JP2005298289A

JP2005298289A - 紫外線伝送用光ファイバの製造方法およびその製造方法で作製された紫外線伝送用光ファイバならびにバンドルライトガイド

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Publication number: JP2005298289A
Application number: JP2004118639A
Authority: JP
Inventors: Yasuhiro Idei; 康博出井; Toshiyuki Baba; 俊之馬場; Kazuyuki Tateishi; 和幸立石
Original assignee: Mitsubishi Cable Industries Ltd
Current assignee: Mitsubishi Cable Industries Ltd
Priority date: 2004-04-14
Filing date: 2004-04-14
Publication date: 2005-10-27

Abstract

【課題】本発明の課題は長期的に耐紫外線特性が良い光ファイバの製造方法を提供すること。
【解決手段】コアとクラッドとを有する光ファイバ母材を加熱、線引きしてなる紫外線伝送用光ファイバであって、上記光ファイバ母材のコアは少なくとも特定量のＯＨ基および／またはＦを含有し、かつ、２４ｍＪ／ｃｍ^２のＡｒＦエキシマレーザーを常温、常圧下で２×１０^６ショット照射したときに下記（Ａ）または（Ｂ）の要件を充足するシリカガラスからなり、該光ファイバの外周には、溶融したアルミニウムまたはその合金を被覆し凝固させてなる被覆層をさらに有する、光ファイバの製造方法であって、前記被覆層を有して後、（Ｃ）の熱処理を施す光ファイバの製造方法。
（Ａ）Ｅ’センターが生成せず、かつ、ＮＢＯＨＣが生成しない、
（Ｂ）Ｅ’センターが生成し、かつ、ＮＢＯＨＣが生成する、
（Ｃ）熱処理温度３５０℃〜４５０℃でかつ、熱処理時間０．５時間以上、
【選択図】なし

Description

本発明は波長１７０〜３５０ｎｍの紫外線を伝送する紫外線伝送用光ファイバ、特に、Ｎ_２エキシマレーザー（波長；３３７ｎｍ）、ＸｅＣｌエキシマレーザー（波長；３０８ｎｍ）、ＫｒＦエキシマレーザー（波長；２４８ｎｍ）、ＫｒＣｌエキシマレーザー（波長；２２２ｎｍ）、ＡｒＦエキシマレーザー（波長；１９３ｎｍ）、Ｘｅ_２エキシマレーザー（波長；１７２ｎｍ）、Ｎｄ：ＹＡＧ第４高調波レーザー（波長；２６５ｎｍ）、Ｎｄ：ＹＡＧ第５高調波レーザー（波長；２１２ｎｍ）等といったエネルギー密度の高いレーザー光および重水素ランプなどによる紫外線を好適に伝送することができる紫外線伝送用光ファイバの製造方法およびその製造方法にて得られる紫外線伝送用光ファイバならびにその紫外線伝送用光ファイバを使用したバンドルライトガイドに関する。

従来から、紫外線伝送用光ファイバとしては、シリカガラスを主体成分とするコア・クラッドの構造を有し、クラッドがコアよりも屈折率が低い光ファイバが使用されている。しかし、酸化ゲルマニウムなどをドープしたシリカガラスをコアとする光ファイバに紫外線を伝送すると、欠陥が生じるが故に吸収が大きくなり透過率が著しく減少してしまうので、紫外線伝送用光ファイバとしては不適切であることが知られている。

一方、ＯＨ基および／またはＦ（フッ素）を含有するシリカガラスをコアとして用いる光ファイバは耐放射線性に優れることが示された（特許文献１）。このため、純石英をコア部とし、フッ素ドープしたシリカガラスをクラッド部とする「純石英コア光ファイバ」が紫外線伝送用光ファイバとして用いられ始めた。しかし、該純石英コア光ファイバであっても、エネルギーレベルが高い紫外線（放射線）、特にＫｒＦエキシマレーザーまたはＡｒＦエキシマレーザーを照射、伝送する際には、光エネルギー（ｈν）が作用して、該光ファイバのガラス中で下記式（１）にしたがってラジカルが発生してしまい、透過率が低下することが知られている。

Ｓｉ−Ｏ−Ｓｉ＋ｈν → Ｓｉ^*＋^*Ｏ−Ｓｉ・・・（１）

上記透過率の低下を軽減する方法として、光ファイバを水素含有雰囲気に曝して、水素分子を光ファイバ中に取り込むことによって、光ファイバ中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、紫外域に吸収を持たない結合（例；Ｓｉ−ＯＨやＳｉ−Ｈ）に変換できることが提案された（特許文献２〜５）。

しかし、上記水素はＯＨ基などとして安定な状態で存在するのではなく、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、経時変化により水素濃度が低下すると、紫外線照射により生成した欠陥によって紫外線を吸収してしまうこと、それ故、上記方法は光ファイバの透過率低下を抑制することにほとんど寄与しないことが、最近になって判ってきた。

さらに、研究開発が進められた結果、紫外線を光ファイバに入射しながら水素雰囲気中で昇温したり、水素雰囲気中で昇温した状態の光ファイバに放射線を照射する発明（特許文献６および７）がなされたり、また、光ファイバ素線の外周に金属を被覆して高温高圧下で水素処理を施す発明（特許文献８）がなされている。

しかし、このような製造方法による場合、高温高圧下の水素雰囲気中での処理が必須となるので製造工程が複雑になる。そのため、新たな設備が必要になり、得られる光ファイバ、さらにはそれを用いた製品（バンドルライトガイド等）のコストが嵩むという問題があった。

特開平５−１４７９６６号公報特開昭６０−９０８５３号公報特開平６−３４８３０号公報特開平６−５６４５７号公報特開平１２−２２６２２３号公報特開平１２−８６２７２号公報特開平１２−８６２７３号公報特開平９−３０９７４２号公報

本発明の課題は高圧下の水素雰囲気中で処理しなくても、優れた紫外線伝送用光ファイバを得ることのできる紫外線伝送用光ファイバの製造方法およびその製造方法から作製される紫外線伝送用光ファイバならびにその紫外線伝送用光ファイバを使用したバンドルライトガイドを提供することを課題とする。

上記課題は、
（１）コアとクラッドとを有する光ファイバ母材を加熱、線引きしてなる紫外線伝送用光ファイバの製造方法であって、上記光ファイバ母材のコアは少なくともＯＨ基および／またはＦを合計で１００〜５０００ｐｐｍ含有し、かつ、２４ｍＪ／ｃｍ^２のＡｒＦエキシマレーザーを常温、常圧下で２×１０^６ショット照射したときに下記（Ａ）または（Ｂ）の要件を充足するシリカガラスからなり、該光ファイバの外周には、溶融したアルミニウムまたはその合金を被覆し凝固させてなる被覆層をさらに有する、紫外線伝送用光ファイバの製造方法であって、前記被覆層を有して後、（Ｃ）の要件を充足する熱処理を施すことを特徴とする紫外線伝送用光ファイバの製造方法。
（Ａ）Ｅ’センターが生成せず、かつ、ＮＢＯＨＣが生成しない、
（Ｂ）Ｅ’センターが生成し、かつ、ＮＢＯＨＣが生成する、
（Ｃ）熱処理温度３５０℃〜４５０℃でかつ、熱処理時間０．５時間以上、
（２）（１）の製造方法で作製されたことを特徴とする紫外線伝送用光ファイバ。
（３）（２）の紫外線伝送用光ファイバを使用したバンドルライトガイド。
で解決することができる。

本発明によれば、従来技術のような高温高圧下の水素雰囲気を用意しなくても、光ファイバ中（光ファイバのコア中）へ水素をドープすることができるので、安定した特性を有する紫外線伝送用光ファイバを製造することができる。また、その作用は明確になっていないが、発明者等は以下のように考えている。

後述する特徴を有するコアを有する母材を線引きしてなる光ファイバは、従来の光ファイバよりも水素を保持し易い状態になっているので、高温高圧下での水素雰囲気の処理を施さなくても光ファイバの欠陥を埋めることが可能である。そのため、光ファイバの外周に被覆した溶融アルミニウムが冷却凝固する際に放出される水素を光ファイバ中に保持することが可能になる。また、保持された水素は凝固したアルミニウムまたはその合金（被覆層）によって外部へ抜け難くなるので長期的に紫外線の透過性が低下し難くなる。また、従来の光ファイバは、線引き時に急激な冷却を受けるので、線引き欠陥が多く存在し、該欠陥が紫外線の透過を妨げる欠陥の前駆体となっていたが、溶融アルミニウムを被覆することにより、光ファイバの冷却速度が小さくなるので線引き欠陥の発生が抑制されるのである。それに加え本発明では、後述する特定の熱処理を施すことで、被覆層内に残存している水素を光ファイバ中（特には、コア中）に拡散供給させることができ、熱処理を施さない場合に比べ、紫外線伝送用光ファイバのような長尺物に対しても、長手方向およびロッド間での特性のばらつき抑制し、高品質で安定した紫外線伝送用光ファイバならびにそれを使用したバンドルライトガイドを得ることが可能となった。
したがって、本発明の光ファイバは、波長１７０〜３５０ｎｍの紫外線、特に、Ｎ_２エキシマレーザー（波長；３３７ｎｍ）、ＸｅＣｌエキシマレーザー（波長；３０８ｎｍ）、ＫｒＦエキシマレーザー（波長；２４８ｎｍ）、ＫｒＣｌエキシマレーザー（波長；２２２ｎｍ）、ＡｒＦエキシマレーザー（波長；１９３ｎｍ）、Ｘｅ_２エキシマレーザー（波長；１７２ｎｍ）、Ｎｄ：ＹＡＧ第４高調波レーザー（波長；２６５ｎｍ）、Ｎｄ：ＹＡＧ第５高調波レーザー（波長；２１２ｎｍ）等といったエネルギー密度の高いレーザー光を好適に伝送でき、かつ、劣化し難い（長期的に紫外線透過率が低下し難い）という効果を奏する。本発明の光ファイバは耐紫外線性に優れるために、紫外域の光を測定するためのバンドルライトガイド等に適用することができる。

本発明の紫外線伝送用光ファイバ（以下、単に「光ファイバ」ともいう。）は、コア・クラッドの構造を有する光ファイバ母材を加熱、線引きする点では従来の光ファイバと同様であるが、光ファイバ母材のコアに特定のシリカガラスを用いることと、線引き後の光ファイバに溶融したアルミニウムまたはその合金を凝固してなる被覆層を有すること、さらに被覆層を有した後、特定の熱処理を行うことに特徴がある。なお、コア・クラッドの構造は線引き前の光ファイバ母材にも、線引き後の光ファイバにも存在するが、本発明で着目するのは線引き前の光ファイバ母材におけるコアおよび、被覆層を有した後に実施される熱処理である。

本発明の紫外線伝送用光ファイバを製造するために使用する光ファイバ母材はコア・クラッドの構造を有するシリカガラスである。図１は本発明で用いる光ファイバ母材の断面を模式的に示す図である。光ファイバ母材１はコア１１とその外周のクラッド１２を有する。本発明の特徴の一つは当該光ファイバ母材１のコア１１にある。なお、クラッド１２はコア１１の外周に形成されていて、前記コア１１よりも屈折率の低いシリカガラスからなる。本発明に用いる光ファイバ母材１（特にコア１１の材料）としては、ゲルマニウム、リン、ホウ素、金属等を意図的にドープしていない、純石英ガラスが好ましい。具体的には、後述するＯＨ基および／またはＦ（フッ素）以外の不純物が好ましくは１００ｐｐｂ以下、より好ましくは１０ｐｐｂ以下であるシリカガラスを用いる。

本発明で用いる光ファイバ母材１のコア１１は、少なくともＯＨ基および／またはＦ（フッ素）を合計で１００〜５０００ｐｐｍ含有する。当該含有量が１００ｐｐｍより少ないと、得られる光ファイバにおいて紫外線の透過率が下がり易くなってしまうという不都合があり、５０００ｐｐｍより多いと該光ファイバ母材１の製造が困難になり、かつ、コアよりもクラッドの屈折率を小さくすることが困難になる。ＯＨ基およびＦの両方を含有する場合には、両者の合計量は１００〜５０００ｐｐｍ、好ましくは３００〜３０００ｐｐｍである。その理由は、５０００ｐｐｍを超えると製造が困難になり、１００ｐｐｍ未満では耐紫外線性が発現し難いからである。Ｆを含有しない場合には、光ファイバ母材１の製造が容易になるという点からＯＨ基の含有量は１００〜２０００ｐｐｍが好ましく、３００〜１５００ｐｐｍがより好ましい。ＯＨ基を含有しない場合には、コア１１よりもクラッド１２の屈折率を小さくし易くする点から、Ｆの含有量は１００〜４０００ｐｐｍが好ましく、３００〜３０００ｐｐｍがより好ましい。ここで、含有量は光ファイバ母材１のコア１１における重量割合である。上記において、ＦやＯＨ基を、「含有しない場合」の意味は後述の定量方法において説明する。

光ファイバ母材１のコア１１中のＯＨ基の含有量はＦＴ−ＩＲ法（フーリエ変換赤外分光法）で求めることができる。具体的には、赤外分光光度計により前記コア１１を測定し、Ｊ．Ｐ．Ｗｉｌｌｉａｍｓｅｔ．ａｌ．，ＣｅｒａｍｉｃＢｕｌｌｅｔｉｎ，５５（５），ｐｐ．５２４，１９７６記載の方法にしたがって、波長２．７μｍにおける吸収ピークからＯＨ基の含有量を求めることができる。この方法によってＯＨ基を検出できないとき、コア１１は「ＯＨ基を含有しない」とする。

光ファイバ母材１のコア１１中のＦの含有量はイオン選択性電極分析法で求めることができる。具体的には日本化学会誌、１９７２（２），ｐｐ．３５０に記載の方法で行う。すなわち、測定試料を無水炭酸ナトリウムとともに加熱融解して得られる融液に、濃度約３５％の濃塩酸と水とを体積比１：１で混合した水溶液を加えて試料液とする。フッ化物イオン選択性電極および比較電極（ラジオメータトレーディング社製、Ｎｏ．９４５−２２０およびＮｏ．９４５−４６８）を用いて、ラジオメータにより前記試料液の起電力を測定する。フッ化物イオン標準溶液を用いて予め求めた検量線を用いて、前記起電力からコア１１のＦの含有量を求める。この方法でＦを検出できない場合に、コア１１は「Ｆを含有しない」とする。

光ファイバ母材１のコア１１に含有されるＯＨ基およびＦの含有量の制御は公知である。例えば、光ファイバ母材の製造方法として知られる直接法やＶＡＤ法などでは、四塩化珪素などといった珪素化合物、酸素および水素を原料とするが、その原料として、四フッ化珪素などといったフッ素化合物をさらに量を規定して加えることによって、得られる光ファイバ母材のＯＨ基およびＦの含有量を制御することができる。

本発明で用いる光ファイバ母材１のコア１１は、２４ｍＪ／ｃｍ^２のＡｒＦエキシマレーザーを常温、常圧下で２×１０^６ショット照射したときに生じる次の２つの欠陥、すなわちＥ’センターおよびＮＢＯＨＣ（非架橋酸素ホール中心：ｎｏｎ−ｂｒｉｄｉｎｇｏｘｙｇｅｎｈｏｌｅｃｅｎｔｅｒ）の生成の有無にも特徴がある。本発明の光ファイバ母材１のコア１１として用いることができるシリカガラスにおいては、欠陥の生成の態様は大きく分けて２態様がある。第１の態様はＥ’センターが生成せず、かつ、ＮＢＯＨＣが生成しない態様である。第２の態様はＥ’センターが生成し、かつ、ＮＢＯＨＣが生成する態様である。第１の態様のシリカガラスからなるコア１１を有する光ファイバ母材１は、紫外線に対する耐性がガラス構造的に強いことにより、一方、第２の態様のシリカガラスからなるコア１１を有する光ファイバ母材１は、紫外線照射によって発生した欠陥が、水素により消滅しやすいガラス構造になっていることにより、優れた光ファイバ母材たり得るのであると本発明者らは推察している。

このように光ファイバ母材１のコア１１の欠陥の生成の有無に着目することと凝固したアルミニウム（またはその合金）からなる被覆層を熱処理することで水素を光ファイバ中（特にそのコア中）に拡散供給するということは従来技術にはない本発明独自の技術思想である。従来は、線引き後の光ファイバもしくは製品となったものについて、それが紫外線伝送用として使用できるか否かを検査して判定していた。しかし、それでは合否の判断までに多大な時間と費用が必要となる。一方、本発明では、線引き前の光ファイバ母材１の製造後の検査によって最終製品が紫外線伝送に適するか否かが分かるので、その後の工程における歩留まり、生産効率が格段に向上するという効果も有している。

本明細書において、「ＡｒＦエキシマレーザーを常温、常圧下で２×１０^６ショット照射したとき」とは、波長１９３ｎｍの電磁波を、約２５℃、約１ａｔｍ、５０Ｈｚで、２×１０^６ショット照射することを意味する。このようにＡｒＦエキシマレーザーを照射することの技術的意義は、前述の２つの欠陥の生成の有無を感度よく検出するために、欠陥を生じ易くすることである。したがって、欠陥の生成の有無の検査結果が変わらない程度の実使用上の条件の修正は、本発明の実施の範囲内である。

上記各欠陥について説明する。Ｅ’センターは不対電子を有する欠陥の一種であり、図４に示すような化学構造を有するものである。一般的には、Ｅ’センターは、波長２１５ｎｍをピークとする高エネルギーの紫外線によって光ファイバ中のケイ素と酸素との結合が切断されて生成すると考えられている。一方、ＮＢＯＨＣはホールを有する欠陥の一種であり、図５に示すような化学構造を有するものである。

本発明においては、Ｅ’センターおよびＮＢＯＨＣの生成の有無は、上述した電磁波（ＡｒＦエキシマレーザー）照射の１日後のＥＳＲ（電子スピン共鳴法）測定によって判定される。ＥＳＲ測定の詳細な条件は当業者であれば適宜設定できる。上記両欠陥の存在を示すピークは３４１０〜３５１０ガウスの磁場領域に現れるので、その領域を含む磁場領域を掃引するように測定する。ＥＳＲの測定により得られるＥＳＲスペクトルからＥ’センターおよびＮＢＯＨＣの各々に起因するピークを求める具体的手段も公知である。Ｅ’センターに起因するピークのピーク強度の値（２回積分することにより得られる）が１×１０^１３ｓｐｉｎｓ／ｇ以上であればＥ’センターが生成していると判定し、さもなくば、Ｅ’センターが生成していないと判定する。ＮＢＯＨＣに起因するピークのピーク強度の値（２回積分することにより得られる）が１×１０^１４ｓｐｉｎｓ／ｇ以上であればＮＢＯＨＣが生成していると判定し、さもなくば、ＮＢＯＨＣが生成していないと判定する。そのような測定ができる装置としては、例えば、ＥＳＰ−３００Ｅ（ＢＲＵＫＥＲ社製）等が挙げられる。

「２４ｍＪ／ｃｍ^２のＡｒＦエキシマレーザーを常温、常圧下で２×１０^６ショット照射したときにＥ’センターが生成せず、かつ、ＮＢＯＨＣが生成しないシリカガラス」（上記第１の態様）は、例えば、直接法においてシリカガラスがＳｉＯ_２よりも酸素過剰になるようにする（ＳｉＯ_２＋ｘにおいてｘを、０＜ｘ＜１とする）ことによって得られる。

上述の「２４ｍＪ／ｃｍ^２のＡｒＦエキシマレーザーを常温、常圧下で２×１０^６ショット照射したときにＥ’センターが生成し、かつＮＢＯＨＣが生成するシリカガラス」（上記第２の態様）は、例えば、直接法においてシリカガラスがＳｉＯ_２よりも酸素過剰になるようにし、さらに、６００〜１５００℃で酸加熱処理をして、還元性欠陥を低減させることにより得られる。

本発明において用いる光ファイバ母材１においては、上述したコア１１の外周にクラッド１２が設けられている。クラッド１２はコア１１よりも屈折率が低いシリカガラスであればよい。屈折率をコア１１よりも低くする手段としては、クラッド１２となる部分のシリカガラスに屈折率を小さくする元素（例；フッ素、ホウ素）を公知の製法、装置を用いてドープする方法等が挙げられる。

本発明において用いる光ファイバ母材１は、上述したコア１１、クラッド１２の要件を備えることの他は公知の光ファイバ母材と同様であってもよい。光ファイバ母材１は、例えば、合成シリカガラスや天然の石英粉末を溶融した溶融シリカガラスから製造してもよい。中でも、不純物含有量が少ない合成シリカガラスを用いることが好ましい。合成シリカガラスは公知の方法で製造することができ、該製造方法としては、具体的には、ＶＡＤ法、ＭＣＶＤ法、プラズマＣＶＤ法、ＯＶＤ法、直接法等が挙げられる。

光ファイバ母材１を線引きして光ファイバを得る方法は従来公知の方法でよく、その一例は後述する。但し、本発明の光ファイバは、その外周に溶融したアルミニウムまたはその合金が凝固してなる被覆層を有した後、熱処理する点に特徴付けられる。アルミニウムまたはその合金を溶融させる手段は公知の手段によることができ、例えば、高周波誘導加熱、抵抗加熱等が例示される。一般的に、溶融は大気中または好ましくは水素含有雰囲気中で行われる。その理由は、アルミニウムまたはその合金に付着していた湿分や、大気中からの湿分から水素を得ることができ、溶融状態から凝固する際、後述する熱処理の時に光ファイバへ水素が拡散供給されるからである。

なお、アルミニウムまたはその合金の被覆としては、それらが溶融したものを被覆した後に凝固させる手段のほかに、例えば、蒸着、スパッタリング等の手段によってもなされる。しかし、溶融したアルミニウムまたはその合金を被覆した後に凝固させて得られた被覆層の膜厚を断面観察等によって測定すると、通常５μｍ以上（通常、５〜５０μｍ）であり、他の手段（蒸着、スパッタリング等）によって得た膜（通常、膜厚は１μｍ以下）よりもずっと厚いので、その分だけ、水素を被覆層中に取り込めるという点で、溶融させたアルミニウムまたはその合金を被覆させた後に凝固させる手段が好ましい。

上記被覆層のアルミニウムまたはその合金は公知のものであってよい。合金の場合におけるアルミニウム以外の成分としては、珪素、マグネシウム、銅またはそれらの組合わせ等が例示されるがそれらに限定されない。シリカガラスとの濡れ性および融点等の観点からはアルミニウムの含有量が８０重量％以上である共晶系合金が好ましく、純度９９．９％以上のアルミニウムがより好ましい。そのようなアルミニウムまたはその合金としては、例えば、国際合金記号で示される１０３５、１０４０、１０４５、１０５０、１０５０Ａ、１０６０、１０６５、１０７０、１０７０Ａ、１０８０、１０８０Ａ、１０８５、１０９０、１０９８、１１００、１１１０、１２００、１２００Ａ、１１２０、１２３０、１１３５、１２３５、１４３５、１１４５、１３４５、１４４５、１１５０、１３５０（１８）、１３５０Ａ、１４５０、１２６０、１１７０、１３７０、１１７５、１２７５、１１８０、１１８５、１２８５、１３８５、１１８８、１１９０、１１９３、１１９８、１１９９等が挙げられる。

光ファイバの外周のアルミニウムの被覆は、光ファイバの水素を保持し得る厚さであればよく、好ましくは１０〜８０μｍ、より好ましくは２０〜４０μｍの厚さである。当該被覆が１０μｍより薄いと水素ドープの寄与が小さく、８０μｍより厚いと製造した光ファイバの可撓性が低くなる傾向にある。

次に、光ファイバ母材から本発明の光ファイバを製造する方法の一例を図面を参照しながら説明する。図２は光ファイバ母材から光ファイバを製造する方法を模式的に示す図である。この製造方法は、光ファイバ母材２１を加熱し、線引きする工程Ａと溶融アルミニウム２２（以下、純度９９．９％のアルミニウムを用いた場合を例にとって説明するが、特にこの例に限定されない。）を被覆する工程Ｂに大別される。工程Ａにおいて光ファイバ母材２１を加熱する温度は、通常、約２０００〜約２４００℃程度であり、例えば、外径７０〜２５００μｍの光ファイバ２３を製造する場合には上記温度で線引き速度０．１〜１０００ｍ／分にて線引きすることができる。加熱はヒーター２４等を用いて行うことができる。次いで、工程Ｂでは、溶融アルミニウム２２を保持し、かつ、ダイスを兼ねたダイス槽２５で溶融アルミニウム２２を被覆して形状を整える。ダイス槽２５内の溶融アルミニウム２２の温度は、溶融可能な温度であればよく、好ましくは６７０〜８００℃である。当該温度が６７０℃より低いと溶融アルミニウム２２の膜厚が安定せずに被覆後の光ファイバ２６の強度等の特性が長手方向でばらつく傾向にある。ダイス槽２５内の溶融アルミニウム２２の温度が８００℃より高いと光ファイバ２３が溶融アルミニウム２２との反応によって劣化する傾向にある。ダイス槽２５内の溶融アルミニウム２２の温度管理は、例えば、熱電対２７を浸漬して温度測定器２８でモニターしたり、非接触型の温度センサー等（図示せず）で温度を測定したりしながら、ヒーター２９等を用いて温度を調節するなどの方法がある。

光ファイバ２３の外周の溶融アルミニウム２２はボビン（図示せず）に巻き取られるまでに冷却されて凝固すればよい。このとき、冷却手段や冷却速度は特に限定はないが、製造効率を低下させない程度のゆっくりした冷却速度であることが好ましい。図３は、このようにして得られる本発明の光ファイバの長手方向に垂直な断面図である。光ファイバ３は、コア３１およびクラッド３２を有し、さらにその外周には上述した被覆層３３を有している。被覆層３３の厚さは上述のとおりである。

ボビンに巻き取られた光ファイバ３は、例えば、熱処理炉へ搬入されて所定の熱処理条件で熱処理される（バッチ式熱処理）。炉中の雰囲気は特に限定する必要はなく、特には大気圧下で大気中がコストの面、管理の面で好ましい。熱処理条件の熱処理温度は、３５０〜４５０℃であり、好ましくは、３８０℃〜４２０℃で、かつ熱処理時間は、０．５時間以上であれば良く、生産性の点で０．５時間〜１００時間が好ましく、より好ましくは、５時間〜３０時間である。熱処理温度が３５０℃未満であると被覆層４に残存している水素を光ファイバ中（特にはコア中）に拡散させることが困難となる傾向にあり、４５０℃を超えると得られる水素は光ファイバ中（特にはコア中）に拡散するものの、得られる光ファイバの強度が低下する傾向になる。また、熱処理時間が０．５時間未満であると被覆層４に残存している水素を光ファイバ中（特にはコア中）に拡散させることが困難となる傾向になる。
また、ボビンの巻き取られた形態で熱処理する場合、ボビン内周と外周に巻回された光ファイバによっては、与えられる熱量が異なる場合があるので、そういった長手方向（ボビンの内周、外周）での差異を低減させるために、例えば、昇温速度を１０℃／時間〜５００℃／時間にしたり、同じく降温速度を５００℃／時間〜１０℃／時間にすれば良い。

また、上記した熱処理方法の他にも、例えばボビンに巻き取る前に管状炉に被覆層を有した光ファイバを通過させて、被覆層中に残存する水素を光ファイバ中（特には、そのコア中）に拡散供給させても良い。その時の線引き速度等は、上記したバッチ式熱処理と同等の効果が得られるように決定すれば良い。

本発明の製造方法で作製された光ファイバを所望の長さに切断して、複数本を束ねることにより、本発明のバンドルライトガイドを製造することができる。例えばバンドルライトガイドの場合、上記の光ファイバを用いること以外は、バンドルライトガイドの形状、製造方法に特に制限されない。以下、図６、図７を参照して、本発明のバンドルライトガイドについて説明する。

図６のように、通常のバンドルライトガイド６では、光ファイバは可撓管６１に収納される。これは、バンドルライトガイド６の運搬・使用時等に光ファイバを束ねるためであり、かつ、光ファイバが損傷するのを防止するためである。使用環境に応じて、耐熱性、堅牢性を考慮すると、可撓管６１は、ＪＩＳＧ３４４６に記載のステンレス鋼、具体的にはＳＵＳ３０４合金、ＳＵＳ３１６合金等や、ＡＳＴＭ−Ｆ１５に記載のコバール（Ｆｅ−Ｎｉ−Ｃｏ合金）、具体的には、Ｆｅ−２９ｗｔ％Ｎｉ−１７ｗｔ％Ｃｏ合金等が挙げられる。中でも熱膨張係数が硬質ガラス（光ファイバ）やセラミックスと同等であるコバールが好ましい。また、バンドルライトガイドの使用目的に応じて、他の材料のものを適宜選択して使用することもできる。

また、図７に示すように光ファイバ７３の少なくとも一端は、接着剤７４を用いてスリーブ７１に固定すれば良いが、使用環境（例えば高温下）によっては、耐熱性を有する接着剤を適用すれば良い。スリーブ７１は、通常、光ファイバ７３の末端を保護することにより、損傷を防ぎ、バンドルライトガイド７を他の装置等と接続する際に、接続を容易にかつ確実にすることができれば制限はなく、使用環境が高温下である場合は、スリーブ７１の材料としては、耐熱性材料が用いられる。ここで、耐熱性材料とは、２００℃〜３００℃の高温下でも、強度低下が起こらない材料をいい、具体的には、ステンレス（ＳＵＳ３０４合金、ＳＵＳ３１６合金等）、コバール（Ｆｅ−Ｎｉ−Ｍｏ合金）アルミニウム、アルミニウム合金、銅、銅合金等の金属材料や、セラミックス等を適用することができる。その中でも、堅牢性、コスト、作業性、延性等の点からスリーブ３の材料としては、金属材料を用いることが好ましく、さらに好ましい材料として、耐酸化性、耐熱性が優れている点で、ステンレス、コバールがより好ましい。

接着剤７４は、公知の接着剤を適用すれば良く、例えば、弾性接着剤、熱硬化性樹脂系接着剤、エラストマー系接着剤、熱可塑性樹脂系接着剤、瞬間接着剤、無期系接着剤などが適用されるが、耐熱性および硬化後も弾性を有する点で、弾性系接着剤が好ましく、弾性を有していることで、振動および熱の膨張の差による歪を弾性系接着剤が吸収・緩和してくれる。具体的には、主成分に変成シリコーンポリマーや特殊シリコーン変性ポリマー等が配合された接着剤が適用される。

以下、実施例および比較例をもって本発明をより具体的に説明するが、本発明はこれらの記載により何ら限定されるものではない。直接法によって得た各種の光ファイバ母材について上述のようにＯＨ量、Ｆ量、常磁性欠陥量を測定した（表１、２）。また、光ファイバ母材の屈折率はプリフォームアナライザーにより測定した。表中「クラッド」の欄の「ΔＮ」は、光ファイバ母材のコアとクラッドとの屈折率の差である（例えば、実施例１にて「０．０１３」であるのは、クラッドの屈折率がコアの屈折率よりも０．０１３小さい値であることを意味する。）。

これらの光ファイバ母材を２１５０℃に加熱し、６０ｍ／分の線引き速度で線引きし、さらに、純度９９．９９％の溶融したアルミニウム（表１、２では「溶融アルミ」と表記する。）を被覆した。その後、放冷によって冷却して光ファイバを得た。但し、比較例３では上記アルミニウムの代わりに紫外線硬化型樹脂（表２では「ＵＶ樹脂」と表記する。）を被覆した。
［得られた光ファイバの評価］
得られた光ファイバのコア中の水素分子含有量はＶ．Ｓ．Ｋｈｏｔｉｍｃｈｅｎｋｏｅｔａｌ．，Ｊ．Ａｐｐｌ．Ｓｐｅｃｔｒｏｓｐｅｃ．，４６（１９８７）６３２−６３５に記載の方法に準じて行った。得られた光ファイバの耐紫外線特性は、重水素ランプによる紫外光（２１５ｎｍ）を導光させて、その出射光を瞬間マルチ測光システムで測定して透過率を算出することにより評価した。１０時間導光後の透過率が初期の透過率の９０％以上で、かつ、３０００時間導光後の透過率が初期の透過率の７０％以上である場合を耐紫外線特性が最良（○）と評価し、１０時間導光後の透過率が初期の透過率の９０％以上であり、かつ、３０００時間導光後の透過率が初期の透過率の３０％以上、７０％未満である場合を耐紫外線特性が良（△）と評価し、１０時間導光後の透過率が初期の透過率の９０％未満で、かつ、３０００時間導光後の透過率が初期の透過率の３０％未満である場合を耐紫外線特性が不良（×）と評価した。ここで、重水素ランプは浜松ホトニクス製の重水素ランプ（Ｄ２ランプ）、光源用電源はＣ３１５０、ハウジングはＭＣ−９６２Ａ、ランプはＬ１３１４（窓材質：溶融石英）を使用し、１５０Ｗ（照射光パワー：２１５ｎｍにおいて０．２１ｍＪ／ｃｍ^２）の照射を行った。瞬間マルチ測光システムは大塚電子（株）製瞬間分光測定器ＭＣＰＤ−１１００を用いた。

実施例、比較例にて製造した各光ファイバ（あるいはその母材）の諸パラメータを表１および表２にまとめる。

本発明で用いる光ファイバ母材の断面を模式的に示す図である。光ファイバ母材から光ファイバを製造する方法を模式的に示す図である。本発明の光ファイバの長手方向に垂直な断面図である。常磁性欠陥のＥ’センターを模式的に示す図である。常磁性欠陥のＮＢＯＨＣを模式的に示す図である。バンドルライトガイドを模式的に示す図である。バンドルライドガイドの断面構造を模式的に示す図である。

符号の説明

１光ファイバ母材
１１コア
１２クラッド
２製造工程
２１光ファイバ母材
２２溶融アルミニウム
２３光ファイバ
２４ヒータ
２５ダイス槽
２６被覆後の光ファイバ
２７熱電対
２８温度測定器
２９ヒータ
３被覆層を有する光ファイバ
３１コア
３２クラッド
３３被覆層
４Ｅ’センター
４１不対電子
４２珪素原子
４３化学結合
４４酸素原子
５ＮＢＯＨＣ
５１酸素原子
５２ホール
５３珪素原子
５４化学結合
６バンドルライトガイド
６１可撓管
６２スリーブ
７パンドルライトガイド（スリーブ近傍）
７１光ファイバ
７２被覆層
７３被覆層を有する光ファイバ
７４接着剤
７５可撓管
Ｙ巻取り方向

Claims

コアとクラッドとを有する光ファイバ母材を加熱、線引きしてなる紫外線伝送用光ファイバの製造方法であって、上記光ファイバ母材のコアは少なくともＯＨ基および／またはＦを合計で１００〜５０００ｐｐｍ含有し、かつ、２４ｍＪ／ｃｍ^２のＡｒＦエキシマレーザーを常温、常圧下で２×１０^６ショット照射したときに下記（Ａ）または（Ｂ）の要件を充足するシリカガラスからなり、該光ファイバの外周には、溶融したアルミニウムまたはその合金を被覆し凝固させてなる被覆層をさらに有する、紫外線伝送用光ファイバの製造方法であって、前記被覆層を有して後、（Ｃ）の要件を充足する熱処理を施すことを特徴とする紫外線伝送用光ファイバの製造方法。
（Ａ）Ｅ’センターが生成せず、かつ、ＮＢＯＨＣが生成しない、
（Ｂ）Ｅ’センターが生成し、かつ、ＮＢＯＨＣが生成する、
（Ｃ）熱処理温度３５０℃〜４５０℃でかつ、熱処理時間０．５時間以上、
請求項１の製造方法で作製されたことを特徴とする紫外線伝送用光ファイバ。
請求項２の紫外線伝送用光ファイバを使用したバンドルライトガイド。