JP3117715B2 - ハロゲン化物ガラス製品の表面処理 - Google Patents
ハロゲン化物ガラス製品の表面処理Info
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Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
- C03C—CHEMICAL COMPOSITION OF GLASSES, GLAZES OR VITREOUS ENAMELS; SURFACE TREATMENT OF GLASS; SURFACE TREATMENT OF FIBRES OR FILAMENTS MADE FROM GLASS, MINERALS OR SLAGS; JOINING GLASS TO GLASS OR OTHER MATERIALS
- C03C23/00—Other surface treatment of glass not in the form of fibres or filaments
- C03C23/0075—Cleaning of glass
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- C03C—CHEMICAL COMPOSITION OF GLASSES, GLAZES OR VITREOUS ENAMELS; SURFACE TREATMENT OF GLASS; SURFACE TREATMENT OF FIBRES OR FILAMENTS MADE FROM GLASS, MINERALS OR SLAGS; JOINING GLASS TO GLASS OR OTHER MATERIALS
- C03C15/00—Surface treatment of glass, not in the form of fibres or filaments, by etching
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- Surface Treatment Of Glass Fibres Or Filaments (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 本発明は、ハロゲン化物ガラスからなる製品の表面処
理に係り、特にフッ化物ガラス製品の表面処理に関す
る。表面処理は、表面品質を改良する目的で行われる。
理に係り、特にフッ化物ガラス製品の表面処理に関す
る。表面処理は、表面品質を改良する目的で行われる。
ハロゲン化物ガラスは、ファイバーの製造に特に適用
されることがわかっており、最も一般的なファイバーの
製造方法は、適当な予備成形物を延伸することにより行
われる。予備成形物の表面状態は、実質的にファイバー
の性能に影響を及ぼすもので、その結果としてファイバ
ーの性能を改良するために、ハロゲン化ガラス製品の表
面を処理することは良くおこなわれることである。
されることがわかっており、最も一般的なファイバーの
製造方法は、適当な予備成形物を延伸することにより行
われる。予備成形物の表面状態は、実質的にファイバー
の性能に影響を及ぼすもので、その結果としてファイバ
ーの性能を改良するために、ハロゲン化ガラス製品の表
面を処理することは良くおこなわれることである。
ファイバーの製造に最も一般的に使用される予備成形
物は、以下の通りである。
物は、以下の通りである。
予備成形物 予備成形物は、コアガラスからなる領域とそれを取り
囲むクラッドガラスからなる領域とから構成される。予
備成形物は、ファイバーと同様の構成を有するが。実質
的に短く、断面が大きい。予備成形物は、通常クラッド
ガラスの管を注型すことにより作られるもので、クラッ
ドガラスが固化した後、かつ実質的に冷却される前に、
コアガラスを管の内腔に注型する。この段階において、
予備成形物全体を室温に冷却する。この方法は、コアガ
ラスとクラッドガラスの間に良好な界面を与えるが、そ
の外表面の品質が不十分となり、結果的にファイバーの
機械的強度が低下する。標準的な予備成形物は、10−20
mmの直径を有する。
囲むクラッドガラスからなる領域とから構成される。予
備成形物は、ファイバーと同様の構成を有するが。実質
的に短く、断面が大きい。予備成形物は、通常クラッド
ガラスの管を注型すことにより作られるもので、クラッ
ドガラスが固化した後、かつ実質的に冷却される前に、
コアガラスを管の内腔に注型する。この段階において、
予備成形物全体を室温に冷却する。この方法は、コアガ
ラスとクラッドガラスの間に良好な界面を与えるが、そ
の外表面の品質が不十分となり、結果的にファイバーの
機械的強度が低下する。標準的な予備成形物は、10−20
mmの直径を有する。
管 ハロゲン化物ガラスの管は、しばしばハロゲン化物フ
ァイバーの製造に利用される。10−20mmOD及び１−10mm
IDの管が特に好適である。この管は、この予備成形物の
コア／クラッドを低減することが望ましいとき（すなわ
ちクラッドに比較してコアを小さくするとき）、上述の
キャスト予備成形物と組み合わせて用いられる。
ァイバーの製造に利用される。10−20mmOD及び１−10mm
IDの管が特に好適である。この管は、この予備成形物の
コア／クラッドを低減することが望ましいとき（すなわ
ちクラッドに比較してコアを小さくするとき）、上述の
キャスト予備成形物と組み合わせて用いられる。
小さいコアを有するファイバーを製造することが望ま
しいとき、この技術が使用される。この予備成形物を注
型によって作るとき、扱いにくい小さい内腔に小さいコ
アを注型するか、もしくは扱いにくい大きなクラッドを
注型し、ファイバーの延伸に扱にくい大きな直径を有す
る予備成形物を製造しなければならない。このような機
械的な困難は、扱いやすいコアの大きさを有する予備成
形物を注型し、この予備成形物をその直径を約２−10倍
に低減する。この延伸された予備成形物の直径は、通常
10mmより少なく、非常に少いクラッドを有する。クラッ
ドの量は、クラッドガラスの缶を使用することによって
増加され得る。
しいとき、この技術が使用される。この予備成形物を注
型によって作るとき、扱いにくい小さい内腔に小さいコ
アを注型するか、もしくは扱いにくい大きなクラッドを
注型し、ファイバーの延伸に扱にくい大きな直径を有す
る予備成形物を製造しなければならない。このような機
械的な困難は、扱いやすいコアの大きさを有する予備成
形物を注型し、この予備成形物をその直径を約２−10倍
に低減する。この延伸された予備成形物の直径は、通常
10mmより少なく、非常に少いクラッドを有する。クラッ
ドの量は、クラッドガラスの缶を使用することによって
増加され得る。
このように、キャスト及び延伸された予備成形物を当
業者に知られた技術を用いて内腔及び管内に配置し得、
予備成形物の外表面と付着し、この外表面が一体化する
すなわち融着するまで、管を収縮し得る。この方法を満
足のいくように操作するために、合わせ面が清浄である
ことが必要である。表面の合わせ面を妨げるどのような
欠陥も強度を低減し、かつ得られるファイバーを細長化
を増加する。
業者に知られた技術を用いて内腔及び管内に配置し得、
予備成形物の外表面と付着し、この外表面が一体化する
すなわち融着するまで、管を収縮し得る。この方法を満
足のいくように操作するために、合わせ面が清浄である
ことが必要である。表面の合わせ面を妨げるどのような
欠陥も強度を低減し、かつ得られるファイバーを細長化
を増加する。
ロッド ハロゲン化物ガラスからの注型されたロッドはまた、
ファイバーの製造に使用され、このロッドは、上述の注
型予備成形物の別な用途を提供する。この技術は、コア
ガラスのロッドを注型し、クラッドガラスの管を上述の
技術を用いてロッド上で収縮することを含む。この技術
が用いられるとき、ロッド表面の品質は非常に重要であ
り、なぜならば、エネルギー変換は、通常、クラッドの
最も深い領域に達するからであり、このことは、コア／
クラッド界面が通り道の領域の一部を形成せしめること
意味するものである。このため、この界面における欠陥
は、その機械的強度に悪い影響を及ぼすと同様にファイ
バーの細長化という許容出来ない効果を有する。このた
め、ロッドの表面及び管の内面は、高品質を有すること
が重要である。また、管の外表面における欠陥は、また
上述のような理由で、得られるファイバーの引っ張り特
性を低くし得ることがわかる。
ファイバーの製造に使用され、このロッドは、上述の注
型予備成形物の別な用途を提供する。この技術は、コア
ガラスのロッドを注型し、クラッドガラスの管を上述の
技術を用いてロッド上で収縮することを含む。この技術
が用いられるとき、ロッド表面の品質は非常に重要であ
り、なぜならば、エネルギー変換は、通常、クラッドの
最も深い領域に達するからであり、このことは、コア／
クラッド界面が通り道の領域の一部を形成せしめること
意味するものである。このため、この界面における欠陥
は、その機械的強度に悪い影響を及ぼすと同様にファイ
バーの細長化という許容出来ない効果を有する。このた
め、ロッドの表面及び管の内面は、高品質を有すること
が重要である。また、管の外表面における欠陥は、また
上述のような理由で、得られるファイバーの引っ張り特
性を低くし得ることがわかる。
このように、ハロゲン化ガラスファイバーの製造に用
いられる製品の表面品質は非常に重要なものであること
が確立され、このため、表面処理が提案されている。こ
の処理は、しばしば研磨材を用い得る機械的研磨を含
む。このような技術は、荒い表面を残すとき、価値があ
る。この研磨は、荒さを除去し得る。しかしながら、研
磨は、表面に汚染を残す傾向があり、例えば、研磨材の
残渣が表面上に残る。機械的研磨が用いられないときで
さえ、表面は汚染され得、このような汚染は上記にあげ
られた欠陥に起因し得る。
いられる製品の表面品質は非常に重要なものであること
が確立され、このため、表面処理が提案されている。こ
の処理は、しばしば研磨材を用い得る機械的研磨を含
む。このような技術は、荒い表面を残すとき、価値があ
る。この研磨は、荒さを除去し得る。しかしながら、研
磨は、表面に汚染を残す傾向があり、例えば、研磨材の
残渣が表面上に残る。機械的研磨が用いられないときで
さえ、表面は汚染され得、このような汚染は上記にあげ
られた欠陥に起因し得る。
このため、通常この表面を、例えば正常な汚染の内表
面が露出するように、ガラスの薄い表面層を除去するこ
とにより化学的に洗浄する。エッチング剤水溶液例えば
塩化水素酸及びジルコニウムオキシクロリドを含む溶液
は、フッ化物ガラスの表面の洗浄に特に効果的であるこ
とがわかっている。この性質のエッチング材は、米国特
許4,631,114に開示されている。
面が露出するように、ガラスの薄い表面層を除去するこ
とにより化学的に洗浄する。エッチング剤水溶液例えば
塩化水素酸及びジルコニウムオキシクロリドを含む溶液
は、フッ化物ガラスの表面の洗浄に特に効果的であるこ
とがわかっている。この性質のエッチング材は、米国特
許4,631,114に開示されている。
上述のエッチングが完了した後直ぐに、ガラス製品の
表面からエッチング剤を除去しなければならない。この
ことは、純水でガラス製品を洗浄することによって行わ
れ、その後、蒸発せしめられ得る有機溶媒を用いて洗浄
することにより、水を除去する。
表面からエッチング剤を除去しなければならない。この
ことは、純水でガラス製品を洗浄することによって行わ
れ、その後、蒸発せしめられ得る有機溶媒を用いて洗浄
することにより、水を除去する。
米国特許4,898,777は、H3BO3に基づくエッチング剤水
溶液を用い、このエッチング剤は、任意にHNO3、または
HClを含有する水を用いてすすぐことにより除去され
る。揮発性溶媒例えばアセトンまたは揮発性アルコール
（例えばメタノール、エタノール、及びイソプロピルア
ルコール）を乾燥を助けるために使用し得る。
溶液を用い、このエッチング剤は、任意にHNO3、または
HClを含有する水を用いてすすぐことにより除去され
る。揮発性溶媒例えばアセトンまたは揮発性アルコール
（例えばメタノール、エタノール、及びイソプロピルア
ルコール）を乾燥を助けるために使用し得る。
最も意外なことに、フッ素化物ガラス製品の表面品質
は、この実質的に、エッチング剤を除去するために使用
する技術を変化することにより増加される。このこと
は、ガラス製品が最適なファイバーの製造のための前駆
体であるとき特に重要である。
は、この実質的に、エッチング剤を除去するために使用
する技術を変化することにより増加される。このこと
は、ガラス製品が最適なファイバーの製造のための前駆
体であるとき特に重要である。
本発明によれば、エッチング工程は、メタノールを用
いてガラス製品を洗浄することにより、停止される。乾
燥メタノール例えば0.01％w/v未満の水の含有量を有す
る（100mlにつき0.01gよりの少ない）を使用することが
好ましい。例えばこの製品は、メタノール浴に移動さ
れ、ここでこの製品はエッチング剤を除去するために十
分にとどまる。このメタノールは、例えば製品をメタノ
ール浴から除去した後、蒸発し、この蒸発は、製品の表
面品質に劣化を生じない。このエッチング剤水溶液は、
好ましくは、上述のような汎用のエッチング剤すなわち
塩化水素酸及びジルコニウムオキシクロリドの水溶液で
ある。
いてガラス製品を洗浄することにより、停止される。乾
燥メタノール例えば0.01％w/v未満の水の含有量を有す
る（100mlにつき0.01gよりの少ない）を使用することが
好ましい。例えばこの製品は、メタノール浴に移動さ
れ、ここでこの製品はエッチング剤を除去するために十
分にとどまる。このメタノールは、例えば製品をメタノ
ール浴から除去した後、蒸発し、この蒸発は、製品の表
面品質に劣化を生じない。このエッチング剤水溶液は、
好ましくは、上述のような汎用のエッチング剤すなわち
塩化水素酸及びジルコニウムオキシクロリドの水溶液で
ある。
本発明の技術は、少なくとも90％及び好ましくはすべ
てのハロゲン化物がフッ化物であるハロゲン化ガラスの
全ての範囲に適用され得る。ファイバーを作るために使
用される金属は、Zr、Hf、Ba、La、Al、Li、Na、Ｋ、P
b、Cs、Bi、Be、Ｙ及び希土類元素から選択され得る。
（希土類元素はレーザーのドープ剤である。）好ましい
ガラスは、ハロゲン化物及びZr及び／またはHfを、Baの
ハロゲン化物及び任意に、上述の元素から選択される少
なくとも１種のハロゲン化物と一緒に含む。
てのハロゲン化物がフッ化物であるハロゲン化ガラスの
全ての範囲に適用され得る。ファイバーを作るために使
用される金属は、Zr、Hf、Ba、La、Al、Li、Na、Ｋ、P
b、Cs、Bi、Be、Ｙ及び希土類元素から選択され得る。
（希土類元素はレーザーのドープ剤である。）好ましい
ガラスは、ハロゲン化物及びZr及び／またはHfを、Baの
ハロゲン化物及び任意に、上述の元素から選択される少
なくとも１種のハロゲン化物と一緒に含む。
本発明のいくつかの特定の態様は、実施例の方法によ
って開示される。４つの異なるフッ化物組成物をこれら
の実施例に用いた。この４つの組成物を表１に示す。 表１ ガラス Ａ Ｂ Ｃ Ｄ ZrF4 53 51.5 40 51.8 HfF4 − − 13.3 − BaF2 20 19.5 17.9 19.5 LaF3 4 5.3 4 4.6 AlF3 3 3.2 2.9 3.2 NaF 20 18 21.9 18 PbF2 − 2.5 − − RI 1.4985 1.5056 1.4935 1.5075 表１に示された数値は（屈折率を除いて）、当該成分
のモル％で表される。
って開示される。４つの異なるフッ化物組成物をこれら
の実施例に用いた。この４つの組成物を表１に示す。 表１ ガラス Ａ Ｂ Ｃ Ｄ ZrF4 53 51.5 40 51.8 HfF4 − − 13.3 − BaF2 20 19.5 17.9 19.5 LaF3 4 5.3 4 4.6 AlF3 3 3.2 2.9 3.2 NaF 20 18 21.9 18 PbF2 − 2.5 − − RI 1.4985 1.5056 1.4935 1.5075 表１に示された数値は（屈折率を除いて）、当該成分
のモル％で表される。
表１で限定される組成物は、またドープ剤のホスト例
えば金属フッ化物として使用され得る。ドープ剤を用い
てこの組成物について作用特性を与える。作用特性は、
ファイバーの増幅機に使用されるレーザーを当てること
及びスイッチ装置に利用される屈折率を変化することを
含む。希土類元素特にEr、Nd及びPr、Ho及びYbは、ドー
プ剤として非常に好適である。
えば金属フッ化物として使用され得る。ドープ剤を用い
てこの組成物について作用特性を与える。作用特性は、
ファイバーの増幅機に使用されるレーザーを当てること
及びスイッチ装置に利用される屈折率を変化することを
含む。希土類元素特にEr、Nd及びPr、Ho及びYbは、ドー
プ剤として非常に好適である。
同じ水溶性エッチング剤を全ての実施例及び比較例に
使用した。このドーピング剤は、0.4モルのZrOCl2・8H2
O及び１モルのHClを含む水溶液からなる。
使用した。このドーピング剤は、0.4モルのZrOCl2・8H2
O及び１モルのHClを含む水溶液からなる。
実施例１ 通常の注型技術を用いて２つの同様の予備成形物を用
意し、この技術においてガラスＡの管を、遠心力により
注型し、ガラスＢを、管の空隙に注入した。ガラスＡ及
びＢを、表１に定義する。各予備成形物は、100mmの長
さであった。コアの直径は、5mmであり、クラッドは、
2.5mmの厚さであり、予備成形物の直径は10mmであっ
た。
意し、この技術においてガラスＡの管を、遠心力により
注型し、ガラスＢを、管の空隙に注入した。ガラスＡ及
びＢを、表１に定義する。各予備成形物は、100mmの長
さであった。コアの直径は、5mmであり、クラッドは、
2.5mmの厚さであり、予備成形物の直径は10mmであっ
た。
各予備成形物の表面を上述のエッチング剤水溶液を用
いてエッチングすることにより洗浄した。このエッチン
グ工程は、周囲温度（約20℃）で25分間浸漬する工程を
含んでいた。浸漬の後、各予備成形物をエッチングを止
めるために洗浄した。１つの（適当に選択された）予備
成形物を、本発明に従ってメタノール洗浄に供し、これ
に対し、他の予備成形物を（純）水で洗浄した後、イソ
プロパノール中で洗浄した。
いてエッチングすることにより洗浄した。このエッチン
グ工程は、周囲温度（約20℃）で25分間浸漬する工程を
含んでいた。浸漬の後、各予備成形物をエッチングを止
めるために洗浄した。１つの（適当に選択された）予備
成形物を、本発明に従ってメタノール洗浄に供し、これ
に対し、他の予備成形物を（純）水で洗浄した後、イソ
プロパノール中で洗浄した。
本発明によれば、洗浄工程は、（１リットルの）純メ
タノール中に15分間浸漬することを含む。この浸漬の
間、メタノールを超音波攪拌に供しながら、予備成形物
を回転した。その後、メタノールを空気中で蒸発させ
た。
タノール中に15分間浸漬することを含む。この浸漬の
間、メタノールを超音波攪拌に供しながら、予備成形物
を回転した。その後、メタノールを空気中で蒸発させ
た。
従来の洗浄行程は、超音波攪拌を行わずに純粋で浸漬
を行なうことを含んでいた。水中における洗浄後、イソ
プロパノールを超音波攪拌に供しながら、予備成形物を
イソプロパノール浴中で洗浄した。このことにより、残
余の水を、残余のイソプロパノールで置換え、このイソ
プロパノールは、空気中で攪拌することにより蒸発させ
た。
を行なうことを含んでいた。水中における洗浄後、イソ
プロパノールを超音波攪拌に供しながら、予備成形物を
イソプロパノール浴中で洗浄した。このことにより、残
余の水を、残余のイソプロパノールで置換え、このイソ
プロパノールは、空気中で攪拌することにより蒸発させ
た。
上述のエッチング及び洗浄の後、予備成形部の各々を
引いてファイバーにし、破断歪みを測定するためにファ
イバーの各々から20のサンプルを切出した。各サンプル
の切断歪みの百分率を表２に示し、ここで、破断歪み
は、大きさ順に並べた。
引いてファイバーにし、破断歪みを測定するためにファ
イバーの各々から20のサンプルを切出した。各サンプル
の切断歪みの百分率を表２に示し、ここで、破断歪み
は、大きさ順に並べた。
表 ２ メタノール 水／イソプロパノール 2.3 1.8 2.4 1.8 2.5 1.9 2.5 1.9 2.6 2.0 2.7 2.0 2.8 2.0 2.9 2.0 3.1 2.1 3.1 2.2 3.1 2.2 3.2 2.3 3.2 2.3 3.2 2.3 3.3 2.4 3.3 2.5 3.3 2.6 3.4 2.7 3.7 2.8 4.2 2.9 メタノール中で洗浄したサンプルの破断歪みの中央値
は、従来技術に従って洗浄されたサンプルの2.2％に比
較して、3.1％であった。このことは、破断歪みの重要
かつ価値ある改良である。また、このことは、従来の水
洗浄で得られる最高値が、本発明に従って中央値を得る
よりも、わずかに少ないことが注目される。
は、従来技術に従って洗浄されたサンプルの2.2％に比
較して、3.1％であった。このことは、破断歪みの重要
かつ価値ある改良である。また、このことは、従来の水
洗浄で得られる最高値が、本発明に従って中央値を得る
よりも、わずかに少ないことが注目される。
本発明に従って洗浄されたファイバーは、従来技術に
従って水で洗浄されたファイバーよりもさらに均一な直
径を有する。
従って水で洗浄されたファイバーよりもさらに均一な直
径を有する。
実施例１は、10〜20mmの範囲の外径を有する予備成形
物またはロッドに好適なエッチング及び洗浄条件を与え
る。10mm未満の直径を有する予備成形物及びロッドに
は、エッチング時間を減すことが好ましく、例えばメタ
ノール中で10分間すすいだ後、約４または５分間にす
る。管例えば10〜20mmの範囲の外径を有し、かつ１〜10
mmの内径を有する管の場合、次の２つの段階の手順が好
ましい。第１の段階は、上述の標準的な予備成形物と同
様に管を処理する工程を含む。第２の段階は、乱流を用
いて、管の空隙を通しエッチング剤水溶液を通すことを
含む。５分後、濃度が高いエッチング剤にメタノールを
添加し、手順の終りで、空隙を純メタノールで洗浄す
る。全手順は約20分間である。
物またはロッドに好適なエッチング及び洗浄条件を与え
る。10mm未満の直径を有する予備成形物及びロッドに
は、エッチング時間を減すことが好ましく、例えばメタ
ノール中で10分間すすいだ後、約４または５分間にす
る。管例えば10〜20mmの範囲の外径を有し、かつ１〜10
mmの内径を有する管の場合、次の２つの段階の手順が好
ましい。第１の段階は、上述の標準的な予備成形物と同
様に管を処理する工程を含む。第２の段階は、乱流を用
いて、管の空隙を通しエッチング剤水溶液を通すことを
含む。５分後、濃度が高いエッチング剤にメタノールを
添加し、手順の終りで、空隙を純メタノールで洗浄す
る。全手順は約20分間である。
上述のように改良された切断歪みに加え、また、ファ
イバーの細長化が減少することが観察された。
イバーの細長化が減少することが観察された。
実施例２ この実施例は、モノモード（monomode）ファイバーへ
の加工のための小さいコアを有する予備成形物の製造を
述べる。小さいコアを有する管の注型は難しいので、実
施例１に述べられた方法で小さいコアをつくることは困
難である。
の加工のための小さいコアを有する予備成形物の製造を
述べる。小さいコアを有する管の注型は難しいので、実
施例１に述べられた方法で小さいコアをつくることは困
難である。
ガラスＣ（クラッド）の管を遠心力を用いて注型し、
ガラスＤをErF3でドープした組成物を空隙に注型し、こ
れにより、ドープされたガラスＤは、コアを形成し、ド
ープされたガラスＣは、第１の予備成形物のクラッドを
成形した。コアの直径は、5mmであり、クラッドは、2.5
mmの厚さであり、外径は、10mmであった。この第１の予
備成形物は、100mmの長さであり、この比（コアの面
積）：（クラッドの面積）を変えずに、これを延伸して
コアとクラッドの両方の断面積を減らした。このコアの
直径は、延伸によって0.5mmに減り、この延伸は、第１
の予備成形物は、10Mの長さに延伸され、その外径は1mm
に低減されることを含んでいた。元の10mmの径を回復す
るために、100mmの長さの一区分の延伸された予備成形
物に、ガラスＣの管でカバーをつけた。カバーをつける
ことは、通常のガラス処理技術を用いて行われ、ここ
で、延伸された第１の予備成形物を管の空隙内に入れ、
この管を収縮して予備成形物と接触せしめた。この工程
は、ガラスを軟化し、合わせ面を溶融することにより一
体化するために十分な温度に加熱することによって行な
われた。しかしながら、欠陥及び不純物は、実質的に製
品の性能を低下するので、合わせ面は、良好な品質を有
することが重要である。
ガラスＤをErF3でドープした組成物を空隙に注型し、こ
れにより、ドープされたガラスＤは、コアを形成し、ド
ープされたガラスＣは、第１の予備成形物のクラッドを
成形した。コアの直径は、5mmであり、クラッドは、2.5
mmの厚さであり、外径は、10mmであった。この第１の予
備成形物は、100mmの長さであり、この比（コアの面
積）：（クラッドの面積）を変えずに、これを延伸して
コアとクラッドの両方の断面積を減らした。このコアの
直径は、延伸によって0.5mmに減り、この延伸は、第１
の予備成形物は、10Mの長さに延伸され、その外径は1mm
に低減されることを含んでいた。元の10mmの径を回復す
るために、100mmの長さの一区分の延伸された予備成形
物に、ガラスＣの管でカバーをつけた。カバーをつける
ことは、通常のガラス処理技術を用いて行われ、ここ
で、延伸された第１の予備成形物を管の空隙内に入れ、
この管を収縮して予備成形物と接触せしめた。この工程
は、ガラスを軟化し、合わせ面を溶融することにより一
体化するために十分な温度に加熱することによって行な
われた。しかしながら、欠陥及び不純物は、実質的に製
品の性能を低下するので、合わせ面は、良好な品質を有
することが重要である。
カバーをつける前に、この合わせ面を本発明にしたが
って清浄し、洗浄した。この管及び第１の予備成形物を
両方とも上述の溶液を用いてエッチングした。実施例１
に示すように、まず管をエッチング浴に入れ、次にメタ
ノール浴で洗浄した。このようにして、管の外面および
内面を両方同時に洗浄した。次に、管の内面を乱流を用
いて再びエッチングし、空隙を通してエッチング剤及び
洗浄溶液を流した。最初、溶液は、純粋なメタノールで
あったが、メタノールをエッチング溶液に加え、このエ
ッチング溶液は、純粋なメタノールが管の空隙を通して
流れるまで、次第に希釈される。この工程は15分を要
し、この後、残余のメタノールを蒸発させた。
って清浄し、洗浄した。この管及び第１の予備成形物を
両方とも上述の溶液を用いてエッチングした。実施例１
に示すように、まず管をエッチング浴に入れ、次にメタ
ノール浴で洗浄した。このようにして、管の外面および
内面を両方同時に洗浄した。次に、管の内面を乱流を用
いて再びエッチングし、空隙を通してエッチング剤及び
洗浄溶液を流した。最初、溶液は、純粋なメタノールで
あったが、メタノールをエッチング溶液に加え、このエ
ッチング溶液は、純粋なメタノールが管の空隙を通して
流れるまで、次第に希釈される。この工程は15分を要
し、この後、残余のメタノールを蒸発させた。
延伸された予備成形物を、エッチング剤内で1 1/2秒
間回転し、その後、１リットルのメタノール中で５分間
すすいだ。エッチングされた管をその後エッチングされ
た上述のような予備成形物上に収縮した。
間回転し、その後、１リットルのメタノール中で５分間
すすいだ。エッチングされた管をその後エッチングされ
た上述のような予備成形物上に収縮した。
本発明に従って、メタノールで洗浄することは、延伸
されて良好な品質のファイバーになり得る予備成形物中
に良好な界面を与えることがわかった。比較例では、水
／イソプロパノールを洗浄に用いると、表面が低下さ
れ、良い合わせ面を達成することが困難であることが分
かった。これらの比較例において、この予備成形物をフ
ァイバーに引き上げることは困難であり、得られたファ
イバーの品質は、評価できない。
されて良好な品質のファイバーになり得る予備成形物中
に良好な界面を与えることがわかった。比較例では、水
／イソプロパノールを洗浄に用いると、表面が低下さ
れ、良い合わせ面を達成することが困難であることが分
かった。これらの比較例において、この予備成形物をフ
ァイバーに引き上げることは困難であり、得られたファ
イバーの品質は、評価できない。
これらの予備成形物の形状及びこれらから得られるフ
ァイバーは、図面に描かれている。
ァイバーは、図面に描かれている。
図面に示すように、実施例２によって製造された予備
成形物は、コア10を含み、このコア10は、内部クラッド
11に囲まれ、この内部クラッドは、外部クラッド12に囲
まれ、この外部クラッド12は、内部クラット11と動揺の
組成を有する。コアと内部クラッドとの間の界面13を、
溶融されたガラスを加熱管の空隙中に注型することによ
り製造した。本発明の洗浄工程は、この界面に適切では
ない。この内部及び外部コアの間の界面14を、第１の予
備成形物上に収縮することによって得、この界面の品質
は、本発明の洗浄によって改良された。また、外表面15
を、本発明にしたがって洗浄した。表１に示すように、
この表面の品質は、このファイバーの機械的強度に影響
を及ぼす。
成形物は、コア10を含み、このコア10は、内部クラッド
11に囲まれ、この内部クラッドは、外部クラッド12に囲
まれ、この外部クラッド12は、内部クラット11と動揺の
組成を有する。コアと内部クラッドとの間の界面13を、
溶融されたガラスを加熱管の空隙中に注型することによ
り製造した。本発明の洗浄工程は、この界面に適切では
ない。この内部及び外部コアの間の界面14を、第１の予
備成形物上に収縮することによって得、この界面の品質
は、本発明の洗浄によって改良された。また、外表面15
を、本発明にしたがって洗浄した。表１に示すように、
この表面の品質は、このファイバーの機械的強度に影響
を及ぼす。
また、実施例２に記載された方法は、ファイバーを作
るためのロッド−イン−チューブ法に当てはまる。この
場合、14に相当する界面はないが、界面13を表面一体化
することにより製造し、本発明にしたがって洗浄するこ
とは、この界面に適用し得る。
るためのロッド−イン−チューブ法に当てはまる。この
場合、14に相当する界面はないが、界面13を表面一体化
することにより製造し、本発明にしたがって洗浄するこ
とは、この界面に適用し得る。
本発明によって得られた改良を評価するために、覚え
ておくべきことは、エネルギー変換の大部分は、コア内
で起こり、一部分の変換はクラッドの内層で起こるとい
うことである。このため、予測されるべきことは、コア
／クラッド界面13の品質を改良することは、ファイバー
を先細にすることに、直接、有益な効果を有するという
ことである。このため、本発明にしたがって洗浄するこ
とにより達成される改良された表面は、先細にすること
に直接効果を有し、ここでコア／クラッド界面はロッド
−イン−チューブ法によって製造される。
ておくべきことは、エネルギー変換の大部分は、コア内
で起こり、一部分の変換はクラッドの内層で起こるとい
うことである。このため、予測されるべきことは、コア
／クラッド界面13の品質を改良することは、ファイバー
を先細にすることに、直接、有益な効果を有するという
ことである。このため、本発明にしたがって洗浄するこ
とにより達成される改良された表面は、先細にすること
に直接効果を有し、ここでコア／クラッド界面はロッド
−イン−チューブ法によって製造される。
実施例２に示されるように、管が小さい予備成形物上
に収縮される場合、新しい界面14は、ほとんどまたは全
くエネルギー変換のないクラッドの内部におかれる。こ
のような表面が、得られるファイバーの機械的強度に影
響し得ることは明らかであるが、この界面におけるエネ
ルギーの移動がないことから先細化に効果がないことが
意外である。それにもかかわらず、引上げに用いられる
軟化された状態で、機械的欠陥をクラッドの内層を通し
て移動し、エネルギー変換が起こる領域で顕著な効果が
得られる。このため、この場合でさえ、表面品質は、先
細化に効果を有し、本発明にしたがって洗浄すること
は、先細化を改良する。
に収縮される場合、新しい界面14は、ほとんどまたは全
くエネルギー変換のないクラッドの内部におかれる。こ
のような表面が、得られるファイバーの機械的強度に影
響し得ることは明らかであるが、この界面におけるエネ
ルギーの移動がないことから先細化に効果がないことが
意外である。それにもかかわらず、引上げに用いられる
軟化された状態で、機械的欠陥をクラッドの内層を通し
て移動し、エネルギー変換が起こる領域で顕著な効果が
得られる。このため、この場合でさえ、表面品質は、先
細化に効果を有し、本発明にしたがって洗浄すること
は、先細化を改良する。
比較例によって、本発明の技術をメタノール以外の他
の有機溶媒を用いて試みた。これらの比較実験では、エ
タノール及びイソプロパノールを使用した。各試験は、
上述の表１に特定されたガラスの１つから作られた製品
の表面を洗浄することを含んでおり、ここで上記洗浄
を、0.4モルのジルコニウムオキシクロリド（ZrOCl2・8
H2O）と１モルのHClからなるエッチング剤水溶液を用い
て行なった。（これは、実施例１に使用されたエッチン
グ剤と同様であり、その使用は、一般的である。）エッ
チングの後、幾つかの試験においては、イソプロパノー
ルを使用し、その他の試験ではエタノールを使用して、
エッチング剤を除去した。これらの試験のいずれも満足
な結果を与えない。これらの試験は、メタノールの使用
をエタノールもしくはイソプロパノールのいずれかによ
って置換えた本発明の変形例に関するものであり得る
か、または水洗浄を排除する変形例および従来技術に関
するものであり得る。
の有機溶媒を用いて試みた。これらの比較実験では、エ
タノール及びイソプロパノールを使用した。各試験は、
上述の表１に特定されたガラスの１つから作られた製品
の表面を洗浄することを含んでおり、ここで上記洗浄
を、0.4モルのジルコニウムオキシクロリド（ZrOCl2・8
H2O）と１モルのHClからなるエッチング剤水溶液を用い
て行なった。（これは、実施例１に使用されたエッチン
グ剤と同様であり、その使用は、一般的である。）エッ
チングの後、幾つかの試験においては、イソプロパノー
ルを使用し、その他の試験ではエタノールを使用して、
エッチング剤を除去した。これらの試験のいずれも満足
な結果を与えない。これらの試験は、メタノールの使用
をエタノールもしくはイソプロパノールのいずれかによ
って置換えた本発明の変形例に関するものであり得る
か、または水洗浄を排除する変形例および従来技術に関
するものであり得る。
エタノール及びイソプロパノールにより与えられる結
果は、ガラス製品の表面に目に見える沈着物があること
から不十分である。もし、洗浄技術が汚れた表面を残し
た場合、洗浄技術が不十分である。
果は、ガラス製品の表面に目に見える沈着物があること
から不十分である。もし、洗浄技術が汚れた表面を残し
た場合、洗浄技術が不十分である。
好ましい態様 1. ファイバー予備成形物を製造する工程、およびその
後前記予備成形物を前記ファイバーに引上げる工程を含
むハロゲン化ガラスからのファイバー導波管の製造方法
であって、前記予備成形物の製造は、 （Ｉ）ハロゲン化クラッドガラスを管に注型する工程、 （II）ハロゲン化コアガラスを前記管の空隙に注型して
外表面を有する予備成形物を製造する工程、及び （III）前記予備成形物の外表面を洗浄する工程、 前記洗浄工程は、 （ａ）前記予備成形物をエッチング剤水溶液中に浸漬
し、これにより前記外表面をエッチングする工程、 （ｂ）前記エッチング剤水溶液をメタノールによって前
記外表面から洗浄し、これにより前記エッチンクを終了
する工程、及び （ｃ）残余のメタノールを蒸発させる工程を含む。
後前記予備成形物を前記ファイバーに引上げる工程を含
むハロゲン化ガラスからのファイバー導波管の製造方法
であって、前記予備成形物の製造は、 （Ｉ）ハロゲン化クラッドガラスを管に注型する工程、 （II）ハロゲン化コアガラスを前記管の空隙に注型して
外表面を有する予備成形物を製造する工程、及び （III）前記予備成形物の外表面を洗浄する工程、 前記洗浄工程は、 （ａ）前記予備成形物をエッチング剤水溶液中に浸漬
し、これにより前記外表面をエッチングする工程、 （ｂ）前記エッチング剤水溶液をメタノールによって前
記外表面から洗浄し、これにより前記エッチンクを終了
する工程、及び （ｃ）残余のメタノールを蒸発させる工程を含む。
2. 前記ハロゲン化ガラスの全ては、フッ化ガラスであ
る請求項１の方法。
る請求項１の方法。
3. 前記メタノールは、0.01％w/vより少ない水を含む
請求項１の方法。
請求項１の方法。
4. ファイバー予備成形物を製造する工程、およびその
後前記予備成形物を前記ファイバーに引上げる工程を含
むハロゲン化ガラスからのファイバー導波管の製造方法
であって、前記予備成形物の製造は、 （ｉ）（ｘ）ハロゲン化コアガラスからなる外表面を有
するロッド、または （ｙ）ロッドの外表面を構成する外部を有するハロゲ
ン化クラッドガラスの外部によって取り囲まれたハロゲ
ン化コアガラスの内部を含むロッドのいずれかを製造す
る工程、 （ii）内側表面及び外側表面を有するハロゲン化クラッ
ドガラスの管を製造する工程、 （iii）前記外側、内側及び外表面を各々洗浄する工
程、及びその後 （iv）前記管を前記ロッドに収縮し、これにより前記内
側表面を外表面に合わせる工程を含み、 前記洗浄工程は、各々の場合に （ａ）エッチング剤水溶液中に前記管及び前記ロッドを
浸漬し、これにより前記表面を全てエッチングする工
程、 （ｂ）前記エッチング剤の全てを前記表面の全てから洗
い落とし、これによって前記エッチングを終了する工
程、及び （ｃ）残余のメタノールを蒸発せしめる工程を含む。
後前記予備成形物を前記ファイバーに引上げる工程を含
むハロゲン化ガラスからのファイバー導波管の製造方法
であって、前記予備成形物の製造は、 （ｉ）（ｘ）ハロゲン化コアガラスからなる外表面を有
するロッド、または （ｙ）ロッドの外表面を構成する外部を有するハロゲ
ン化クラッドガラスの外部によって取り囲まれたハロゲ
ン化コアガラスの内部を含むロッドのいずれかを製造す
る工程、 （ii）内側表面及び外側表面を有するハロゲン化クラッ
ドガラスの管を製造する工程、 （iii）前記外側、内側及び外表面を各々洗浄する工
程、及びその後 （iv）前記管を前記ロッドに収縮し、これにより前記内
側表面を外表面に合わせる工程を含み、 前記洗浄工程は、各々の場合に （ａ）エッチング剤水溶液中に前記管及び前記ロッドを
浸漬し、これにより前記表面を全てエッチングする工
程、 （ｂ）前記エッチング剤の全てを前記表面の全てから洗
い落とし、これによって前記エッチングを終了する工
程、及び （ｃ）残余のメタノールを蒸発せしめる工程を含む。
5.前記ハロゲン化ガラスの全ては、フッ化ガラスである
請求項４に記載の方法。
請求項４に記載の方法。
6.前記メタノールは、0.01％w/vより少ない水を含む請
求項５に記載の方法。
求項５に記載の方法。
7.ハロゲン化ガラス製品をエッチング剤水溶液に浸漬す
る工程、その後この製品をメタノールで洗浄し、エッチ
ング剤を除去する工程、及び残余のメタノールをこの製
品の表面から蒸発する工程を含むハロゲン化ガラス製品
の表面を改良する方法。
る工程、その後この製品をメタノールで洗浄し、エッチ
ング剤を除去する工程、及び残余のメタノールをこの製
品の表面から蒸発する工程を含むハロゲン化ガラス製品
の表面を改良する方法。
8.前記ガラスのハロゲン化物は、少なくとも90モル％が
フッ化物、残りのハロゲン化物は塩素である請求項７に
記載の方法。
フッ化物、残りのハロゲン化物は塩素である請求項７に
記載の方法。
9.前記ガラスのハロゲン化物は、100％フッ化物である
請求項８に記載の方法。
請求項８に記載の方法。
10.前記ガラスは、ZR、Hf、Ba、La、Al、Li、Na、Ｋ、P
b、Cs、Bi、Be及びＹのハロゲン化物のうち少なくとも
１種を含む請求項７に記載の方法。
b、Cs、Bi、Be及びＹのハロゲン化物のうち少なくとも
１種を含む請求項７に記載の方法。
11.前記ガラスは、希土類または他の活性ドープ剤を含
む請求項10に記載の方法。
む請求項10に記載の方法。
12.週１回酸性エッチング剤水溶液を用いる請求項７に
記載の方法。
記載の方法。
13.前記エッチング剤水溶液は、塩酸及びジルコニウム
オキシクロリドを含む請求項12に記載の方法。
オキシクロリドを含む請求項12に記載の方法。
14.ハロゲン化ガラスの管、ハロゲン化ガラスのロッ
ド、及びハロゲン化ガラスのクラッドに取囲まれ、接触
した第１のハロゲン化ガラスのコアを含むファイバー予
備成形物から選択される請求項７に記載の方法。
ド、及びハロゲン化ガラスのクラッドに取囲まれ、接触
した第１のハロゲン化ガラスのコアを含むファイバー予
備成形物から選択される請求項７に記載の方法。
15.前記メタノールは、0.01％w/vより少ない水を含む請
求項７に記載の方法。
求項７に記載の方法。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ウイリアムス、ジョン・リチャード イギリス国、アイピー２・９ピーエヌ、 サフォーク、イプスウイッチ、デント ン・クロース ９ (72)発明者 デイベイ、スティーブン・テレンス イギリス国、アイピー11・９エヌジェ イ、サフォーク、フェリックス スト ウ、ロマン・ウエイ ３ (56)参考文献 特開 平３−103338（ＪＰ，Ａ) 米国特許4898777（ＵＳ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) C03C 15/00 - 23/00 C03B 37/00 - 37/16
Claims (10)
- 【請求項１】ハロゲン化ガラス製品をエッチング剤水溶
液に浸漬する工程、その後前記ガラス製品をメタノール
で洗浄し、エッチング剤を除去する工程、及び残余のメ
タノールを前記ガラス製品の表面から蒸発せしめる工程
を含むハロゲン化ガラス製品の表面を改良する方法。 - 【請求項２】前記ガラスのハロゲン化物は、少なくとも
90モル％がフッ化物、残りのハロゲン化物は塩化物であ
る請求項１に記載の方法。 - 【請求項３】前記ガラスのハロゲン化物は、100％フッ
化物である請求項２に記載の方法。 - 【請求項４】前記ガラスは、Zr、Hf、Ba、La、Al、Li、
Na、Ｋ、Pb、Cs、Bi、Be及びＹのハロゲン化物のうち少
なくとも１種を含む請求項１ないし３のいずれか１項に
記載の方法。 - 【請求項５】前記ガラスは、希土類または他の活性ドー
プ剤を含む請求項４に記載の方法。 - 【請求項６】弱酸性エッチング剤水溶液を用いる請求項
１ないし５のいずれか１項に記載の方法。 - 【請求項７】前記エッチング剤水溶液は、塩酸及びジル
コニウムオキシクロリドを含む請求項６に記載の方法。 - 【請求項８】ハロゲン化ガラスの管、ハロゲン化ガラス
のロッド、及びハロゲン化ガラスのクラッドに取囲ま
れ、接触した第１のハロゲン化ガラスのコアを含むファ
イバー予備成形物から選択される請求項１ないし７のい
ずれか１項に記載の方法。 - 【請求項９】ファイバー予備成形物をファイバーに引き
上げる請求項８に記載の方法。 - 【請求項１０】前記メタノールは、0.01％w/vより少な
い水を含む前記請求項に記載の方法。
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