱保温材１内には電気ヒータ３が配置さ
れている。この断熱保温材１内には円筒型の石英材質炉
芯管２が縦型配置され、この石英材質炉芯管２の内部に
は、複数の基板８を水平保持する治具６が、上下動自在
に配置されている。５は支持棒である。縦型の石英材質
炉芯管２の内部には、下部から上部に向けてＨｅガス７
が流される。
【００１５】上記基板８は、図３に示すものと略同様の
構成を有する。すなわち、石英基板８上に光導波路用の
コア９を備え、その上に火炎加水分解反応により、例え
ばＳｉ０2−Ｐ2０5−Ｂ2０3組成の酸化物微粒子層１０
を堆積する。
構成を有する。すなわち、石英基板８上に光導波路用の
コア９を備え、その上に火炎加水分解反応により、例え
ばＳｉ０2−Ｐ2０5−Ｂ2０3組成の酸化物微粒子層１０
を堆積する。
【００１６】つぎに、縦型形成装置１００を用いて、こ
の酸化物微粒子層１０の焼結・透明ガラス化を図って、
クラッドガラス膜１１を形成する。
の酸化物微粒子層１０の焼結・透明ガラス化を図って、
クラッドガラス膜１１を形成する。
【００１７】図１に示すように、断熱保温材１中の円筒
型の石英材質炉芯管２を予めヒータ３によって１３５０
℃に加熱、保持しておく。そして、表面に酸化物微粒子
層１０の着いた基板８を支持棒５で支えられたカーボン
あるいはＳｉ材質の重ね置きのできる治具６に載せ、炉
芯管２上部の非加熱部分２Ａに導入する。この場合、炉
芯管２中には気泡をより抜け易くするため、固体中で拡
散係数の大きいＨｅガス７を炉芯管２の下部から上部へ
流した。
型の石英材質炉芯管２を予めヒータ３によって１３５０
℃に加熱、保持しておく。そして、表面に酸化物微粒子
層１０の着いた基板８を支持棒５で支えられたカーボン
あるいはＳｉ材質の重ね置きのできる治具６に載せ、炉
芯管２上部の非加熱部分２Ａに導入する。この場合、炉
芯管２中には気泡をより抜け易くするため、固体中で拡
散係数の大きいＨｅガス７を炉芯管２の下部から上部へ
流した。
【００１８】続いて、図２に矢印Ａで示すように、支持
棒５を下方へ押し込むことにより治具６を炉芯管２の１
３５０℃に保持された領域２Ｂに徐々に移動させる。
棒５を下方へ押し込むことにより治具６を炉芯管２の１
３５０℃に保持された領域２Ｂに徐々に移動させる。
【００１９】このとき、基板８の加熱される速度は、支
持棒５の押し込み速度を調整することによリ６０℃／ｍ
ｉｎに設定した。
持棒５の押し込み速度を調整することによリ６０℃／ｍ
ｉｎに設定した。
【００２０】本実施形態では、炉芯管２の上部より基板
８をヒータ３で加熱された領域２Ｂに挿入することによ
り、基板８上の微粒子層１０は下側から加熱されるた
め、膜１１中に気泡を抱かえること無く微粒子層１０の
溶融が進行する。
８をヒータ３で加熱された領域２Ｂに挿入することによ
り、基板８上の微粒子層１０は下側から加熱されるた
め、膜１１中に気泡を抱かえること無く微粒子層１０の
溶融が進行する。
【００２１】その後、微粒子層１０全体を完全に溶融す
るため、基板８を１３５０℃で１時間加熱、保持した
後、今度は除々に支持棒５を引くことにより再度炉芯管
２上部の非加熱部分２Ａに移動した。
るため、基板８を１３５０℃で１時間加熱、保持した
後、今度は除々に支持棒５を引くことにより再度炉芯管
２上部の非加熱部分２Ａに移動した。
【００２２】このときの基板８の冷却速度は、支持棒５
の引き出し速度を調整することによリ２０℃／ｍｉｎに
設定した。
の引き出し速度を調整することによリ２０℃／ｍｉｎに
設定した。
【００２３】このように、本実施形態では、焼結炉を縦
型の構造とし、この焼結炉の内部に縦に配置した高温に
加熱された炉芯管中に、炉芯管の上部より、水平に多段
に重ねられた、表面に超微粒子層の形成された基板を除
々に導入し、酸化物微粒子層を透明ガラス化するように
した。
型の構造とし、この焼結炉の内部に縦に配置した高温に
加熱された炉芯管中に、炉芯管の上部より、水平に多段
に重ねられた、表面に超微粒子層の形成された基板を除
々に導入し、酸化物微粒子層を透明ガラス化するように
した。
【００２４】よって、本実施形態では、内部に気泡の無
いクラッドガラス膜１１を形成することができた。ま
た、作製されたクラッドガラス膜１１の表面には導波路
損失要因となる異物は存在しなかった。
いクラッドガラス膜１１を形成することができた。ま
た、作製されたクラッドガラス膜１１の表面には導波路
損失要因となる異物は存在しなかった。
【００２５】実際に作製した導波路の損失を評価した結
果、損失ばらつきが無く、伝搬損失は０．０７ｄＢ／ｃ
ｍであった。
果、損失ばらつきが無く、伝搬損失は０．０７ｄＢ／ｃ
ｍであった。
【００２６】基板８の処理枚数も、従来の横型焼結炉
（均熱長４５ｃｍ、４インチ基板８枚処理）に比較し
て、約５倍（均熱長４５ｃｍ、４インチ基板２０枚）に
増加できることが確認された。
（均熱長４５ｃｍ、４インチ基板８枚処理）に比較し
て、約５倍（均熱長４５ｃｍ、４インチ基板２０枚）に
増加できることが確認された。
【００２７】なお、さらに検討を進めた結果、基板８の
加熱される速度を１５℃／ｍｉｎより低く設定すると基
板８には大きな反りが発生し、クラッドガラス膜１１に
はクラックが発生することがわかった。
加熱される速度を１５℃／ｍｉｎより低く設定すると基
板８には大きな反りが発生し、クラッドガラス膜１１に
はクラックが発生することがわかった。
【００２８】これによれば、加熱速度が１５℃／ｍｉｎ
以上となるように基板８の送り込み速度を調整すること
が望ましい。
以上となるように基板８の送り込み速度を調整すること
が望ましい。
【００２９】また、冷却速度が５℃／ｍｉｎより小さい
場合には、クラッドガラス膜１１中にドーパント材料の
結晶化に起因すると思われる屈折率の偏析が見られ、導
波路の損失が増大することがわかった。
場合には、クラッドガラス膜１１中にドーパント材料の
結晶化に起因すると思われる屈折率の偏析が見られ、導
波路の損失が増大することがわかった。
【００３０】これによれば、冷却速度が５℃／ｍｉｎ以
上となるように基板８の引き出し速度を調整することが
望ましい。
上となるように基板８の引き出し速度を調整することが
望ましい。
【００３１】以上、本発明の一実施形態を説明したが、
本発明は、これに限定されるものでないことは明らかで
ある。
本発明は、これに限定されるものでないことは明らかで
ある。
【００３２】
【発明の効果】本発明によれば、クラッドガラス膜中に
気泡を残留させることなく、また治具や炉芯管のかけに
よる異物混入を抑制した、低損失な光導波路用のクラッ
ドガラス膜を形成することができると共に、限られた均
熱範囲で従来よりもより多くの基板を処理することが可
能となる。よって、製品の歩留まりと処理能力を大幅に
改善することができる。
気泡を残留させることなく、また治具や炉芯管のかけに
よる異物混入を抑制した、低損失な光導波路用のクラッ
ドガラス膜を形成することができると共に、限られた均
熱範囲で従来よりもより多くの基板を処理することが可
能となる。よって、製品の歩留まりと処理能力を大幅に
改善することができる。
【図１】本発明による透明ガラス膜の形成装置を示す断
面図である。
面図である。
【図２】同じく透明ガラス膜の形成装置を示す断面図で
ある。
ある。
【図３】ａ〜ｄはガラス導波路の製造方法を説明するた
めの断面図である。
めの断面図である。
【図４】従来の透明ガラス膜の形成装置を示す断面図で
ある。
ある。
１ 断熱保温材 ２ 石英材質炉芯管 ２Ａ 非加熱部分 ２Ｂ 領域 ５ 支持棒 ６ 治具 ７ Ｈｅガス ８ 石英基板 ９ コア １０ 酸化物微粒子層 １１ クラッドガラス膜 １００ 縦型形成装置
Claims (3)
- 【請求項１】 基板上に火炎加水分解によって形成され
た酸化物微粒子層を、高温で焼結し透明ガラス化する透
明ガラス膜の形成方法において、 縦に配置した高温に加熱された炉芯管中に、炉芯管の上
部より、治具中に略水平に多段に重ねられた、表面に微
粒子層の形成された複数の基板を送り込み、所定時間高
温に保持した後、治具にセットされた基板を引き出すこ
とにより、酸化物微粒子層を透明ガラス化することを特
徴とする透明ガラス膜の形成方法。 - 【請求項２】 上記基板の送り込み速度は、上記基板の
加熱速度が１５℃／ｍｉｎ以上となるように調整するこ
とを特徴とする請求項１記載の透明ガラス膜の形成方
法。 - 【請求項３】 上記基板の引き出し速度は、上記基板の
冷却速度が５℃／ｍｉｎ以上となるように調整すること
を特徴とする請求項１または２記載の透明ガラス膜の形
成方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000203442A JP2002022990A (ja) | 2000-07-05 | 2000-07-05 | 透明ガラス膜の形成方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000203442A JP2002022990A (ja) | 2000-07-05 | 2000-07-05 | 透明ガラス膜の形成方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002022990A true JP2002022990A (ja) | 2002-01-23 |
Family
ID=18700846
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000203442A Pending JP2002022990A (ja) | 2000-07-05 | 2000-07-05 | 透明ガラス膜の形成方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2002022990A (ja) |
-
2000
- 2000-07-05 JP JP2000203442A patent/JP2002022990A/ja active Pending
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