JP2011053636A - Optical fiber, optical fiber preform, clad material and method of manufacturing the same - Google Patents

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  • Optical Fibers, Optical Fiber Cores, And Optical Fiber Bundles (AREA)

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an optical fiber which has an excellent transmittance of ultraviolet light which propagates in the optical fiber without performing a hydrogen processing or an oxide processing, and to provide a clad material used for the manufacturing the optical fiber. <P>SOLUTION: The optical fiber is made of quartz glass and internal transmissivity per 1 m of light transmission in the optical fiber is 65% or larger for the light having the wavelength of 193 nm and 25% or larger for the light having the wavelength of 180 nm, and a mean H<SB>2</SB>density ≤1×10<SP>16</SP>pieces/cm<SP>3</SP>is satisfied. The clad material is made of a tube-shaped quartz glass, and a mean OH density ≤10 ppm, mean F density ≥7,000 ppm, mean O<SB>2</SB>density ≤1×10<SP>16</SP>pieces/cm<SP>3</SP>, mean H<SB>2</SB>density ≤1×10<SP>16</SP>pieces/cm<SP>3</SP>, mean ODC(I) density ≤1×10<SP>13</SP>pieces/cm<SP>3</SP>, mean ODC(II) density ≤1×10<SP>12</SP>pieces/cm<SP>3</SP>, mean NBOHC density ≤2×10<SP>14</SP>pieces/cm<SP>3</SP>and mean E'center density ≤2×10<SP>14</SP>pieces/cm<SP>3</SP>are satisfied. <P>COPYRIGHT: (C)2011,JPO&INPIT

Description

本発明は、高パワー光伝送用または紫外光伝送用、特に、波長300nm以下の紫外光を伝送させる光伝送用光ファイバ、および該光ファイバの製造に用いるクラッド材、光ファイバプリフォーム、ならびにそれらの製造方法に関する。   The present invention relates to an optical fiber for high-power optical transmission or ultraviolet light transmission, in particular, an optical transmission fiber that transmits ultraviolet light having a wavelength of 300 nm or less, a cladding material used for manufacturing the optical fiber, an optical fiber preform, and the like It relates to the manufacturing method.

従来から、光ファイバは情報通信等に使用される他、医療機器、半導体製造装置等に使用されており、半導体製造工程のリソグラフィーにおいて使用されるエキシマレーザ光の伝送にも採用されている。
光ファイバは、合成石英ガラス等で形成され、屈折率の高いコアの外周に屈折率の低いクラッドを設けたものであり、コアには屈折率を高めるため、ゲルマニウム、リン等がドープされ、クラッドには屈折率を低くするため、ホウ素や、F等がドープされている。
Conventionally, optical fibers are used for information communication and the like, and are also used for medical equipment, semiconductor manufacturing apparatuses, and the like, and are also used for transmission of excimer laser light used in lithography in semiconductor manufacturing processes.
The optical fiber is made of synthetic silica glass or the like and is provided with a cladding having a low refractive index on the outer periphery of the core having a high refractive index. The core is doped with germanium, phosphorus, etc. to increase the refractive index. Is doped with boron, F or the like in order to lower the refractive index.

エキシマレーザ、例えば、ArFレーザ、KrFレーザは波長193nm、248nmの高エネルギーの紫外光を発光する。これらの高エネルギーの紫外光、すなわち、波長200〜300nmの深紫外光、あるいは波長200nm以下の真空紫外光は、空気中を伝播させると、H2OやO2により吸収されるため、損失が大きく伝送が不可能であった。このため、真空状態または、紫外光や深紫外光に対して不活性なガスを充填した光路が必要となる点から、エキシマレーザを用いた露光装置は大掛かりな装置となっていた。このようなエキシマレーザを用いた露光装置の小型化を図るため、これらの光を取り扱うことができる光ファイバが必要とされていた。 Excimer lasers such as ArF lasers and KrF lasers emit high-energy ultraviolet light with wavelengths of 193 nm and 248 nm. These high-energy ultraviolet light, that is, deep ultraviolet light having a wavelength of 200 to 300 nm, or vacuum ultraviolet light having a wavelength of 200 nm or less is absorbed by H 2 O or O 2 when propagating in the air. Large transmission was impossible. For this reason, an exposure apparatus using an excimer laser has become a large-scale apparatus because it requires a vacuum state or an optical path filled with an inert gas with respect to ultraviolet light or deep ultraviolet light. In order to reduce the size of an exposure apparatus using such an excimer laser, an optical fiber capable of handling these lights has been required.

また、加工用ならびに溶接用の高強度レーザの伝搬にも光ファイバを用いている。加工の高速化に伴い、より高エネルギーを伝搬すべく光耐性が良い高パワー光伝送用ファイバの要請があった。ここで、高パワー光伝送用ファイバとは、高強度レーザのような、レーザピークパワーで50KW/cm2以上、好ましくは500KW/cm2以上、より好ましくは5MW/cm2以上の高エネルギー光を伝送するファイバをいう。 Optical fibers are also used for the propagation of high-intensity lasers for processing and welding. As processing speeds have increased, there has been a demand for a high-power optical transmission fiber with good light resistance so as to propagate higher energy. Here, the high-power optical transmission fiber means a high-energy light such as a high-intensity laser having a laser peak power of 50 KW / cm 2 or more, preferably 500 KW / cm 2 or more, more preferably 5 MW / cm 2 or more. A transmission fiber.

また、深紫外光、真空紫外光を利用したものとしてエキシマランプがあった。エキシマランプ、例えば、Xe2ランプ、KrClランプ、XeClランプはそれぞれ172nm、222nm、308nmの深紫外光、真空紫外光を発光する。このようなエキシマランプは半導体ウェハや液晶用ディスプレイガラスの表面に付着した汚れを紫外光照射により光学的に分解、除去する表面洗浄装置に使用されているが、エキシマランプを用いた表面洗浄装置においても、露光装置におけるのと同様の理由により小型化を図り、取り扱いを容易とする光ファイバの適用の要請があった。 There is an excimer lamp as a device using deep ultraviolet light or vacuum ultraviolet light. Excimer lamps, for example, Xe 2 lamps, KrCl lamps, and XeCl lamps emit deep ultraviolet light and vacuum ultraviolet light of 172 nm, 222 nm, and 308 nm, respectively. Such excimer lamps are used in surface cleaning equipment that optically decomposes and removes dirt adhering to the surface of semiconductor wafers and liquid crystal display glass by ultraviolet light irradiation. In surface cleaning equipment using excimer lamps, However, for the same reason as in the exposure apparatus, there has been a demand for the application of an optical fiber that is downsized and easy to handle.

これらの要請に対応するため、コアがFを100〜1000ppm含有する石英ガラスからなる紫外光伝送用光ファイバが開示されている(特許文献1参照)。
しかしながら、特許文献1に記載の紫外光伝送用光ファイバには、次のような解決すべき課題があった。
In order to meet these demands, an optical fiber for ultraviolet light transmission whose core is made of silica glass containing 100 to 1000 ppm of F is disclosed (see Patent Document 1).
However, the optical fiber for ultraviolet light transmission described in Patent Document 1 has the following problems to be solved.

[課題1]特許文献1の発明におけるFドープ光ファイバは、それ以前の光ファイバに比較して、深紫外光もしくは真空紫外光の透過率および紫外光照射に対する耐久性の点で格段に優れた性能を示すようになった。しかし、光ファイバに紡糸する以前のプリフォームのガラス透過スペクトルから予想される波長よりも長波長側で深紫外光領域の透過率が低下するという問題があることがわかった。これは、紡糸後の光ファイバの吸収端が、プリフォームの真性の吸収端(アーバック端)ではなく、紡糸により誘起された酸素欠乏欠陥(Oxygen−Deficient Center(I)、以下「ODC(I)」という)により長波長側にシフトしているためである。   [Problem 1] The F-doped optical fiber in the invention of Patent Document 1 is remarkably superior in terms of transmittance of deep ultraviolet light or vacuum ultraviolet light and durability against ultraviolet light irradiation compared to the previous optical fiber. It came to show performance. However, it has been found that there is a problem that the transmittance in the deep ultraviolet region is lowered on the longer wavelength side than the wavelength expected from the glass transmission spectrum of the preform before spinning into the optical fiber. This is because the absorption end of the optical fiber after spinning is not the intrinsic absorption end (arback end) of the preform, but oxygen deficiency defects (Oxygen-Defective Center (I), hereinafter referred to as “ODC (I) This is because it is shifted to the long wavelength side.

[課題2]ファイバ径が200μm程度の細径のファイバにおいては、紡糸条件により、透過率が低下し、耐久性が悪くなるという難点がある。これは、後述するように、紡糸工程中における加熱・線引きにより、酸素欠乏欠陥(Oxygen−Deficient Center(II)、以下、「ODC(II)」という)およびE´センターが発生するためである。
このような欠陥を含むFドープ石英ガラスファイバに、水素処理を施すことにより、E´センターを消滅させることができるが、ODC(II)を消滅させることができない。
ODC(II)を含むFドープ石英ガラスファイバは、ArFエキシマレーザ等の紫外光照射により透過率が劣化するという難点がある。
[Problem 2] In a thin fiber having a fiber diameter of about 200 μm, there is a problem in that the transmittance decreases and the durability deteriorates depending on the spinning conditions. This is because, as will be described later, oxygen deficiency defects (Oxygen-Defective Center (II), hereinafter referred to as “ODC (II)”) and E ′ center are generated by heating and drawing during the spinning process.
By applying hydrogen treatment to the F-doped silica glass fiber containing such defects, the E ′ center can be eliminated, but ODC (II) cannot be eliminated.
The F-doped silica glass fiber containing ODC (II) has a drawback that its transmittance is deteriorated by irradiation with ultraviolet light such as ArF excimer laser.

課題1を解決するため、特許文献2はFの含有量が100から1000ppmである石英ガラスからなるコアを有し、このコアの周囲に前記コアよりも屈折率の低いクラッドを有する光ファイバであって、前記光ファイバ内の酸素欠乏欠陥(ODC(I))の濃度が1012個/cm3以下である紫外光伝送用光ファイバを開示している。特許文献2に開示の紫外光伝送用光ファイバは、紫外光照射に対し殆ど劣化を生じない耐久性に優れた紫外光伝送用光ファイバであるとされている。特許文献2に記載の紫外光伝送用光ファイバは、光ファイバを500℃から900℃の温度範囲で水素処理を行い、(ODC(I))の濃度を1012個/cm3以下としている。 In order to solve the problem 1, Patent Document 2 is an optical fiber having a core made of quartz glass having an F content of 100 to 1000 ppm, and a clad having a refractive index lower than that of the core around the core. An optical fiber for ultraviolet light transmission in which the concentration of oxygen deficiency defects (ODC (I)) in the optical fiber is 10 12 / cm 3 or less is disclosed. The optical fiber for ultraviolet light transmission disclosed in Patent Document 2 is said to be an optical fiber for ultraviolet light transmission having excellent durability that hardly causes deterioration due to ultraviolet light irradiation. In the optical fiber for ultraviolet light transmission described in Patent Document 2, the optical fiber is subjected to hydrogen treatment in a temperature range of 500 ° C. to 900 ° C., and the concentration of (ODC (I)) is set to 10 12 pieces / cm 3 or less.

また、課題2を解決するため、特許文献3は所定量のFを含有させた石英ガラスから成るコアと、前記コア上に設けられ所定量のFまたはホウ素を含有させた石英ガラスから成るクラッドと、前記クラッド上に設けられた保護被覆層とを有するファイバを備え、酸素処理および水素処理が施されている深紫外光伝送用光ファイバを開示している。これにより、Fドープ石英ガラスファイバにおいてODC(II)をなくすことができ、透過率の劣化がほとんどない深紫外光伝送用ファイバが得られるとされている。   In order to solve the problem 2, Patent Document 3 discloses a core made of quartz glass containing a predetermined amount of F, and a clad made of quartz glass provided on the core and containing a predetermined amount of F or boron. An optical fiber for deep ultraviolet light transmission, which includes a fiber having a protective coating layer provided on the clad and is subjected to oxygen treatment and hydrogen treatment, is disclosed. Thereby, it is said that ODC (II) can be eliminated in the F-doped silica glass fiber, and a deep ultraviolet light transmission fiber with almost no deterioration in transmittance can be obtained.

特開2002−214454号公報JP 2002-214454 A 特開2006−45012号公報Japanese Patent Laid-Open No. 2006-45012 特開2005−266645号公報JP 2005-266645 A

しかしながら、特許文献2、3に記載の紫外光伝送用光ファイバには以下の問題点がある。
特許文献2では、光ファイバの水素処理を500℃以上といった高温で行う必要があることから、紡糸時にクラッドの外周に被覆した保護層を水素処理前に除去する必要があった。また、一方、特許文献3では、150℃以下で水素処理を行うため、クラッドの外周に被覆した保護層の劣化を回避でき、被覆を除去する必要はないが、特に真空紫外領域において十分な透過率が得られていない。
However, the optical fibers for ultraviolet light transmission described in Patent Documents 2 and 3 have the following problems.
In Patent Document 2, since it is necessary to perform the hydrogen treatment of the optical fiber at a high temperature of 500 ° C. or more, it is necessary to remove the protective layer coated on the outer periphery of the clad before spinning before spinning. On the other hand, in Patent Document 3, since the hydrogen treatment is performed at 150 ° C. or lower, deterioration of the protective layer coated on the outer periphery of the cladding can be avoided, and it is not necessary to remove the coating. The rate has not been obtained.

また、特許文献2では紡糸工程後に高温水素処理を行うことにより、特許文献3では紡糸工程後に水素処理と酸素処理の双方を行うことにより、E´センター、ODC(I)およびODC(II)などの欠陥の消滅を図っているが、その場合、いずれの欠陥もSi−H結合を生成する。Si−H結合はArFエキシマレーザを照射すると容易に壊れてE´センターとなる。E´センターは、193nmにおける吸収断面積が他の欠陥に比べて大きいことから、ArFエキシマレーザを連続して照射した際の透過率変化が大きくなり、安定した透過率を得ることが困難であった。   In Patent Document 2, high-temperature hydrogen treatment is performed after the spinning process, and in Patent Document 3, both hydrogen treatment and oxygen treatment are performed after the spinning process, so that the E ′ center, ODC (I), ODC (II), etc. In this case, each defect generates a Si—H bond. The Si—H bond is easily broken and becomes an E ′ center when irradiated with an ArF excimer laser. The E ′ center has a large absorption cross-section at 193 nm compared to other defects, so that the change in transmittance when the ArF excimer laser is continuously irradiated becomes large, and it is difficult to obtain a stable transmittance. It was.

加えて、上記水素処理で光ファイバ中に含有せしめた水素分子は、光ファイバを常温や高温下で長期保存すると光ファイバから外に拡散してしまい、光ファイバの使用可能期間が短いという問題があった。   In addition, the hydrogen molecules contained in the optical fiber by the above hydrogen treatment diffuse out of the optical fiber when the optical fiber is stored at room temperature or high temperature for a long time, and there is a problem that the usable period of the optical fiber is short. there were.

上記した従来技術の問題点を解決するため、本発明は、光ファイバを水素処理や酸素処理をしなくても、光ファイバ中を伝送する紫外光の透過率に優れた光ファイバと、その製造に好適な光ファイバプリフォームおよびその製造方法、ならびに該光ファイバプリフォームに用いるクラッド材およびその製造方法を提供することを目的とする。   In order to solve the above-mentioned problems of the prior art, the present invention provides an optical fiber excellent in the transmittance of ultraviolet light transmitted through the optical fiber without subjecting the optical fiber to hydrogen treatment or oxygen treatment, and its production It is an object of the present invention to provide an optical fiber preform suitable for the above and a method for manufacturing the same, and a clad material used for the optical fiber preform and a method for manufacturing the same.

本発明は、以下を要旨とする発明である。   The present invention is an invention having the following gist.

<1>石英ガラスからなる光ファイバであって、光ファイバ中を伝送する光の光ファイバ1mあたりの内部透過率が波長193nmの光について65%以上かつ波長180nmの光について25%以上であり、平均H2濃度≦1×1016個/cm3であることを特徴とする光ファイバ。 <1> An optical fiber made of quartz glass, and the internal transmittance per 1 m of optical fiber of light transmitted through the optical fiber is 65% or more for light having a wavelength of 193 nm and 25% or more for light having a wavelength of 180 nm, An optical fiber having an average H 2 concentration ≦ 1 × 10 16 / cm 3 .

<2>各々石英ガラスからなるコアおよびクラッドを有する光ファイバであって、コアの平均OH濃度≦10ppm、平均F濃度≦1000ppmであり、クラッドの平均OH濃度≦10ppm、平均F濃度≧7000ppmであり、光ファイバの平均ODC(II)濃度≦1×1012個/cm3、平均NBOHC濃度≦5×1012個/cm3、平均E´センター濃度≦1×1012個/cm3である<1>に記載の光ファイバ。 <2> Optical fibers each having a core and a clad made of quartz glass, wherein the average OH concentration of the core is ≦ 10 ppm, the average F concentration is ≦ 1000 ppm, the average OH concentration of the clad is ≦ 10 ppm, and the average F concentration is ≧ 7000 ppm The average ODC (II) concentration of the optical fiber ≦ 1 × 10 12 pieces / cm 3 , the average NBOHC concentration ≦ 5 × 10 12 pieces / cm 3 , and the average E ′ center concentration ≦ 1 × 10 12 pieces / cm 3 <1>.

<3><1>または<2>に記載の光ファイバからなる高パワー光伝送用または紫外光伝送用光ファイバ。   <3> An optical fiber for high power optical transmission or ultraviolet light transmission, comprising the optical fiber according to <1> or <2>.

<4>光ファイバプリフォームの製造に用いられる、石英ガラスからなるチューブ状のクラッド材であって、平均OH濃度≦10ppm、平均F濃度≧7000ppm、平均O2濃度≦1×1016個/cm3、平均H2濃度≦1×1016個/cm3、平均ODC(I)濃度≦5×1015個/cm3、平均ODC(II)濃度≦5×1014個/cm3、平均NBOHC濃度≦5×1015個/cm3、平均E´センター濃度≦5×1015個/cm3であることを特徴とするクラッド材。 <4> A tubular clad material made of quartz glass, which is used for manufacturing an optical fiber preform, and has an average OH concentration ≦ 10 ppm, an average F concentration ≧ 7000 ppm, and an average O 2 concentration ≦ 1 × 10 16 pieces / cm 3 , average H 2 concentration ≦ 1 × 10 16 cells / cm 3 , average ODC (I) concentration ≦ 5 × 10 15 cells / cm 3 , average ODC (II) concentration ≦ 5 × 10 14 cells / cm 3 , average NBOHC A clad material having a concentration ≦ 5 × 10 15 pieces / cm 3 and an average E ′ center concentration ≦ 5 × 10 15 pieces / cm 3 .

<5>クラッド材の内壁表面から深さ20μmの領域における平均OH濃度が10ppm以下であり、クラッド材の内壁表面から深さ10μmの領域における平均OH濃度が50ppm以下である<4>に記載のクラッド材。   <5> The average OH concentration in a region 20 μm deep from the inner wall surface of the cladding material is 10 ppm or less, and the average OH concentration in a region 10 μm deep from the inner wall surface of the cladding material is 50 ppm or less. Clad material.

<6>各々石英ガラスからなる下記コアおよび下記クラッドを有することを特徴とする光ファイバプリフォーム。
コア:平均OH濃度≦10ppm、平均F濃度≦1000ppm、平均O2濃度≦1×1016個/cm3、平均H2濃度≦1×1016個/cm3、平均ODC(I)濃度≦5×1015個/cm3、平均ODC(II)濃度≦5×1014個/cm3
クラッド:平均OH濃度≦10ppm、平均F濃度≧7000ppm、平均O2濃度≦1×1016個/cm3、平均H2濃度≦1×1016個/cm3、平均ODC(I)濃度≦5×1015個/cm3、平均ODC(II)濃度≦5×1014個/cm3、平均NBOHC濃度≦5×1015個/cm3、平均E´センター濃度≦5×1015個/cm3
<6> An optical fiber preform having the following core and the following cladding each made of quartz glass.
Core: average OH concentration ≦ 10 ppm, average F concentration ≦ 1000 ppm, average O 2 concentration ≦ 1 × 10 16 pieces / cm 3 , average H 2 concentration ≦ 1 × 10 16 pieces / cm 3 , average ODC (I) concentration ≦ 5 × 10 15 pieces / cm 3 , average ODC (II) concentration ≦ 5 × 10 14 pieces / cm 3
Cladding: average OH concentration ≦ 10 ppm, average F concentration ≧ 7000 ppm, average O 2 concentration ≦ 1 × 10 16 pieces / cm 3 , average H 2 concentration ≦ 1 × 10 16 pieces / cm 3 , average ODC (I) concentration ≦ 5 × 10 15 pieces / cm 3 , average ODC (II) concentration ≦ 5 × 10 14 pieces / cm 3 , average NBOHC concentration ≦ 5 × 10 15 pieces / cm 3 , average E ′ center concentration ≦ 5 × 10 15 pieces / cm 3 .

<7>前記コアが、下記式を満たす濃度でFを含有する<6>に記載の光ファイバプリフォーム。
x≦2.8×106−{(y−2.8×1062+3.5×10101/2
(式中、yはクラッドの平均F濃度(ppm)、xはコアの平均F濃度(ppm)である。)
<7> The optical fiber preform according to <6>, wherein the core contains F at a concentration satisfying the following formula.
x ≦ 2.8 × 10 6 − {(y−2.8 × 10 6 ) 2 + 3.5 × 10 10 } 1/2
(In the formula, y is the average F concentration (ppm) of the cladding, and x is the average F concentration (ppm) of the core.)

<8>コアとクラッドの界面から±20μmの領域において、平均OH濃度≦100ppm、平均ODC(I)濃度≦5×1017個/cm3、平均ODC(II)濃度≦1×1016個/cm3である<6>または<7>に記載の光ファイバプリフォーム。 <8> In the range of ± 20 μm from the interface between the core and the clad, the average OH concentration ≦ 100 ppm, the average ODC (I) concentration ≦ 5 × 10 17 / cm 3 , and the average ODC (II) concentration ≦ 1 × 10 16 / The optical fiber preform according to <6> or <7>, which is cm 3 .

<9>コアとクラッドの界面から±10μmの領域において、平均OH濃度≦200ppm、平均ODC(I)濃度≦1×1018個/cm3、平均ODC(II)濃度≦5×1016個/cm3である<6>〜<8>のいずれかに記載の光ファイバプリフォーム。 <9> In the range of ± 10 μm from the interface between the core and the clad, the average OH concentration ≦ 200 ppm, the average ODC (I) concentration ≦ 1 × 10 18 / cm 3 , and the average ODC (II) concentration ≦ 5 × 10 16 / The optical fiber preform according to any one of <6> to <8>, which is cm 3 .

<10><4>に記載のクラッド材の製造方法であって、ガラス形成原料を火炎加水分解して得られるSiO2ガラス微粒子を基材に堆積、成長させて多孔質SiO2ガラス体を形成する工程と、得られた多孔質SiO2ガラス体を、F含有ガス、酸素、および希ガスを含む雰囲気中で1000℃以上で熱処理してFドープされた多孔質SiO2ガラス体を得る工程と、得られたFドープされた多孔質SiO2ガラス体を、酸素および希ガスを含む雰囲気中で500℃以上で熱処理して酸素処理後のFドープされた多孔質SiO2ガラス体を得る工程と、得られた酸素処理後のFドープされた多孔質SiO2ガラス体を密度2.0〜2.3g/cm3の透明なガラス体として、クラッド材を得る工程と、を含むことを特徴とするクラッド材の製造方法。 <10> The method for producing a clad material according to <4>, wherein SiO 2 glass fine particles obtained by flame hydrolysis of a glass forming raw material are deposited and grown on a base material to form a porous SiO 2 glass body And a step of heat-treating the obtained porous SiO 2 glass body at 1000 ° C. or higher in an atmosphere containing F-containing gas, oxygen, and a rare gas to obtain an F-doped porous SiO 2 glass body. And a step of heat-treating the obtained F-doped porous SiO 2 glass body in an atmosphere containing oxygen and a rare gas at 500 ° C. or higher to obtain an F-doped porous SiO 2 glass body after the oxygen treatment; And a step of obtaining a clad material from the obtained oxygen-treated F-doped porous SiO 2 glass body as a transparent glass body having a density of 2.0 to 2.3 g / cm 3. To manufacture clad material Law.

<11><5>に記載のクラッド材の製造方法であって、
ガラス形成原料を火炎加水分解して得られるSiO2ガラス微粒子を基材に堆積、成長させて多孔質SiO2ガラス体を形成する工程と、
得られた多孔質SiO2ガラス体を、F含有ガス、酸素、および希ガスを含む雰囲気中で1000℃以上で熱処理してFドープされた多孔質SiO2ガラス体を得る工程と、
得られたFドープされた多孔質SiO2ガラス体を、酸素および希ガスを含む雰囲気中で500℃以上で熱処理して酸素処理後のFドープされた多孔質SiO2ガラス体を得る工程と、得られた酸素処理後のFドープされた多孔質SiO2ガラス体を密度2.0〜2.3g/cm3の透明なガラス体とする工程と、得られた透明なガラス体をチューブ状に切削加工してチューブ状のガラス体とする工程と、得られたチューブ状のガラス体を精密研磨してガラスチューブを得る工程と、得られたガラスチューブを精密洗浄してクラッド材を得る工程と、を含むことを特徴とするクラッド材の製造方法。
<11> A method for producing a clad material according to <5>,
A step of depositing and growing SiO 2 glass fine particles obtained by flame hydrolysis of a glass forming raw material on a substrate to form a porous SiO 2 glass body;
A step of heat-treating the obtained porous SiO 2 glass body at 1000 ° C. or higher in an atmosphere containing F-containing gas, oxygen, and a rare gas to obtain an F-doped porous SiO 2 glass body;
The resulting F-doped porous SiO 2 glass body, and obtaining the oxygen and heat-treated at 500 ° C. or higher is F-doped after oxygen treatment in an atmosphere containing a rare gas porous SiO 2 glass body, The step of converting the obtained F-doped porous SiO 2 glass body after oxygen treatment into a transparent glass body having a density of 2.0 to 2.3 g / cm 3 , and the obtained transparent glass body into a tube shape A step of cutting into a tube-shaped glass body, a step of precisely polishing the obtained tube-shaped glass body to obtain a glass tube, and a step of precisely cleaning the obtained glass tube to obtain a clad material The manufacturing method of the clad material characterized by including these.

<12><11>に記載の製造方法により、平均OH濃度≦10ppm、平均F濃度≧7000ppm、平均O2濃度≦1×1016個/cm3、平均H2濃度≦1×1016個/cm3、平均ODC(I)濃度≦5×1015個/cm3、平均ODC(II)濃度≦5×1014個/cm3、平均NBOHC濃度≦5×1015個/cm3、平均E´センター濃度≦5×1015個/cm3であり、クラッド材の内壁表面から深さ20μmの領域における平均OH濃度≦10ppmであり、クラッド材の内壁表面から深さ10μmの領域における平均OH濃度≦50ppmであるクラッド材を得る工程と、平均OH濃度≦10ppm、平均F濃度≦1000ppm、平均O2濃度≦1×1016個/cm3、平均ODC(I)濃度≦5×1015個/cm3、平均ODC(II)濃度≦5×1014個/cm3である石英ガラスロッドの外周表面を精密研磨および精密洗浄してコア材を得る工程と、ロッドインチューブ法によりクラッド材中にコア材を挿入した後、外周を研削し、さらに精密研磨および精密洗浄して光ファイバプリフォームを得る工程と、を含むことを特徴とする光ファイバプリフォームの製造方法。 <12> According to the production method described in <11>, average OH concentration ≦ 10 ppm, average F concentration ≧ 7000 ppm, average O 2 concentration ≦ 1 × 10 16 pieces / cm 3 , average H 2 concentration ≦ 1 × 10 16 pieces / cm 3 , average ODC (I) concentration ≦ 5 × 10 15 pieces / cm 3 , average ODC (II) concentration ≦ 5 × 10 14 pieces / cm 3 , average NBOHC concentration ≦ 5 × 10 15 pieces / cm 3 , average E The center concentration ≦ 5 × 10 15 pieces / cm 3 , the average OH concentration in the region 20 μm deep from the inner wall surface of the clad material ≦ 10 ppm, and the average OH concentration in the region 10 μm deep from the inner wall surface of the clad material ≦ 50 ppm for obtaining a clad material, average OH concentration ≦ 10 ppm, average F concentration ≦ 1000 ppm, average O 2 concentration ≦ 1 × 10 16 / cm 3 , average ODC (I) concentration ≦ 5 × 10 15 / cm 3, the average ODC Obtaining a core material of the outer peripheral surface of the quartz glass rod is II) concentration ≦ 5 × 10 14 atoms / cm 3 by precision grinding and precision cleaning, after inserting the core material into the clad material by a rod-in-tube method A method of manufacturing an optical fiber preform, comprising the steps of: grinding an outer periphery, and further precision polishing and cleaning to obtain an optical fiber preform.

<13>精密研磨および精密洗浄が施されたコア材および精密研磨および精密洗浄が施されたクラッド材が、それぞれ下記(1)〜(3)を満たす<12>に記載の光ファイバプリフォームの製造方法。
(1)処理後の面の表面粗さRaが10nm以下。
(2)処理後の面に大きさ50μm以上のパーティクルが存在しない。
(3)処理後の面に幅11μm以上のスクラッチが存在しない。
<13> The optical fiber preform according to <12>, wherein the core material subjected to precision polishing and precision cleaning and the clad material subjected to precision polishing and precision cleaning satisfy the following (1) to (3), respectively: Production method.
(1) The surface roughness Ra of the treated surface is 10 nm or less.
(2) No particles having a size of 50 μm or more are present on the treated surface.
(3) There is no scratch having a width of 11 μm or more on the treated surface.

<14>コア材の外径とクラッド材の内径の差を2mm以内とする<12>または<13>に記載の光ファイバプリフォームの製造方法。   <14> The method for producing an optical fiber preform according to <12> or <13>, wherein a difference between an outer diameter of the core material and an inner diameter of the clad material is set to 2 mm or less.

<15><12>〜<14>のいずれかに記載の製造方法で光ファイバプリフォームを得て、光ファイバプリフォームを紡糸して光ファイバを得ることを特徴とする光ファイバの製造方法。   <15> A method for producing an optical fiber, comprising: obtaining an optical fiber preform by the production method according to any one of <12> to <14>, and spinning the optical fiber preform to obtain an optical fiber.

<16>水素ドープされた石英ガラスからなる光ファイバの製造方法であって、
光ファイバ中を伝送する光の光ファイバ1mあたりの内部透過率が波長193nmの光について65%以上かつ波長180nmの光について25%以上であり、平均H2濃度≦1×1016個/cm3である光ファイバを水素雰囲気中で400℃未満の温度にて一定時間保持し、光ファイバ中を伝送する光の光ファイバ1mあたりの内部透過率が波長193nmの光について65%以上かつ波長180nmの光について30%以上である光ファイバを得ることを特徴とする水素ドープされた光ファイバの製造方法。
<16> A method for producing an optical fiber made of quartz glass doped with hydrogen,
The internal transmittance of light transmitted through the optical fiber per meter of optical fiber is 65% or more for light with a wavelength of 193 nm and 25% or more for light with a wavelength of 180 nm, and the average H 2 concentration ≦ 1 × 10 16 pieces / cm 3. The optical fiber is held in a hydrogen atmosphere at a temperature of less than 400 ° C. for a certain time, and the internal transmittance per 1 m of the optical fiber of the light transmitted through the optical fiber is 65% or more and the wavelength of 180 nm. A method for producing a hydrogen-doped optical fiber, comprising obtaining an optical fiber that is 30% or more of light.

<17>15〜400℃、0.2〜15MPaの水素含有雰囲気下で15時間以上保持して水素処理を行う<16>に記載の水素ドープされた光ファイバの製造方法。   <17> The method for producing a hydrogen-doped optical fiber according to <16>, wherein the hydrogen treatment is performed by holding in a hydrogen-containing atmosphere of 15 to 400 ° C. and 0.2 to 15 MPa for 15 hours or more.

<18>光ファイバ中を伝送する光の光ファイバ1mあたりの内部透過率が波長193nmの光について65%以上かつ波長180nmの光について30%以上であり、エネルギー密度2mJ/cmのArFエキシマレーザーを1kHzの周波数で照射した場合において、照射直後の透過エネルギー密度に対する5×10パルス照射した後の透過エネルギー密度が0.6以上である、水素ドープされた光ファイバ。 <18> ArF excimer laser having an internal transmittance of 65% or more for light having a wavelength of 193 nm and 30% or more for light having a wavelength of 180 nm, and an energy density of 2 mJ / cm 2 for light transmitted through the optical fiber. Is a hydrogen-doped optical fiber having a transmission energy density of 0.6 or more after irradiation with 5 × 10 6 pulses with respect to the transmission energy density immediately after irradiation.

本発明によれは、水素処理や酸素処理を施さなくとも、紫外光を伝送する際の伝送損失が低い光ファイバが得られる。   According to the present invention, an optical fiber having a low transmission loss when transmitting ultraviolet light can be obtained without performing hydrogen treatment or oxygen treatment.

図1は、例1および例2のクラッド材の透過率スペクトルを示すグラフである。FIG. 1 is a graph showing transmittance spectra of the clad materials of Examples 1 and 2. 図2は、例7〜例9の光ファイバの透過率スペクトルを示すグラフである。FIG. 2 is a graph showing transmittance spectra of the optical fibers of Examples 7 to 9. 図3は、例10〜例12の光ファイバの透過率スペクトルを示すグラフである。FIG. 3 is a graph showing transmittance spectra of the optical fibers of Examples 10 to 12. 図4は、例9、例13および例14の光ファイバ透過率スペクトルを示すグラフである。FIG. 4 is a graph showing optical fiber transmittance spectra of Examples 9, 13, and 14. 図5は、例10および例11の光ファイバにおける照射パルス数と規格化透過エネルギー密度の関係を示すグラフである。FIG. 5 is a graph showing the relationship between the number of irradiation pulses and the normalized transmission energy density in the optical fibers of Examples 10 and 11. 図6は、例10および例11の光ファイバにおける照射パルス数と規格化透過エネルギー密度の関係を示すグラフである。FIG. 6 is a graph showing the relationship between the number of irradiation pulses and the normalized transmission energy density in the optical fibers of Examples 10 and 11. 図7は、例10および例12の光ファイバにおける照射パルス数と規格化透過エネルギー密度の関係を示すグラフである。FIG. 7 is a graph showing the relationship between the number of irradiation pulses and the normalized transmission energy density in the optical fibers of Examples 10 and 12.

本明細書において、特に説明のない場合、ppmは、質量ppmを表す。   In the present specification, unless otherwise specified, ppm represents mass ppm.

<光ファイバ>
本発明の光ファイバにおいて、光ファイバ中を伝送する光の光ファイバ1mあたりの内部透過率は波長193nmの光について65%以上である。65%未満だと、ArFレーザ光等波長193nmの光に対して使用する際、吸収が問題となる。より好ましくは70%以上である。一方、75%以上にすることは通常困難であり、水素処理や酸素処理などを必要とする。そのため、水素処理を行わない光ファイバにおいては、193nmの光の内部透過率は1mあたり75%未満であるのが一般的である。
<Optical fiber>
In the optical fiber of the present invention, the internal transmittance per 1 m of the optical fiber of light transmitted through the optical fiber is 65% or more for the light having a wavelength of 193 nm. If it is less than 65%, absorption becomes a problem when used for light having a wavelength of 193 nm such as ArF laser light. More preferably, it is 70% or more. On the other hand, it is usually difficult to make it 75% or more, and hydrogen treatment or oxygen treatment is required. Therefore, in an optical fiber not subjected to hydrogen treatment, the internal transmittance of light at 193 nm is generally less than 75% per meter.

本発明の光ファイバにおいて、光ファイバ中を伝送する光の光ファイバ1mあたりの内部透過率は波長180nmの光について25%以上である。25%未満だと、真空紫外光を光ファイバ中に入射した場合、欠陥を誘起して、透過率を悪化させるなどの問題が生じる。より好ましくは26%以上、さらに好ましくは30%以上、特に好ましくは50%以上である。一方、70%以上にすることは通常困難であり、水素処理や酸素処理などを必要とする。そのため、水素処理を行わない光ファイバにおいては、通常、180nmの光の内部透過率は1mあたり70%未満または65%未満であるのが一般的である。   In the optical fiber of the present invention, the internal transmittance per 1 m of the optical fiber of light transmitted through the optical fiber is 25% or more for light having a wavelength of 180 nm. If it is less than 25%, when vacuum ultraviolet light is incident on the optical fiber, problems such as inducing defects and deteriorating transmittance occur. More preferably, it is 26% or more, further preferably 30% or more, and particularly preferably 50% or more. On the other hand, it is usually difficult to make it 70% or more, and hydrogen treatment or oxygen treatment is required. Therefore, in an optical fiber that is not subjected to hydrogen treatment, the internal transmittance of light at 180 nm is generally less than 70% or less than 65% per meter.

本発明の光ファイバは、平均H2濃度が1×1016個/cm3以下である。特許文献2、3に記載されているように、上記の高い内部透過率は光ファイバを水素処理することによって得ることができる。しかしながら、水素処理で光ファイバ中に含有せしめた水素分子は、光ファイバを常温や高温下で長期保存すると光ファイバから外に拡散してしまい、光ファイバの使用可能期間が短いという問題がある。したがって、水素処理を行わずに上記の透過率を達成することにより、長時間の使用に耐え、かつ紫外光耐久性に優れた高パワー光伝送用または紫外光伝送用光ファイバとすることができる。本発明の光ファイバにおいて、平均H2濃度は1×1015個/cm3以下が好ましく、水素分子を実質的に含まないことが特に好ましい。 The optical fiber of the present invention has an average H 2 concentration of 1 × 10 16 pieces / cm 3 or less. As described in Patent Documents 2 and 3, the high internal transmittance can be obtained by treating an optical fiber with hydrogen. However, there is a problem that the hydrogen molecules incorporated in the optical fiber by hydrogen treatment diffuse out of the optical fiber when the optical fiber is stored for a long time at room temperature or high temperature, and the usable period of the optical fiber is short. Therefore, by achieving the above transmittance without performing hydrogen treatment, it is possible to obtain a high-power optical transmission fiber or an ultraviolet transmission optical fiber that can withstand long-term use and has excellent ultraviolet light durability. . In the optical fiber of the present invention, the average H 2 concentration is preferably 1 × 10 15 atoms / cm 3 or less, and particularly preferably substantially free of hydrogen molecules.

本発明の光ファイバは、各々石英ガラスからなるコアおよびクラッドを有し、コアの平均OH濃度≦10ppm、平均F濃度≦1000ppmであり、クラッドの平均OH濃度≦10ppm、平均F濃度≧7000ppmであり、ファイバの平均ODC(II)濃度≦1×1012個/cm3、平均NBOHC濃度≦5×1012個/cm3、平均E´センター濃度≦1×1012個/cm3であることが好ましい。ここで、平均OH濃度、平均F濃度とは、コアおよびクラッドそれぞれの部分の平均濃度であり、界面の影響はほとんど含まれない。 The optical fiber of the present invention has a core and a clad each made of quartz glass, the average OH concentration of the core is ≦ 10 ppm, the average F concentration is ≦ 1000 ppm, the average OH concentration of the clad is ≦ 10 ppm, and the average F concentration is ≧ 7000 ppm. The average ODC (II) concentration of the fiber ≦ 1 × 10 12 pieces / cm 3 , the average NBOHC concentration ≦ 5 × 10 12 pieces / cm 3 , and the average E ′ center concentration ≦ 1 × 10 12 pieces / cm 3. preferable. Here, the average OH concentration and the average F concentration are average concentrations of the core and the clad, respectively, and hardly include the influence of the interface.

本発明の光ファイバにおいて、コアおよびクラッドの平均OH濃度を10ppm以下とすることにより、レーザピークパワーで50KW/cm2以上の高エネルギー光(以下、単に「高エネルギー光」と記載する場合もある。)照射時および紫外光照射時における石英ガラスの体積減少を伴う屈折率変化を少なくすることができ、両光照射に対し殆ど劣化を生じない耐久性に優れた高パワー光伝送用または紫外光伝送用光ファイバとすることができる。高エネルギー光照射時および紫外光照射時における石英ガラスの体積変化のメカニズムについては明確にわかっていないが、石英ガラス中のOH基は、高エネルギー光または紫外光として用いるレーザなどの高い電場がかかると再配列がおこり体積減少を伴う屈折率変化が生じると考えられる。本発明の光ファイバにおいて、コアおよびクラッドの平均OH濃度は8ppm以下がより好ましく、4ppm以下が特に好ましい。OHは実質的に含まれないほうが好ましい。 In the optical fiber of the present invention, when the average OH concentration of the core and the clad is 10 ppm or less, high energy light (hereinafter, simply referred to as “high energy light”) having a laser peak power of 50 KW / cm 2 or more. .) Refractive index change accompanying volume reduction of quartz glass during irradiation and ultraviolet light irradiation can be reduced, and high power light transmission or ultraviolet light with excellent durability that hardly causes deterioration due to both light irradiations It can be set as the optical fiber for transmission. The mechanism of volume change of quartz glass during irradiation with high energy light and ultraviolet light is not clearly understood, but the OH group in quartz glass is subject to a high electric field such as a laser used as high energy light or ultraviolet light. It is considered that rearrangement occurs and a refractive index change accompanied by volume reduction occurs. In the optical fiber of the present invention, the average OH concentration of the core and the clad is more preferably 8 ppm or less, and particularly preferably 4 ppm or less. It is preferable that OH is not substantially contained.

本発明の光ファイバにおいて、用いるクラッド材の平均F濃度を7000ppm以上とすることにより、E´センターやNBOHC(Non-Bridging Oxygen Hole Center、非架橋酸素ラジカル)等の欠陥の前駆体となる構造を減らし、紡糸して光ファイバを作製する際の欠陥の発生が抑制できる。また、クラッドを構成する石英ガラス中にSi−F構造が形成されるため、光ファイバの高エネルギー光照射時または紫外光照射時の耐性が向上する。本発明の光ファイバにおいて、クラッドの平均F濃度は9000ppm以上がより好ましく、10000ppm以上がさらに好ましく、14000ppm以上が特に好ましい。本発明の光ファイバにおいて、クラッドの平均F濃度は30000ppm以下であることがより好ましい。30000ppm超では酸素欠乏欠陥が生じやすくなる。   In the optical fiber of the present invention, a structure that becomes a precursor of defects such as E ′ center and NBOHC (Non-Bridging Oxygen Hole Center, non-bridging oxygen radical) by setting the average F concentration of the clad material to be 7000 ppm or more. It is possible to reduce the occurrence of defects when spinning and spinning to produce an optical fiber. In addition, since the Si-F structure is formed in the quartz glass constituting the cladding, the durability of the optical fiber when irradiated with high energy light or ultraviolet light is improved. In the optical fiber of the present invention, the average F concentration of the clad is more preferably 9000 ppm or more, further preferably 10,000 ppm or more, and particularly preferably 14,000 ppm or more. In the optical fiber of the present invention, the average F concentration of the clad is more preferably 30000 ppm or less. If it exceeds 30000 ppm, oxygen deficiency defects tend to occur.

本発明の光ファイバは、コアおよびクラッド中の平均Cl濃度は50ppm以下であることが好ましい。塩素を含有すると、紫外線照射時の耐光性が悪化する。コアおよびクラッド中の平均Cl濃度はより好ましくは10ppm以下であり、さらに好ましくは1000ppb以下、特に好ましくは10ppb以下、最も好ましくは実質的に塩素を含まない。平均塩素濃度は蛍光X線やSIMS(Secondary Ion Mass Spectrometer)によって測定することができる。これらの方法での塩素の測定限界は5ppmである。また、より精度のよい測定方法として、荷電粒子放射化分析がある。この方法での塩素の測定限界は10ppb程度である。塩素を含む原料、例えば、四塩化ケイ素などを原料として石英ガラスを作製した場合、測定限界以下の塩素を含むことが考えられる。そのため、実質的に塩素を含まないコアおよびクラッドからなる光ファイバを作製するためには、塩素を含まない原料、例えば、RnSi(OR')4−n(R、R'は水素原子、または炭素1〜4のアルキル基)で示されるアルコキシシランを用いて作製した石英ガラスからなるプリフォームを紡糸して作製することが好ましい。また、後述する実施例では、塩素を含む原料を用いているが、塩素を含む原料を用いた場合は、スートを減圧下で焼成することにより、塩素濃度を10ppb以下とすることができる。 In the optical fiber of the present invention, the average Cl concentration in the core and the clad is preferably 50 ppm or less. When chlorine is contained, the light resistance during ultraviolet irradiation is deteriorated. The average Cl concentration in the core and the clad is more preferably 10 ppm or less, further preferably 1000 ppb or less, particularly preferably 10 ppb or less, and most preferably substantially free of chlorine. The average chlorine concentration can be measured by fluorescent X-rays or SIMS (Secondary Ion Mass Spectrometer). The limit of measurement of chlorine by these methods is 5 ppm. As a more accurate measurement method, there is a charged particle activation analysis. The measurement limit of chlorine by this method is about 10 ppb. In the case where quartz glass is produced using a raw material containing chlorine, such as silicon tetrachloride, as a raw material, it may contain chlorine below the measurement limit. Therefore, in order to produce an optical fiber composed of a core and a clad that do not substantially contain chlorine, a raw material that does not contain chlorine, for example, R n Si (OR ′) 4-n (R and R ′ are hydrogen atoms, Or a preform made of quartz glass produced using an alkoxysilane represented by (an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms). Moreover, although the raw material containing chlorine is used in the Example mentioned later, when the raw material containing chlorine is used, a chlorine concentration can be made into 10 ppb or less by baking soot under reduced pressure.

クラッドについて述べたのと同じ理由により、本発明の光ファイバのコアもFを含有することが好ましい。但し、コアの平均F濃度を高くすると、コアの光線屈折率が低下するので、クラッドの平均F濃度をそれに応じて高くする必要がある。クラッドの平均F濃度が高くなると、光ファイバの平均ODC(II)濃度≦1×1012個/cm3とするのが困難になる。そのため、本発明の光ファイバのコアの平均F濃度は1000ppm以下であることが好ましく、800ppm以下がさらに好ましく、500ppm以下が特に好ましい。本発明の光ファイバのコアの平均F濃度は100ppm以上であることが好ましい。100ppm未満では、OH濃度が増加する、欠陥の前駆体となる構造体を減らすことができないなどの問題が生じる可能性がある。より好ましくは200ppm以上、特に好ましくは300ppm以上である。 For the same reason as described for the cladding, the core of the optical fiber of the present invention preferably also contains F. However, if the average F concentration of the core is increased, the light refractive index of the core is lowered, so that the average F concentration of the cladding needs to be increased accordingly. When the average F concentration of the clad becomes high, it becomes difficult to set the average ODC (II) concentration of the optical fiber ≦ 1 × 10 12 pieces / cm 3 . Therefore, the average F concentration of the core of the optical fiber of the present invention is preferably 1000 ppm or less, more preferably 800 ppm or less, and particularly preferably 500 ppm or less. The average F concentration of the core of the optical fiber of the present invention is preferably 100 ppm or more. If it is less than 100 ppm, problems such as an increase in OH concentration and a failure to reduce the number of structures serving as precursors of defects may occur. More preferably, it is 200 ppm or more, Most preferably, it is 300 ppm or more.

光ファイバのコアおよびクラッド中に酸素欠乏欠陥が存在すると、高エネルギー光照射時または紫外線照射時に該酸素欠乏欠陥からE´センターを発生するおそれがある。本発明の光ファイバの平均ODC(II)濃度は1×1012個/cm3以下とすることが好ましい。これにより、光ファイバ中に存在する酸素欠乏欠陥およびE´センターが極めて少なくなり、高エネルギー光照射または紫外光照射に対し殆ど劣化を生じない耐久性に優れた高パワー光伝送用または紫外光伝送用光ファイバとなる。E´センターの発生は、光ファイバの透過率の低下、絶対屈折率の上昇、屈折率分布の変動、蛍光の発生の原因となる。本発明の光ファイバにおいて、光ファイバ中の平均ODC(II)濃度は5×1011個/cm3以下がより好ましく、2×1011個/cm3以下が特に好ましい。同様の理由から、平均ODC(I)濃度は1×1013個/cm3以下であることが好ましい。 If oxygen-deficient defects are present in the core and cladding of the optical fiber, E ′ centers may be generated from the oxygen-deficient defects when irradiated with high energy light or ultraviolet light. The average ODC (II) concentration of the optical fiber of the present invention is preferably 1 × 10 12 pieces / cm 3 or less. As a result, oxygen-deficient defects and E 'centers existing in the optical fiber are extremely reduced, and durability for high-power light transmission or ultraviolet light transmission is excellent. Optical fiber. The occurrence of the E ′ center causes a decrease in the transmittance of the optical fiber, an increase in the absolute refractive index, a change in the refractive index distribution, and generation of fluorescence. In the optical fiber of the present invention, the average ODC (II) concentration in the optical fiber is more preferably 5 × 10 11 pieces / cm 3 or less, and particularly preferably 2 × 10 11 pieces / cm 3 or less. For the same reason, the average ODC (I) concentration is preferably 1 × 10 13 atoms / cm 3 or less.

本発明の光ファイバにおいて、光ファイバの平均NBOHC濃度は5×1012個/cm3以下であるのが好ましく、2×1012個/cm3以下がより好ましい。NBOHCの発生は、光ファイバの透過率の低下、絶対屈折率の上昇、屈折率分布の変動、蛍光の発生の原因となる。 In the optical fiber of the present invention, the average NBOHC concentration of the optical fiber is preferably 5 × 10 12 pieces / cm 3 or less, more preferably 2 × 10 12 pieces / cm 3 or less. The occurrence of NBOHC causes a decrease in the transmittance of the optical fiber, an increase in the absolute refractive index, a change in the refractive index distribution, and the generation of fluorescence.

本発明の光ファイバにおいて、光ファイバ中の平均E´センター濃度は1×1012個/cm3以下であることが好ましく、5×1011個/cm3以下がより好ましい。 In the optical fiber of the present invention, the average E ′ center concentration in the optical fiber is preferably 1 × 10 12 pieces / cm 3 or less, more preferably 5 × 10 11 pieces / cm 3 or less.

光ファイバ中の平均ODC(II)濃度の測定方法は以下の通りである。カットバック法により光ファイバの透過スペクトルを測定して、163nmおよび245nmの吸収係数から次式によって求める。
平均ODC(II)濃度[個/cm3]=245nmの吸収係数[cm-1]/45×10-18[個-1cm2
また、光ファイバ中を伝送する光の光ファイバ1mあたりの内部透過率が波長193nmの光について65%以上かつ波長180nmの光について25%以上であると、平均ODC(I)濃度は1×1013個/cm3以下であると推定される。
The method for measuring the average ODC (II) concentration in the optical fiber is as follows. The transmission spectrum of the optical fiber is measured by the cutback method, and is obtained from the absorption coefficients of 163 nm and 245 nm by the following equation.
Average ODC (II) concentration [piece / cm 3 ] = absorption coefficient of 245 nm [cm −1 ] / 45 × 10 −18 [piece −1 cm 2 ]
When the internal transmittance per 1 m of the optical fiber transmitted through the optical fiber is 65% or more for light having a wavelength of 193 nm and 25% or more for light having a wavelength of 180 nm, the average ODC (I) concentration is 1 × 10 6. It is estimated that it is 13 pieces / cm 3 or less.

また、光ファイバ中の平均NBOHC濃度および平均E´センター濃度の測定方法は以下の通りである。カットバック法により光ファイバの透過率T%を測定して、吸収係数α[cm-1] = −1/100×ln(T/100)に変換したのち、258nmおよび214nmの吸収係数から次式によって求める。
平均NBOHC濃度[個/cm3]=258nmの吸収係数[cm-1]/5.3×10-18[個-1cm2
平均E´センター濃度[個/cm3]=214nmの吸収係数[cm-1]/25×10-18[個-1cm2
Moreover, the measuring method of the average NBOHC density | concentration and average E 'center density | concentration in an optical fiber is as follows. After measuring the transmittance T% of the optical fiber by the cutback method and converting it to an absorption coefficient α [cm −1 ] = − 1/100 × ln (T / 100), the following equation is obtained from the absorption coefficients of 258 nm and 214 nm. Ask for.
Average NBOHC concentration [pieces / cm 3 ] = 258 nm absorption coefficient [cm −1 ] /5.3×10 −18 [pieces −1 cm 2 ]
Average E ′ center concentration [piece / cm 3 ] = 214 nm absorption coefficient [cm −1 ] / 25 × 10 −18 [piece −1 cm 2 ]

本発明の光ファイバにおける平均OH濃度、平均H2濃度は、それぞれ顕微赤外分光法、顕微ラマン分光法を用いること以外は後述するクラッド材の測定方法と同様にして測定できる。一方、平均F濃度については、下記の方法により測定する。顕微ラマン分光装置を用いてファイバ断面のラマンスペクトルを測定し、SiFによる950cm-1付近のピーク強度を評価する。すなわち、950cm-1におけるSiFによるピーク強度I950を、800cm-1における珪素原子と酸素原子間の結合の基本振動によるピーク強度I800で割った値I950/I800により定量評価する。F濃度が既知である石英ガラスを用いてI950/I800からF濃度を求める検量線を作成し、測定したファイバのI950/I800からF濃度を求める。 The average OH concentration and average H 2 concentration in the optical fiber of the present invention can be measured in the same manner as the cladding material measurement method described later, except that micro-infrared spectroscopy and micro-Raman spectroscopy are used. On the other hand, the average F concentration is measured by the following method. A Raman spectrum of the fiber cross section is measured using a microscopic Raman spectroscope, and the peak intensity around 950 cm −1 due to SiF is evaluated. That is, quantitative evaluation is performed by the value I950 / I800 obtained by dividing the peak intensity I950 due to SiF at 950 cm −1 by the peak intensity I800 due to the fundamental vibration of the bond between the silicon atom and the oxygen atom at 800 cm −1 . A calibration curve for obtaining F concentration from I950 / I800 is prepared using quartz glass with known F concentration, and F concentration is obtained from I950 / I800 of the measured fiber.

本発明の光ファイバは、高パワー光伝送用または紫外光伝送用光ファイバとして用いられることが好ましい。   The optical fiber of the present invention is preferably used as an optical fiber for high power light transmission or ultraviolet light transmission.

<クラッド材>
本発明のクラッド材は、光ファイバプリフォームに用いられる石英ガラスからなるチューブ形状のクラッド材であって、平均OH濃度≦10ppm、平均F濃度≧7000ppm、平均O2濃度≦1×1016個/cm3、平均H2濃度≦1×1016個/cm3、平均ODC(I)濃度≦5×1015個/cm3、平均ODC(II)濃度≦5×1014個/cm3、平均NBOHC濃度≦5×1015個/cm3、平均E´センター濃度≦5×1015個/cm3である。
<Clad material>
The clad material of the present invention is a tube-shaped clad material made of quartz glass used for optical fiber preforms, and has an average OH concentration ≦ 10 ppm, an average F concentration ≧ 7000 ppm, and an average O 2 concentration ≦ 1 × 10 16 / cm 3 , average H 2 concentration ≦ 1 × 10 16 pieces / cm 3 , average ODC (I) concentration ≦ 5 × 10 15 pieces / cm 3 , average ODC (II) concentration ≦ 5 × 10 14 pieces / cm 3 , average The NBOHC concentration ≦ 5 × 10 15 pieces / cm 3 and the average E ′ center concentration ≦ 5 × 10 15 pieces / cm 3 .

本発明のクラッド材の平均OH濃度は10ppm以下である。光ファイバの説明におけるのと同様の理由から、8ppm以下がより好ましく、4ppm以下が特に好ましい。OHは実質的に含まれないほうが好ましい。   The average OH concentration of the clad material of the present invention is 10 ppm or less. For the same reason as in the description of the optical fiber, 8 ppm or less is more preferable, and 4 ppm or less is particularly preferable. It is preferable that OH is not substantially contained.

本発明のクラッド材の平均F濃度は7000ppm以上である。光ファイバの説明におけるのと同様の理由から、9000ppm以上がより好ましく、10000ppm以上がさらに好ましく、14000ppm以上が特に好ましい。また、30000ppm以下であることがより好ましい。   The average F concentration of the clad material of the present invention is 7000 ppm or more. For the same reason as in the description of the optical fiber, 9000 ppm or more is more preferable, 10,000 ppm or more is more preferable, and 14000 ppm or more is particularly preferable. Moreover, it is more preferable that it is 30000 ppm or less.

本発明のクラッド材の平均O2濃度は1×1016個/cm3である。クラッド材の平均O2濃度が高いと、酸素過剰欠陥が発生するおそれがある。クラッドに酸素過剰欠陥が存在すると、クラッドから作製したプリフォームを紡糸して光ファイバを作製する際に該酸素過剰欠陥から非架橋酸素ラジカル(NBOHC)が発生するおそれがある。NBOHCの発生は、光ファイバの透過率の低下、絶対屈折率の上昇、屈折率分布の変動、蛍光の発生の原因となる。1×1015個/cm3以下が好ましい。 The average O 2 concentration of the clad material of the present invention is 1 × 10 16 pieces / cm 3 . When the average O 2 concentration of the clad material is high, oxygen excess defects may occur. When oxygen-excess defects exist in the clad, there is a possibility that non-bridging oxygen radicals (NBOHC) are generated from the oxygen-excess defects when a preform produced from the clad is spun to produce an optical fiber. The occurrence of NBOHC causes a decrease in the transmittance of the optical fiber, an increase in the absolute refractive index, a change in the refractive index distribution, and the generation of fluorescence. 1 × 10 15 pieces / cm 3 or less is preferable.

本発明のクラッド材の平均H2濃度は1×1016個/cm3以下である。光ファイバの説明におけるのと同様の理由から、1×1015個/cm3以下が好ましく、水素分子を実質的に含まないことが特に好ましい。 The average H 2 concentration of the clad material of the present invention is 1 × 10 16 pieces / cm 3 or less. For the same reason as in the description of the optical fiber, it is preferably 1 × 10 15 pieces / cm 3 or less, and particularly preferably substantially free of hydrogen molecules.

本発明のクラッド材の平均ODC(I)濃度、平均ODC(II)濃度はそれぞれ5×1015個/cm3以下、5×1014個/cm3以下である。光ファイバの説明におけるのと同様の理由から平均ODC(I)濃度は1×1015個/cm3以下が好ましい。また、平均ODC(II)濃度は2×1014個/cm3以下が好ましい。 The average ODC (I) concentration and the average ODC (II) concentration of the clad material of the present invention are 5 × 10 15 pieces / cm 3 or less and 5 × 10 14 pieces / cm 3 or less, respectively. For the same reason as in the description of the optical fiber, the average ODC (I) concentration is preferably 1 × 10 15 pieces / cm 3 or less. The average ODC (II) concentration is preferably 2 × 10 14 atoms / cm 3 or less.

本発明のクラッド材の平均NBOHC濃度は5×1015個/cm3以下である。NBOHCの発生は、光ファイバの透過率の低下、蛍光の発生の原因となる。1×1015個/cm3以下が好ましい。
本発明のクラッド材の平均E´センター濃度は5×1015個/cm3以下である。E´センターは、光ファイバの透過率の低下、絶対屈折率の上昇、屈折率分布の変動、蛍光の発生の原因となる。1×1015個/cm3以下がより好ましく、5×1014個/cm3以下がさらに好ましい。
The average NBOHC concentration of the clad material of the present invention is 5 × 10 15 pieces / cm 3 or less. The generation of NBOHC causes a decrease in the transmittance of the optical fiber and the generation of fluorescence. 1 × 10 15 pieces / cm 3 or less is preferable.
The average E ′ center concentration of the clad material of the present invention is 5 × 10 15 pieces / cm 3 or less. The E ′ center causes a decrease in the transmittance of the optical fiber, an increase in the absolute refractive index, a change in the refractive index distribution, and generation of fluorescence. 1 × 10 15 pieces / cm 3 or less is more preferable, and 5 × 10 14 pieces / cm 3 or less is more preferable.

クラッド材のOH濃度は公知の方法を用いて測定することができる。例えば、赤外分光光度計による測定を行い、2.7μm波長での吸収ピークからOH濃度を求めることができる(J.P.Williams et.al.,American Ceramic Society Bulletin,55(5),524,1976)。本法による検出限界は0.1質量ppmである。   The OH concentration of the clad material can be measured using a known method. For example, the measurement can be performed with an infrared spectrophotometer, and the OH concentration can be obtained from the absorption peak at a wavelength of 2.7 μm (JP Williams et. Al., American Ceramic Society Bulletin, 55 (5), 524, 1976). . The detection limit by this method is 0.1 mass ppm.

クラッド材のF濃度は公知の方法を用いて測定することができ、例えば、以下の手順で測定することができる。クラッド材の一部を無水炭酸ナトリウムにより加熱融解し、得られた融液に蒸留水および塩酸を融液に対する体積比でそれぞれ1ずつ加えて試料液を調整する。試料液の起電力をフッ素イオン選択性電極および比較電極としてラジオメータトレーディング社製No.945−220およびNo.945−468をそれぞれ用いてラジオメータにより測定し、フッ素イオン標準溶液を用いてあらかじめ作成した検量線に基づいて、フッ素含有量を求める(日本化学会誌、1972(2),350)。なお本法による検出限界は10ppmである。   The F concentration of the clad material can be measured using a known method. For example, it can be measured by the following procedure. A part of the cladding material is heated and melted with anhydrous sodium carbonate, and distilled water and hydrochloric acid are added to the obtained melt one by one in a volume ratio with respect to the melt to prepare a sample solution. The electromotive force of the sample solution was used as a fluorine ion selective electrode and a reference electrode. 945-220 and no. 945-468, respectively, are measured with a radiometer, and the fluorine content is obtained based on a calibration curve prepared in advance using a fluorine ion standard solution (The Chemical Society of Japan, 1972 (2), 350). The detection limit by this method is 10 ppm.

クラッド材のO2濃度の測定方法は以下の通りである。波長1064nmもしくは765nmのレーザで励起し、1272nmピークの発光を測定する。測定には1272nmの波長をもつ光を測定できる検出器を用いて行う(L. Skuja and B. Guttler、''Detection of Interstitial Oxygen Molecules in SiO2 Glass by a Direct Photoexcitation of the Infrared Luminescence of Singlet O2 '' Physical Review Letters、(米国)、1996年、第77巻、第10号、P.2093−2096))。 The measuring method of the O 2 concentration of the clad material is as follows. Excitation is performed with a laser having a wavelength of 1064 nm or 765 nm, and emission of a 1272 nm peak is measured. Measurement is performed using a detector capable of measuring light having a wavelength of 1272 nm (L. Skuja and B. Guttler, '' Detection of Interstitial Oxygen Molecules in SiO 2 Glass by a Direct Photoexcitation of the Infrared Luminescence of Singlet O 2 Physical Review Letters, (USA), 1996, Vol. 77, No. 10, P.2093-2096)).

酸素の濃度は発光スペクトルのピーク強度Iに比例するため、予め酸素濃度の既知な標準試料の発光ピーク強度との比から平均O2濃度を算出することができる。標準試料がない場合は、Raman shift:490cm-1の固有なラマン線のピーク強度IRが試料に依らず一定となることから、発光スペクトルのピーク強度Iと、ラマンピーク強度IRの比I/IRから、平均O2濃度≒5×1017 I/IR [cm-3]の関係式により、平均O2濃度を算出することができる。 Since the oxygen concentration is proportional to the peak intensity I of the emission spectrum, the average O 2 concentration can be calculated from the ratio to the emission peak intensity of a standard sample whose oxygen concentration is known in advance. When there is no standard sample, the Raman intensity peak intensity I R of Raman shift: 490 cm −1 is constant regardless of the sample, and the ratio I of the emission spectrum peak intensity I to the Raman peak intensity I R From / I R , the average O 2 concentration can be calculated by the relational expression of average O 2 concentration≈5 × 10 17 I / I R [cm −3 ].

クラッド材のH2濃度は以下のように測定する。ラマン分光測定を行い、レーザラマンスペクトルの4135cm−1の散乱ピーク強度I4135と、ケイ素と酸素との間の基本振動である800cm−1の散乱ピーク強度I800を求める。両者の強度比(=I4135/I800)より、水素分子濃度(分子/cm)を求める(V.S.Khotimchenko et.al.,Zhurnal Prikladnoi Spektroskopii,Vol.46,No.6,987〜997,1986)。 The H 2 concentration of the clad material is measured as follows. A Raman spectroscopic measurement is performed, and a scattering peak intensity I 4135 of 4135 cm −1 in the laser Raman spectrum and a scattering peak intensity I 800 of 800 cm −1 which is a fundamental vibration between silicon and oxygen are obtained. The hydrogen molecule concentration (molecules / cm 3 ) is determined from the intensity ratio (= I 4135 / I 800 ) (VSKhotimchenko et.al., Zhurnal Prikladnoi Spektroskopii, Vol. 46, No. 6, 987 to 997, 1986). .

クラッド材の平均ODC(I)濃度、平均ODC(II)濃度の測定方法は以下の通りである。
まず、分光光度計を用いて透過率スペクトルT[%]を測定し、これを吸収係数α=−1/D×ln(T/100)[cm-1]に変換する(Dは試料厚をcm単位で表したものである)。
次に、ODC(I)については、163nmにピークを持つ吸収帯のピーク強度α[cm-1]を75×1018[cm2/個]で割った値を平均ODC(I)濃度とする。
ODC(II)については、245nmにピークを持つ吸収帯のピーク強度α[cm-1]を45×1018[cm2/個]で割った値を平均ODC(II)濃度とする。
The measuring method of the average ODC (I) concentration and the average ODC (II) concentration of the clad material is as follows.
First, a transmittance spectrum T [%] is measured using a spectrophotometer, and this is converted into an absorption coefficient α = −1 / D × ln (T / 100) [cm −1 ] (D is the sample thickness). (expressed in cm).
Next, for ODC (I), the value obtained by dividing the peak intensity α [cm −1 ] of the absorption band having a peak at 163 nm by 75 × 10 18 [cm 2 / piece] is defined as the average ODC (I) concentration. .
For ODC (II), a value obtained by dividing the peak intensity α [cm −1 ] of an absorption band having a peak at 245 nm by 45 × 10 18 [cm 2 / piece] is defined as the average ODC (II) concentration.

平均ODC(I)濃度が1013個/cm3以下の場合には、以下の測定方法を用いることが好ましい。測定試料、具体的には、寸法15mm×15mm×100mmで15mm×15mmの面が両面鏡面となっている試料に対し、15mm×15mmの鏡面に垂直に163nmにピークを持つランプ光を入射する。ランプ光は150W以上の重水素ランプを用いると、透過率の僅かな差を検出できる程の光強度が得られるため好ましい。このランプ光を光チョッパー(80kHz)を通してハーフミラーに入射させる。ハーフミラーにより分光された光の一方は光電子増倍管Iへ入射させ、他方は試料を透過させた後に、光電子増倍管IIへ入射させて、これらの出力電圧を比較する。光電子増倍管IとIIの光強度−電圧特性は通常一致しないので、ODC(I)濃度が既知の試料を同条件で測定した場合の比率と比較することで、高感度で平均ODC(I)濃度を測定することができる。 When the average ODC (I) concentration is 10 13 pieces / cm 3 or less, it is preferable to use the following measuring method. Lamp light having a peak at 163 nm perpendicular to the 15 mm × 15 mm mirror surface is incident on a measurement sample, specifically, a sample having dimensions of 15 mm × 15 mm × 100 mm and a 15 mm × 15 mm surface being a double-sided mirror surface. As the lamp light, it is preferable to use a deuterium lamp having a power of 150 W or more because light intensity sufficient to detect a slight difference in transmittance can be obtained. This lamp light is made incident on the half mirror through a light chopper (80 kHz). One of the light split by the half mirror is incident on the photomultiplier tube I, the other is transmitted through the sample, and then incident on the photomultiplier tube II, and the output voltages thereof are compared. Since the light intensity-voltage characteristics of the photomultiplier tubes I and II do not usually match, the average ODC (I with high sensitivity can be obtained by comparing with the ratio when a sample having a known ODC (I) concentration is measured under the same conditions. ) The concentration can be measured.

また、平均ODC(II)濃度が1012個/cm3以下の場合には、以下の測定方法を用いることが好ましい。測定試料、具体的には、寸法15mm×15mm×30mmで全面鏡面となっている試料に対し、ArFレーザー(波長193nm)、KrFレーザー(波長248nm)等の光を照射し、試料から出てくる280nm付近の発光強度を測定する。この際、ODC(II)濃度が既知の試料を同条件で測定した場合の発光強度と比較することで、平均ODC(II)濃度を高感度で測定することができる。 When the average ODC (II) concentration is 10 12 / cm 3 or less, it is preferable to use the following measuring method. A measurement sample, specifically, a sample having a dimension of 15 mm × 15 mm × 30 mm and a mirror surface is irradiated with light such as ArF laser (wavelength 193 nm), KrF laser (wavelength 248 nm), and the sample comes out. The emission intensity near 280 nm is measured. At this time, the average ODC (II) concentration can be measured with high sensitivity by comparing the emission intensity when a sample having a known ODC (II) concentration is measured under the same conditions.

また、クラッド材の平均NBOHC濃度および平均E´センター濃度の測定方法は以下の通りである。まず、測定の対象となるガラスを例えば厚み1.5cmに切り出し、この両面を鏡面研磨したのち、分光光度計を用いて透過率T%を測定する。ただし、透過率T%から直接変換して求めた258nmおよび214nmの吸収係数は、試料の入射面および出射面での反射損失を含んだ値であり、内部透過率そのものを反映していない。このため、反射損を3%として透過率T%から差し引いたものから、それぞれの波長での吸収係数α[cm-1] = −1/D×ln((T−3)/100)を求めた(Dは試料厚をcm単位で表したものであるので、この場合、D=1.5である)。平均NBOHC濃度および平均E´センター濃度は、次式によって求める。
平均NBOHC濃度[個/cm3]=258nmの吸収係数[cm-1]/5.3×10-18[個-1cm2
平均E´センター濃度[個/cm3]=214nmの吸収係数[cm-1]/25×10-18[個-1cm2
この方法によって求められる平均NBOHC濃度および平均E´センター濃度の検出限界は2×1014個/cm3である。
Moreover, the measuring method of the average NBOHC density | concentration of a clad material and an average E 'center density | concentration is as follows. First, the glass to be measured is cut into a thickness of 1.5 cm, for example, and both surfaces are mirror-polished, and then the transmittance T% is measured using a spectrophotometer. However, the absorption coefficients of 258 nm and 214 nm obtained by direct conversion from the transmittance T% are values including reflection loss at the entrance surface and the exit surface of the sample, and do not reflect the internal transmittance itself. For this reason, the absorption coefficient α [cm −1 ] = − 1 / D × ln ((T−3) / 100) at each wavelength is obtained from the value obtained by subtracting the reflectance loss from 3% and the transmittance T%. (D is the sample thickness in cm, so in this case D = 1.5). The average NBOHC concentration and the average E ′ center concentration are obtained by the following equations.
Average NBOHC concentration [pieces / cm 3 ] = 258 nm absorption coefficient [cm −1 ] /5.3×10 −18 [pieces −1 cm 2 ]
Average E ′ center concentration [piece / cm 3 ] = 214 nm absorption coefficient [cm −1 ] / 25 × 10 −18 [piece −1 cm 2 ]
The detection limit of the average NBOHC concentration and the average E ′ center concentration obtained by this method is 2 × 10 14 pieces / cm 3 .

本発明のクラッド材においては、該クラッド材の内壁表面から深さ20μmの領域における平均OH濃度が10ppm以下、該クラッド材の内壁表面から深さ10μmの領域における平均OH濃度が50ppm以下であることが好ましい。クラッド材の製造方法について後述するように、本発明のクラッド材は火炎研磨を用いずに精密研磨と精密洗浄によって作製される。このため、本発明のクラッド材、表面付近における平均OH濃度、平均ODC(I)濃度および平均ODC(II)濃度を低くすることができる。   In the cladding material of the present invention, the average OH concentration in the region 20 μm deep from the inner wall surface of the cladding material is 10 ppm or less, and the average OH concentration in the region 10 μm deep from the inner wall surface of the cladding material is 50 ppm or less. Is preferred. As will be described later on the method for producing the clad material, the clad material of the present invention is produced by precision polishing and precision cleaning without using flame polishing. For this reason, the clad material of the present invention, the average OH concentration, the average ODC (I) concentration, and the average ODC (II) concentration in the vicinity of the surface can be lowered.

クラッド材の内壁表面から深さ20μmの領域および深さ10μmの領域の平均OH濃度の測定方法は、TOF−SIMS分析法を用いてクラッド材の断面でのHの濃度分布を調べ、これらの内壁表面から深さ20μmの領域および深さ10μmの領域での平均を求めることにより行う。この分析法では、表層から10μm付近の深さまでの平均H濃度を空間分解能及び感度良く測定することが可能であるが、Hの濃度がOH基の濃度に相当するかは自明ではない。そこで、顕微フーリエ変換赤外分光光度計(FT−IR)を用いて表層付近のOH濃度の空間分布を求めることで、OH基の濃度分布を求め、TOF−SIMS分析の結果との整合性を確認する必要がある。FT−IR分光法を用いて3670cm-1のOH基による吸収ピークの吸収係数を求め、次式
OH基濃度[ppm]=吸収係数[cm-1]/1.05×100
からOH基の濃度を求めることができる。ただしFT−IR分光では、空間分解能がTOF−SIMS分析ほど高くないため、OH基の正確な分布を求めることはできない。従って、OH基の正確な濃度分布はTOF−SIMS分析によって求める。
The measurement method of the average OH concentration in the 20 μm deep region and the 10 μm deep region from the inner wall surface of the clad material is to examine the H 2 concentration distribution in the cross section of the clad material using the TOF-SIMS analysis method. This is carried out by calculating the average in the region having a depth of 20 μm and the region having a depth of 10 μm from the inner wall surface. In this analysis method, it is possible to measure the average H 2 concentration from the surface layer to a depth of about 10 μm with good spatial resolution and sensitivity, but it is not obvious whether the concentration of H 2 corresponds to the concentration of OH groups. Therefore, by obtaining the spatial distribution of the OH concentration near the surface layer using a microscopic Fourier transform infrared spectrophotometer (FT-IR), the concentration distribution of the OH group is obtained, and consistency with the result of the TOF-SIMS analysis is obtained. It is necessary to confirm. The absorption coefficient of the absorption peak due to the OH group at 3670 cm −1 was determined using FT-IR spectroscopy, and the following formula: OH group concentration [ppm] = absorption coefficient [cm −1 ] /1.05×100
From this, the concentration of OH groups can be determined. However, in FT-IR spectroscopy, since the spatial resolution is not as high as that of TOF-SIMS analysis, an accurate distribution of OH groups cannot be obtained. Therefore, the exact concentration distribution of OH groups is determined by TOF-SIMS analysis.

<プリフォーム>
本発明のプリフォームは、各々石英ガラスからなる下記コアおよび下記クラッドを有する。
コア:平均OH濃度≦10ppm、平均F濃度≦1000ppm、平均O2濃度≦1×1016個/cm3、平均H2濃度≦1×1016個/cm3、平均ODC(I)濃度≦5×1015個/cm3、平均ODC(II)濃度≦5×1014個/cm3
クラッド:平均OH濃度≦10ppm、平均F濃度≧7000ppm、平均O2濃度≦1×1016個/cm3、平均H2濃度≦1×1016個/cm3、平均ODC(I)濃度≦5×1015個/cm3、平均ODC(II)濃度≦5×1014個/cm3、平均NBOHC濃度≦5×1015個/cm3、平均E´センター濃度≦5×1015個/cm3
<Preform>
The preform of the present invention has the following core and the following cladding each made of quartz glass.
Core: average OH concentration ≦ 10 ppm, average F concentration ≦ 1000 ppm, average O 2 concentration ≦ 1 × 10 16 pieces / cm 3 , average H 2 concentration ≦ 1 × 10 16 pieces / cm 3 , average ODC (I) concentration ≦ 5 × 10 15 pieces / cm 3 , average ODC (II) concentration ≦ 5 × 10 14 pieces / cm 3
Cladding: average OH concentration ≦ 10 ppm, average F concentration ≧ 7000 ppm, average O 2 concentration ≦ 1 × 10 16 pieces / cm 3 , average H 2 concentration ≦ 1 × 10 16 pieces / cm 3 , average ODC (I) concentration ≦ 5 × 10 15 pieces / cm 3 , average ODC (II) concentration ≦ 5 × 10 14 pieces / cm 3 , average NBOHC concentration ≦ 5 × 10 15 pieces / cm 3 , average E ′ center concentration ≦ 5 × 10 15 pieces / cm 3 .

本発明のプリフォームは、コアおよびクラッドの平均OH濃度が10ppm以下と極めて低いため、上述したように、高エネルギー光照射時および紫外光照射時における石英ガラスの体積減少を伴う屈折率変化が少なく、両光照射に対し殆ど劣化を生じない耐久性に優れた高パワー光伝送用または紫外光伝送用光ファイバとなる。本発明のプリフォームにおいて、コアおよびクラッドの平均OH濃度は0〜8ppmであることが好ましく、0〜4ppmがより好ましい。   Since the preform of the present invention has an extremely low average OH concentration of the core and the clad of 10 ppm or less, as described above, there is little change in the refractive index accompanying the volume reduction of the quartz glass when irradiated with high energy light and ultraviolet light. Thus, the optical fiber for high power light transmission or ultraviolet light transmission excellent in durability that hardly causes deterioration with respect to both light irradiations is obtained. In the preform of the present invention, the average OH concentration of the core and the clad is preferably 0 to 8 ppm, and more preferably 0 to 4 ppm.

プリフォームのコアおよびクラッド中の平均O2濃度が高いと、酸素過剰欠陥が発生するおそれがある。プリフォームのコアおよびクラッドに酸素過剰欠陥が存在すると、紡糸して光ファイバを作製する際に該酸素過剰欠陥から非架橋酸素ラジカル(NBOHC)が発生するおそれがある。NBOHCの発生は、光ファイバの透過率の低下、絶対屈折率の上昇、屈折率分布の変動、蛍光の発生の原因となる。 If the average O 2 concentration in the preform core and cladding is high, oxygen-excess defects may occur. If oxygen excess defects exist in the preform core and cladding, non-crosslinked oxygen radicals (NBOHC) may be generated from the oxygen excess defects when spinning to produce an optical fiber. The occurrence of NBOHC causes a decrease in the transmittance of the optical fiber, an increase in the absolute refractive index, a change in the refractive index distribution, and the generation of fluorescence.

本発明のプリフォームは、コアの平均O2濃度が1016個/cm3以下、およびクラッドの平均O2濃度が1016個/cm3以下と極めて低いため、該コアおよびクラッドでの酸素過剰欠陥の発生が抑制されている。また、紡糸して光ファイバを作製する際にも、該コアおよびクラッドでの酸素過剰欠陥の発生が抑制される。この結果、該プリフォームを用いて作製される光ファイバにおいて、コアおよびクラッドに存在する酸素過剰欠陥およびNBOHCが極めて少なくなり、高エネルギー光照射または紫外光照射に対し殆ど劣化を生じない耐久性に優れた高パワー光伝送用または紫外光伝送用光ファイバとなる。 In the preform of the present invention, the average O 2 concentration of the core is 10 16 pieces / cm 3 or less and the average O 2 concentration of the clad is 10 16 pieces / cm 3 or less. The occurrence of defects is suppressed. In addition, when an optical fiber is produced by spinning, generation of oxygen excess defects in the core and the clad is suppressed. As a result, in the optical fiber manufactured using the preform, the oxygen excess defects and NBOHC existing in the core and the clad are extremely reduced, and durability is hardly deteriorated with respect to high energy light irradiation or ultraviolet light irradiation. It becomes an excellent optical fiber for high power light transmission or ultraviolet light transmission.

また、プリフォームのコアおよびクラッド中の平均O2濃度が高いと、コアとクラッドの界面に泡が発生するおそれがある。コアとクラッドの界面に発生した泡は、該プリフォームを紡糸して作製される光ファイバにおいて、強度劣化等の問題を生じる。 Also, if the average O 2 concentration in the preform core and clad is high, bubbles may be generated at the interface between the core and the clad. Bubbles generated at the interface between the core and the clad cause problems such as strength deterioration in an optical fiber produced by spinning the preform.

さらにO2濃度が高いと、石英ガラスの吸収端が赤方シフトすることが知られている(K. Awazu and H. Kawazoe、''Gaseous species and their photochemical reaction in SiO2 '' Journal of Non-Crystalline Solids、(米国)、1994年、第179巻、第2号、P.214−225)。 Furthermore, it is known that the absorption edge of quartz glass shifts red when the O 2 concentration is high (K. Awazu and H. Kawazoe, '' Gaseous species and their photochemical reaction in SiO 2 '' Journal of Non- Crystalline Solids, (USA), 1994, Vol. 179, No. 2, pages 214-225).

吸収ピークの中心は150nm付近であるが、190nm以下の波長領域にも吸収の裾が影響を及ぼす。また、高エネルギー光照射または紫外光照射によりO2からO3が生じると、O3の吸収ピークが259nmに出現し、透過率が減少するので、高エネルギー光または紫外光に対する耐性が悪化する。 The center of the absorption peak is near 150 nm, but the bottom of the absorption also affects the wavelength region of 190 nm or less. Further, when O 3 is generated from O 2 by irradiation with high energy light or ultraviolet light, an absorption peak of O 3 appears at 259 nm and the transmittance is reduced, so that resistance to high energy light or ultraviolet light is deteriorated.

本発明のプリフォームは、コアおよびクラッド中の平均O2濃度が極めて低いため、コアとクラッドの界面での泡の発生が防止される。この結果、該プリフォームを用いて作製される光ファイバは、コアとクラッドの界面に泡が存在しない優れた高パワー光伝送用または紫外光伝送用光ファイバとなる。 Since the preform of the present invention has an extremely low average O 2 concentration in the core and the clad, generation of bubbles at the interface between the core and the clad is prevented. As a result, an optical fiber manufactured using the preform is an excellent optical fiber for high power light transmission or ultraviolet light transmission that has no bubbles at the interface between the core and the clad.

本発明のプリフォームにおいて、コアの平均O2濃度は1×1015個/cm3以下が好ましく、1×1014個/cm3以下がより好ましい。クラッドの平均O2濃度は1×1015個/cm3以下が好ましく、1×1014個/cm3以下がより好ましく、1×1013個/cm3以下がさらに好ましい。 In the preform of the present invention, the average O 2 concentration of the core is preferably 1 × 10 15 pieces / cm 3 or less, and more preferably 1 × 10 14 pieces / cm 3 or less. The average O 2 concentration of the cladding is preferably 1 × 10 15 pieces / cm 3 or less, more preferably 1 × 10 14 pieces / cm 3 or less, and further preferably 1 × 10 13 pieces / cm 3 or less.

平均O2濃度の測定方法は以下の通りである。波長1064nmもしくは765nmのレーザで励起し、1272nmピークの発光を測定する。測定には1272nmの波長をもつ光を測定できる検出器を用いて行う(L. Skuja and B. Guttler、''Detection of Interstitial Oxygen Molecules in SiO2 Glass by a Direct Photoexcitation of the Infrared Luminescence of Singlet O2 '' Physical Review Letters、(米国)、1996年、第77巻、第10号、P.2093−2096))。 The method for measuring the average O 2 concentration is as follows. Excitation is performed with a laser having a wavelength of 1064 nm or 765 nm, and emission of a 1272 nm peak is measured. Measurement is performed using a detector capable of measuring light having a wavelength of 1272 nm (L. Skuja and B. Guttler, '' Detection of Interstitial Oxygen Molecules in SiO 2 Glass by a Direct Photoexcitation of the Infrared Luminescence of Singlet O 2 Physical Review Letters, (USA), 1996, Vol. 77, No. 10, P.2093-2096)).

2濃度は発光スペクトルのピーク強度Iに比例するため、予めO2濃度の既知な標準試料の発光ピーク強度との比から平均O2濃度を算出することができる。標準試料が無い場合は、Raman shift= 490cm-1の固有なラマン線のピーク強度IRが試料に依らず一定となることから、発光スペクトルのピーク強度Iと、ラマンピーク強度IRの比I/IRから、平均O2濃度≒5×1017I/IR [cm-3]の関係式により、平均O2濃度を算出することができる。 Since the O 2 concentration is proportional to the peak intensity I of the emission spectrum, the average O 2 concentration can be calculated from the ratio with the emission peak intensity of a standard sample whose O 2 concentration is known in advance. When there is no standard sample, the Raman intensity peak intensity I R of Raman shift = 490 cm −1 is constant regardless of the sample, and the ratio I of the emission spectrum peak intensity I and the Raman peak intensity I R From / I R , the average O 2 concentration can be calculated by the relational expression of average O 2 concentration≈5 × 10 17 I / I R [cm −3 ].

プリフォームのコアおよびクラッド中の酸素欠乏欠陥(ODC(I)、ODC(II))の平均濃度が高いと、該プリフォームを用いて作製される光ファイバのコアおよびクラッドにおける酸素欠乏欠陥(ODC(I)、ODC(II))の濃度が高くなる。光ファイバのコアおよびクラッド中に酸素欠乏欠陥が存在すると、高エネルギー光照射時または紫外線照射時に該酸素欠乏欠陥からE´センターを発生するおそれがある。E´センターの発生は、光ファイバの透過率の低下、絶対屈折率の上昇、屈折率分布の変動、蛍光の発生の原因となる。また、該プリフォームを紡糸して光ファイバを作製する際に、該酸素欠乏欠陥から生じるE´センターが発生するおそれがある。   When the average concentration of oxygen-deficient defects (ODC (I), ODC (II)) in the preform core and cladding is high, oxygen-deficient defects (ODC) in the core and cladding of optical fibers manufactured using the preform are obtained. The concentration of (I) and ODC (II) is increased. If oxygen-deficient defects are present in the core and cladding of the optical fiber, E ′ centers may be generated from the oxygen-deficient defects when irradiated with high energy light or ultraviolet light. The occurrence of the E ′ center causes a decrease in the transmittance of the optical fiber, an increase in the absolute refractive index, a change in the refractive index distribution, and generation of fluorescence. Further, when producing the optical fiber by spinning the preform, there is a possibility that an E ′ center generated from the oxygen deficiency defect may occur.

本発明のプリフォームは、コアおよびクラッド中の平均ODC(I)濃度、平均ODC(II)濃度がそれぞれ5×1015個/cm3以下、5×1014個/cm3以下と極めて低いため、該プリフォームを用いて作製される光ファイバにおいて、コアおよびクラッドに存在する酸素欠乏欠陥およびE´センターが極めて少なくなり、高エネルギー光照射または紫外光照射に対し殆ど劣化を生じない耐久性に優れた高パワー光伝送用または紫外光伝送用光ファイバとなる。本発明のプリフォームにおいて、コアおよびクラッドの平均ODC(I)濃度は1×1015個/cm3以下が好ましい。本発明のプリフォームにおいて、コアおよびクラッドの平均ODC(II)濃度は2×1014個/cm3以下が好ましい。 In the preform of the present invention, the average ODC (I) concentration and the average ODC (II) concentration in the core and the clad are extremely low at 5 × 10 15 pieces / cm 3 or less and 5 × 10 14 pieces / cm 3 or less, respectively. In an optical fiber manufactured using the preform, the oxygen deficiency defect and the E ′ center existing in the core and the clad are extremely reduced, and durability is hardly deteriorated with respect to high energy light irradiation or ultraviolet light irradiation. It becomes an excellent optical fiber for high power light transmission or ultraviolet light transmission. In the preform of the present invention, the average ODC (I) concentration of the core and the clad is preferably 1 × 10 15 pieces / cm 3 or less. In the preform of the present invention, the average ODC (II) concentration of the core and the clad is preferably 2 × 10 14 pieces / cm 3 or less.

プリフォームの平均ODC(I)濃度、平均ODC(II)濃度の測定方法は以下の通りである。
まず、分光光度計を用いて透過率スペクトルT[%]を測定し、これを吸収係数α=−1/D×ln(T/100)[cm-1]に変換する(Dは試料厚をcm単位で表したものである)。
次に、ODC(I)については、163nmにピークを持つ吸収帯のピーク強度α[cm-1]を75×1018[cm2/個]で割った値を平均ODC(I)濃度とする。
ODC(II)については、245nmにピークを持つ吸収帯のピーク強度α[cm-1]を45×1018[cm2/個]で割った値を平均ODC(II)濃度とする。
A method for measuring the average ODC (I) concentration and the average ODC (II) concentration of the preform is as follows.
First, a transmittance spectrum T [%] is measured using a spectrophotometer, and this is converted into an absorption coefficient α = −1 / D × ln (T / 100) [cm −1 ] (D is the sample thickness). (expressed in cm).
Next, for ODC (I), the value obtained by dividing the peak intensity α [cm −1 ] of the absorption band having a peak at 163 nm by 75 × 10 18 [cm 2 / piece] is the average ODC (I) concentration. .
For ODC (II), a value obtained by dividing the peak intensity α [cm −1 ] of an absorption band having a peak at 245 nm by 45 × 10 18 [cm 2 / piece] is defined as the average ODC (II) concentration.

本発明のプリフォームは、クラッドの平均NBOHC濃度が5×1015個/cm3以下である。NBOHCは、光ファイバの透過率の低下、蛍光の発生の原因となる。1×1015以下がより好ましい。 The preform of the present invention has an average NBOHC concentration of the clad of 5 × 10 15 pieces / cm 3 or less. NBOHC causes a decrease in transmittance of the optical fiber and generation of fluorescence. 1 × 10 15 or less is more preferable.

本発明のプリフォームは、クラッドの平均E´センター濃度は5×1015個/cm3以下である。E´センターは、光ファイバの透過率の低下、蛍光の発生の原因となる。1×1015個/cm3以下がより好ましく、5×1014個/cm3以下がさらに好ましい。 The preform of the present invention has an average E ′ center concentration of the clad of 5 × 10 15 pieces / cm 3 or less. The E ′ center causes a decrease in the transmittance of the optical fiber and the generation of fluorescence. 1 × 10 15 pieces / cm 3 or less is more preferable, and 5 × 10 14 pieces / cm 3 or less is more preferable.

コアの平均F濃度を高くすると、コアの光線屈折率が低下するので、クラッドの平均F濃度をそれに応じて高くする必要がある。このため、コアがFを含有する場合、コアの平均F濃度が下記式(1)を満たすようにする必要がある。
x≦A−((y−A)2+B)1/2 式(1)
(式中、yはクラッドの平均F濃度(ppm)、xはコアの平均F濃度(ppm)であり、A=2.8×106, B=3.5×1010である。)
式1は、以下の方法により導出した。
コア、クラッドの屈折率ncore、ncladはそれぞれ、下記式(2)を満たすと仮定し、それぞれ、下記式(3)、(4)で表される。
n = aF + b 式(2)
core= aFcore + b 式(3)
clad= aFclad + b 式(4)
ここで、a、bはともに波長の関数である。
When the average F concentration of the core is increased, the light refractive index of the core is lowered, so that the average F concentration of the cladding needs to be increased accordingly. For this reason, when a core contains F, it is necessary for the average F density | concentration of a core to satisfy | fill following formula (1).
x ≦ A − ((y−A) 2 + B) 1/2 formula (1)
(Where y is the average F concentration (ppm) of the cladding, x is the average F concentration (ppm) of the core, and A = 2.8 × 10 6 , B = 3.5 × 10 10 )
Equation 1 was derived by the following method.
It is assumed that the refractive indexes n core and n clad of the core and the clad satisfy the following formula (2), respectively, and are represented by the following formulas (3) and (4), respectively.
n = aF + b Formula (2)
n core = aF core + b Formula (3)
n clad = aF clad + b Equation (4)
Here, a and b are both functions of wavelength.

NAの定義式である、
NA= n2 core− n2 clad 式(5)
に式(3)、式(4)を代入して、Fcoreについて解くと、
core= −b/a −{(Fclad + b/a)2+(NA/a)21/2 式(6)
となり、式(6)の−b/aをA、(NA/a)2をBとすると、
core= A −{(Fclad − A)2+B}1/2 式(7)
となる。
NA is a defining formula,
NA = n 2 core -n 2 clad equation (5)
Substituting Equation (3) and Equation (4) into and solving for F core ,
F core = −b / a − {(F clad + b / a) 2 + (NA / a) 2 } 1/2 formula (6)
When −b / a in the formula (6) is A and (NA / a) 2 is B,
F core = A − {(F clad −A) 2 + B} 1/2 formula (7)
It becomes.

ここで、文献(K.Tsukuma、他4名、''Refractive index, dispersion and absorption of fluorine-doped silica glass in the deep UV region'' Journal of Non-Crystalline Solids、(米国)、1991年、第127巻、第2号、P.191−196およびW. Fleming、D. L. Wood、''Refractive index dispersion and related properties in fluorine doped silica'' Applied Optics、(米国)、1983年、第22巻、第19号、P.3102―3104)から、波長237.8nmおよび、波長365.0nmについて式(2)を適用してa、bを求めると、表1に示した値が求められる。 Here, literature (K. Tsukuma, 4 others, '' Refractive index, dispersion and absorption of fluorine-doped silica glass in the deep UV region '' Journal of Non-Crystalline Solids, (USA), 1991, 127th. Vol. 2, No. 2, P. 191-196 and W. Fleming, DL Wood, '' Refractive index dispersion and related properties in fluorine doped silica '' Applied Optics, (USA), 1983, Vol. 22, No. 19 , P. 3102-3104), when a and b are obtained by applying Equation (2) for a wavelength of 237.8 nm and a wavelength of 365.0 nm, the values shown in Table 1 are obtained.

Figure 2011053636
Figure 2011053636

そこでNA=0.1の場合、式7のAおよびBの関係を求めると表2となる。   Therefore, when NA = 0.1, the relationship between A and B in Equation 7 is obtained as shown in Table 2.

Figure 2011053636
Figure 2011053636

これらの値を外挿して173nmでの値を求めると、Aは約2.8×106、Bは約3.5×1010となることから、173nmでのAおよびBをこれらの値とした。
上式によれば、NA=0.12、クラッドの平均F濃度が15000ppmの光ファイバを作製する場合、コアの平均F濃度5000ppm以下にすればよい。但し、コアのF濃度が高くなるとクラッドのF濃度も高くする必要がある。酸素欠乏欠陥を生成せずに高濃度のFを導入するのは難しいことから、コアの平均F濃度は1000pmm以下であることが好ましい。
When these values are extrapolated to obtain the value at 173 nm, A is about 2.8 × 10 6 and B is about 3.5 × 10 10. Therefore, A and B at 173 nm are did.
According to the above formula, when an optical fiber having NA = 0.12 and an average F concentration of 15,000 ppm for the clad is manufactured, the average F concentration of the core may be 5000 ppm or less. However, when the F concentration of the core is increased, the F concentration of the cladding needs to be increased. Since it is difficult to introduce a high concentration of F without generating oxygen deficiency defects, the average F concentration of the core is preferably 1000 pmm or less.

なお、コアの平均F濃度は、100ppm以上であることが好ましく、200ppm以上がより好ましく、300ppm以上がさらに好ましく、500ppm以上が特に好ましい。100ppm未満では、OH濃度が増加する、欠陥の前駆体となる構造体を減らすことができないおそれがある。   The average F concentration of the core is preferably 100 ppm or more, more preferably 200 ppm or more, further preferably 300 ppm or more, and particularly preferably 500 ppm or more. If it is less than 100 ppm, the OH concentration increases, and there is a possibility that the structure serving as a defect precursor cannot be reduced.

なお、プリフォームにおけるコア・クラッド間の屈折率差を測定するには、プリフォームにおける屈折率分布をプリフォームアナライザー(例えば、York Technology Ltd.製P104)で測定すればよい。   In order to measure the refractive index difference between the core and the clad in the preform, the refractive index distribution in the preform may be measured with a preform analyzer (for example, P104 manufactured by York Technology Ltd.).

本発明のプリフォームは、コアおよびクラッド中の平均ODC(I)濃度、平均ODC(II)濃度、平均E´センター濃度が低いことから、高エネルギー光または紫外光として長波長のレーザ光を伝播させた場合に、レーザ光の高調波がこれらの欠陥によって吸収される確率が小さい。従ってレーザ光の強度を増やしても吸収による新たな欠陥生成や体積減少を伴う屈折率変化が起こりにくい。すなわち、これらの欠陥濃度の低い本発明のプリフォームを用いて作製される光ファイバは、長波長のレーザ光に対しても伝送損失が起こりにくい。   Since the preform of the present invention has a low average ODC (I) concentration, average ODC (II) concentration, and average E ′ center concentration in the core and cladding, it propagates long-wavelength laser light as high energy light or ultraviolet light. In this case, the probability that the harmonics of the laser beam are absorbed by these defects is small. Therefore, even if the intensity of the laser beam is increased, a new defect generation due to absorption and a change in refractive index accompanied by a volume decrease are unlikely to occur. That is, an optical fiber manufactured using the preform of the present invention having a low defect concentration is less likely to cause transmission loss even for a long wavelength laser beam.

また、石英ガラス中へのFの導入は、ガラスの仮想温度を下げ、ガラス構造を安定化させる。高仮想温度の石英ガラス構造に見られる3員環や4員環は、エネルギー的に弱い構造であり、高エネルギー光または紫外光を照射したときに比較的容易に壊れて、構造欠陥を誘起する。石英ガラス中にFを導入すると、Fが選択的に3員環や4員環といった弱い結合部分と反応する。したがって、石英ガラス中にFを導入することで、高エネルギー光または紫外光に対する高い耐性が期待できる。すなわち、F濃度の高い光ファイバは、高エネルギー光または紫外光に対して高い耐性を示すと考えられる。   In addition, introduction of F into quartz glass lowers the fictive temperature of the glass and stabilizes the glass structure. The three-membered and four-membered rings found in quartz glass structures at high fictive temperatures are structures that are energetically weak and break relatively easily when irradiated with high-energy light or ultraviolet light, inducing structural defects. . When F is introduced into quartz glass, F selectively reacts with a weak bonding portion such as a three-membered ring or a four-membered ring. Therefore, high resistance to high energy light or ultraviolet light can be expected by introducing F into quartz glass. That is, it is considered that an optical fiber having a high F concentration exhibits high resistance to high energy light or ultraviolet light.

本発明のプリフォームにおける平均OH濃度、平均F濃度、平均H2濃度、平均NBOHC濃度、平均E´センター濃度は、クラッド材の測定方法と同様にして測定できる。 The average OH concentration, average F concentration, average H 2 concentration, average NBOHC concentration, and average E ′ center concentration in the preform of the present invention can be measured in the same manner as the cladding material measurement method.

<クラッド材の製造方法>
本発明のクラッド材は、以下の手順で製造することができる。
(a)多孔質SiO2ガラス体形成工程
ガラス形成原料であるSi前駆体を火炎加水分解させて得られるSiO2ガラス微粒子を基材に堆積、成長させて多孔質SiO2ガラス体を形成させる。ガラス形成原料としては、ガス化可能な原料であれば特に限定されない。Si前駆体としては、SiCl4、SiHCl3、SiH2Cl2、SiH3Cl等の塩化物、SiF4、SiHF3、SiH22等のフッ化物、SiBr4、SiHBr3等の臭化物、SiI4等のヨウ化物といったハロゲン化ケイ素化合物、RSi(OR)4−n(Rは炭素数1〜4のアルキル基であって同一でも異なってもよい。nは0〜3の整数。)で表わされるアルコキシシランが挙げられる。しかし、Cを含む原料を用いるとODC(I)、ODC(II)等の酸素欠乏欠陥が生成しやすいため、SiCl4、SiHCl3、SiH2Cl2、SiH3Cl等の塩化物や、SiF4、SiHF3、SiH22等のフッ化物を用いることが好ましい。
<Manufacturing method of clad material>
The clad material of the present invention can be manufactured by the following procedure.
(A) Porous SiO 2 glass body forming step SiO 2 glass fine particles obtained by flame hydrolysis of Si precursor as a glass forming raw material are deposited and grown on a substrate to form a porous SiO 2 glass body. The glass forming raw material is not particularly limited as long as it is a gasifiable raw material. Examples of the Si precursor include chlorides such as SiCl 4 , SiHCl 3 , SiH 2 Cl 2 and SiH 3 Cl, fluorides such as SiF 4 , SiHF 3 and SiH 2 F 2 , bromides such as SiBr 4 and SiHBr 3 , and SiI. halogenated silicon compounds such as iodides such as 4, R n Si (OR) 4-n (R is selected from the same or different an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms .n is an integer of from 0 to 3.) The alkoxysilane represented by these is mentioned. However, when a raw material containing C is used, oxygen deficiency defects such as ODC (I) and ODC (II) are likely to be generated. Therefore, chlorides such as SiCl 4 , SiHCl 3 , SiH 2 Cl 2 , SiH 3 Cl, and SiF 4 , fluorides such as SiHF 3 and SiH 2 F 2 are preferably used.

前記基材としては石英ガラス製の種棒(例えば特公昭63−24973号公報記載の種棒)を使用できる。また棒状に限らず板状の基材を使用してもよい。   As the base material, a seed rod made of quartz glass (for example, a seed rod described in Japanese Patent Publication No. 63-24973) can be used. Moreover, you may use not only rod shape but a plate-shaped base material.

また、多孔質SiO2ガラス体はそのままではハンドリングしにくいので、基材に堆積させたままの状態で、1000℃以上の温度にて一定時間保持することが好ましい。特に、SiClなどの塩化物を原料として用いた場合は、多孔質SiO2ガラス体を熱処理することにより、多孔質SiO2ガラス体中の塩素濃度を減らすことが可能となる。雰囲気は特に限定されないが、減圧雰囲気や還元雰囲気では酸素欠乏欠陥が、酸素雰囲気では酸素過剰欠陥が、それぞれ生成しやすくなることから、大気中で行うことが好ましい。保持時間は3時間以上、96時間以下であることが好ましい。3時間未満では保持の効果が得られないおそれがあり、96時間以上では酸素過剰欠陥が生成しやすくなるおそれがある。 Further, since the porous SiO 2 glass body is difficult to handle as it is, it is preferable to hold the porous SiO 2 glass body at a temperature of 1000 ° C. or higher for a certain period of time while being deposited on the base material. Particularly, in the case of using a chloride such as SiCl 4 as a raw material, by heat treating the porous SiO 2 glass body, it is possible to reduce the chlorine concentration of the porous SiO 2 glass body. Although the atmosphere is not particularly limited, oxygen deficiency defects are easily generated in a reduced pressure atmosphere or a reducing atmosphere, and oxygen excess defects are easily generated in an oxygen atmosphere. The holding time is preferably 3 hours or more and 96 hours or less. If it is less than 3 hours, the retention effect may not be obtained, and if it is 96 hours or more, oxygen excess defects may be easily generated.

(b)Fドープ工程
得られた多孔質SiO2ガラス体をF含有ガス、酸素、および希ガスを含む雰囲気中で1000℃以上で熱処理することにより、Fドープされた多孔質SiO2ガラス体を得る。
(B) F-doping step By heat-treating the obtained porous SiO 2 glass body at 1000 ° C. or higher in an atmosphere containing F-containing gas, oxygen, and a rare gas, the F-doped porous SiO 2 glass body is obtained. obtain.

本願発明者らは、F含有ガスのみの雰囲気にて多孔質SiO2ガラス体を熱処理すると、Fが多量にドープされ、粘性低下により緻密化が進行するため、ガラス中に泡が生成することを見出した。それを防ぐ目的で、F含有ガスの濃度を下げるべく、F含有ガス以外のガスで希釈を行う必要があるところ、希ガスのみで希釈すると酸素欠乏欠陥が生成しやすく、酸素のみで希釈すると酸素過剰欠陥が生成しやすいことがわかった。そのため、本発明のクラッド材の製造方法においては、F含有ガス、酸素、および希ガスが存在する雰囲気中で処理を行うことが効果的である。 When the porous SiO 2 glass body is heat-treated in an atmosphere containing only F-containing gas, the inventors of the present application dope a large amount of F, and the densification progresses due to a decrease in viscosity, so that bubbles are generated in the glass. I found it. In order to prevent this, it is necessary to dilute with a gas other than the F-containing gas in order to reduce the concentration of the F-containing gas. When diluted with only a rare gas, oxygen deficiency defects are likely to be generated. It was found that excessive defects are easily generated. For this reason, in the method for producing a clad material of the present invention, it is effective to perform the treatment in an atmosphere in which an F-containing gas, oxygen, and a rare gas are present.

F含有ガスとして、SiF、SFCHF、CF、C、C、Fを用いることができるが、酸素欠乏欠陥の生成を抑制するため、SiFが好ましい。希ガスとしては、拡散係数を大きくして均質かつ高濃度のFを導入するため、ヘリウムが好ましい。拡散係数が小さいと、多孔質SiO2ガラス体内部までガスが拡散せず、内部と外表面でF濃度に差が生じるおそれがある。 As the F-containing gas, SiF 4 , SF 6 CHF 3 , CF 4 , C 2 F 6 , C 3 F 8 , and F 2 can be used, but SiF 4 is preferable in order to suppress generation of oxygen-deficient defects. As the rare gas, helium is preferable because the diffusion coefficient is increased and homogeneous and high concentration F is introduced. When the diffusion coefficient is small, the gas does not diffuse into the porous SiO 2 glass body, and there is a possibility that a difference in F concentration occurs between the inside and the outer surface.

F含有ガス、酸素、および希ガスの濃度は、それぞれ10体積%以上、10体積%以上、20体積%以上であることが好ましい。より好ましくは、F含有ガスは15体積%以上60体積%以下、酸素は20体積%以上60体積%以下、希ガスは20体積%以上60体積%以下である。   The concentrations of the F-containing gas, oxygen, and rare gas are preferably 10% by volume or more, 10% by volume or more, and 20% by volume or more, respectively. More preferably, the F-containing gas is 15% to 60% by volume, oxygen is 20% to 60% by volume, and the rare gas is 20% to 60% by volume.

熱処理の温度は800℃以上が好ましく、1000℃以上がより好ましい。また、1250℃以下が好ましい。
熱処理時間は2時間以上が好ましく、4時間以上がより好ましい。
なお、多孔質SiO2ガラス体にドープさせたいF量に合わせ、処理温度、処理時間を設定することができる。
The heat treatment temperature is preferably 800 ° C. or higher, more preferably 1000 ° C. or higher. Moreover, 1250 degrees C or less is preferable.
The heat treatment time is preferably 2 hours or longer, and more preferably 4 hours or longer.
The treatment temperature and treatment time can be set according to the amount of F to be doped into the porous SiO 2 glass body.

(c)酸素処理工程
得られたFドープされた多孔質SiO2ガラス体を酸素および希ガスを含む雰囲気中で500℃以上で熱処理することにより、酸素処理後のFドープされた多孔質SiO2ガラス体を得る。
(C) Oxygen treatment step The obtained F-doped porous SiO 2 glass body is heat-treated at 500 ° C. or higher in an atmosphere containing oxygen and a rare gas, so that the F-doped porous SiO 2 after the oxygen treatment is obtained. A glass body is obtained.

希ガスのみで希釈すると酸素欠乏欠陥が生成しやすく、酸素のみで希釈すると酸素過剰欠陥が生成しやすいことから、酸素および希ガスが存在する雰囲気中で処理を行う。熱処理の温度は800℃以上が好ましく、1000℃以上がより好ましい。また、1300℃以下とすることが好ましい。1300℃超だと緻密化し始めるおそれがある。   When diluted with only a rare gas, oxygen deficiency defects are likely to be generated, and when diluted with only oxygen, oxygen excess defects are likely to be generated. Therefore, the treatment is performed in an atmosphere in which oxygen and a rare gas exist. The heat treatment temperature is preferably 800 ° C. or higher, more preferably 1000 ° C. or higher. Moreover, it is preferable to set it as 1300 degrees C or less. If it exceeds 1300 ° C, it may start to be densified.

希ガスとしては、ヘリウムが好ましい。ヘリウムは拡散係数が大きいため、閉気孔が生じても泡になりにくい。酸素の濃度は、0.5体積%以上が好ましく、2体積%以上がより好ましい。また、30体積%以下が好ましい。
希ガスの濃度は、70体積%以上が好ましく、90体積%以上がより好ましい。また、99.5体積%以下が好ましい。
熱処理時間は2時間以上が好ましく、4時間以上がより好ましく、15時間以上が特に好ましい。
As the rare gas, helium is preferable. Helium has a large diffusion coefficient, so even if closed pores are generated, it is difficult to form bubbles. The concentration of oxygen is preferably 0.5% by volume or more, and more preferably 2% by volume or more. Moreover, 30 volume% or less is preferable.
The concentration of the rare gas is preferably 70% by volume or more, and more preferably 90% by volume or more. Moreover, 99.5 volume% or less is preferable.
The heat treatment time is preferably 2 hours or longer, more preferably 4 hours or longer, and particularly preferably 15 hours or longer.

(d)ガラス化工程
得られた酸素処理後のFドープされた多孔質SiO2ガラス体を密度2.0〜2.3g/cm3の透明なガラス体とする。ヘリウム雰囲気下、あるいは減圧雰囲気下にて1200℃以上で2時間以上熱処理することが好ましい。
(D) Vitrification step The obtained oxygen-doped F-doped porous SiO 2 glass body is made into a transparent glass body having a density of 2.0 to 2.3 g / cm 3 . Heat treatment is preferably performed at 1200 ° C. or higher for 2 hours or more in a helium atmosphere or a reduced-pressure atmosphere.

(e)チューブ工程
得られた透明なガラス体をチューブ状に切削加工してチューブ状のガラス体とする。
(E) Tube process The obtained transparent glass body is cut into a tube shape to obtain a tube-shaped glass body.

(f)研磨工程
得られたチューブ状のガラス体を研磨してガラスチューブとする。研磨方法としては、後述する精密研磨が施されていることが好ましい。
(F) Polishing step The obtained tube-shaped glass body is polished to obtain a glass tube. As a polishing method, it is preferable to perform precision polishing described later.

(g)洗浄工程
得られたガラスチューブを洗浄する。洗浄方法としては、後述する精密洗浄が施されていることが好ましい。
(G) Cleaning step The obtained glass tube is cleaned. As a cleaning method, it is preferable that precision cleaning described later is performed.

コア材の製造手順は、(b)工程および(c)工程で熱処理を行わずに、室温にてF化合物ガスを含む雰囲気中で保持を行うことでFを含有した多孔質SiO2ガラス体を得ること以外は、上記の本発明のクラッド材の製造手順とほぼ同じである。本発明のプリフォームの作製に用いられるコア材としては、平均OH濃度≦10ppm、平均F濃度≦1000ppm、平均O2濃度≦1×1016個/cm3、平均ODC(I)濃度≦5×1015個/cm3、平均ODC(II)濃度≦5×1015個/cm3であるのが好ましい。 The core material is produced by the following steps: a porous SiO 2 glass body containing F by holding in an atmosphere containing an F compound gas at room temperature without performing heat treatment in steps (b) and (c). The manufacturing procedure of the clad material of the present invention is substantially the same except that it is obtained. As the core material used for producing the preform of the present invention, the average OH concentration ≦ 10 ppm, the average F concentration ≦ 1000 ppm, the average O 2 concentration ≦ 1 × 10 16 pieces / cm 3 , and the average ODC (I) concentration ≦ 5 × It is preferable that 10 15 pieces / cm 3 and the average ODC (II) concentration ≦ 5 × 10 15 pieces / cm 3 .

コア材およびクラッド材の製造方法として、上述した方法以外に、周知のVAD法、ODV法、MCVD法、PCVD法などがあるが、従来の方法では所定の欠陥濃度、ガス成分濃度を達成することができなかった。本発明では、(a)〜(g)の手順でガラスを作製することにより、所定の欠陥濃度、ガス成分濃度を満たすクラッド材を作成することができた。特に、(d)ガラス化工程前に(b)Fドープ工程と(c)酸素処理工程を個別に行い、使用するガスの種類およびガスの量を限定することで、所定の欠陥濃度、ガス成分濃度を達成することができた。   In addition to the above-described methods, there are known VAD, ODV, MCVD, and PCVD methods as methods for manufacturing the core material and the clad material, but the conventional method achieves a predetermined defect concentration and gas component concentration. I could not. In the present invention, a clad material satisfying a predetermined defect concentration and gas component concentration could be produced by producing glass by the procedures of (a) to (g). In particular, (d) before the vitrification step, (b) the F-doping step and (c) the oxygen treatment step are performed separately, and by limiting the type of gas used and the amount of gas, a predetermined defect concentration, gas component Concentration could be achieved.

ここで、精密研磨および精密洗浄とは、クラッド材の内壁表面とコア材の外周表面を要求される表面性状とするために施される火炎研磨以外の表面研磨方法および表面洗浄方法を指す。具体的には、下記条件(1)〜(3)を満たすことができる表面研磨方法および表面洗浄方法であることが好ましい。
(1)処理後の面の表面粗さRaが10nm以下。
(2)処理後の面に大きさ50μm以上のパーティクルが存在しない。
(3)処理後の面に11μm幅以上のスクラッチが存在しない。
Here, the precision polishing and the precision cleaning refer to a surface polishing method and a surface cleaning method other than flame polishing that are performed in order to make the inner wall surface of the clad material and the outer peripheral surface of the core material have the required surface properties. Specifically, a surface polishing method and a surface cleaning method that can satisfy the following conditions (1) to (3) are preferable.
(1) The surface roughness Ra of the treated surface is 10 nm or less.
(2) No particles having a size of 50 μm or more are present on the treated surface.
(3) There is no scratch having a width of 11 μm or more on the treated surface.

コアとクラッドのどちらか一方あるいは両方が(1)〜(3)の条件を満たさないものを用いてプリフォームを作製すると、コアとクラッドとの界面に泡や異物などが生じ、ファイバの強度を劣化させる、ファイバの特性が悪化するなどの不具合が生じる可能性がある。   If one or both of the core and the clad does not satisfy the conditions (1) to (3), a preform is produced, and bubbles and foreign matters are generated at the interface between the core and the clad, thereby reducing the strength of the fiber. There is a possibility that problems such as deterioration and deterioration of fiber characteristics may occur.

クラッド材の内壁表面とコア材の外周表面の表面粗さRaは5nm以下が好ましく、1nm以下がより好ましい。
処理後の面には大きさ10μm以上のパーティクルが存在しないことがより好ましい。
処理後の面には5μm幅以上のスクラッチが存在しないことがより好ましい。
The surface roughness Ra of the inner wall surface of the clad material and the outer peripheral surface of the core material is preferably 5 nm or less, and more preferably 1 nm or less.
More preferably, no particles having a size of 10 μm or more are present on the treated surface.
More preferably, there is no scratch having a width of 5 μm or more on the treated surface.

クラッド材の内壁表面とコア材の外周表面の表面粗さRaは、超高精度三次元測定器、例えば、UAP3(Panasonic製)を用い、コアの外周面およびクラッドの内周面に沿って軸方向ならびに周方向にそれぞれ10mmの表面粗さRaを測定することによって求めることができる。   The surface roughness Ra of the inner wall surface of the clad material and the outer peripheral surface of the core material is measured along the outer peripheral surface of the core and the inner peripheral surface of the clad using an ultra-precision three-dimensional measuring instrument, for example, UAP3 (manufactured by Panasonic). It can be determined by measuring a surface roughness Ra of 10 mm in each direction and circumferential direction.

クラッド材の内壁表面とコア材の外周表面におけるパーティクルならびにスクラッチは、高輝度光源(5万ルクス)を用いて、パーティクルならびにスクラッチによる欠点による光の散乱を確認することで観察することができる。   Particles and scratches on the inner wall surface of the clad material and the outer peripheral surface of the core material can be observed by confirming light scattering due to defects caused by the particles and scratches using a high-intensity light source (50,000 lux).

ここで、スクラッチをなくすため、研磨砥粒のサイズは徐々に小さくすることが好ましい。具体的には、#240、#400、#600、#800、#1000と研磨砥粒のサイズを変えていき、その後、酸化セリウムで鏡面研磨することで、スクラッチのない鏡面を得ることができる。研磨砥粒のサイズを徐々に小さくせず、例えば、#240、#600、#1000と変えた場合でも、その後の鏡面研磨で鏡面とすることができるが、潜傷が存在する場合がある
精密研磨としては、例えば、レンズ表面などの光学部材の光学面に対して施される精密研磨(機械研磨)等が例示される。
クラッド材の内壁表面とコア材の外周表面を精密研磨するために、その外径、内径にあった治具を作製し、研磨砥粒と治具を組み合わせて少しずつ形状をあわせこみ、かつ表面平滑性を上げていく作業により、精密研磨によって精度の良いコア材(コアロッド)やクラッド材(クラッドチューブ)を得ることが好ましい。
Here, in order to eliminate scratches, it is preferable to gradually reduce the size of the abrasive grains. Specifically, by changing the size of the abrasive grains to # 240, # 400, # 600, # 800, # 1000, and then mirror polishing with cerium oxide, a scratch-free mirror surface can be obtained. . Even if the size of the abrasive grains is not reduced gradually, for example, even if it is changed to # 240, # 600, or # 1000, it can be made into a mirror surface by subsequent mirror polishing, but latent scratches may exist. Examples of the polishing include precision polishing (mechanical polishing) performed on an optical surface of an optical member such as a lens surface.
In order to precisely polish the inner wall surface of the clad material and the outer peripheral surface of the core material, a jig suitable for the outer diameter and inner diameter is prepared, and the shape is gradually adjusted by combining the abrasive grains and the jig, and the surface. It is preferable to obtain a core material (core rod) or a clad material (clad tube) with high precision by precision polishing by the work of increasing smoothness.

精密洗浄としては、湿式洗浄方法として、アルカリ性の溶剤を用いた溶剤洗浄、オゾン水、電解イオン水、水素水等を用いた機能水洗浄、超音波洗浄、マイクロバブル洗浄、HF洗浄等が挙げられる。また、乾式洗浄方法として、CF4、C48等のエッチングガスを用いたエッチングガス洗浄、エキシマランプ洗浄、プラズマ洗浄、イオン洗浄等が挙げられる。 As precision cleaning, wet cleaning methods include solvent cleaning using an alkaline solvent, functional water cleaning using ozone water, electrolytic ion water, hydrogen water, etc., ultrasonic cleaning, microbubble cleaning, HF cleaning, and the like. . Examples of dry cleaning methods include etching gas cleaning using an etching gas such as CF 4 and C 4 F 8 , excimer lamp cleaning, plasma cleaning, and ion cleaning.

クラッド材の内壁表面とコア材の外周表面の異物を除去して、平坦性を高める目的で施す火炎研磨の代わりに、上述した精密研磨および精密洗浄を施すことにより、クラッド材の内壁表面付近でのFの揮散、およびこれによる酸素欠乏欠陥(ODC(I)、ODC(II))やその前駆体となる構造の発生が防止される。また、コア材の外周表面付近においてOH濃度が高くなる、欠陥の前駆体となる構造が生成するなどの問題が発生することが防止される。   By removing the foreign matter on the inner wall surface of the clad material and the outer peripheral surface of the core material and performing the above-mentioned precision polishing and precision cleaning instead of flame polishing for the purpose of improving flatness, the clad material near the inner wall surface Volatilization of F, and oxygen deficiency defects (ODC (I), ODC (II)) and the structure serving as a precursor thereof are thereby prevented. In addition, problems such as an increase in OH concentration in the vicinity of the outer peripheral surface of the core material and generation of a structure serving as a defect precursor are prevented.

<プリフォームの製造方法>
本発明のプリフォームは、ロッドインチューブ法を用いて、クラッド材(クラッドチューブ)中にコア材(コアロッド)を挿入して製造される。
本発明のプリフォームは、プリフォーム製造工程で通常実施される火炎研磨の代わりに、精密研磨および精密洗浄を施したコア材およびクラッド材を用いる。
<Preform manufacturing method>
The preform of the present invention is manufactured by inserting a core material (core rod) into a clad material (clad tube) using a rod-in-tube method.
The preform of the present invention uses a core material and a clad material that have been subjected to precision polishing and precision cleaning, instead of flame polishing that is usually performed in the preform manufacturing process.

ロッドインチューブ法にてプリフォームを製造する場合、コア材(コアロッド)表面やクラッド材(クラッドチューブ)表面の異物を除去して、平坦性を高める目的で、火炎研磨が通常施される。コア材(コアロッド)の外周やクラッド材(クラッドチューブ)の内壁表面を精密研磨する機械設備はなく、真円度や直線性など精度の良い仕上げをするには時間がかかることから、通常は延伸や火炎研磨によって精度の良いコア材(コアロッド)やクラッド材(クラッドチューブ)が得るのが一般的である。洗浄についても同様で、特にクラッド材(クラッドチューブ)の内壁表面に付着する異物は洗浄による除去が難しく、火炎研磨によって異物を除去するのが一般的である。   When a preform is manufactured by the rod-in-tube method, flame polishing is usually performed for the purpose of removing foreign matters on the surface of the core material (core rod) and the surface of the clad material (cladding tube) and improving the flatness. Since there is no mechanical equipment to precisely polish the outer circumference of the core material (core rod) and the inner wall surface of the clad material (clad tube), it usually takes time to finish with high precision such as roundness and linearity. In general, a core material (core rod) or a clad material (clad tube) with high accuracy is obtained by flame polishing. The same applies to cleaning, and in particular, foreign matter adhering to the inner wall surface of the clad material (clad tube) is difficult to remove by cleaning, and it is common to remove foreign matter by flame polishing.

しかしながら、Fを含むガラスは、水分を含む雰囲気下で加熱した際、ガラス表面からFが揮散してしまう。火炎研磨を行う場合は通常、酸水素火炎で行うため、水分を多く含む雰囲気下で加熱することになり、ガラス表面のF濃度は内部に比べて小さくなる。この結果、コア材のF濃度がコアとクラッドの界面となる部分付近で減少し、プリフォームとした際に、コアとクラッドとの界面付近の屈折率がコア内部に比べて高くなり、出力光の波面形状が歪む他、伝播損失が増加するという問題が生じる恐れがある。   However, when glass containing F is heated in an atmosphere containing moisture, F is volatilized from the glass surface. When performing flame polishing, since it is usually performed with an oxyhydrogen flame, heating is performed in an atmosphere containing a lot of moisture, and the F concentration on the glass surface becomes smaller than that inside. As a result, the F concentration of the core material is reduced near the interface between the core and the cladding, and when the preform is formed, the refractive index near the interface between the core and the cladding becomes higher than that in the core, and the output light In addition to distortion of the wavefront shape, there may be a problem that propagation loss increases.

したがって、コア材(コアロッド)の外周表面やクラッド材(クラッドチューブ)の内壁表面を精密研磨するために、その外径、内径にあった治具を作製し、研磨砥粒と治具を組み合わせて少しずつ形状をあわせこみ、かつ表面平滑性を上げていく作業により、精密研磨によって精度の良いコア材(コアロッド)やクラッド材(クラッドチューブ)を得ることが好ましい。   Therefore, in order to precisely polish the outer peripheral surface of the core material (core rod) and the inner wall surface of the cladding material (clad tube), a jig suitable for the outer diameter and inner diameter is prepared, and the abrasive grains and the jig are combined. It is preferable to obtain a core material (core rod) or a clad material (clad tube) with high precision by precision polishing by gradually adjusting the shape and increasing the surface smoothness.

火炎研磨の際、Fが揮散するのは、クラッド材(クラッドチューブ)の内壁表面付近と外周表面付近である。これらのうち、クラッド材(クラッドチューブ)の内壁表面は、プリフォームを形成した際にコアとクラッドとの界面をなすので、クラッド材(クラッドチューブ)の内壁表面付近からのFの揮散、およびこれによる酸素欠乏欠陥(ODC(I)、ODC(II))やその前駆体となる構造の発生は特に問題となる。なお、クラッド材の内壁表面付近とは、クラッド材(クラッドチューブ)の内壁表面から深さ20μm程度までの部分を指す。   During flame polishing, F is volatilized in the vicinity of the inner wall surface and the outer peripheral surface of the clad material (clad tube). Of these, the inner wall surface of the clad material (clad tube) forms the interface between the core and the clad when the preform is formed, so that the volatilization of F from the vicinity of the inner wall surface of the clad material (clad tube), and this Oxygen deficiency defects (ODC (I), ODC (II)) due to the formation of a structure serving as a precursor thereof are particularly problematic. The vicinity of the inner wall surface of the clad material refers to a portion from the inner wall surface of the clad material (clad tube) to a depth of about 20 μm.

また、本発明において、コア材(コアロッド)はFを含有しないか、またはF濃度が低いため、上記したようなFの揮散による問題は起こりにくいが、コア材(コアロッド)を火炎研磨することにより、コア材(コアロッド)の外周表面付近において、OH濃度が高くなる、欠陥の前駆体となる構造が生成するなどの問題が発生する。なお、コア材(コアロッド)の外周表面付近とは、コア材(コアロッド)の外周表面から深さ20μm程度までの部分を指す。   In the present invention, since the core material (core rod) does not contain F or has a low F concentration, the problems caused by the volatilization of F as described above are unlikely to occur. In the vicinity of the outer peripheral surface of the core material (core rod), problems such as an increase in OH concentration and generation of a defect precursor structure occur. The vicinity of the outer peripheral surface of the core material (core rod) refers to a portion from the outer peripheral surface of the core material (core rod) to a depth of about 20 μm.

また、ロッドインチューブ法を用いてプリフォームとする際も、コア材およびクラッド材に少なからず熱が加わるので、Fが揮散し、酸素欠乏欠陥(ODC(I)、ODC(II))やその前駆体となる構造が発生する可能性がある。そのため、ロッドインチューブを行う際の加熱温度を下げるため、および加熱時間を短くするため、コア材(コアロッド)の外径とクラッド材(クラッドチューブ)の内径の差を2mm以内とすることが好ましく、1.5mm以内とすることがより好ましく、1mm以内とすることがさらに好ましい。コアロッドの外径とクラッドチューブの内径の差が大きい場合、ロッドインチューブ工程においてクラッドチューブに加える熱量が大きくなり、プリフォーム中に酸素欠乏欠陥が生じる恐れがある。   Also, when a preform is formed using the rod-in-tube method, heat is applied to the core material and the clad material, so that F is volatilized and oxygen deficiency defects (ODC (I), ODC (II)) and their A structure that becomes a precursor may be generated. Therefore, in order to lower the heating temperature when performing the rod-in tube and shorten the heating time, the difference between the outer diameter of the core material (core rod) and the inner diameter of the cladding material (cladding tube) is preferably within 2 mm. , More preferably within 1.5 mm, and even more preferably within 1 mm. When the difference between the outer diameter of the core rod and the inner diameter of the clad tube is large, the amount of heat applied to the clad tube in the rod-in-tube process increases, which may cause oxygen deficiency defects in the preform.

また、精密洗浄も、専用の洗浄設備を設け、超音波洗浄などを用いることで異物を除去することが好ましい。特に、クラッド材(クラッドチューブ)は薬液の循環が難しいことから、クラッド材(クラッドチューブ)内壁のパーティクル数を減らすことは、通常の洗浄方法では困難である。そのため、クラッド材(クラッドチューブ)の洗浄には、酸性水溶液による浸漬を併用することが好ましい。洗浄後はイソプロピルアルコール(IPA)に浸漬し、乾燥を行う。ガラスの表面に水分やアルコール分が付着した状態でロッドインチューブなどの高温の熱工程にかけると、Fは水酸基と反応し、HFとなって揮発して欠陥を形成するため、表面の水分などは極力減らすことが好ましい。したがって、乾燥は最終的に100℃以上で行う。   In addition, it is preferable to provide a dedicated cleaning facility for precision cleaning, and to remove foreign substances by using ultrasonic cleaning or the like. In particular, since the clad material (clad tube) is difficult to circulate the chemical solution, it is difficult to reduce the number of particles on the inner wall of the clad material (clad tube) by a normal cleaning method. Therefore, it is preferable to use immersion in an acidic aqueous solution for cleaning the clad material (clad tube). After washing, immerse in isopropyl alcohol (IPA) and dry. When subjected to a high-temperature heat process such as a rod-in tube with moisture or alcohol adhering to the glass surface, F reacts with hydroxyl groups and volatilizes as HF to form defects. Is preferably reduced as much as possible. Therefore, the drying is finally performed at 100 ° C. or higher.

本発明のプリフォーム作製方法では、ロッドインチューブ工程において、クラッドチューブを外側から酸水素火炎で加熱するため、プリフォームの外側を少なくとも1mm以上研削することが好ましい。研削後は研磨を行い、プリフォームとすることが好ましい。この際、プリフォームの表面は、Mil−O−13830A規格においてC級レベル以上とすることが好ましい。プリフォーム表面には、25μm幅以上のスクラッチが存在しないことが好ましく、より好ましくは21μm幅以上、さらに好ましくは16μm幅以上、特に好ましくは11μm幅以上のスクラッチが存在しないことが特に好ましい。プリフォームの外周研削は、周知の研削方法を採用できるが、例えば、プリフォームを旋盤に取り付け、ダイヤモンド砥石で研削し、砥石の砥粒サイズを徐々に小さくしていくことで行うことができる。線幅の大きいスクラッチをなくすためには、周知の方法で研磨することが好ましい。例えば、プリフォームを旋盤に取り付け、酸化セリウムスラリーを供給しながら研磨することできる。コア材(コアロッド)の外周と同様に、精密研磨することがより好ましい。   In the preform manufacturing method of the present invention, in the rod-in tube process, the cladding tube is heated from the outside with an oxyhydrogen flame, and therefore it is preferable to grind the outside of the preform by at least 1 mm. Polishing is preferably performed after grinding to form a preform. At this time, it is preferable that the surface of the preform has a C level or higher in the Mil-O-13830A standard. It is preferable that no scratches having a width of 25 μm or more exist on the preform surface, more preferably 21 μm or more, further preferably 16 μm or more, particularly preferably 11 μm or more. For the outer periphery grinding of the preform, a well-known grinding method can be adopted. For example, the preform can be mounted on a lathe, ground with a diamond grindstone, and the abrasive grain size of the grindstone can be gradually reduced. In order to eliminate a scratch having a large line width, it is preferable to polish by a known method. For example, the preform can be attached to a lathe and polished while supplying a cerium oxide slurry. Like the outer periphery of the core material (core rod), it is more preferable to perform precision polishing.

本発明のプリフォームにおいて、コアとクラッドの界面から±10μmの領域では、平均OH濃度は200ppm以下であることが好ましく、50ppm以下がより好ましく、10ppm以下がさらに好ましい。平均ODC(I)濃度は1×1018個/cm3以下であることが好ましく、1×1017個/cm3以下がより好ましく、1×1016個/cm3以下がさらに好ましく、5×1015個/cm3以下が特に好ましく、1×1015個/cm3以下が最も好ましい。平均ODC(II)濃度は5×1016個/cm3以下であることが好ましく、1×1016個/cm3以下がより好ましく、1×1015個/cm3以下がさらに好ましく、5×1014個/cm3以下が特に好ましい。なお、コアとクラッドの境目が界面であり、この界面からコア側を正の値、クラッド側を負の値で示す。界面から±20μmとはコア側、クラッド側ともに20μmのところまでの領域を示し、±10μmとは、界面からコア側、クラッド側ともに10μmのところまでの領域を示す。 In the preform of the present invention, in the region of ± 10 μm from the interface between the core and the clad, the average OH concentration is preferably 200 ppm or less, more preferably 50 ppm or less, and further preferably 10 ppm or less. Preferably has an average ODC (I) concentration is 1 × 10 18 / cm 3 or less, more preferably 1 × 10 17 / cm 3 or less, more preferably 1 × 10 16 / cm 3 or less, 5 × 10 15 pieces / cm 3 or less are particularly preferred, and 1 × 10 15 pieces / cm 3 or less are most preferred. The average ODC (II) concentration is preferably 5 × 10 16 pieces / cm 3 or less, more preferably 1 × 10 16 pieces / cm 3 or less, further preferably 1 × 10 15 pieces / cm 3 or less, and 5 × 10 14 pieces / cm 3 or less is particularly preferable. The boundary between the core and the clad is an interface, and the core side from the interface is indicated by a positive value, and the clad side is indicated by a negative value. ± 20 μm from the interface indicates a region extending to 20 μm on both the core side and the cladding side, and ± 10 μm indicates a region extending from the interface to 10 μm on both the core side and the cladding side.

本発明のプリフォームにおいて、コアとクラッドの界面から±20μmの領域では、平均OH濃度は100ppm以下であることが好ましく、20ppm以下がより好ましく、10ppm以下であることがさらに好ましい。平均ODC(I)濃度は5×1017個/cm3以下であることが好ましく、5×1016個/cm3以下がより好ましく、5×1015個/cm3以下がさらに好ましく、1×1015個/cm3以下が特に好ましい。平均ODC(II)濃度は1×1016個/cm3以下であることが好ましく、1×1015個/cm3以下がより好ましく、5×1014個/cm3以下がさらに好ましい。 In the preform of the present invention, in the region of ± 20 μm from the core / cladding interface, the average OH concentration is preferably 100 ppm or less, more preferably 20 ppm or less, and even more preferably 10 ppm or less. The average ODC (I) concentration is preferably 5 × 10 17 pieces / cm 3 or less, more preferably 5 × 10 16 pieces / cm 3 or less, further preferably 5 × 10 15 pieces / cm 3 or less, and 1 × 10 15 pieces / cm 3 or less is particularly preferable. The average ODC (II) concentration is preferably 1 × 10 16 pieces / cm 3 or less, more preferably 1 × 10 15 pieces / cm 3 or less, and further preferably 5 × 10 14 pieces / cm 3 or less.

コアとクラッドの界面から±20μmの領域および±10μmの領域の平均ODC(I)濃度および平均ODC(II)濃度の測定は、例えばTOF−SIMS分析法を用いて、プリフォームの断面の元素分析を行い、得られたFおよび水素の断面での濃度分布から、±20μmの領域および±10μmの領域での平均ODC(I)濃度および平均ODC(II)濃度を求めるという方法を用いる。火炎研磨を行った場合、OH基の増加による水素量の増加、およびFの減少が起こるが、Fの減少はSi−F結合が切れてFが表面から揮散したことを示唆しており、生じた結合欠損部分はODC(I)もしくはODC(II)などの欠陥となると考えられる。平均ODC(I)濃度および平均ODC(II)濃度の平均濃度は透過スペクトルを測定して、163nmおよび245nmの吸収係数から次式によって求めることができる。
平均ODC(I)濃度[個/cm3]=163nmの吸収係数[cm-1]/75×10-18[個-1cm2
平均ODC(II)濃度[個/cm3]=245nmの吸収係数[cm-1]/45×10-18[個-1cm2
ただし、火炎研磨によって生じるこれらの欠陥は表面付近にのみ存在するため、表面近傍の欠陥の濃度を求めるためには、上式の吸収係数を、TOF−SIMS分析から求めたFの欠損層の厚みから換算する。
The average ODC (I) concentration and the average ODC (II) concentration in the region of ± 20 μm and the region of ± 10 μm from the interface between the core and the clad are measured by, for example, elemental analysis of the cross section of the preform using the TOF-SIMS analysis method. And the average ODC (I) concentration and the average ODC (II) concentration in the ± 20 μm region and the ± 10 μm region are obtained from the obtained F and hydrogen cross-sectional concentration distributions. When flame polishing is performed, an increase in the amount of hydrogen due to an increase in OH groups and a decrease in F occur, but the decrease in F suggests that the Si-F bond was broken and F was volatilized from the surface. It is considered that the bond deficient portion becomes a defect such as ODC (I) or ODC (II). The average concentration of the average ODC (I) concentration and the average ODC (II) concentration can be determined from the absorption coefficients at 163 nm and 245 nm by the following equation by measuring the transmission spectrum.
Average ODC (I) concentration [pieces / cm 3 ] = 163 nm absorption coefficient [cm −1 ] / 75 × 10 −18 [pieces −1 cm 2 ]
Average ODC (II) concentration [piece / cm 3 ] = absorption coefficient of 245 nm [cm −1 ] / 45 × 10 −18 [piece −1 cm 2 ]
However, since these defects generated by flame polishing exist only near the surface, in order to determine the concentration of defects near the surface, the absorption coefficient of the above equation is used to determine the thickness of the F defect layer obtained from TOF-SIMS analysis. Convert from.

コアとクラッドの界面から±20μmの領域および±10μmの領域の平均OH濃度の測定方法は、TOF−SIMS分析法を用いてプリフォームの断面でのHの濃度分布を調べ、これらの±20μmの領域および±10μmの領域での平均を求めることにより行う。この分析法では、表層から10μm付近の深さまでの平均H濃度を空間分解能および感度良く測定することが可能であるが、Hの濃度がOH基の濃度に相当するかは自明ではない。そこで、顕微フーリエ変換赤外分光光度計(FT−IR)を用いて表層付近のOH濃度の空間分布を求めることで、OH基の濃度分布を求め、TOF−SIMS分析の結果との整合性を確認する必要がある。FT−IR分光法を用いて3670cm-1のOH基による吸収ピークの吸収係数を求め、次式からOH基の濃度を求めることができる。 The average OH concentration in the ± 20 μm region and the ± 10 μm region from the core / cladding interface is determined by examining the H 2 concentration distribution in the cross section of the preform using the TOF-SIMS analysis method. This is performed by calculating the average in the region of ± 10 μm. In this analysis method, it is possible to measure the average H 2 concentration from the surface layer to a depth of about 10 μm with good spatial resolution and sensitivity, but it is not obvious whether the concentration of H 2 corresponds to the concentration of OH groups. Therefore, by obtaining the spatial distribution of the OH concentration near the surface layer using a microscopic Fourier transform infrared spectrophotometer (FT-IR), the concentration distribution of the OH group is obtained, and consistency with the result of the TOF-SIMS analysis is obtained. It is necessary to confirm. The absorption coefficient of the absorption peak due to the OH group at 3670 cm −1 is obtained using FT-IR spectroscopy, and the concentration of the OH group can be obtained from the following formula.

OH基濃度[ppm]=吸収係数[cm-1]/1.05×100[cm-1ppm-1
ただしFT−IR分光では、空間分解能がTOF−SIMS分析ほど高くないため、OH基の正確な分布を求めることはできない。従って、OH基の正確な濃度分布はTOF−SIMS分析によって求める。
OH group concentration [ppm] = absorption coefficient [cm −1 ] /1.05×100 [cm −1 ppm −1 ]
However, in FT-IR spectroscopy, since the spatial resolution is not as high as that of TOF-SIMS analysis, an accurate distribution of OH groups cannot be obtained. Therefore, the exact concentration distribution of OH groups is determined by TOF-SIMS analysis.

なお、コアおよびクラッド単体のODC(I)濃度およびODC(II)濃度、OH濃度の濃度分布測定は、空間分解能、測定精度の点で優れるSIMS分析法を用いる。   Note that the SIMS analysis method, which is excellent in terms of spatial resolution and measurement accuracy, is used for the concentration distribution measurement of the ODC (I) concentration, ODC (II) concentration, and OH concentration of the core and clad alone.

本発明のプリフォーム作製方法では、コアロッドとクラッドチューブを共に精密研磨、精密洗浄を実施後にロッドインチューブ法にてプリフォームとしている。精密研磨、精密洗浄実施後のロッドインチューブを行う方法に関しては、特開2003−238184号公報に開示されているが、本願発明者らは、上記のように、精密研磨方法、精密洗浄方法、ロッドインチューブ方法のすべてを改良することで、本発明のプリフォームが得られmることを見出した。   In the preform manufacturing method of the present invention, both the core rod and the clad tube are precision-polished and precision-cleaned, and then preformed by the rod-in-tube method. Regarding the method of performing the rod-in tube after the precision polishing and precision cleaning, it is disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2003-238184, but the inventors of the present application, as described above, the precision polishing method, the precision cleaning method, It has been found that the preform of the present invention can be obtained by improving all of the rod-in-tube methods.

<光ファイバの製造方法>
上記手順で製造された本発明のプリフォームを紡糸炉で加熱溶融しながら外径が所定の値になるように引取り機の速度を調整して引取ることにより、高パワー光伝送用または紫外線伝送用光ファイバを作製することができる。クラッド材(クラッドチューブ)にコア材(コアロッド)を挿入し、電気炉に挿入することでコアとクラッドを一体化させてから同時にファイバを引くことができるが、この場合、適切なファイバ紡糸の条件と、適切なロッドインチューブ条件を同一の電気炉で同時に達成することが難しいことから、ロッドインチューブにてコアとクラッドを一体化させてから、別の工程で紡糸を行うことが好ましい。
<Optical fiber manufacturing method>
The preform of the present invention produced by the above procedure is heated and melted in a spinning furnace while adjusting the speed of the take-up machine so that the outer diameter becomes a predetermined value. A transmission optical fiber can be manufactured. By inserting the core material (core rod) into the clad material (cladding tube) and inserting it into the electric furnace, the core and the clad can be integrated and then the fiber can be drawn simultaneously. In this case, appropriate fiber spinning conditions Since it is difficult to achieve appropriate rod-in-tube conditions in the same electric furnace at the same time, it is preferable to perform spinning in a separate step after integrating the core and the clad with the rod-in tube.

本発明では、水素処理を施さなくとも、紫外光を伝送する際の伝送損失が低く、かつ耐久性に優れた高パワー光伝送用または紫外光伝送用光ファイバを得ることができるが、得られたファイバを水素処理しても良い。水素処理を行うことでさらなる透過率の改善を行うことも可能である場合がある。   According to the present invention, it is possible to obtain an optical fiber for high power light transmission or ultraviolet light transmission which has low transmission loss when transmitting ultraviolet light and excellent durability without performing hydrogen treatment. The treated fiber may be treated with hydrogen. It may be possible to further improve the transmittance by performing hydrogen treatment.

本発明の光ファイバを水素雰囲気中で400℃未満の温度にて一定時間保持を行うことにより水素ドープされた光ファイバが得られる。これによって、光ファイバ中を伝送する光の光ファイバ1mあたりの内部透過率が波長193nmの光について65%以上かつ波長180nmの光について30%以上となり、光ファイバの特性が高エネルギー光照射時および紫外光照射時にも維持される。   A hydrogen-doped optical fiber can be obtained by holding the optical fiber of the present invention in a hydrogen atmosphere at a temperature of less than 400 ° C. for a certain period of time. As a result, the internal transmittance per 1 m of the optical fiber transmitted through the optical fiber is 65% or more for light having a wavelength of 193 nm and 30% or more for light having a wavelength of 180 nm. It is maintained even when irradiated with ultraviolet light.

水素処理条件は、15〜400℃、0.2〜15MPaの水素雰囲気下、15時間以上とすることが好ましい。
15℃未満では水素処理に時間がかかるため、内部まで水素をドープすることが難しい。より好ましくは50℃以上、特に好ましくは100℃以上である。400℃超で水素処理を行うと、Si−H結合が形成され、ArFエキシマレーザを照射した際にE´センターとなり、透過率変化が生じるおそれがある。水素処理温度は200℃未満であることが好ましく、150℃未満がさらに好ましく、120℃未満が特に好ましく、90℃未満が最も好ましい。
The hydrogen treatment conditions are preferably 15 hours or longer under a hydrogen atmosphere of 15 to 400 ° C. and 0.2 to 15 MPa.
If it is less than 15 ° C., it takes time for hydrogen treatment, so it is difficult to dope hydrogen into the interior. More preferably, it is 50 degreeC or more, Most preferably, it is 100 degreeC or more. When hydrogen treatment is performed at a temperature higher than 400 ° C., Si—H bonds are formed, and when irradiated with an ArF excimer laser, an E ′ center is formed, which may cause a change in transmittance. The hydrogen treatment temperature is preferably less than 200 ° C, more preferably less than 150 ° C, particularly preferably less than 120 ° C, and most preferably less than 90 ° C.

水素処理時間は、15時間以上であることが好ましい。水素処理時間が短いと、水素が光ファイバ内部まで到達せず、水素処理の効果が発揮されにくい。水素処理時間は、50時間以上がより好ましく、100時間以上が特に好ましい。   The hydrogen treatment time is preferably 15 hours or longer. When the hydrogen treatment time is short, hydrogen does not reach the inside of the optical fiber, and the effect of the hydrogen treatment is difficult to be exhibited. The hydrogen treatment time is more preferably 50 hours or more, and particularly preferably 100 hours or more.

水素処理圧力は、0.2MPa以上であることが好ましい。水素処理圧力が小さいと、水素が光ファイバ内部まで到達せず、水素処理の効果が発揮されにくい。水素処理圧力は、0.3MPa以上がより好ましく、0.5MPa以上がさらに好ましく、1MPa以上が特に好ましく、5MPa以上が最も好ましい。一方、15MPa超では、水素処理に用いる装置や配管の脆化が顕著になる恐れがある。より好ましくは10MPa以下である。   The hydrogen treatment pressure is preferably 0.2 MPa or more. When the hydrogen treatment pressure is low, hydrogen does not reach the inside of the optical fiber and the effect of the hydrogen treatment is difficult to be exhibited. The hydrogen treatment pressure is more preferably 0.3 MPa or more, further preferably 0.5 MPa or more, particularly preferably 1 MPa or more, and most preferably 5 MPa or more. On the other hand, if it exceeds 15 MPa, there is a possibility that embrittlement of the apparatus and piping used for the hydrogen treatment becomes remarkable. More preferably, it is 10 MPa or less.

本発明の水素ドープされた光ファイバは、エネルギー密度2mJ/cmのArFエキシマレーザーを1kHzの周波数で照射した場合において、照射直後の透過エネルギー密度に対する5×10パルス照射した後の透過エネルギー密度が、好ましくは0.6以上、より好ましくは0.8以上、特に好ましくは0.9以上である。 The hydrogen-doped optical fiber of the present invention, when irradiated with an ArF excimer laser having an energy density of 2 mJ / cm 2 at a frequency of 1 kHz, has a transmission energy density after irradiation of 5 × 10 6 pulses with respect to the transmission energy density immediately after irradiation. However, it is preferably 0.6 or more, more preferably 0.8 or more, and particularly preferably 0.9 or more.

ここで、光ファイバに照射したレーザー光のエネルギー密度と、透過エネルギー密度は、下記の様にして求める。光ファイバに入射する光は、入射端の手前で一端アイリスを入れて光ファイバのコア径より1割程度大きいスポットにする。このスポット内の光をパワーメータ(例えば、OPHIR製 LASERSTAR)で受光し、エネルギー強度を求め、アイリスの面積で割ることで、照射したレーザー光のエネルギー密度を求める。一方、透過エネルギー密度は、光ファイバにレーザー光を照射し、この出射端から出てくるレーザー光を受光し測定して求める。   Here, the energy density and transmission energy density of the laser light irradiated to the optical fiber are obtained as follows. The light incident on the optical fiber is made into a spot that is approximately 10% larger than the core diameter of the optical fiber by inserting an iris in front of the incident end. The light in this spot is received by a power meter (for example, LASERSTAR made by OPHIR), the energy intensity is obtained, and the energy density of the irradiated laser light is obtained by dividing by the area of the iris. On the other hand, the transmission energy density is obtained by irradiating an optical fiber with a laser beam, receiving the laser beam emitted from the emission end, and measuring it.

特許文献3に記載の紫外光伝送用光ファイバのように、光ファイバに水素をドープすることで透過率を改善し、それによって耐久性を改善したファイバが知られている。このような光ファイバでは、高エネルギー密度の紫外線レーザー光を照射しても透過率の低下が少ない。しかし、低エネルギー密度の紫外線レーザー光を長時間照射する、特に1kHz以上の繰り返し周波数の高いレーザー光を10パルス以上の長時間照射すると、徐々に透過率が低下し、長時間での安定した使用に対して問題が生じる。本発明の光ファイバは水素処理なしで優れた透過率を示すため、水素ドープされた光ファイバにおいて優れた耐久性を発揮する。 As in the optical fiber for ultraviolet light transmission described in Patent Document 3, there is known a fiber in which the optical fiber is doped with hydrogen to improve the transmittance and thereby improve the durability. In such an optical fiber, there is little decrease in transmittance even when irradiated with high energy density ultraviolet laser light. However, when the laser beam with low energy density is irradiated for a long time, especially when the laser beam with a high repetition frequency of 1 kHz or more is irradiated for a long time of 10 6 pulses or more, the transmittance gradually decreases, and stable for a long time. Problems arise with use. Since the optical fiber of the present invention exhibits excellent transmittance without hydrogen treatment, it exhibits excellent durability in a hydrogen-doped optical fiber.

以下、実施例により本発明をさらに詳しく説明するが、本発明はこれら実施例に限定されない。例1、4、7、10は実施例であり、例2、3、5、6、8、9、11〜14は比較例である。
以下の表3〜7において、略号は以下の意味を示す。
OH:平均OH濃度(ppm)、F:平均F濃度(ppm)、O2:平均O2濃度(個/cm3)、H2:平均H2濃度(個/cm3)、ODC(I):平均ODC(I)濃度(個/cm3)、ODC(II):平均ODC(II)濃度(個/cm3)、NBOHC:平均NBOHC濃度(個/cm3)、E´center:平均E´センター濃度(個/cm3)。
EXAMPLES Hereinafter, although an Example demonstrates this invention further in detail, this invention is not limited to these Examples. Examples 1, 4, 7, and 10 are examples, and examples 2, 3, 5, 6, 8, 9, and 11-14 are comparative examples.
In Tables 3 to 7 below, the abbreviations have the following meanings.
OH: Average OH concentration (ppm), F: Average F concentration (ppm), O 2 : Average O 2 concentration (pieces / cm 3 ), H 2 : Average H 2 concentration (pieces / cm 3 ), ODC (I) : mean ODC (I) concentration (number / cm 3), ODC (II ): mean ODC (II) concentration (number / cm 3), NBOHC: mean NBOHC concentration (pieces / cm 3), E'center: mean E 'Center concentration (pieces / cm 3 ).

[例1](クラッド材の作製)
ガラス形成原料であるSiCl4を酸水素火炎中で加熱加水分解(火炎加水分解)させて得られるSiO2ガラス微粒子を基材に堆積、成長させて、多孔質SiO2ガラス体を得た((a)工程)。得られた多孔質SiO2ガラス体はそのままではハンドリングしにくいので、基材に堆積させたままの状態で、大気中1300℃にて6時間保持したのち、基材から外した。
[Example 1] (Clad material production)
A porous SiO 2 glass body was obtained by depositing and growing SiO 2 glass fine particles obtained by heating hydrolysis (flame hydrolysis) of SiCl 4 as a glass forming raw material in an oxyhydrogen flame on a substrate (( a) Step). Since the obtained porous SiO 2 glass body was difficult to handle as it was, it was kept in the atmosphere at 1300 ° C. for 6 hours and then removed from the substrate.

得られた多孔質SiO2ガラス体を、SiF35体積%、酸素35体積%、ヘリウム30体積%の大気圧雰囲気下にて1080℃で5時間保持し、Fドープされた多孔質SiO2ガラス体を得た((b)工程)。
得られたFドープされた多孔質SiO2ガラス体を、酸素5体積%、ヘリウム体積95%の大気圧雰囲気下にて1150℃で5時間保持し、酸素処理後のFドープされた多孔質SiO2ガラス体を得た((c)工程)。
The obtained porous SiO 2 glass body was held at 1080 ° C. for 5 hours in an atmospheric pressure atmosphere of 35% by volume of SiF 4, 35% by volume of oxygen and 30% by volume of helium, and F-doped porous SiO 2 glass. A body was obtained (step (b)).
The obtained F-doped porous SiO 2 glass body was held at 1150 ° C. for 5 hours in an atmospheric pressure atmosphere of 5 volume% oxygen and 95% helium volume, and F-doped porous SiO after oxygen treatment. Two glass bodies were obtained (step (c)).

得られた酸素処理後のFドープされた多孔質SiO2ガラス体を減圧下にて1150℃で24時間保持後、1370℃まで5時間で昇温し、1370℃で2時間保持を行って、密度約2.2g/cm3の透明なガラス体を得た((d)工程)。
得られた透明なガラス体を1700℃で2時間保持し、ブロック状に成形した。その後、外周研削加工機および円筒研削機によりチューブ状に切削加工してチューブ状のガラス体を得た((e)工程)。
The obtained oxygen-doped F-doped porous SiO 2 glass body was held under reduced pressure at 1150 ° C. for 24 hours, then heated to 1370 ° C. in 5 hours, held at 1370 ° C. for 2 hours, A transparent glass body having a density of about 2.2 g / cm 3 was obtained (step (d)).
The obtained transparent glass body was held at 1700 ° C. for 2 hours and formed into a block shape. Then, it cut into the tube shape with the outer periphery grinding machine and the cylindrical grinding machine, and obtained the tube-shaped glass body ((e) process).

得られたチューブ状のガラス体を、研磨砥粒GC#240、GC#400、FO#600、FO#800、FO#1000(いずれもフジミコーポレーション製商品名)をスラリーにしたもので研磨した後、酸化セリウムを主成分とするミレーク(三井金属社製商品名)を用いて酸水素火炎を用いない精密研磨を施して、ガラスチューブを得た((f)工程)。得られたガラスチューブの外径は24mm、内径は18mmであった。また、非円率は2以下、ブツはφ0.1μm以下、スクラッチは幅11μmであった。   After polishing the obtained tube-shaped glass body with a slurry of abrasive grains GC # 240, GC # 400, FO # 600, FO # 800, FO # 1000 (all are trade names of Fujimi Corporation) The glass tube was obtained by carrying out precision polishing without using an oxyhydrogen flame using a miracle (trade name, manufactured by Mitsui Kinzoku Co., Ltd.) containing cerium oxide as a main component (step (f)). The obtained glass tube had an outer diameter of 24 mm and an inner diameter of 18 mm. Further, the non-circularity was 2 or less, the roughness was φ0.1 μm or less, and the scratch was 11 μm in width.

得られたガラスチューブを前処理として硝酸水溶液中に12時間浸漬後、純水にて超音波洗浄を行い、後処理としてIPA洗浄槽にて超音波洗浄し、100℃で乾燥してクラッド材を得た((g)工程)。得られたクラッド材の内壁表面は表面粗さRaが10nm以下であり、大きさ50μm以上のパーティクルが存在せず、幅11μm以上のスクラッチが存在しなかった。   The obtained glass tube was immersed in an aqueous nitric acid solution for 12 hours as a pretreatment, then ultrasonically cleaned with pure water, and ultrasonically cleaned in an IPA cleaning tank as a posttreatment, and dried at 100 ° C. Obtained (step (g)). The inner wall surface of the obtained clad material had a surface roughness Ra of 10 nm or less, no particles having a size of 50 μm or more, and no scratch having a width of 11 μm or more.

[例2](クラッド材の作製)
(a)〜(e)工程の代わりに、PCVD法にて得られたガラスを外周研削加工機および円筒研削機によりチューブ状に切削加工してチューブ状のガラス体を得たこと以外は、例1の方法と同様の方法でクラッド材を得た。
[Example 2] (Production of clad material)
An example except that instead of the steps (a) to (e), the glass obtained by the PCVD method was cut into a tube shape by a peripheral grinding machine and a cylindrical grinding machine to obtain a tubular glass body. A clad material was obtained in the same manner as in method 1.

[例3](クラッド材の作製)
例2のクラッド材を、酸水素火炎を用いて火炎研磨を行い、クラッド材を得た。火炎研磨は、クラッド材の内部に酸素ガスを流しながら外部を酸水素バーナーで炙るという方法で行った。火炎研磨工程におけるクラッド材の温度上昇を放射温度計(レイテック製、マラソンMM−モデルG5H)で測定したところ、2000℃であった。
[Example 3] (Production of clad material)
The clad material of Example 2 was subjected to flame polishing using an oxyhydrogen flame to obtain a clad material. Flame polishing was performed by a method in which an oxygen gas was allowed to flow inside the cladding material and the outside was blown with an oxyhydrogen burner. It was 2000 degreeC when the temperature rise of the clad material in a flame grinding | polishing process was measured with the radiation thermometer (the Laytec make, marathon MM-model G5H).

例1、2のクラッド材の物性を測定し、表3に示す。例1、2のクラッド材を表面から15mmスライスしたものの透過率スペクトルを測定し、図1に示す。   The physical properties of the clad materials of Examples 1 and 2 were measured and shown in Table 3. The transmittance spectra of the clad materials of Examples 1 and 2 sliced 15 mm from the surface were measured and are shown in FIG.

例1のクラッド材は、平均OH濃度≦10ppm、平均F濃度≧7000ppm、平均O2濃度≦1×1016個/cm3、平均H2濃度≦1×1016個/cm3、平均ODC(I)濃度≦5×1015個/cm3、平均ODC(II)濃度≦5×1014個/cm3、平均NBOHC濃度≦5×1015個/cm3、平均E´センター濃度≦5×1015個/cm3であった。 The cladding material of Example 1 has an average OH concentration ≦ 10 ppm, an average F concentration ≧ 7000 ppm, an average O 2 concentration ≦ 1 × 10 16 pieces / cm 3 , an average H 2 concentration ≦ 1 × 10 16 pieces / cm 3 , an average ODC ( I) Concentration ≦ 5 × 10 15 pieces / cm 3 , Average ODC (II) concentration ≦ 5 × 10 14 pieces / cm 3 , Average NBOHC concentration ≦ 5 × 10 15 pieces / cm 3 , Average E ′ center concentration ≦ 5 × 10 15 pieces / cm 3 .

Figure 2011053636
Figure 2011053636

例1のクラッド材、例3のクラッド材の内壁表面のOH濃度を測定した。表面から深さ20μmの領域における平均OH濃度、表面から深さ10μmの領域における平均OH濃度を表4に示す。例1のクラッド材の内壁表面は、火炎研磨を行っていないため、表面から深さ20μmの領域における平均OH濃度≦10ppm、該クラッド材の表面から深さ10μmの領域における平均OH濃度≦50ppmであった。   The OH concentration on the inner wall surface of the cladding material of Example 1 and the cladding material of Example 3 was measured. Table 4 shows the average OH concentration in a region 20 μm deep from the surface and the average OH concentration in a region 10 μm deep from the surface. Since the inner wall surface of the cladding material of Example 1 is not subjected to flame polishing, the average OH concentration in the region 20 μm deep from the surface ≦ 10 ppm, and the average OH concentration in the region 10 μm deep from the surface of the cladding material ≦ 50 ppm there were.

Figure 2011053636
Figure 2011053636

[例4](プリフォームの作製)
石英ガラスAQX(旭硝子社製商品名、平均OH濃度=4ppm、平均F濃度=200ppm、平均O2濃度≦1×1016個/cm3、平均H2濃度≦1×1015個/cm3、平均ODC(I)濃度≦1×1013個/cm3、平均ODC(II)濃度≦1×1012個/cm3)を外周研削加工機によりロッド状に切削加工した。
[Example 4] (Preform preparation)
Quartz glass AQX (trade name, manufactured by Asahi Glass Co., Ltd., average OH concentration = 4 ppm, average F concentration = 200 ppm, average O 2 concentration ≦ 1 × 10 16 pieces / cm 3 , average H 2 concentration ≦ 1 × 10 15 pieces / cm 3 , The average ODC (I) concentration ≦ 1 × 10 13 pieces / cm 3 and the average ODC (II) concentration ≦ 1 × 10 12 pieces / cm 3 ) were cut into a rod shape by an outer peripheral grinding machine.

その後、研磨砥粒GC#240、GC#400、FO#600、FO#800、FO#1000をスラリーにしたもので外周を研磨した後、酸化セリウムを主成分とするミレークを用いて精密研磨して、ガラスロッドを得た。得られたガラスロッドの外径は17.2mm、非円率は2以下、ブツはφ0.1μm以下、スクラッチは幅11μmであった。   Then, after polishing the outer periphery with a slurry of abrasive grains GC # 240, GC # 400, FO # 600, FO # 800, and FO # 1000, precision polishing is performed using a miracle mainly composed of cerium oxide. A glass rod was obtained. The obtained glass rod had an outer diameter of 17.2 mm, a non-circularity of 2 or less, a diameter of φ0.1 μm or less, and a scratch of 11 μm in width.

得られたガラスロッドを前処理として硝酸水溶液中に12時間浸漬後、純水にて超音波洗浄を行い、後処理としてIPA洗浄槽にて超音波洗浄し、100℃で乾燥してコア材を得た。得られたコア材の内壁表面は表面粗さRaが10nm以下であり、大きさ50μm以上のパーティクルが存在せず、幅11μm以上のスクラッチが存在しなかった。
作製したコア材と例1のクラッド材を用いて、ロッドインチューブ法でプリフォームを作製した。
The obtained glass rod is immersed in an aqueous nitric acid solution for 12 hours as a pretreatment, then ultrasonically cleaned with pure water, and ultrasonically cleaned in an IPA cleaning tank as a posttreatment, and dried at 100 ° C. Obtained. The inner wall surface of the obtained core material had a surface roughness Ra of 10 nm or less, no particles having a size of 50 μm or more, and no scratch having a width of 11 μm or more.
A preform was produced by the rod-in-tube method using the produced core material and the clad material of Example 1.

[例5](プリフォームの作製)
例4と同様の方法で作製したコア材と例2のクラッド材を用いて、ロッドインチューブ法でプリフォームを作製した。
[Example 5] (Preform preparation)
A preform was produced by the rod-in-tube method using the core material produced in the same manner as in Example 4 and the clad material in Example 2.

[例6](プリフォームの作製)
例3と同様の方法で作製したコア材を、酸水素火炎を用いて火炎研磨を行った。火炎研磨工程におけるコア材の温度上昇を放射温度計(レイテック製、マラソンMM−モデルG5H)で測定したところ、2000℃であった。
火炎研磨したコア材と例3のクラッド材を用いて、ロッドインチューブ法でプリフォームを作製した。
[Example 6] (Preform preparation)
The core material produced in the same manner as in Example 3 was subjected to flame polishing using an oxyhydrogen flame. It was 2000 degreeC when the temperature rise of the core material in a flame grinding | polishing process was measured with the radiation thermometer (The Raytec make, Marathon MM-model G5H).
A preform was produced by a rod-in-tube method using the flame-polished core material and the clad material of Example 3.

例4〜6のプリフォームの作製に用いたコア材、クラッド材それぞれの界面から十分に遠い部分のOH濃度、O濃度、ODC(I)濃度、ODC(II)濃度を表5に示す。例4のプリフォームは、用いたコア材およびクラッド材の欠陥濃度、ガス成分濃度が低い。 Table 5 shows the OH concentration, O 2 concentration, ODC (I) concentration, and ODC (II) concentration in portions sufficiently distant from the interfaces of the core material and the clad material used in the preparation of the preforms of Examples 4 to 6. The preform of Example 4 has low defect concentration and gas component concentration of the core material and the clad material used.

Figure 2011053636
Figure 2011053636

例4〜6のプリフォームにおけるコアとクラッドの界面から±10μmの領域および±20μmの領域での平均OH濃度、平均ODC(I)濃度、平均ODC(II)濃度、平均F濃度の測定予想値を表6に記す。例4は火炎研磨を行っていないため、コアとクラッドの界面から±20μmの領域において、平均OH濃度≦100ppm、平均ODC(I)濃度≦5×1017個/cm3、平均ODC(II)濃度≦1×1016個/cm3であり、コアとクラッドの界面から±10μmの領域において、平均OH濃度≦200ppm、平均ODC(I)濃度≦1×1018個/cm3、平均ODC(II)濃度≦5×1016個/cm3となると予想される。 Expected measurement values of average OH concentration, average ODC (I) concentration, average ODC (II) concentration, and average F concentration in the regions of ± 10 μm and ± 20 μm from the core-cladding interface in the preforms of Examples 4 to 6 Is shown in Table 6. In Example 4, since flame polishing was not performed, the average OH concentration ≦ 100 ppm, the average ODC (I) concentration ≦ 5 × 10 17 pieces / cm 3 , and the average ODC (II) in the range of ± 20 μm from the core / cladding interface. The concentration is ≦ 1 × 10 16 pieces / cm 3 , and the average OH concentration ≦ 200 ppm, the average ODC (I) concentration ≦ 1 × 10 18 pieces / cm 3 , and the average ODC (± 10 μm from the core / cladding interface) II) Concentration ≦ 5 × 10 16 / cm 3 is expected.

Figure 2011053636
Figure 2011053636

[例7](光ファイバの作製)
例4のプリフォームを用いて、コア径φ400μm、クラッド径φ440μmの光ファイバを紡糸した。
[Example 7] (Fabrication of optical fiber)
Using the preform of Example 4, an optical fiber having a core diameter of 400 μm and a cladding diameter of 440 μm was spun.

[例8](光ファイバの作製)
例5のプリフォームを用いて、コア径φ400μm、クラッド径φ440μmの光ファイバを紡糸した。
[Example 8] (Fabrication of optical fiber)
Using the preform of Example 5, an optical fiber having a core diameter of 400 μm and a cladding diameter of 440 μm was spun.

[例9](光ファイバの作製)
例6のプリフォームを用いて、コア径φ400μm、クラッド径φ440μmの光ファイバを紡糸した。
[Example 9] (Production of optical fiber)
Using the preform of Example 6, an optical fiber having a core diameter of 400 μm and a cladding diameter of 440 μm was spun.

例7〜9の光ファイバの透過率を図2に、物性を表7に示す。コアとクラッドにおける平均OH濃度と平均F濃度は、コア材、クラッド材からの推定値である。図2に示すように、例7の光ファイバは、光ファイバ中を伝送する光の光ファイバ1mあたりの内部透過率が波長193nmの光について65%以上かつ波長180nmの光について25%以上であり、平均H2濃度が1016個/cm3以下であった。 The transmittances of the optical fibers of Examples 7 to 9 are shown in FIG. The average OH concentration and average F concentration in the core and the clad are estimated values from the core material and the clad material. As shown in FIG. 2, in the optical fiber of Example 7, the internal transmittance per 1 m of the optical fiber transmitted through the optical fiber is 65% or more for light with a wavelength of 193 nm and 25% or more for light with a wavelength of 180 nm. The average H 2 concentration was 10 16 pieces / cm 3 or less.

また、表7に示すように、例7の光ファイバは、コアの平均OH濃度≦10ppm、平均F濃度≦1000ppmであり、クラッドの平均OH濃度≦10ppm、平均F濃度≧7000ppmであり、ファイバの平均ODC(II)濃度≦1×1012個/cm3、平均NBOHC濃度≦5×1012個/cm3、平均E´センター濃度≦5×1012個/cm3であった。また、光ファイバの内部透過率平均の結果より、例7のODC(I)濃度≦1×1013個/cm3であると推定される。 Also, as shown in Table 7, the optical fiber of Example 7 has an average OH concentration of the core ≦ 10 ppm, an average F concentration ≦ 1000 ppm, an average OH concentration of the cladding ≦ 10 ppm, and an average F concentration ≧ 7000 ppm. The average ODC (II) concentration ≦ 1 × 10 12 pieces / cm 3 , the average NBOHC concentration ≦ 5 × 10 12 pieces / cm 3 , and the average E ′ center concentration ≦ 5 × 10 12 pieces / cm 3 . Further, from the result of the average internal transmittance of the optical fiber, it is estimated that the ODC (I) concentration of Example 7 ≦ 1 × 10 13 pieces / cm 3 .

Figure 2011053636
Figure 2011053636

[例10]
例7の光ファイバを80℃、0.98MPaの100%水素雰囲気下にて7日間放置し、水素処理を行った。
[Example 10]
The optical fiber of Example 7 was left to stand in a 100% hydrogen atmosphere at 80 ° C. and 0.98 MPa for 7 days to perform hydrogen treatment.

[例11]
例8と同様の方法で得られた光ファイバを80℃、0.98MPaの100%水素雰囲気下にて14日間放置し、水素処理を行った。
[Example 11]
The optical fiber obtained by the same method as in Example 8 was left to stand in a 100% hydrogen atmosphere at 80 ° C. and 0.98 MPa for 14 days for hydrogen treatment.

[例12]
例9と同様の方法で得られた光ファイバを80℃、0.98MPaの100%水素雰囲気下にて14日間放置し、水素処理を行った。
[Example 12]
The optical fiber obtained by the same method as in Example 9 was left to stand in a 100% hydrogen atmosphere at 80 ° C. and 0.98 MPa for 14 days for hydrogen treatment.

[例13]
例9と同様の方法で得られた光ファイバを150℃、15MPaの酸素雰囲気中で7日間放置し、酸素処理を行った。特許文献3実施例の図4中のL8に相当する。
[Example 13]
The optical fiber obtained by the same method as in Example 9 was left in an oxygen atmosphere at 150 ° C. and 15 MPa for 7 days for oxygen treatment. This corresponds to L8 in FIG.

[例14]
例9と同様の方法で得られた光ファイバを150℃、15MPaの酸素雰囲気中で7日間放置し、酸素処理を行ったのち、さらに15MPa、150℃の水素雰囲気中で2日間放置し、水素処理を行った。特許文献3実施例の図4中のL9に相当する。
[Example 14]
The optical fiber obtained by the same method as in Example 9 was allowed to stand for 7 days in an oxygen atmosphere at 150 ° C. and 15 MPa. After oxygen treatment, the optical fiber was further left in a hydrogen atmosphere at 15 MPa and 150 ° C. for 2 days. Processed. This corresponds to L9 in FIG.

例10〜例12の光ファイバの透過率スペクトルを図3に示す。例10は例11、例12に比べて水素処理時間が短いにもかかわらず、光ファイバ中を伝送する光の光ファイバ1mあたりの内部透過率が波長193nmの光について65%以上かつ波長180nmの光について30%以上という優れた物性となった。   The transmittance spectra of the optical fibers of Examples 10 to 12 are shown in FIG. In Example 10, although the hydrogen treatment time is shorter than in Examples 11 and 12, the internal transmittance per 1 m of the optical fiber of light transmitted through the optical fiber is 65% or more for light with a wavelength of 193 nm and a wavelength of 180 nm. It became the outstanding physical property of 30% or more about light.

例13および例14の光ファイバの透過率スペクトルを図4に示す。
例7は水素処理することなしに、例10は酸素処理することなしに、同程度の内部透過率を得ることができたことがわかる。
The transmittance spectra of the optical fibers of Examples 13 and 14 are shown in FIG.
It can be seen that Example 7 was able to obtain the same internal transmittance without hydrogen treatment and Example 10 without oxygen treatment.

例10と例11の光ファイバで、長さが1.5mのものを用意し、これにエネルギー密度2mJ/cmのArFエキシマーレーザーを、1kHzの周波数で、照射した。照射パルス数を増やしたときの、初期透過エネルギー密度で規格化した透過エネルギー密度の変化を図5に示す。初期透過エネルギー密度で規格化した透過エネルギー密度(以下、単に「規格化透過エネルギー密度」という。)は、照射直後の透過エネルギー密度に対する所定量のパルスを照射した後の透過エネルギー密度の比である。
図4から、例11では、照射パルス数が増えるにつれて規格化透過エネルギー密度が大きく減少しているのに対して、例10は照射パルス数が増えても、規格化透過エネルギー密度が平均で1となっており、規格化透過エネルギー密度に劣化がみられないという優れた物性となった。
The optical fibers of Examples 10 and 11 having a length of 1.5 m were prepared, and this was irradiated with an ArF excimer laser having an energy density of 2 mJ / cm 2 at a frequency of 1 kHz. FIG. 5 shows changes in the transmission energy density normalized by the initial transmission energy density when the number of irradiation pulses is increased. The transmission energy density normalized by the initial transmission energy density (hereinafter simply referred to as “normalized transmission energy density”) is the ratio of the transmission energy density after irradiation with a predetermined amount of pulses to the transmission energy density immediately after irradiation. .
From FIG. 4, in Example 11, the normalized transmission energy density greatly decreases as the number of irradiation pulses increases, whereas in Example 10, the normalized transmission energy density averages 1 even when the number of irradiation pulses increases. As a result, the physical properties of the standardized transmission energy density were not deteriorated.

例10と例11の光ファイバで、長さが1.5mのものを用意し、これにエネルギー密度5mJ/cmのArFエキシマーレーザーを、1kHzの周波数で、照射した。照射パルス数を増やしたときの規格化透過エネルギー密度を図6に示す。図6から、例11では、照射パルス数が増えるにつれて規格化透過エネルギー密度が大きく減少しているのに対して、例10は照射パルス数が増えても、規格化透過エネルギー密度の減少が小さく、1×10パルス照射後には0.8と高い値で安定するという優れた物性となった。 The optical fibers of Examples 10 and 11 having a length of 1.5 m were prepared, and this was irradiated with an ArF excimer laser having an energy density of 5 mJ / cm 2 at a frequency of 1 kHz. The normalized transmission energy density when the number of irradiation pulses is increased is shown in FIG. From FIG. 6, in Example 11, the normalized transmission energy density greatly decreases as the number of irradiation pulses increases, whereas in Example 10, the decrease in normalized transmission energy density is small even when the number of irradiation pulses increases. After irradiation with 1 × 10 6 pulses, excellent physical properties such as a high value of 0.8 were obtained.

例10と例12の光ファイバで、長さが1mのものを用意し、これにエネルギー密度16mJ/cmのNd:YVO4レーザーの4倍高調波(266nm)の光を50kHzの周波数で、照射した。照射パルス数を増やしたときの規格化透過エネルギー密度を図7に示す。図7から、例12では、照射パルス数が増えるにつれて規格化透過エネルギー密度が大きく減少しているのに対して、例10は照射パルス数が増えても、規格化透過エネルギー密度の減少が小さく、初期の値とほぼ一定で安定するという優れた物性となった。 The optical fibers of Examples 10 and 12 having a length of 1 m were prepared, and irradiated with light of the fourth harmonic (266 nm) of an Nd: YVO4 laser having an energy density of 16 mJ / cm 2 at a frequency of 50 kHz. did. FIG. 7 shows the normalized transmission energy density when the number of irradiation pulses is increased. From FIG. 7, in Example 12, the normalized transmission energy density decreases significantly as the number of irradiation pulses increases, whereas in Example 10, the decrease in normalized transmission energy density is small even when the number of irradiation pulses increases. It was an excellent physical property that it was almost constant with the initial value.

本発明の光ファイバは、光ファイバ中を伝送する紫外光の透過率に優れる。このような本発明の光ファイバは、例えば、情報通信等に使用される他、医療機器の分野、半導体製造装置等に好適に用いられる。   The optical fiber of the present invention is excellent in the transmittance of ultraviolet light transmitted through the optical fiber. Such an optical fiber of the present invention is suitably used, for example, in the field of medical equipment, semiconductor manufacturing equipment, etc., in addition to being used for information communication and the like.

Claims (18)

石英ガラスからなる光ファイバであって、光ファイバ中を伝送する光の光ファイバ1mあたりの内部透過率が波長193nmの光について65%以上かつ波長180nmの光について25%以上であり、平均H2濃度≦1×1016個/cm3であることを特徴とする光ファイバ。 It is an optical fiber made of quartz glass, and the internal transmittance per 1 m of optical fiber of light transmitted through the optical fiber is 65% or more for light with a wavelength of 193 nm and 25% or more for light with a wavelength of 180 nm, and the average H 2 An optical fiber having a concentration ≦ 1 × 10 16 pieces / cm 3 . 各々石英ガラスからなるコアおよびクラッドを有する光ファイバであって、
コアの平均OH濃度≦10ppm、平均F濃度≦1000ppmであり、
クラッドの平均OH濃度≦10ppm、平均F濃度≧7000ppmであり、
光ファイバの平均ODC(II)濃度≦1×1012個/cm3、平均NBOHC濃度≦5×1012個/cm3、平均E´センター濃度≦1×1012個/cm3である請求項1に記載の光ファイバ。
An optical fiber having a core and a clad each made of quartz glass,
The average OH concentration of the core ≦ 10 ppm, the average F concentration ≦ 1000 ppm,
The average OH concentration of the clad ≦ 10 ppm, the average F concentration ≧ 7000 ppm,
The average ODC (II) concentration of the optical fiber ≦ 1 × 10 12 pieces / cm 3 , the average NBOHC concentration ≦ 5 × 10 12 pieces / cm 3 , and the average E ′ center concentration ≦ 1 × 10 12 pieces / cm 3. The optical fiber according to 1.
請求項1または請求項2に記載の光ファイバからなる高パワー光伝送用または紫外光伝送用光ファイバ。   An optical fiber for high power light transmission or ultraviolet light transmission comprising the optical fiber according to claim 1 or 2. 光ファイバプリフォームの製造に用いられる、石英ガラスからなるチューブ状のクラッド材であって、
平均OH濃度≦10ppm、平均F濃度≧7000ppm、
平均O2濃度≦1×1016個/cm3、平均H2濃度≦1×1016個/cm3
平均ODC(I)濃度≦5×1015個/cm3
平均ODC(II)濃度≦5×1014個/cm3
平均NBOHC濃度≦5×1015個/cm3
平均E´センター濃度≦5×1015個/cm3であることを特徴とするクラッド材。
A tubular clad material made of quartz glass used in the manufacture of optical fiber preforms,
Average OH concentration ≦ 10 ppm, average F concentration ≧ 7000 ppm,
Average O 2 concentration ≦ 1 × 10 16 pieces / cm 3 , Average H 2 concentration ≦ 1 × 10 16 pieces / cm 3 ,
Average ODC (I) concentration ≦ 5 × 10 15 / cm 3 ,
Average ODC (II) concentration ≦ 5 × 10 14 pieces / cm 3 ,
Average NBOHC concentration ≦ 5 × 10 15 / cm 3 ,
A clad material having an average E ′ center concentration ≦ 5 × 10 15 pieces / cm 3 .
クラッド材の内壁表面から深さ20μmの領域における平均OH濃度が10ppm以下であり、クラッド材の内壁表面から深さ10μmの領域における平均OH濃度が50ppm以下である請求項4に記載のクラッド材。   The clad material according to claim 4, wherein an average OH concentration in a region 20 μm deep from the inner wall surface of the clad material is 10 ppm or less, and an average OH concentration in a region 10 μm deep from the inner wall surface of the clad material is 50 ppm or less. 各々石英ガラスからなる下記コアおよび下記クラッドを有することを特徴とする光ファイバプリフォーム。
コア:平均OH濃度≦10ppm、平均F濃度≦1000ppm、
平均O2濃度≦1×1016個/cm3、平均H2濃度≦1×1016個/cm3
平均ODC(I)濃度≦5×1015個/cm3
平均ODC(II)濃度≦5×1014個/cm3
クラッド:平均OH濃度≦10ppm、平均F濃度≧7000ppm、
平均O2濃度≦1×1016個/cm3、平均H2濃度≦1×1016個/cm3
平均ODC(I)濃度≦5×1015個/cm3
平均ODC(II)濃度≦5×1014個/cm3
平均NBOHC濃度≦5×1015個/cm3
平均E´センター濃度≦5×1015個/cm3
An optical fiber preform having the following core and the following cladding, each of which is made of quartz glass.
Core: average OH concentration ≦ 10 ppm, average F concentration ≦ 1000 ppm,
Average O 2 concentration ≦ 1 × 10 16 pieces / cm 3 , Average H 2 concentration ≦ 1 × 10 16 pieces / cm 3 ,
Average ODC (I) concentration ≦ 5 × 10 15 / cm 3 ,
Average ODC (II) concentration ≦ 5 × 10 14 pieces / cm 3 .
Cladding: average OH concentration ≦ 10 ppm, average F concentration ≧ 7000 ppm,
Average O 2 concentration ≦ 1 × 10 16 pieces / cm 3 , Average H 2 concentration ≦ 1 × 10 16 pieces / cm 3 ,
Average ODC (I) concentration ≦ 5 × 10 15 / cm 3 ,
Average ODC (II) concentration ≦ 5 × 10 14 pieces / cm 3 ,
Average NBOHC concentration ≦ 5 × 10 15 / cm 3 ,
Average E ′ center concentration ≦ 5 × 10 15 / cm 3 .
前記コアが、下記式を満たす濃度でFを含有する請求項6に記載の光ファイバプリフォーム。
x≦2.8×106−{(y−2.8×1062+3.5×10101/2
式中、yはクラッドの平均F濃度(ppm)、xはコアの平均F濃度(ppm)である。
The optical fiber preform according to claim 6, wherein the core contains F at a concentration satisfying the following formula.
x ≦ 2.8 × 10 6 − {(y−2.8 × 10 6 ) 2 + 3.5 × 10 10 } 1/2
In the formula, y is the average F concentration (ppm) of the cladding, and x is the average F concentration (ppm) of the core.
コアとクラッドの界面から±20μmの領域において、平均OH濃度≦100ppm、平均ODC(I)濃度≦5×1017個/cm3、平均ODC(II)濃度≦1×1016個/cm3である請求項6または7に記載の光ファイバプリフォーム。 In the region of ± 20 μm from the interface between the core and the cladding, the average OH concentration ≦ 100 ppm, the average ODC (I) concentration ≦ 5 × 10 17 pieces / cm 3 , and the average ODC (II) concentration ≦ 1 × 10 16 pieces / cm 3 The optical fiber preform according to claim 6 or 7. コアとクラッドの界面から±10μmの領域において、平均OH濃度≦200ppm、平均ODC(I)濃度≦1×1018個/cm3、平均ODC(II)濃度≦5×1016個/cm3である請求項6〜8のいずれかに記載の光ファイバプリフォーム。 In the range of ± 10 μm from the core / cladding interface, the average OH concentration ≦ 200 ppm, the average ODC (I) concentration ≦ 1 × 10 18 / cm 3 , and the average ODC (II) concentration ≦ 5 × 10 16 / cm 3 The optical fiber preform according to any one of claims 6 to 8. 請求項4に記載のクラッド材の製造方法であって、
ガラス形成原料を火炎加水分解して得られるSiO2ガラス微粒子を基材に堆積、成長させて多孔質SiO2ガラス体を形成する工程と、
得られた多孔質SiO2ガラス体を、F含有ガス、酸素、および希ガスを含む雰囲気中で1000℃以上で熱処理してFドープされた多孔質SiO2ガラス体を得る工程と、
得られたFドープされた多孔質SiO2ガラス体を、酸素および希ガスを含む雰囲気中で500℃以上で熱処理して酸素処理後のFドープされた多孔質SiO2ガラス体を得る工程と、
得られた酸素処理後のFドープされた多孔質SiO2ガラス体を密度2.0〜2.3g/cm3の透明なガラス体として、クラッド材を得る工程と、
を含むことを特徴とするクラッド材の製造方法。
It is a manufacturing method of the clad material according to claim 4,
A step of depositing and growing SiO 2 glass fine particles obtained by flame hydrolysis of a glass forming raw material on a substrate to form a porous SiO 2 glass body;
A step of heat-treating the obtained porous SiO 2 glass body at 1000 ° C. or higher in an atmosphere containing F-containing gas, oxygen, and a rare gas to obtain an F-doped porous SiO 2 glass body;
The resulting F-doped porous SiO 2 glass body, and obtaining the oxygen and heat-treated at 500 ° C. or higher is F-doped after oxygen treatment in an atmosphere containing a rare gas porous SiO 2 glass body,
A step of obtaining a clad material by using the obtained oxygen-doped F-doped porous SiO 2 glass body as a transparent glass body having a density of 2.0 to 2.3 g / cm 3 ;
A method for producing a clad material comprising:
請求項5に記載のクラッド材の製造方法であって、
ガラス形成原料を火炎加水分解して得られるSiO2ガラス微粒子を基材に堆積、成長させて多孔質SiO2ガラス体を形成する工程と、
得られた多孔質SiO2ガラス体を、F含有ガス、酸素、および希ガスを含む雰囲気中で1000℃以上で熱処理してFドープされた多孔質SiO2ガラス体を得る工程と、
得られたFドープされた多孔質SiO2ガラス体を、酸素および希ガスを含む雰囲気中で500℃以上で熱処理して酸素処理後のFドープされた多孔質SiO2ガラス体を得る工程と、
得られた酸素処理後のFドープされた多孔質SiO2ガラス体を密度2.0〜2.3g/cm3の透明なガラス体とする工程と、
得られた透明なガラス体をチューブ状に切削加工してチューブ状のガラス体とする工程と、
得られたチューブ状のガラス体を精密研磨してガラスチューブを得る工程と、
得られたガラスチューブを精密洗浄してクラッド材を得る工程と、
を含むことを特徴とするクラッド材の製造方法。
It is a manufacturing method of the clad material according to claim 5,
A step of depositing and growing SiO 2 glass fine particles obtained by flame hydrolysis of a glass forming raw material on a substrate to form a porous SiO 2 glass body;
A step of heat-treating the obtained porous SiO 2 glass body at 1000 ° C. or higher in an atmosphere containing F-containing gas, oxygen, and a rare gas to obtain an F-doped porous SiO 2 glass body;
The resulting F-doped porous SiO 2 glass body, and obtaining the oxygen and heat-treated at 500 ° C. or higher is F-doped after oxygen treatment in an atmosphere containing a rare gas porous SiO 2 glass body,
A step of converting the obtained F-doped porous SiO 2 glass body after the oxygen treatment into a transparent glass body having a density of 2.0 to 2.3 g / cm 3 ;
Cutting the obtained transparent glass body into a tube shape to form a tube-shaped glass body;
A step of precisely polishing the obtained tubular glass body to obtain a glass tube;
A step of precisely cleaning the obtained glass tube to obtain a clad material;
A method for producing a clad material comprising:
請求項11に記載の製造方法により、
平均OH濃度≦10ppm、平均F濃度≧7000ppm、
平均O2濃度≦1×1016個/cm3、平均H2濃度≦1×1016個/cm3
平均ODC(I)濃度≦5×1015個/cm3
平均ODC(II)濃度≦5×1014個/cm3
平均NBOHC濃度≦5×1015個/cm3
平均E´センター濃度≦5×1015個/cm3であり、
クラッド材の内壁表面から深さ20μmの領域における平均OH濃度≦10ppmであり、クラッド材の内壁表面から深さ10μmの領域における平均OH濃度≦50ppmであるクラッド材を得る工程と、
平均OH濃度≦10ppm、平均F濃度≦1000ppm、
平均O2濃度≦1×1016個/cm3
平均ODC(I)濃度≦5×1015個/cm3
平均ODC(II)濃度≦5×1014個/cm3である石英ガラスロッドの外周表面を精密研磨および精密洗浄してコア材を得る工程と、
ロッドインチューブ法によりクラッド材中にコア材を挿入した後、外周を研削し、さらに精密研磨および精密洗浄して光ファイバプリフォームを得る工程と、
を含むことを特徴とする光ファイバプリフォームの製造方法。
According to the manufacturing method of claim 11,
Average OH concentration ≦ 10 ppm, average F concentration ≧ 7000 ppm,
Average O 2 concentration ≦ 1 × 10 16 pieces / cm 3 , Average H 2 concentration ≦ 1 × 10 16 pieces / cm 3 ,
Average ODC (I) concentration ≦ 5 × 10 15 / cm 3 ,
Average ODC (II) concentration ≦ 5 × 10 14 pieces / cm 3 ,
Average NBOHC concentration ≦ 5 × 10 15 / cm 3 ,
Average E ′ center concentration ≦ 5 × 10 15 / cm 3
Obtaining a clad material having an average OH concentration ≦ 10 ppm in a region 20 μm deep from the inner wall surface of the clad material and an average OH concentration ≦ 50 ppm in a region 10 μm deep from the inner wall surface of the clad material;
Average OH concentration ≦ 10 ppm, average F concentration ≦ 1000 ppm,
Average O 2 concentration ≦ 1 × 10 16 / cm 3 ,
Average ODC (I) concentration ≦ 5 × 10 15 / cm 3 ,
Precision polishing and precision cleaning of the outer peripheral surface of a quartz glass rod having an average ODC (II) concentration ≦ 5 × 10 14 pieces / cm 3 to obtain a core material;
After inserting the core material into the clad material by the rod-in-tube method, grinding the outer periphery, further precision polishing and precision cleaning to obtain an optical fiber preform,
The manufacturing method of the optical fiber preform characterized by including.
精密研磨および精密洗浄が施されたコア材および精密研磨および精密洗浄が施されたクラッド材が、それぞれ下記(1)〜(3)を満たす請求項12に記載の光ファイバプリフォームの製造方法。
(1)処理後の面の表面粗さRaが10nm以下。
(2)処理後の面に大きさ50μm以上のパーティクルが存在しない。
(3)処理後の面に幅11μm以上のスクラッチが存在しない。
The method for producing an optical fiber preform according to claim 12, wherein the core material subjected to precision polishing and precision cleaning and the clad material subjected to precision polishing and precision cleaning satisfy the following (1) to (3), respectively.
(1) The surface roughness Ra of the treated surface is 10 nm or less.
(2) No particles having a size of 50 μm or more are present on the treated surface.
(3) There is no scratch having a width of 11 μm or more on the treated surface.
コア材の外径とクラッド材の内径の差を2mm以内とする請求項12または13に記載の光ファイバプリフォームの製造方法。   The method for producing an optical fiber preform according to claim 12 or 13, wherein a difference between an outer diameter of the core material and an inner diameter of the clad material is set to 2 mm or less. 請求項12〜14のいずれかに記載の製造方法で光ファイバプリフォームを得て、光ファイバプリフォームを紡糸して光ファイバを得ることを特徴とする光ファイバの製造方法。   An optical fiber manufacturing method comprising: obtaining an optical fiber preform by the manufacturing method according to any one of claims 12 to 14; and spinning the optical fiber preform to obtain an optical fiber. 水素ドープされた石英ガラスからなる光ファイバの製造方法であって、
光ファイバ中を伝送する光の光ファイバ1mあたりの内部透過率が波長193nmの光について65%以上かつ波長180nmの光について25%以上であり、平均H2濃度≦1×1016個/cm3である光ファイバを
水素雰囲気中で400℃未満の温度にて一定時間保持し、
光ファイバ中を伝送する光の光ファイバ1mあたりの内部透過率が波長193nmの光について65%以上かつ波長180nmの光について30%以上である光ファイバを得ることを特徴とする水素ドープされた光ファイバの製造方法。
A method for producing an optical fiber made of hydrogen-doped quartz glass,
The internal transmittance of light transmitted through the optical fiber per meter of optical fiber is 65% or more for light with a wavelength of 193 nm and 25% or more for light with a wavelength of 180 nm, and the average H 2 concentration ≦ 1 × 10 16 pieces / cm 3. And holding the optical fiber in a hydrogen atmosphere at a temperature below 400 ° C. for a certain period
Hydrogen doped light characterized by obtaining an optical fiber having an internal transmittance per 1 m of optical fiber of light transmitted through the optical fiber of 65% or more for light having a wavelength of 193 nm and 30% or more for light having a wavelength of 180 nm Fiber manufacturing method.
15〜400℃、0.2〜15MPaの水素含有雰囲気下で15時間以上保持して水素処理を行う請求項16に記載の水素ドープされた光ファイバの製造方法。   17. The method for producing a hydrogen-doped optical fiber according to claim 16, wherein the hydrogen treatment is performed under a hydrogen-containing atmosphere of 15 to 400 ° C. and 0.2 to 15 MPa for 15 hours or more. 光ファイバ中を伝送する光の光ファイバ1mあたりの内部透過率が波長193nmの光について65%以上かつ波長180nmの光について30%以上であり、
エネルギー密度2mJ/cmのArFエキシマレーザーを1kHzの周波数で照射した場合において、照射直後の透過エネルギー密度に対する5×10パルス照射した後の透過エネルギー密度が0.6以上である、水素ドープされた光ファイバ。
The internal transmittance per 1 m of the optical fiber transmitted through the optical fiber is 65% or more for light with a wavelength of 193 nm and 30% or more for light with a wavelength of 180 nm,
When an ArF excimer laser with an energy density of 2 mJ / cm 2 is irradiated at a frequency of 1 kHz, the transmission energy density after irradiation with 5 × 10 6 pulses with respect to the transmission energy density immediately after irradiation is 0.6 or more. Optical fiber.
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