JP2006124220A

JP2006124220A - ガラスの製造方法

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Publication number: JP2006124220A
Application number: JP2004313215A
Authority: JP
Inventors: Tomohiro Ishihara; 朋浩石原
Original assignee: Sumitomo Electric Industries Ltd
Current assignee: Sumitomo Electric Industries Ltd
Priority date: 2004-10-28
Filing date: 2004-10-28
Publication date: 2006-05-18
Anticipated expiration: 2024-10-28
Also published as: JP4315093B2

Abstract

【課題】本発明は、屈折率制御物質をガラス微粒子堆積体に添加するときに、容器に供給する前記屈折率制御物質の量に対するガラス微粒子堆積体に添加される前記屈折率制御物質の量（収率）を向上させ、かつ前記屈折率制御物質が均一に添加されたガラスを提供することを目的とする。
【解決手段】本発明は、ガラスの製造方法に関する。本発明は、ガラス微粒子堆積体を容器内に入れる工程、前記容器内を加熱しながら、前記容器内に屈折率制御物質を含むガスを供給し、前記ガラス微粒子堆積体に前記屈折率制御物質を添加する添加工程、前記添加工程後の前記ガラス微粒子堆積体を透明化する透明化工程を含む。本発明のガラスの製造方法は、前記屈折率制御物質の前記容器内への供給時間を前記容器内の前記屈折率制御物質の濃度勾配を使って管理することを特徴とする。
【選択図】図１

Description

本発明はガラスの製造方法に関する。

ガラス微粒子堆積体を容器に入れ、前記容器内を加熱しながら、前記容器にフッ素化合物ガスを供給して、前記ガラス微粒子堆積体にフッ素を添加し、その後ガラス微粒子堆積体を透明ガラス化してフッ素添加ガラスを製造する方法が特許文献１に開示されている。

特許文献１には、フッ素をガラス微粒子堆積体に添加する間は、容器内のフッ素原料濃度を４体積％にすることが開示されている。

特開平９−４８６３０号公報

上記の文献に開示された方法では、大部分のフッ素化合物が容器を素通りして排気されてしまい、容器に供給するフッ素の量に対するガラス微粒子堆積体に添加されるフッ素の量の比（収率）が非常に小さく、高価なフッ素化合物の大部分が無駄になっていた。
本発明では、フッ素等の屈折率制御物質をガラス微粒子堆積体に添加するときに、容器に供給する前記屈折率制御物質の量に対するガラス微粒子堆積体に添加される前記屈折率制御物質の量の比（収率）を向上させ、かつ前記屈折率制御物質が均一に添加されたガラスを提供することを目的とする。

本発明は、ガラスの製造方法に関する。本発明は、ガラス微粒子堆積体を容器内に入れる工程、前記容器内を加熱しながら、前記容器内に屈折率制御物質を供給し、前記ガラス微粒子堆積体に前記屈折率制御物質またはその一部の元素を添加する添加工程、および前記添加工程後に前記ガラス微粒子堆積体を透明化する透明化工程を含む。本発明のガラスの製造方法は、前記屈折率制御物質の前記容器内への供給時間または供給量を前記容器内の前記屈折率制御物質の濃度勾配を使って管理することを特徴とする。

本発明のガラスの製造方法では、前記濃度勾配を、｛（供給口における屈折率制御物質の濃度（体積％））−（排出口における屈折率制御物質の濃度（体積％））｝／（ガラス微粒子堆積体の有効部の長さ（ｍ））として求めることができる。屈折率制御物質の供給を開始した時点の前記濃度勾配である初期濃度勾配に対する前記濃度勾配が３８％以下の時点で前記屈折率制御物質を前記容器に供給することを止めることが好ましい。

前記添加工程において、前記容器外に排出される前記屈折率制御物質を前記容器内へ再供給し、かつ前記供給口における前記屈折率制御物質の濃度を所定値とすることができる。

屈折率制御物質の供給を開始した時点の前記濃度勾配である初期濃度勾配に対する前記濃度勾配が３８％以下の時点で前記屈折率制御物質の供給を止め、前記容器を封止して、前記屈折率制御物質を前記容器内に封じ込めることが好ましい。

本発明により、ガラス微粒子堆積体に屈折率制御物質を添加するときの前記屈折率制御物質の収率が向上する。また、本発明により得られるガラスは、長さ方向に屈折率が均一である。

容器内に供給された屈折率制御物質はその一部がガラス微粒子堆積体の供給口近くの部分に取り込まれ、残りが容器内を排気口側へ流れていく。したがって、容器内の排気口側では屈折率制御物質の量が供給口側よりも減少してその濃度も低くなる。つまり、容器内のガラス微粒子堆積体の周囲の空間では屈折率制御物質の濃度が供給口側から排気口側にかけて徐々に減少する濃度勾配が生じる。ガラス微粒子堆積体を容器に入れて容器に屈折率制御物質を供給し始めたときには、屈折率制御物質がガラス微粒子堆積体の供給口に近い部分に多く取り込まれるので濃度勾配が大きい。屈折率制御物質の添加が進むと、供給口近くのガラス微粒子堆積体に単位時間に添加される屈折率制御物質が少なくなり、排気口側へ流れる屈折率制御物質の量が多くなる。つまり、排気口側の屈折率制御物質濃度が徐々に高くなり、濃度勾配が小さくなる。

本発明では、屈折率制御物質の濃度を測定してその濃度勾配を求め、前記濃度勾配を使って前記屈折率制御物質を容器内に供給する時間または供給量を管理する。
具体例をあげると、屈折率制御物質を容器に供給することを停止する時機を前記濃度勾配によって決定する。

ガラス微粒子堆積体に添加された屈折率制御物質が飽和量に達すると、容器に供給された屈折率制御物質はすべてが容器内を素通りすることになり、容器内の屈折率制御物質濃度はほぼ均一になり、その濃度勾配もなくなる。容器内の屈折率制御物質の濃度勾配を求め、それがほぼゼロとなった時点、つまり屈折率制御物質の添加量が飽和に達している時点で屈折率制御物質の供給を停止すると、無駄に屈折率制御物質が供給され続けることがない。
実際には、容器内の屈折率制御物質の濃度勾配がゼロになるよりも以前に屈折率制御物質がガラス微粒子堆積体にほぼ均一に添加された状態となるので、その時点で屈折率制御物質の供給を止めることができる。

前記添加工程において、前記容器外に排出される前記屈折率制御物質を前記容器内へ再供給することができる。容器外に排出された気体の屈折率制御物質濃度は、前記容器に供給されたときよりも小さくなっているので、容器外に排出された屈折率制御物質を前記容器に再供給するときは、新しく屈折率制御物質を加えて、容器に供給される気体の屈折率制御物質濃度を所定の値とする。このようにすると、屈折率制御物質の使用量をさらに少なくすることができる。

あるいは、容器を封止して屈折率制御物質を前記容器内に封じ込めて前記屈折率制御物質をさらに節約できる。
屈折率制御物質のガラス微粒子堆積体への添加がある程度進んだときに屈折率制御物質の供給および容器内のガスの排出を停止して、容器内にガスを封入してしばらくおくと、封入された屈折率制御物質が容器内で拡散して容器内の濃度勾配がほぼなくなる。その状態で屈折率制御物質がガラス微粒子堆積体全体に飽和量までほぼ均一に添加される。したがって、屈折率制御物質の濃度勾配がゼロになるよりも以前であって、かつ屈折率制御物質のガラス微粒子堆積体への添加がいくらか不均一である時機に屈折率制御物質の容器への供給を停止しても、前記容器を封止して前記屈折率制御物質を前記容器内に封じ込めると、前記屈折率制御物質を所定の量だけかつ長さ方向に均一に添加することができる。この場合、容器に供給する屈折率制御物質の量をさらに少なくしてガラスの原価をさらに下げることができる。

一方、従来は、屈折率制御物質が飽和量まで添加される時間を経験的に求め、屈折率制御物質の供給時間は、安全をみて前記経験的に求められた時間以上の決められた時間としていた。つまり、ガラス微粒子堆積体に添加される屈折率制御物質が飽和量に達した後も、屈折率制御物質が容器に供給され続けており、屈折率制御物質が無駄になっていた。しかも供給する屈折率調整材は、多孔質ガラスに添加されるガスよりも過剰な量を供給していた。このため従来の方法では屈折率制御物質の収率が悪かった（約１ないし５％）が、本発明ではそれを数十％まで改善する。

本発明に使用するガラス微粒子堆積体は、酸水素火炎中にガラス原材料となるＳｉＣｌ_４やＧｅＣｌ_４を流し、火炎加水分解反応によりＳｉＯ_２やＧｅＯ_２なるガラス微粒子を生成し、出発ロッドに前記ガラス微粒子を堆積させるＶＡＤ法やＯＶＤ法などで作製することができる。

本発明で使用する屈折率制御物質は主にハロゲン化合物である。例えば、ＳｉＦ_４、ＳＦ_６、ＧｅＣｌ_４、ＣＦ_４、Ｃ_２Ｆ_６、ＣＣｌ_２Ｆ_２、Ｃｌ_２やＳｉＣｌ_４などを挙げることができる。屈折率制御物質は、全部がガラス微粒子堆積体に添加されるものもあり、その一部の元素がガラス微粒子堆積体に添加されるものもある。

図１を参照して本発明の一実施形態について以下に説明する。
図１に示す容器１０は中央部に炉心管１１を有し、炉心管１１の外部には熱源１４が配置される。さらに熱源１４は外壁１５で覆われる。炉心管１１と熱源１４の間や熱源１４と外壁１５との間には断熱材が置かれる。外壁１５の一部に切り欠きをつけて、そこに放射温度計２０を取り付ける。放射温度計２０と熱源１４の間には断熱材を置かない。炉心管１１の下部には供給口１６が設けられ、そこに供給管１７が取り付けられる。炉心管１１の上部には排出口１８が設けられ、そこに排出管１９が取り付けられる。

ガラス微粒子堆積体１の一端にはダミーロッド２が接続される。ダミーロッド２を、昇降装置４から連続する吊り棒３に吊す。これによりガラス微粒子堆積体１は昇降装置４から吊り下げられる。
蓋２１を開け、昇降装置４を駆動させてガラス微粒子堆積体１を降下させて容器１０内に入れる。ガラス微粒子堆積体１が炉心管１１に入りきったら蓋２１を閉じる。ダミーロッド２または吊り棒３は蓋２１を貫通するが、ダミーロッド２または吊り棒３と蓋２１とを隙間なく密閉する。
昇降装置４を駆動させて熱源１４に囲まれる位置までガラス微粒子堆積体１を降下させる。ガラス微粒子堆積体１の外径定常部分Ａが熱源１４に囲まれる位置で昇降装置を止め、ガラス微粒子堆積体の位置を固定する。

供給管１７を通じて供給口１６から、塩素や四塩化珪素等の脱水ガスを含むガスを容器１０内に供給しながら、熱源の温度を１０００〜１３００℃程度まで上昇させて、ガラス微粒子堆積体１を加熱しながらガラス微粒子堆積体を脱水する。排出口１８から炉内の水分を炉内の気体とともに吸引して排出する。熱源は抵抗加熱型ヒータや誘導加熱型ヒータが使用可能である。それらの熱源を使用する場合、放射温度計２０で熱源の温度を測定して、所定の温度となるように熱源に通電する電圧や電流を制御する。

熱源の温度が１０００〜１３００℃程度まで昇温すれば、脱水ガスを止め、熱源をその温度に維持する。そして、屈折率制御物質を含むガスを供給口１６から容器１０内（炉心管１１内）に供給する。引き続き排出口１８から炉内の気体を吸引して排気するがその排気量は供給される屈折率制御物質を含むガスの流量によりそれまでの流量から適宜変化させる。

供給口１６から供給されたガスは上方に流れ、炉心管１１内には供給口１６から排気口１８にかけての気流が形成される。
ガラス微粒子堆積体１よりも下の炉心管１１Ｂ内の空間では、屈折率制御物質が拡散してその濃度は供給されるガス中の屈折率制御物質濃度と等しく、ほぼ均一である。
炉心管１１に囲まれた空間では、供給された屈折率制御物質がガラス微粒子堆積体の微粒子間の空隙に入り込んでガラス微粒子堆積体内全体に拡散していき、ガラス微粒子の珪素原子に結合してガラス微粒子堆積体１に添加される。屈折率制御物質は供給口１６に近い側（図１では下側）からガラス微粒子堆積体１に添加されていくので、炉心管１１内のガラス微粒子堆積体１の周囲の空間では、屈折率制御物質の濃度が供給口１６に近い側では高く、供給口１６から遠ざかるにしたがってまたは排出口１８に近づくにしたがって低くなる。つまり、炉心管１１内の空間では、ガラス微粒子堆積体１の長さ方向にそって濃度勾配が生じる。
ガラス微粒子堆積体１に添加されなかった屈折率制御物質はガラス微粒子堆積体１よりも上の炉心管１１Ａ内の空間に達する。そこでの屈折率制御物質の濃度は、ガラス微粒子堆積体１に添加された屈折率制御物質の分、供給されたガス中の屈折率制御物質濃度よりも低くなる。そして、ガラス微粒子堆積体１よりも上の空間では屈折率制御物質が拡散して排気口１８を含めてその濃度はほぼ均一である。
排出口１８からガラス微粒子堆積体に添加されなかった屈折率制御物質を上方収容筒の上部の気体とともに吸引して排出管１９を通じて排気する。

炉心管１１の下部（１１Ｂ）内および炉心管１１の上部（１１Ａ）内の屈折率制御物質の濃度がそれぞれでほぼ均一なので、供給されるガス中の屈折率制御物質濃度と排気口１８付近の屈折率制御物質濃度の差がガラス微粒子堆積体の周囲の空間での濃度の差にほぼ等しい。そこで、供給されるガス中の屈折率制御物質濃度と排気口１８付近の屈折率制御物質濃度との差を容器１０内の屈折率制御物質の濃度勾配とできる。

ガラス微粒子堆積体に屈折率制御物質が添加されるにしたがって、屈折率制御物質の添加速度は小さくなっていく。したがって、屈折率制御物質が添加されるにしたがって、供給口に近い側のガラス微粒子堆積体の表面近くの部分に単位時間に添加される屈折率制御物質の量が減るので、ガラス微粒子堆積体に添加されずに排出口まで到達する屈折率制御物質の量が増える。つまり屈折率制御物質の濃度勾配は、屈折率制御物質の供給を開始してから時間が経過するにつれて小さくなる。やがて、供給口１６に近い側（図１では下側）から屈折率制御物質の添加量が飽和に達していく。そして、ガラス微粒子堆積体１に添加される屈折率制御物質が飽和に達すれば、ガラス微粒子堆積体１の周囲の空間の屈折率制御物質の濃度勾配がなくなる。その時点で屈折率制御物質の供給を止める。こうして屈折率制御物質がガラス微粒子堆積体１にその長さ方向に均一に添加される。

このように屈折率制御物質の濃度勾配を使って前記屈折率制御物質の前記容器内への供給時間を管理すると、無駄に屈折率制御物質を使用することがなく、屈折率制御物質の使用量を従来よりも少なくして製造コストを下げることができる。本発明者が検討したところ、（供給口における屈折率制御物質の濃度）−（排出口における屈折率制御物質の濃度）を屈折率制御物質の濃度勾配とすると、その値が１１％以下の時点では、ガラス微粒子堆積体に均一に屈折率制御物質が添加されていることが分かった。つまり、前記濃度勾配が、１１体積％／ｍとなった時点で屈折率制御物質の供給を止めても屈折率制御物質が均一に添加されたガラス微粒子堆積体を得ることができ、そのガラス微粒子堆積体を加熱して透明化することにより、屈折率制御物質が均一に添加されたガラスを得ることができる。ここで、供給口１６における屈折率制御物質の濃度は、（容器に供給する屈折率制御物質（ガス）流量（ＳＬＭ））／（容器に供給する全ガス流量（ＳＬＭ））である。排出口１８における屈折率制御物質の濃度は、図１に示すように、排出管１９に分岐管３０を設けてここから容器１０内のガスを回収し、そのガス中の屈折率制御物質の濃度をオフラインまたはオンラインで測定して求めることができる。分岐管３０にはバルブ３１を設け、濃度測定のために容器１０内のガスを回収するとき以外はバルブ３１を閉じて排出管１９から容器１０内のガスを排出する。また、ガラス微粒子堆積体の有効部とは、径が一定の部分を言う。図１においてはＡで示す部分である。図１には有効部の両端からは径が先端に行くほど小さくなるが、この部分（図１においてはＢで示す部分）は非有効部である。

屈折率制御物質のガラス微粒子堆積体１への添加量が飽和する以前に屈折率制御物質の供給および排出を止めて屈折率制御物質を容器１０内（炉心管１１内）に封じ込めてもよい。屈折率制御物質は炉心管１１内で拡散し、かつガラス微粒子堆積体１に添加される。やがて屈折率制御物質濃度は容器内で均一になる。そして、ガラス微粒子堆積体１にも屈折率制御物質が均一に添加される。つまり、屈折率制御物質のガラス微粒子堆積体１への添加量が飽和する以前、つまりガラス微粒子堆積体１の周囲の空間の屈折率制御物質の濃度勾配が少しあり、ガラス微粒子堆積体に屈折率制御物質がまだ均一には添加されていない時点で屈折率制御物質の供給を止めても、その後、時間さえかければ、長さ方向に屈折率制御物質が均一に添加されたガラスを製造することができる。屈折率制御物質を無駄に流さないという点では早めに屈折率制御物質の供給を止める方が効果がある。しかしながら、早めに止めるほど、その後屈折率制御物質をガラス微粒子堆積体全体に拡散させるのに必要な時間が長くなり製造時間が長くなる点で製造効率が悪化する。あまり早めに止めすぎると、ガラス微粒子堆積体全体に屈折率制御物質が拡散するのに数時間以上必要となるので、現実的には屈折率制御物質が均一に添加されたガラスを製造することができなくなる。本発明者が検討したところ、｛（供給口における屈折率制御物質の濃度）−（排出口における屈折率制御物質の濃度）｝／（ガラス微粒子堆積体の有効部の長さ）を屈折率制御物質の濃度勾配とすると、屈折率制御物質の供給を開始した時点の初期濃度勾配に対する濃度勾配の比率が３８％以下となった後、屈折率制御用物質の炉心管内への供給を止め、その後炉心管内を封じると、屈折率制御物質をガラス微粒子堆積体へ効率的かつ均一に添加できることが分かった。

屈折率制御物質を封じ込めた後、所定の時間（例えば６０分）が経過したら、熱源の温度を１５５０℃程度まで上昇して所定の時間保持してガラス微粒子堆積体を透明化する。屈折率制御物質が長さ方向に均一に添加されているので、長さ方向に屈折率の均一性がよいガラスが得られる。

本発明は、ガラス微粒子堆積体の有効部が熱源の長さよりも短く、かつガラス微粒子堆積体に屈折率制御物質を添加するときにガラス微粒子堆積体を熱源に対してその長さ方向に移動することがない場合に有効である。

容器外に排出されたガスを容器に再供給する場合について、図２を参照して説明する。排出口１９を供給管１７に接続する。この接続部分が混合部２２となる。排出口１８と混合部２２との間にはフィルター等の不純物除去部２３を設ける。排出口１８から容器１０外に排出されたガスは、排出管１９を通って不純物除去部２３に導かれ、不純物除去部２３を通ることにより、混入している金属化合物等の不純物あるいは水分が除去され清浄なガスとなる。この清浄なガスが混合部２２に送り込まれ、供給管１７を通ってやってきた新しい屈折率制御物質を含むがスと混合される。混合部２２に送り込む新しい屈折率制御物質を含むガスの流量は、容器に供給する屈折率制御物質の所定の濃度と排出口１８における濃度との差を補償するだけの流量とする。混合部２２で混合されたガスが供給管１７Ａから容器に供給される。
排出口１８における屈折率制御物質濃度は刻々と変化するので、その濃度測定を頻繁に行い、供給管１７に供給する屈折率制御物質を含むガスの流量をこまめに調整して、容器に供給される屈折率制御物質の濃度を一定とすることが好ましい。あるいは、混合部２２の下流側で濃度を所定値に合わせる為の濃度計２４を設け、混合ガスの下流側でガス濃度を測定し、その値が所定値になるように新規投入するガス流量を制御することが好ましい。
上記のように、排出されたガスを容器に再供給することで、新しく容器に供給する屈折率制御物質の量を減らすことができるので、屈折率制御物質が大幅に節約される。

（実施例１）
コア部およびクラッド部を有する直径２０ｍｍのコアガラスロッドの両端に同型のガラスロッド（ダミーロッド）を溶着して出発ロッドを作製する。ＶＡＤ法により、この出発ロッドの外周にガラス微粒子を堆積させて有効部の長さが１ｍとなるガラス微粒子堆積体を製造する。このガラス微粒子堆積体を、図１に示すようにガラス微粒子堆積体の有効部よりも長い熱源を有する容器に入れ、ガラス微粒子堆積体の有効部が熱源で囲まれる位置にガラス微粒子堆積体を位置させる。

熱源に抵抗加熱型ヒータを使用し、このヒータに通電してヒータを発熱させ炉心管内を昇温させる。昇温を開始すると同時に、Ｃｌ_２ガスを０．１（リットル／分）、Ｈｅガスを２０（リットル／分）の流量で供給する。ヒータの温度が１２５０℃になった時点で昇温を止め、Ｃｌ_２ガスの供給を停止する。Ｃｌ_２ガスが容器内を流れている間にガラス微粒子堆積体が脱水される。

Ｃｌ_２ガスの供給停止後、すぐにＨｅガスの流量を５（リットル／分）に変更し、ＳｉＦ_４ガスを２（リットル／分）の流量で供給口から容器に供給する。排気量を７（リットル／分）に変更する。供給口におけるＳｉＦ_４ガスの濃度は、２／（２＋５）＝２８．６体積％と計算される。
排気管に設けた分岐管から排出口付近のガスを回収する。分岐管にはバルブを設けてガスを回収するとき以外はバルブを閉じておく。回収したガス中のＳｉＦ_４濃度をオフラインで測定する。ＳｉＦ_４を流し始めた当初の排気口付近のＳｉＦ_４濃度は１０体積％となる。このときのＳｉＦ_４ガスの濃度勾配（初期濃度勾配）は（２８．６−１０）／１＝１８．６（体積％／ｍ）となる。
ヒータの温度を１２５０℃に保ち、ＳｉＦ_４ガスの供給を継続してガラス微粒子堆積体にフッ素を添加する。ＳｉＦ_４の供給開始から２時間後に排出口付近のガスを回収し、オフラインでＳｉＦ_４濃度を測定すると２１．６％となり、ＳｉＦ_４濃度勾配を計算すると（２８．６−２１．６）／１＝７（％／ｍ）となる。この時点の濃度勾配の初期濃度濃度勾配（１８．６％／ｍ）に対する割合は３８％となる。この時点でＳｉＦ_４ガスの供給を停止し、ガスの排出も停止して容器内にＳｉＦ_４ガスを封じ込める。そのまま６０分置いてガラス微粒子堆積体に屈折率制御物質を添加する。そして、ヒータを１４５０℃まで６０分かけて昇温する。
ヒータの温度が１４５０℃になれば、昇温を停止してそれより１時間ヒータの温度を１４５０℃に保つ。この間にガラス微粒子堆積体が透明化される。
得られる透明ガラスを容器から出し、その比屈折率差（純石英ガラスに対する屈折率差）を長さ方向に６箇所で測定すると、−０．４±０．０１（％）の範囲の値となる。

（実施例２）
実施例１と同じ容器に、同じ大きさのガラス微粒子堆積体を入れ、同様に脱水した後、同じ濃度（２８．６体積％）のＳｉＦ_４／Ｈｅガスを容器に供給してフッ素をガラス微粒子堆積体に添加する。ただし、実施例２ではＳｉＦ_４の供給開始から３時間後に排出口付近のガスを回収し、オフラインでＳｉＦ_４濃度を測定すると２６．６％となり、ＳｉＦ_４濃度勾配を計算すると（２８．６−２６．６）／１＝２（体積％／ｍ）となる。この時点の濃度勾配の初期濃度濃度勾配（１８．６体積％／ｍ）に対する割合は１１％となる。この時点でＳｉＦ_４ガスの供給を停止する。そして、実施例１と同様にガラス微粒子堆積体を透明化する。透明化時にはＨｅガスを流す。得られる透明ガラスの比屈折率差は実施例１で得られるガラスと同じ範囲の値となる。

（比較例）
ＳｉＦ_４ガスを供給開始してから１時間後に排出口付近のガスを回収して、ＳｉＦ_４ガスの供給を停止する以外は実施例１と同様にして透明ガラスを製造する。回収したガス中のＳｉＦ_４ガス濃度は１７％となると予想される。このときの濃度勾配は（２８．６−１７）／１＝１１．６（体積％／ｍ）と計算される。この時点の濃度勾配の初期濃度濃度勾配（１８．６体積％／ｍ）に対する割合は６２％となる。得られる透明ガラスの比屈折率差は−０．４±０．０２（％）の範囲の値となる。

透明ガラスを光ファイバ母材として使用すると、比屈折率差が０．０１％ずれることは、当該光ファイバ母材から製造される光ファイバのモードフィールド径（ＭＦＤ）が約０．１μｍずれることになる。本発明では、ＭＦＤのずれが０．１μｍである光ファイバを良好と判断するので、屈折率のばらつきの許容範囲は±０．０１％となる。つまり、実施例１および実施例２の透明ガラスであれば良品の光ファイバ母材となるが、比較例の場合は、光ファイバ母材としては不良である。
ＳｉＦ_４ガスの供給を停止する時機が早いほど、使用するＳｉＦ_４ガスが節約できる一方で、ガラス微粒子堆積体に添加されるフッ素の量が長さ方向に不均一となる。濃度勾配が初期濃度勾配の３８％となるより早い時機（濃度勾配が初期濃度勾配の３８％より大きな時機）にＳｉＦ_４ガスの供給を停止すると、その後にＳｉＦ_４ガスを容器内に封じ込めてガラス微粒子堆積体に添加されるフッ素の量を均一にするまでの時間が長くなるという不利益がＳｉＦ_４ガスを節約できるという利益よりも大きくなるので、濃度勾配が３８％以下のときにＳｉＦ_４ガスの供給を停止するよりも生産効率が悪くなる。

本発明で製造されるガラスは屈折率の均一性がよいため、本発明は、光ファイバ用ガラス母材やフォトマスク用ガラス母材など多くの産業分野に品質の優れたガラスを提供することに利用可能である。

本発明でガラス微粒子堆積体に屈折率制御物質を添加することを説明する図である。本発明において容器外に排出されたガスを容器に再供給する態様を説明する図である。

符号の説明

１ガラス微粒子堆積体
２ダミーロッド
３吊り棒
４昇降装置
１０容器
１１炉心管
１４熱源
１５外壁
１６供給口
１７供給管
１８排出口
１９排気管
２０温度計
２１蓋
２２混合部
２３不純物除去部
２４濃度計
３０分岐管
３１バルブ

Claims

ガラス微粒子堆積体を容器内に入れる工程、前記容器内を加熱しながら、前記容器内に屈折率制御物質を供給し、前記ガラス微粒子堆積体に前記屈折率制御物質またはその一部の元素を添加する添加工程、および前記添加工程後に前記ガラス微粒子堆積体を透明化する透明化工程を含んでなるガラスの製造方法において、前記屈折率制御物質の前記容器内への供給時間または供給量を前記容器内の前記屈折率制御物質の濃度勾配を使って管理することを特徴とするガラスの製造方法。
前記濃度勾配が｛（供給口における屈折率制御物質の濃度（体積％））−（排出口における屈折率制御物質の濃度（体積％））｝／（ガラス微粒子堆積体の有効部の長さ（ｍ））であり、屈折率制御物質の供給を開始した時点の前記濃度勾配である初期濃度勾配に対する前記濃度勾配の割合が３８％以下の時点で前記屈折率制御物質を前記容器に供給することを止めることを特徴とする請求項１に記載のガラスの製造方法。
前記添加工程において、前記容器外に排出される前記屈折率制御物質を前記容器内へ再供給し、かつ前記供給口における屈折率制御物質の濃度を所定値とすることを特徴とする請求項２に記載のガラスの製造方法。
屈折率制御物質の供給を開始した時点の前記濃度勾配である初期濃度勾配に対する前記濃度勾配の割合が３８％以下の時点で前記屈折率制御物質を前記容器に供給することを止め、前記容器を封止し、前記屈折率制御物質を容器内に封じ込めることを特徴とする請求項２または３に記載のガラスの製造方法。