JP3748183B2 - コアガラス、その製造方法、光ファイバー用プレフォーム及び光ファイバーの製造方法 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光ファイバー、特にＵＶ（ultraviolet)線伝送用の光ファイバー用のプレフォームを作るためのコアガラスに関し、ケイ素化合物の火炎加水分解(flame hydrolysis)、直接ガラス化による基材上への微粒子状ＳｉＯ₂の堆積及び合成石英ガラスの形成により得られるコアガラスに関する。
【０００２】
本発明は、更に、光ファイバー、特にＵＶ線伝送用の光ファイバー用であって、ケイ素化合物の火炎加水分解、直接ガラス化による基材上への微粒子状ＳｉＯ₂の堆積及び合成石英ガラスの形成により得られる合成石英ガラスのコアガラスを含み、ジャケットガラスに包まれる合成プレフォームにも関する。
【０００３】
本発明は、更に、光ファイバー、特にＵＶ線伝送用の光ファイバー用のプレフォーム向けのコアガラスの製造方法であって、ケイ素化合物の火炎加水分解、直接ガラス化による基材上への微粒子状ＳｉＯ₂の堆積及び合成石英ガラスの形成による合成石英ガラスの製造から成るコアガラスの製造方法にも関する。
【０００４】
本発明は、更に、光ファイバー、特にＵＶ線伝送用の光ファイバーを、ケイ素化合物の火炎加水分解、直接ガラス化による基材上への微粒子状ＳｉＯ₂の堆積及び合成石英ガラスの形成によって形成される合成石英ガラスのコアガラスを含むプレフォームから線引きによって製造する方法にも関する。
【０００５】
【従来の技術】
一般的に、光ファイバー用のプレフォームは、屈折率が低い材料のジャケットによって包まれるコアを有する。コア材料のいわゆるコアロッドだけから成るプレフォームも知られており、ジャケット又はジャケットの一部は、ファイバーがプレフォームから線引きされる時にコア材料に被覆される。合成石英ガラスから光ファイバー用のプレフォームの製造には、実質的に３通りの方法が確立されている、即ち技術文献では、ＶＡＤ法（気相軸付け法、ｖａｐｏｒ ｐｈａｓｅ ａｘｉａｌ ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）、ＯＶＤ法（外付け法、ｏｕｔｓｉｄｅ ｖａｐｏｒ-ｐｈａｓｅ ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）及びＭＣＶＤ法（内付け法、ｍｏｄｉｆｉｅｄ ｃｈｅｍｉｃａｌ ｖａｐｏｒ ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）である。更に、いわゆるロッドインチューブ法によるプレフォームの製造も知られている。これらの全ての方法では、合成石英ガラスのコアガラスは、ＳｉＯ₂粒子を作り、基材上にその粒子を堆積した後、ガラス化することによるシリカ含有化合物の火炎加水分解によって作られるのが一般的である。例えば、基材は、ジャケットガラスから成る石英ガラスチューブが可能である。ＳｉＯ₂粒子のガラス化は、基材上に直接その粒子の堆積を行なうことも出来るし（以後、直接ガラス化と呼ぶ）、又はいわゆる“スート法”の場合のように別の焼結プロセスで行なうことも出来る。２通りの異なるガラス化とも、緻密な、透明な高純度の石英ガラスが得られる。
【０００６】
いわゆるスート体は多孔質なので、このスート体は、ガラス化の前に簡単な洗浄、ドーピング、或いはそれ以外の処理が行なわれる。もう一方では、直接ガラス化された合成石英ガラスは、短波長ＵＶ線の伝送と関連する幾つかの用途に長所を有する。火炎加水分解中に水素と酸素が存在することにより、直接ガラス化により作られる石英ガラスは一般的に、ＯＨ含量が比較的高く、水素濃度は若干程度である。
【０００７】
方法にもよるが、ジャケットガラスは、別々のプロセス（ＯＶＤ、ＭＣＶＤ、プラズマ法、ロッドインチューブ法）で作られるか、或いはジャケットガラスとコアガラスをいわゆるＶＡＤ法におけるように同時に作られる。石英ガラスの屈折率を変えるために、例えば、屈折率を大きくするにはゲルマニウムのようなドーパントを、一方、屈折率を小さくするにはフッ素やホウ素のようなドーパントを加えるのが普通である。
【０００８】
本発明は、プレフォームの製造では、以前から知られている方法から出発するが、このプレフォームのコアガラスは直接ガラス化によって作られる。こうして作製されたプレフォームを加熱して線引きすることによりプレフォームから光ファイバーが得られる。
【０００９】
このような光ファイバーは、通信工学における光信号の形での情報伝達用ばかりでなく、例えば医用工学、材料加工、紫外分光学、或いは半導体チップの高度集積回路の製造用のマイクロリソグラフィー装置におけるような高エネルギー紫外線の伝送において益々、使用されている。最近のマイクロリソグラフィー装置の照明系には、２４８ｎｍ（ＫｒＦレーザー）又は１９３ｎｍ（ＡｒＦレーザー）の波長の高エネルギーパルス型ＵＶ線を放出するエキシマレーザーが備え付けられている。このような短波長ＵＶ線は、光ファイバーの石英ガラスに構造欠陥を発生させることがあり、その結果として、吸収が起こることが知られている。例えば、非架橋酸素原子が存在する（いわゆるＮＢＯＨ センター）酸素過剰欠陥では、約２６５ｎｍの波長で比較的ブロードの吸収バンドが現れる。３個の酸素原子だけ（４個ではなく）がケイ素原子と結合していて、Ｅ’センターと呼ばれる欠陥には２１５ｎｍ付近に吸収バンドに現れる。石英ガラスの構造欠陥の総説は、Ｄａｖｉｄ Ｌ．Ｇｒｉｓｃｏｍによって、“Ｄｅｆｅｃｔ Ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ ｏｆ Ｇｌａｓｓｅｓ”、Ｊ．Ｎｏｎ-Ｃｒｙｓｔ Ｓｏｌｉｄｓ、７３（１９８５）、５５−７７頁に記載されている。
【００１０】
高エネルギー紫外線の照射により発生することがあるダメージへの石英ガラスの化学組成が及ぼす影響は、例えば欧州公開特許明細書第Ａ１ ４０１８４５号に記載されている。それによると、１００重量-ｐｐｍないし約１０００重量-ｐｐｍの比較的高含量のＯＨと同時に少なくとも５×１０¹⁶分子／ｃｍ³（石英ガラスの体積に対して）の比較的高濃度の水素を含む高純度石英ガラスでの照射では高度の安定性が観察された。照射の際の安定性に水素が及ぼす優れた影響は、この影響が、欠陥の回復、及び照射によって発生する吸収（ａｄｓｏｒｐｔｉｏｎ）の増加が緩やかであるという事実によって説明出来る。水素のこのような作用のために、水素でチャージされる照射のもとで安定性に関する厳しい要件を満たさなければならない光学的組成が、欧州公開特許明細書第Ａ１ ４０１ ８４５号に推奨されている。
【００１１】
欧州公開特許明細書第Ａ１ ５９０ １９９号には、高エネルギーＵＶ光の伝送用の光ファイバーの製造用の数種のコアガラス、そのコアガラスを使用して作られるプレフォーム、そのコアガラスの製造方法、及び前記の光ファイバーの一般的製造方法についての記載がある。先行技術のコアガラスは、メチルトリメトキシシランの火炎加水分解によって作られる純粋な合成石英ガラスである。このコアガラスは、実質的に塩素を含まず、このガラスのヒドロキシル基含量（ＯＨ含量）は、１０ないし１０００ｐｐｍであり、このガラスは５０ないし５０００ｐｐｍの範囲の濃度のフッ素を含む。いわゆるグレーデッドインデックスファイバー用のプレフォームを調製するために、コアガラスには、“ロッドインチューブ”法によってコアガラスのチューブが加えられるが、その場合、ジャケットガラスはフッ素ドーピング又はホウ素ドーピングした石英ガラスから成る。光ファイバーは、プレフォームを約２０００℃まで加熱してそのプレフォームから線引きされる；２０００℃になると先端部分が軟化するのでファイバーはこの軟化した部分から線引きされる。その他のファイバーと比較して、この公開された光ファイバーは、高エネルギーＵＶ線のもとで優れた安定性を示す。しかしながら、光誘導による吸収の増加が特に遅く、伝送損失が小さく、長期安定性が重要な用途には、この公開された光ファイバーは適していない。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
従って、本発明は、紫外線、特に２５０ｎｍ以下の波長の高エネルギー紫外線のもとで、吸収が、より小さく、吸収の増加が、より遅く、そして、より長期の安定性を目的として、直接ガラス化によって得られる、プレフォーム製造用のコアガラスの安定性を最適化する問題に関する。
【００１３】
本発明は、更に、この石英ガラスを使用することにより２５０ｎｍ以下の波長の紫外線に対して、公知のファイバーより高い安定性を有する光ファイバーを線引き出来るプレフォームを利用する問題にも関する。
【００１４】
本発明の更なる目的は、前記コアガラスに加えて、紫外線に対して最適化された安定性を有する光ファイバーの簡単な製造方法を提供することである。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
コアガラスに関しては、石英ガラスの水素含量が１×１０¹⁸分子／ｃｍ³未満なので、最初に説明したコアガラスからスタートすると前記の問題は本発明によって解決される。
【００１６】
コアガラスを使って、光ファイバーを線引きするプレフォームを調製する。ファイバーを線引きするには、プレフォームを加熱して塑性変形させる。プレフォームをこのように加熱変形すると、いわゆる前駆体欠陥が発生し、その前駆体欠陥から別の構造欠陥が短波長ＵＶ光線の照射によって発生することがあることが判った。或る前駆体欠陥は、例えば、ケイ素と水素間の結合である（以後、Ｓｉ-Ｈ結合と呼ぶ）。これらのＳｉ-Ｈ結合の多くはプレフォームのコアガラスが１×１０¹⁸分子／ｃｍ³超の水素含量の石英ガラスから成るときファイバーの中で発生する。このことはファイバーが線引きされる時に発生する高温、及び水素の存在により飽和されるケイ素の遊離価のような構造欠陥となる石英ガラスの大きい塑性変形が形成され、そしてＳｉ-Ｈ結合の形成という事実によって説明出来る。 このメカニズムは、次の式によって模式的に表すことが出来る：

【００１７】
水素が存在することによりファイバーが線引きされるときに形成する遊離価の飽和によって、ファイバーコアの前駆体濃度（Ｓｉ-Ｈ結合）が高くなる。Ｊ．Ｅ．Ｓｈｅｌｂｙの、Ｊ．Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓｉｃｓ．第４８巻（１９７７）、第８号、３３８７頁以降の、“Ｍｏｌｅｃｕｌａｒ ｄｉｆｆｕｓｉｏｎ ａｎｄｓｏｌｕｂｉｌｉｔｙ ｏｆ ｈｙｄｏｇｅｎ ｉｓｏｔｏｐｅｓ ｉｎ ｑｕａｔｚ ｇｌａｓｓ”の報文には、如何にして高温で、Ｓｉ-Ｈ結合が水素を含む石英ガラスの中で生成するかが説明されている。Ｓｉ-Ｈ結合それ自身は問題のＵＶ波長領域で吸収しないけれども、この結合は比較的弱く、短波長紫外光での付随的照射の時にこの結合は簡単に切断されて（いわゆる“単光子”プロセスで）、吸収性Ｅ’センターを生成する。このプロセスは、Ｖ．Ｕｈｌ等の“Ｃｏｍｐａｒｉｓｏｎ ｏｆ ｉｎｆｌｕｅｎｃｅ ｏｆ ｔｈｅ ｆｉｃｔｉｖｅ ａｎｄ ｔｈｅ ａｎｎｅａｌｉｎｇ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ｏｎ ｔｈｅ ＵＶ ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ ｏｆ ｓｙｎｔｈｅｔｉｃ ｆｕｓｅｄｓｉｌｉｃａ”、Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．Ａ．６５（１９９７）、４５７−４６２頁に詳細に記載されている。Ｅ’センターは紫外波長領域で吸収するので、次式で模式的に表されるこの転化メカニズムはファイバーのＵＶ線の安定性にはマイナスの影響を及ぼす。
≡Ｓｉ-Ｈ＋ｈν→ ≡Ｓｉ・＋Ｈ （Ｅ’センター）
【００１８】
しかしながら、本発明のコアガラスを含むプレフォームから線引きされた光ファイバーによると、この欠点は見られない。このために、ファイバーの線引きの際の加熱変形の前にコアガラスの水素含量は１×１０¹⁸分子／ｃｍ³未満の値に調整される。この場合、ファイバーコアの前駆体濃度は、ファイバーが線引きされた後より明らかに低いことが判った。明らかに、ファイバーの線引きの際のＳｉ-Ｈ結合の生成は、水素含量が低いことによって弱められる。高エネルギー紫外光が関係する前記のような光ファイバーの挙動は、誘導吸収の最初の立ち上がりが極めて遅いことが特徴である。このことはファイバーコアの前駆体濃度が低いことに因る。
【００１９】
本発明のコアガラスは、“直接ガラス化”によって作られる。コアガラスが“スート法”又は“プラズマ法”によって作られたプレフォームからのファイバーは、２６５ｎｍ付近のＵＶ波長領域ではいわゆる“線引きバンド（ｄｒａｗｉｎｇ ｂａｎｄ）”が現れ、そうでなくてもコアガラスが本発明のコアガラスと同じである時にはいつでもこのバンドは現れた。このことは製造の特定の条件と関連するのかも知れない。
【００２０】
水素含量は、Ｋｈｏｔｉｍｃｈｅｋｏ等の“Ｄｅｔｅｒｍｉｎｉｎｇ ｔｈｅ Ｃｏｎｔｅｎｔ ｏｆ Ｈｙｄｒｏｇｅｎ Ｄｉｓｓｏｌｖｅｄ ｉｎ Ｑｕａｒｔｚ Ｇｌａｓｓ Ｕｓｉｎｇ ｔｈｅ Ｍｅｔｏｈｄｓ ｏｆ Ｒａｍａｎ Ｓｃａｔｔｅｒｉｎｇ ａｎｄ Ｍａｓｓ Ｓｐｅｃｔｏｍｅｔｒｙ”、“Ｚｈｕｒｎａｌ Ｐｒｉｋｌａｄｎｏｉ Ｓｐｅｋｔｒｏｓｋｏｐｉｉ”、第４６巻、第６号（１９８７）、９８７ないし９９１頁に記載されているラマン測定法によって測定される。測定値の単位、即ち“分子／ｃｍ³”は、石英ガラスのｃｍ³当たりの水素分子の数を表す。円筒形コアガラスの横断面全体の水素含量が前述の濃度未満であれば最適である。しかしながら、水素含量は横断面全体に均一に分布されていないことがおおい。製造条件によるが、水素濃度の最大値は、コアガラスの周縁部又は中心部にある可能性がある。或る状況のもとでは、前記の最大値は周縁部では１０¹⁸分子／ｃｍ³を超えることがあるが、ダメージは受けていない。コアガラスが本特許の趣旨に沿って好適であるためにはこのガラスの中心部の水素濃度が極めて重要であると考えられる。従って、本特許の趣旨に沿って、水素含量は、コアガラスの横断面の中心部を、即ち測定幅の直径は１ｍｍ未満、Ｒａｍａｎ測定法で測定した水素および／または重水素濃度であると理解される。この測定方法での水素含量の検出限界は、慣用の測定回数で今回は約２×１０¹⁶分子／ｃｍ³である。極めて長い積分時間（例えば、２４時間以上）の場合、測定精度は、約２×１０¹⁵分子／ｃｍ³まで上げることが出来る。
【００２１】
コアガラスが石英ガラスから成り、かつ水素含量が１×１０¹⁷分子／ｃｍ³以下であるプレフォームから線引きされる光ファイバーは、ＵＶダメージに関しては望ましいことが判っている。
【００２２】
石英ガラスのヒドロキシル基含量が少なくとも１００重量-ｐｐｍであれば有用であることが判った。ヒドロキシル基によってコアガラスの耐光性が改良される。本特許の趣旨に沿って、ヒドロキシル基含量は、水素含量のようにコアガラスの中心部分で測定されるが、ＯＨ含量は分光法によって測定される。
【００２３】
好ましいコアガラスは、少なくとも２×１０¹⁵分子／ｃｍ³の水素含量の石英ガラスから成る。水素含量がこの量より低く設定されるコアガラスを用いたプレフォームからは、ＵＶ線のもとで更に著しくなる吸収バンドを約２６５ｎｍで示す光ファイバーが得られる。この吸収バンドはＮＢＯＨセンターを示している。このことから、ＵＶ線によるダメージに関しては、石英ガラスの水素含量は１×１０¹⁸分子／ｃｍ³と２×１０¹⁵分子／ｃｍ³の間、好ましくは１×１０¹⁷分子／ｃｍ³と２×１０¹⁵分子／ｃｍ³の間が最適であると結論出来る。これについての一つの考えられる説明は、ＮＢＯＨセンターの形成、および／またはＮＢＯＨセンターの前駆体である欠陥を防ぐことはプレフォームのコアガラスの中に或る水素含量を必要とすることである。説明してきたファイバーへのダメージが、吸収バンド（例えば、２４８ｎｍであって、１９３ｎｍではない）の領域内の波長のＵＶ線の伝送の場合だけ目立つのは望ましくない。とにかく、低水素含量のこのような不利な効果は、光ファイバーの製造方法に関連して更に説明を続ける別の製造方法によって補うことが出来る。
【００２４】
光ファイバー用プレフォームに関しては、コアガラスの水素含量が１×１０¹⁸分子／ｃｍ³未満という事実によって、最初に説明したプレフォームからスタートすると前記の問題は本発明によって解決される。
【００２５】
光ファイバーはプレフォームから線引きされる。光ファイバーを線引きするためには、プレフォームを加熱して塑性的に変形をさせる。プレフォームのこの加熱成形によっていわゆる前駆体欠陥が石英ガラスの中に発生し、短波長ＵＶ線で照射した時にその欠陥から別の構造欠陥が発生することがあることが判った。或る前駆体欠陥は、例えば、ケイ素と水素間の結合である（以後、Ｓｉ-Ｈ結合と呼ぶ）。これらのＳｉ-Ｈ結合の多くはプレフォームのコアガラスが１×１０¹⁸分子／ｃｍ³超の水素含量を含む石英ガラスから成るときファイバーの中で発生する。このことはファイバーの線引きの際に発生する高温、及び存在する水素によって飽和される、ケイ素の、例えば遊離価のような構造欠陥となる石英ガラスの激しい塑性変形はＳｉ-Ｈ結合を伴う構造欠陥となるとの仮定より説明出来る。このメカニズムは、次の式によって模式的に表すことが出来る：

【００２６】
水素が存在することにより、ファイバーの線引きの際に発生する遊離価の飽和によって、ファイバーコアの前駆体濃度（Ｓｉ-Ｈ結合）が高くなる。Ｊ．Ｅ．Ｓｈｅｌｂｙの、Ｊ．Ａｐｐｌ．Ｐｐｙｓｉｃｓ．第４８巻（１９７７）、第８号、３３８７頁以降の、“Ｍｏｌｅｃｕｌａｒ ｄｉｆｆｕｓｉｏｎ ａｎｄ ｓｏｌｕｂｉｌｉｔｙ ｏｆ ｈｙｄｒｏｇｅｎ ｉｓｏｔｏｐｅｓ ｉｎ ｖｉｔｒｅｏｕｓ ｓｉｌｉｃａ”の報文には、水素を含む石英ガラスの中でＳｉ-Ｈ結合が高温で生成することが説明されている。Ｓｉ-Ｈ結合それ自身は、問題のＵＶ波長領域で吸収しないけれども、この結合は比較的弱く、短波長側紫外光での付随的照射でこの結合は簡単に切断されて（いわゆる“単光子”プロセスで）、吸収性Ｅ’センターを生成する。このプロセスは、Ｖ．Ｕｈｌ等の“Ｃｏｍｐａｒｉｓｏｎ ｏｆ ｉｎｆｌｕｅｎｃｅ ｏｆ ｔｈｅ ｆｉｃｔｉｖｅ ａｎｄ ｔｈｅ ａｎｎｅａｌｉｎｇ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ｏｎ ｔｈｅ ＵＶ ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ ｏｆ ｓｙｎｔｈｅｔｉｃ ｆｕｓｅｄ ｓｉｌｉｃａ”、Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．Ａ．６５（１９９７）、４５７−４６２頁に詳細に記載されている。Ｅ’センターはＵＶ波長領域で吸収するので、この転化メカニズムは、光ファイバーの耐光性にはマイナスの影響を及ぼす。
【００２７】
しかしながら、本発明のプレフォームから線引きされた光ファイバーによると、この欠点は見られない。ファイバーの線引きの際の加熱変形の前にプレフォームのコアガラスの水素含量は１×１０¹⁸分子／ｃｍ³未満の値に調整される。この場合、ファイバーコアの前駆体濃度は、ファイバーが線引きされた後より明らかに低いことが判った。明らかに、ファイバーが線引きされる時のＳｉ-Ｈ結合の生成は、水素含量が低いことによって弱められる。高エネルギーＵＶ線に対するこのような光ファイバーの耐ダメージ性は、誘導吸収の最初の立ち上がりが極めて遅いことが特徴である。このことは、ファイバーコアの前駆体の濃度が低いことに因る。
【００２８】
本発明のプレフォームのコアガラスは、“直接ガラス化（direct vitrification）”によって作られる。コアガラスが“スート法”又は“プラズマ法”によって作られたプレフォームからのファイバーは、２６５ｎｍ付近のＵＶ波長領域ではいわゆる“線引きバリヤ（drawing barrier）”が現れ、そうでなくてもコアガラスが本発明による前述のコアガラスに相当する時でさえもこのバリヤは現れた。このことは製造の特定の条件と関連するのかも知れない。
【００２９】
水素含量の測定は、本発明のコアガラスで実施する前述の測定と類似の測定を行なう。
【００３０】
特に優れた耐ＵＶダメージ性は、コアガラスが１×１０¹⁷分子／ｃｍ³以下の水素含量の石英ガラスから成るプレフォームから線引きされる光ファイバーによって明らかにされる。
【００３１】
石英ガラスのヒドロキシル基含量が少なくとも１００重量-ｐｐｍであることは有用であることが判った。ヒドロキシル基によって、プレフォーム、及びプレフォームから線引きされるファイバーの耐光性が改良される。プレフォームのヒドロキシル基含量の測定は、コアガラスのヒドロキシル基含量の前述の測定と類似の方法で行なう。
【００３２】
特に好ましいコアガラスでは、石英ガラスの水素含量は少なくとも２×１０¹⁵分子／ｃｍ³である。水素含量がこのレベルより低く設定されるコアガラスを用いたプレフォームからは、ＵＶ線のもとで更に著しい吸収バンドを約２６５ｎｍで示す光ファイバーが得られる。この吸収バンドはＮＢＯＨセンターを示している。このことから、ＵＶ線ダメージに対する最適の耐性の石英ガラスの水素含量は、１×１０¹⁸分子／ｃｍ³と２×１０¹⁵分子／ｃｍ³の間、好ましくは１×１０¹⁷分子／ｃｍ³と２×１０¹⁵分子／ｃｍ³の間であると結論出来る。これについての一つの考えられる説明は、ファイバーが線引きされる時、ＮＢＯＨセンターの形成、および／またはＮＢＯＨセンターの前駆体の欠陥を防ぐためにプレフォームのコアガラスの中に或る水素含量が必要であることである。前述のダメージについてのファイバーへのダメージが、吸収バンド（例えば、２４８ｎｍであって、１９３ｎｍではない）の領域内にある波長のＵＶ線の伝送の場合だけ目立つのは望ましくない。とにかく、低水素含量のこのような不利な効果は、光ファイバーの製造方法に関連して更に説明を続ける別の製造方法によって補われるだろう。
【００３３】
プレフォームが合成石英ガラスのジャケットを有する場合は、この石英ガラスの水素含量は１×１０¹⁸分子／ｃｍ³未満、好ましくは１×１０¹⁷分子／ｃｍ³未満が有利である。このことにより、ファイバーが線引きされるときにジャケットからコアガラスへ水素が拡散する恐れは減る。
【００３４】
光ファイバー用のプレフォームのコアガラスの製造方法に関しては、前述の方法からスタートして、石英ガラスの水素含量を１×１０¹⁸分子／ｃｍ³未満のレベルに調整することによって前記の問題は解決される。
【００３５】
コアガラスの製造過程で水素が存在することにより、コアガラスはガラス化後には水素を含むことになる。水素濃度が前述の１×１０¹⁸分子／ｃｍ³の最高限度を超える場合、コアガラスから水素を追い出す必要がある。
【００３６】
本発明の方法では、コアガラスの水素含量は、ファイバーがプレフォームから線引きされる前に１×１０¹⁸分子／ｃｍ³未満でのレベルに調整される。水素含量を調整するには、コアガラスに別の処理を行なう；しかしながら、調整はプレフォームの製造過程でプロセス段階と関連して行なうことも出来（例えば、ＯＶＤ方法によるジャケットガラスの製造の際に）、その場合プレフォーム全体の水素含量は影響を受けるのが普通である。
【００３７】
コアガラスを使ったプレフォームから線引きされる光ファイバーの中で耐ダメージ性に及ぼす、目標とする水素含量の影響に関しては、本発明のコアガラスに関する前記の説明を参照されたい。本発明の重要な見解は、Ｓｉ-Ｈ結合が前駆体欠陥として作用することがあること及びＵＶ線によるダメージに対するファイバーの耐性を損なうことがあるので、ファイバーコアの中にはこの結合を可能な限り少なく保つことである。
【００３８】
石英ガラスの水素含量が、１×１０¹⁷分子／ｃｍ³未満の値に調整される方法は、特に有用であることが判った。こうして調製されたプレフォームから得られる光ファイバーは、高エネルギー紫外線のもとで特に優れた長期安定性と、ＵＶ線によって誘導される吸収が特に低レベルであることが特徴である。
【００３９】
これに関連して、石英ガラスのヒドロキシル基含量が少なくとも１００重量-ｐｐｍに調整される方法も有用である。ヒドロキシル基によって、照射のもとでのコアガラスの安定性は改良される。ヒドロキシル基含量の調整に対しては、ヒドロキシル基含量がコアガラスの製造過程で前記の下限を超えるのが普通なので、通常は別の処理を必要としない。ヒドロキシル基含量は、水素含量のように、コアガラスの中心部で測定されるが、この場合ヒドロキシル基含量は分光法によって測定される。
【００４０】
好ましいプロセスの変形体では、石英ガラスの水素含量は少なくとも２×１０¹⁵分子／ｃｍ³のレベルに調整される。水素含量がこのレベルより低く調整されるコアガラスを使ったプレフォームからは、耐ＵＶダメージ性が望ましくない光ファイバーが得られる。本発明のコアガラスに関連した前記の説明を参照されたい。
【００４１】
ＵＶ線によるダメージに対する耐性のためには、石英ガラスの水素含量は、１×１０¹⁸分子／ｃｍ³と２×１０¹⁵分子／ｃｍ³の間、好ましくは１×１０¹⁷分子／ｃｍ³と２×１０¹⁵分子／ｃｍ³の間にある最適値を有する。従って、前記の下限値より低い水素含量のコアガラスでは、コアガラスを水素で濃厚にすることは有用である。コアガラスを水素で濃厚にすることは別の処理段階でも、プレフォーム完成品についても、或いはプロセス段階との関連でも行なうことが出来る。
【００４２】
観察される効果の一つの考えられる説明は、ＮＢＯＨセンターの形成、および／またはファイバーが線引きされる時にＮＢＯＨセンターの前駆体欠陥の形成を防ぐためにプレフォームのコアガラスの中に或る水素含量を必要とすることである。ＮＢＯＨセンターによって約２６５ｎｍの波長でブロードな吸収が発生する。従って、このセンターは、特にこの吸収バンド内の波長のＵＶ線の伝送の場合は目立つのは望ましくないが、２００ｎｍ未満の波長のＵＶ線の伝送が目立つようなことはない。とにかく、コアガラス中の非常に低水素含量によって発生するこのような不利な効果は、光ファイバーの製造方法に関連して更に説明する別の方法によって補うことが出来る。
【００４３】
水素含量の調整は、水素を含む石英ガラスが受ける水素削減処理を含む好ましい手順で合成石英ガラスが形成され、水素を含む石英ガラスとなる。火炎加水分解による製造の場合、水素があるためにガラス化後の石英ガラスは水素を含む。従って、一般的にこの石英ガラスから水素を追い出すことが必要である。水素削減処理によって、当初の高濃度から始まって、水素含量は、調整が繰り返されて第２の濃度にされる。従って、こうして作られるプレフォームから確かな耐ダメージ性を有する光ファイバーが得られる。
【００４４】
石英ガラスは、通常、別のプロセス段階で水素削減処理にかけられる。しかしながら、水素削減処理は、プレフォーム完成品についても行なうことが出来（コアガラス＋ジャケットガラス）、或いはプレフォームの調製のためのプロセス段階、例えばコアガラス上にジャケットガラスを堆積する過程と関連して行なうことが出来る。
【００４５】
水素含量の調整は、石英ガラスの熱処理、真空処理、および／または化学反応雰囲気での処理を含むことが有用である。前記の種々の処理は、代わる代わるでも相乗的でも使用出来る。しかしながら、熱処理（以後、“アニーリング”と呼ぶ）が特に効果があることが判った。アニーリングは、例えば石英ガラスの水素含量を減らすためには不活性ガス又は真空のもとで水素を含まない雰囲気で、一方、石英ガラスの水素含量を高めるためには常圧又は加圧のもとで水素を含む雰囲気で行なう。水素は、石英ガラスの中でアニーリングの際の温度上昇により比較的素早く拡散する。水素が追い出される時は先ず表面近くの部分から追い出され、遅れてコアガラスの中央部分から追い出される。従って、水素分が充分に取り除かれること、特にコアガラスから作ったファイバーが意図通りに使用される時は極めて厳しく光学的に重要視される領域においてそうである；一般的に、確かにその領域はファイバーの中心部分であることを確認することが必要である。もう一方では、コアガラスをアニーリングすることにより、水素含量は前記の最小値２×１０¹⁵分子／ｃｍ³より少なくすることができるが、そのことは有用ではないことが判っている。
【００４６】
光学部品用の石英ガラスのアニーリングは、石英ガラスの光学的特性を損なう機械的応力を解放するのに役立つ慣用の手順である。水素含量を調整するために本明細書で提案するコアガラスのアニーリングは、その目的、機能及び成果の点で公知のアニーリング方法とは異なる。従って、コアガラスは、少なくとも６００℃の温度でアニーリングされるのが好ましく、加熱時間は、コアガラスの厚さ及び最終の水素含量によって決められる。本発明によると、この水素含量は、１×１０¹⁸分子／ｃｍ³未満、好ましくは１×１０¹⁷分子／ｃｍ³以下で、少なくとも２×１０¹⁵分子／ｃｍ³の量である。
【００４７】
光ファイバーの製造方法に関しては、コアガラスは線引き前に１×１０¹⁸分子／ｃｍ³未満に調整されるので、前述の問題は、前記の線引きプロセスからスタートすると本発明によって解決される。
【００４８】
コアガラスの製造過程に水素があるために、コアガラスはガラス化後に水素を含むことがある。水素濃度が前記の上限の１×１０¹⁸分子／ｃｍ³を超える場合、コアガラスから水素を追い出す必要がある。本発明の方法では、ファイバーがプレフォームから線引きされる前のコアガラスの水素含量は、１×１０¹⁸分子／ｃｍ³未満のレベルに調整される。水素含量を調整するために、コアガラスには別の処理を行なうことが出来る；しかしながら、この調整は、プレフォームの製造過程でのプロセス段階と関連して行なうことが出来るが、プレフォーム全体（コアガラスにジャケットガラスを加えた）が影響を受けるのが普通である。
【００４９】
コアガラスから作られたプレフォームから線引きされる光ファイバーのＵＶダメージに及ぼす水素含量の影響については、本発明のコアガラスに関する前記の説明を参照されたい。
【００５０】
光ファイバーを線引きする前に、コアガラスの水素含量を１×１０¹⁷分子／ｃｍ³未満のレベルに調整するプロセスは特に有用であることが判った。こうして作られる光ファイバーは、高エネルギー紫外線に対する特に優れた長期安定性、及びＵＶ線によって誘導される吸収は特に低レベルであることが特徴である。
【００５１】
これに関連して、コアガラスのヒドロキシル基含量が、線引き前に少なくとも１００重量-ｐｐｍに調整される方法も有用である。ヒドロキシル基によってコアガラスの耐光性が改良される。ヒドロキシル基含量の調整に対しては、ヒドロキシル基含量がコアガラスの製造過程で前記の下限を超えるのが普通なので、別の処理は必要でない。ヒドロキシル基含量は、水素含量のようにコアガラスの中心部で測定されるが、ヒドロキシル基含量は分光法により測定される。
【００５２】
好ましいプロセスの変形体では、石英ガラスの水素含量は少なくとも２×１０¹⁵分子／ｃｍ³のレベルに調整される。水素含量がこのレベルより低く調整されるコアガラスを使ったプレフォームからは、耐ＵＶダメージ性が劣る光ファイバーが得られる。本発明のコアガラスに関連した前記の説明を参照されたい。
【００５３】
ＵＶ線からのダメージに対する耐性に対しては、石英ガラスの水素含量は、１×１０¹⁸分子／ｃｍ³と２×１０¹⁵分子／ｃｍ³の間、好ましくは１×１０¹⁷分子／ｃｍ³と２×１０¹⁵分子／ｃｍ³の間にある最適値を有する。従って、前記の下限値より低い水素含量のコアガラスでは、ファイバーの線引き前に、コアガラスを水素で濃厚にすることは有用である。コアガラスを水素で濃厚にすることは別の処理段階でも、プレフォーム完成品についても、或いはプレフォームの製造方法の工程段階との関連でも行なうことが出来る。
【００５４】
ファイバーを線引きする前に、コアガラスの中の水素含量を極端に少なくすることはファイバーの耐ＵＶダメージ性を損なうことがあることが判る。この効果についての一つの考えられる説明は、ＮＢＯＨセンターの形成、および／または線引きの過程でＮＢＯＨセンターの前駆体の欠陥を防ごうとすればプレフォームのコアガラスの中には或る水素含量を必要とすることである。ＮＢＯＨセンターによって約２６５ｎｍの波長でブロードな吸収が発生する。従って、このセンターは、特にこの吸収バンド内の波長のＵＶ線の伝送の場合は目立つのは望ましくないが、２００ｎｍ未満の波長のＵＶ線の伝送が目立つようなことはない。このような不利な効果は、下記で説明する別の方法によって補うことが出来る。
【００５５】
水素を含む石英ガラスが作られるプロセスであって、水素含量の調整は、水素含有石英ガラスがコアガラスの形成過程で受ける水素削減処理から成るこのプロセスはそれ自体は特に有用であることが判っている。この形成プロセスに水素が存在することにより、ガラス化後にコアガラスは水素を含む。従って、コアガラスから水素を追い出す必要がある。水素削減処理により、ファイバーの線引き前に、当初の高濃度から第２の低濃度となるように繰り返し調整される。従って、こうして作られるプレフォームから確かな耐ＵＶダメージ性を有する光ファイバーが得られる。
【００５６】
コアガラスは、通常、別のプロセス段階で水素削減処理にかけられる。しかしながら、水素削減処理は、プレフォーム完成品についても行なうことが出来（コアガラスプラスジャケットガラス）、或いはプレフォームの調製のためのプロセス段階ででも出来る。例えば、水素をコアガラスとジャケットガラスとから同時に追い出すことにより、ファイバーの次の線引きでの水素の悪影響が少なくなる。
【００５７】
水素含量の調整は、コアガラスの熱処理、真空のもとでの処理、および／または化学反応雰囲気での処理を含むことが有用である。前記の種々の処理は、代わる代わるでも相乗的でも使用出来る。しかしながら、熱処理（以後、“アニーリング”と呼ぶ）が特に効果があることが判った。アニーリングは、例えばコアガラスの水素含量を減らすためには不活性ガス又は真空のもとで水素を含まない雰囲気で、一方、石英ガラスの水素含量を高めるためには常圧又は加圧のもとで水素含有雰囲気で行なう。アニーリング中は温度が上昇するので、水素は石英ガラスの中を比較的素早く拡散する。水素が追い出される時は先ず表面近くの部分から追い出され、遅れてコアガラスの中央部分から水素が追い出される。従って、水素分が充分に取り除かれること、特にコアガラスから作ったファイバーが意図通りに使用されることにより極めて厳しく光学的に重要視される領域においてそうである；一般的に、確かにその領域はファイバーの中心部分であることを確認することが必要である。もう一方では、水素含量が前記の最小値２×１０¹⁵分子／ｃｍ³より少なくならないように注意しなければならない、というのは、最小値より下がると有用でないことが判っているからである。
【００５８】
プレフォームからファイバーを線引きした後、ファイバーを水素でチャージすることは特に有用であることが判った。水素チャージは、光ファイバーが本発明によるプレフォームから線引きされるか否かを問わず、光ファイバーのＵＶ 安定性にプラスの効果をもたらす。しかしながら、本発明によって調製された光ファイバーでは、水素チャージは、ＵＶ線によるダメージに対する耐性には特に明確な改良をもたらす。従来技術の水素チャージしたファイバーの前駆体センターは高濃度のために、ＵＶ照射が始まるとこの前駆体センターは吸収欠陥センター（Ｅ'及びＮＢＯＨセンター）に素早く変化して急速に初期ダメージを引き起こす。しかしながら、本発明によって水素チャージしたファイバーでは、ＵＶ照射の初期の前駆体濃度が低いために、極めて僅かしかＵＶ吸収欠陥センターが形成されず、存在する分子状水素によって効果的に脱飽和される。この脱飽和は次のように表すことが出来る：
≡Ｓｉ・＋１／２Ｈ₂ → ≡Ｓｉ-Ｈ
≡ＳｉＯ・＋１／２Ｈ₂→ ≡Ｓｉ-ＯＨ
【００５９】
このことは、ＵＶダメージに関して最適である水素含量より少ない水素含量を線引き前に含むコアガラスを使ったプレフォームから線引きされたファイバーには特に適用される。既に触れたように、コアガラスの最適水素含量は、１×１０¹⁸分子／ｃｍ³ないし２×１０¹⁵分子／ｃｍ³、好ましくは１×１０¹⁷分子／ｃｍ³ないし２×１０¹⁵分子／ｃｍ³である。この最適値より低い水素含量の場合、ファイバーが線引きされる時、明らかに、ＮＢＯＨセンターの形成は盛んになり、ＵＶ線によって更に強められる約２６５ｎｍの波長ではブロードな吸収バンドが現れる。驚くことには、このような有用でない効果は、この吸収バンドが現れた後にファイバーに水素チャージすることによって完全に或いはほぼ完全に消滅させることが出来る。このことは、前述のように、コアガラスの最適水素含量近くの範囲が、後でファイバーに水素をチャージすることによって水素の低含量の方へ広がるという事実によって説明出来る。
【００６０】
従って、光ファイバーはコア付きで形成され、そして少なくともファイバーコアの中は水素チャージによって少なくとも１×１０¹⁸分子／ｃｍ³の水素含量が確保されるのが好ましい。
【００６１】
【発明の実施の形態】
図１に示すプレフォームのコアロッドの断面全体の水素の局所分布の場合、コアロッドの中心軸からの距離 ｒはｘ-軸上にプロットされ、そして絶対水素含量Ｃ_H2は分子／ｃｍ³の単位でｙ-軸上にプロットされている。このプレフォームの外径は１５ｍｍである。外径対コア直径の比は１：１である。曲線Ａは、ＤＱプロセスによってＳｉＣｌ₄の火炎加水分解によって作られたコアロッドのプラズマ被覆母材プレフォームの線引きによってプレフォームを作った直後の半径方向の水素分布を示し、一方、曲線Ｂは水素を含まない雰囲気で標準圧力で、８００℃の温度で６時間アニーリングした後の同じ半径方向の全体の水素分布を示している。このことから、このような水素削減処理後では、１×１０¹⁸分子／ｃｍ³よりやや多い最高水素含量はコアロッドの中心で測定されていることは明かである。このことから、本特許の趣旨に沿って、水素含量の限界、即ち１×１０¹⁸分子／ｃｍ³、に達するためには、この実施例では、もう少し時間をかけたアニーリングが必要であったのだろう。
【００６２】
図２のグラフでは、種々の光ファイバーのダメージスペクトル（曲線Ａ、Ｂ及びＣ）が示されている。図１で説明したように、ファイバーは、同じ条件のもとで直径１５ｍｍのプレフォームから線引きされた。これから得られたファイバーは、２００μｍのコア直径の合成石英ガラスの非ドーピング型コアと、フッ素ドーピング型合成石英ガラスのジャケットから成っている。実測したファイバーの長さは各々、１メートルである。
【００６３】
このグラフのｘ-軸は、ｎｍ単位の実測波長を示し、ｙ-軸は、対応するファイバーの相対伝送Ｔ_RELをパーセントで表している（伝送の初期値）。ダメージスペクトルは、パルス型ＡｒＦレーザー（１９３ｎｍ）を用いた照射直後を分光法で記録した。使用した照射パラメーターは次の通りである：エネルギー密度＝５０ｍＪ／ｃｍ²、繰返し率＝１０Ｈｚ、及びパルス幅＝１５ｎｓ。
【００６４】
曲線Ａは、標準ファイバー（ファイバーＡ）のＵＶダメージ特性曲線を示している。このファイバーは未処理の標準ファイバーから得た。標準プレフォームのコアガラスの中央の軸の水素含量は、ファイバーを線引き前で約２×１０¹⁸分子／ｃｍ³であった。曲線Ｂ及びＣは、８００℃と標準圧力で予めアニーリング済みのプレフォームから線引きされた光ファイバーのＵＶダメージ特性曲線を示している。曲線Ｂのファイバーでは、 アニーリング時間は２４時間（ファイバーＢ）であり、曲線Ｃのファイバーでは、１２０時間（ファイバーＣ）であった。ファイバーＢを得たプレフォームでは、コアガラスの中心の軸での水素含量は、アニーリングした後、ファイバーを線引きする前で約１×１０¹⁷分子／ｃｍ³であった。ファイバーＣのプレフォームのコアガラスでは、アニーリング後の通常の方法では水素は検出出来なかった。
【００６５】
ファイバーＡのＵＶダメージスペクトルは、２１５ｎｍ付近の波長で特徴的に強い吸収を示すが、これはＵＶ線によるＥ’センターの形成によるものである。このようなダメージは、本発明によって作ったファイバー（Ｂ及びＣ）では著しく抑えられる。更に、コアガラスの水素含量が減るにつれて（プレフォームのアニーリング時間を長くする）Ｅ’センターの形成は抑えられ、一方、ＵＶ照射後に吸収バンドが約２６５ｎｍ付近で形成するが、これはＮＢＯＨ中心の発生によるものである。例えば、ＡｒＦレーザー（１９３ｎｍ）からのＵＶ線の伝送のような２００ｎｍ付近の波長のＵＶ線の伝送の場合、本発明によって作ったファイバー（ファイバーＢ及びＣ）は、１９３ｎｍの波長でのレーザー誘導による追加減衰は、実質的に低下してしまうので、標準ファイバー（ファイバーＡ）よりも明らかに優れている。しかしながら、 アニーリング済みのプレフォームからのファイバーで観察される２６５ｎｍ付近での誘導吸収によって標準ファイバーは２４８ｎｍではファイバーＢとＣよりも明らかに優れている。しかしながら、この結果は、図３によって説明される次の説明によって相対化される。
【００６６】
図３のグラフは、図２と同じ照射実験に基づいている。ダメージスペクトルＡ’、Ｂ’及びＣ’は、図２を使って説明したファイバーＡ、Ｂ及びＣと同じ形態と製造方法の光ファイバーについて示していている。しかしながら、更に、光ファイバーＡ’、Ｂ’及びＣ’は線引きプロセス後に水素でチャージした。このチャージは水素雰囲気中で１１５バールの圧力のもとで８０℃で１０日間行なった。
【００６７】
図３のダメージスペクトルによると、標準ファイバー（曲線Ａ’）の場合の水素チャージは２１５ｎｍ付近の領域のダメージ曲線ではさほど大きい影響を及ぼさないことが判る。標準ファイバーはこの領域では強い誘導吸収を示すが、これはＥ’センターの発生に因るものである。もう一方では、ファイバーＢ’及びＣ’（曲線Ｂ’：２４時間アニーリングしたプレフォーム、曲線Ｃ’：１２４時間アニーリングしたプレフォーム）は、水素チャージ後の１９３ｎｍの光ではこれらの曲線のダメージ性能に明確な改良が認められる。ＵＶスペクトル全域では、ファイバーＢ’及びファイバーＣ’は殆どソーラリゼーション（ｓｏｌａｒｉｚｅ）を示さず、特に水素チャージ後では２６５ｎｍ付近での吸収バンドはもはや見られない。
【００６８】
本発明によって作ったファイバーの利点は、ＡｒＦレーザーによる長期照射の場合に特に明白であって、その結果は図４のグラフに示されている。ｘ-軸は、レーザーパルスの数 ｎを表し、ｙ-軸は、パーセント単位での試験ファイバーの絶対伝送Ｔ_ABSを表している（照射電力出力対照射電力入力）。
【００６９】
１９３ｎｍの波長のＵＶ光による照射中の２種類の光ファイバーＡ及びＢのダメージ曲線（曲線Ａ及び曲線Ｂ）が示されている。実測波長も同様に１９３ｎｍである。ここでの照射は、５ｍＪ／ｃｍ²のエネルギー密度、４００Ｈｚの繰返し率、及び１５ｎｓのパルス幅で行なっている。
【００７０】
ファイバーＡ及びファイバーＢの形態と製造方法は、図２によって説明したファイバーＡ及びファイバーＢのそれらの項目と同じである。照射ファイバーＡ及びファイバーＢは長さ１ｍで、コア直径は２００μｍであった。
【００７１】
図４によると、標準ファイバーは、示されているように僅か１０⁵を超えるレーザーパルスの照射パラメーターによって非常にダメージを受けて伝送が３％未満に落ちることが判る（曲線Ａ）。しかしながら、本発明によって作られたファイバーは、１０⁶を超えるレーザーパルスでも明確に２５％超の伝送を示している（曲線Ｂ）。
【００７２】
図５のグラフは、図４と同じ照射実験に基づいている。ダメージ曲線Ａ’及び曲線Ｂ’は、ファイバーＡ’及びＢ’の形態と作製方法が同じ光ファイバーであり、このことは、ファイバーＡ’及びＢ’は線引きされた後に、これら両ファイバーが水素でチャージされたことを意味している（チャージパラメーターは、図３で説明済みである）。
【００７３】
水素チャージした標準ファイバー（曲線Ａ’）は１０⁴のレーザーパルスの間に極めて大きいダメージを受け、この標準ファイバーの絶対伝送は２０％未満に落ちて、長波長の照射（高いパルス数）の後でもそのレベルより低いままである。本発明によって作り、その後で水素でチャージしたファイバー（曲線Ｂ’）は２×１０⁷のレーザーパルスの照射期間を超えてもダメージを受けない。
【００７４】
図６による測定は、照射が２４８ｎｍの波長のＫｒＦエキシマーレーザー、エネルギー密度 ５ｍＪ／ｃｍ²、繰返し率 ５００Ｈｚ、及びパルス幅 １５ｎｓであること以外は、図５と同じ実験に基づいている。実験では図５と同じファイバーを使用した。しかしながら、基本的減衰は、選択した波長では１９３ｎｍでの減衰よりも小さいので、ファイバー長さを３メートルに設定した。
【００７５】
水素チャージした標準ファイバーＡ’の絶対伝送Ｔ_ABSは、最初の１０⁶の範囲内では約６５％から約４５％へと急激に低下し、以後、２×１０⁷のレーザーパルスのパルス数までこのレベルのままである。プラトー（ｐｌａｔｅａｕ）のこのような高さは、多分、ファイバーの前駆体のセンターの濃度によるものである。もう一方では、本発明の水素チャージしたファイバーＢ’は全く影響を受けていない。
【００７６】
図７で示しているグラフは、図２のグラフと類似の実験に基づいている。図７は、重水素ランプを使った照射後のファイバーＡ及びＢについて測定した２種類のダメージスペクトルＡ及びＢを示している。ファイバーＡ及びＢの作製方法と形態は、図２によって説明したのと同じ、ファイバーＡ及びＢの作製方法と形態である（長さを除く）（図６による実験では、ファイバーＡ及びＢの長さは２ｍである）。
【００７７】
ｘ-軸はｎｍ単位でのＵＶ波長に対応し、ｙ-軸はパーセント単位でのファイバーの相対伝送（伝送の初期値の）に対応する。この実験では、ファイバーＡとＢは、各々、２１５ｎｍでのスペクトル電力密度が７０ｎＷ／ｎｍである高電力重水素ランプを用いて２時間照射した。
【００７８】
前述の照射時間後には、標準ファイバー（曲線Ａ）は、２１５ｎｍ（Ｅ’センター）での伝送が０％に落ちてしまうほど激しいダメージを受けている。しかしながら、本発明によって作ったファイバーは殆どダメージがなく；２時間の照射後でも相対伝送は依然として３０％超である。
【００７９】
図８は、図７による説明と同じ様に、重水素ランプを使った照射の同じ実験に基づいている。水素チャージしたファイバーＡ’及びＢ’（長さ２ｍ）は、図３で説明したように使用した。
【００８０】
この場合も、水素チャージした標準ファイバー（曲線Ａ’）は、２１５ｎｍの波長で２時間照射すると著しくダメージを受ける。しかしながら、本発明によって作った水素チャージファイバー（ファイバーＢ’）は、同じ試験条件のもとでソーラリゼーションは起きない。
【００８１】
本発明による光ファイバー及びファイバー用のプレフォームのコアガラスの調製を実施例によって下記で説明する：
【００８２】
【実施例】
平らなディスク型基材の片面が垂直に下方へ向くようにこの基材を配置する。この基材の下には、４個のリングノズルによって共軸的に囲まれるセンターノズルを含む堆積用トーチが置かれている。堆積用トーチは基材に向けられていて、基材はその中心軸の周りを回転する。堆積用トーチの中央ノズルには、キャリヤガス（窒素）に入れられた四塩化ケイ素、及び（内側から外側へ順次）分離ガス（窒素）、酸素、そして外側には水素が供給される。酸素と水素は、一緒に反応して酸水素を生成するが、この時センターノズルから出る四塩化ケイ素は加水分解されて微粉砕された合成ＳｉＯ₂の形で基材上に堆積する。基材上に堆積したＳｉＯ₂は、酸水素ガス火炎の加熱により直ちにガラス化して粗製石英ガラスロッドを生成する。こうして得られたガラスロッドは、ＯＨ含量が約７００重量-ｐｐｍで、２×１０¹⁸分子／ｃｍ³超という比較的高い水素含量の合成石英ガラスから成る。
【００８３】
１．本発明によるコアガラスの作製の変形プロセス
第１の変形プロセスでは、本特許の趣旨に沿って、コアガラスは未精製ロッドからこのロッドを線引きすることにより直径１５ｍｍの丸ロッドを調製し、次にこのロッドには水素削減処理を行なう。このために、この丸ロッドを８００℃で真空中で２４時間アニーリングする。それが終わると、この丸ロッドは、その精製した断面全体が図１で示されるのと類似の水素濃度となり、ロッドの長軸を含む断面の最大水素含量は約１×１０¹⁷分子／ｃｍ³のレベルである。コアガラスのＯＨ含量は約７００重量ｐｐｍのままである。
【００８４】
プレフォームの作製用には、こうして作製されるコアガラスが下記で更に説明するように、外部堆積法（プラズマ法又はＯＶＤ法）によるか、或いは光学ジャケットによるロッドインチューブ法によって供給される。
【００８５】
２．本発明によるコアガラス及びファイバーの作製の変形方法
第２の変形方法では、本特許の趣旨に沿って、前記の原料ロッドから線引きによって前述のコアロッドを作ることによりコアガラスを作製し、その円筒形外面はフッ素でドーピングしたＳｉＯ₂ジャケットガラス層をプラズマ被覆法によって堆積させる。堆積プロセスは米国特許第４,１６２,９０８号に記載されている。ジャケットガラスのフッ素含量は約５重量％に調整され、そして外径対直径の比は１：１に調整される。この母材プレフォームが外径１５ｍｍまで線引きされるとプレフォームとなる。
【００８６】
コアロッドの水素含量を減らすには、得られたプレフォームを空気雰囲気の炉の中で８００℃で２４時間アニーリングする。プレフォームのコアガラスの水素含量は、前記のアニーリングによって２×１０¹⁶分子／ｃｍ³から１×１０¹⁷分子／ｃｍ³へ少なくなる。その後の水素削減コアガラスのＯＨ含量は、約７００重量ｐｐｍのままである。
【００８７】
光ファイバーの製造用の水素削減コアガラスを含む、第１又は第２変形プロセスによるプレフォームが線引きされると外径２２０μｍの光ファイバーとなる。線引き過程で、広く市販されているアクリレート被覆材で光ファイバーが被覆される。
【００８８】
線引き後、光ファイバーには水素チャージを実施する。このチャージは、この光ファイバーを８０℃で１５０バールのオートクレーブの中で水素雰囲気中で１０日間曝露することによって行なう。この水素チャージが終了するとファイバーコアの水素含量は約５×１０¹⁹分子／ｃｍ³である。
【図面の簡単な説明】
【図１】 水素削減処理前後の、プレフォームのコアロッドの横断面の分子状水素の局所分布を示す図である。
【図２】ＡｒＦレーザーで照射した後の各ケースについて、標準ファイバーと比較した、本発明によって作った２種類の光ファイバーの特性ダメージスペクトルである。
【図３】水素チャージしてＡｒＦレーザーで照射した後の各ケースについて、標準ファイバーと比較した、本発明による２種類の光ファイバーの特性ダメージスペクトルである。
【図４】ＡｒＦレーザーで照射した後の各ケースについて、標準ファイバーと比較した、本発明による光ファイバーを特徴づける長期ダメージ特性曲線である。
【図５】水素チャージしてＡｒＦレーザーで照射した後の各ケースについて、標準ファイバーと比較した、本発明による光ファイバーを特徴づける長期ダメージ特性曲線である。
【図６】水素チャージしてＫｒＦで照射した後の各ケースについて、標準ファイバーと比較した、本発明による光ファイバーを特徴づける長期ダメージ特性曲線である。
【図７】重水素ランプで照射した後の各ケースについて、標準ファイバーと比較した、本発明による光ファイバーを特徴づける長期ダメージ特性曲線である。及び
【図８】重水素ランプで照射した後の各ケースについて、 水素チャージした標準ファイバーと比較した、本発明による水素チャージ光ファイバーを特徴づける特性長期ダメージ曲線である。

Claims (10)

1. ケイ素化合物の火炎加水分解、直接ガラス化による基材上への微粒子状ＳｉＯ₂の堆積及び合成石英ガラスの形成により得られるコアガラスを含み、ジャケットガラスに包まれる光ファイバー用のプレフォームにおいて、前記コアガラスの水素含量が１０ ¹⁷ 分子／ｃｍ ³ 以下であり、かつヒドロキシル基の含量が少なくとも１００重量ｐｐｍであることを特徴とするプレフォーム。
2. 前記コアガラスの水素含量が少なくとも２×１０¹⁵分子／ｃｍ³であることを特徴とする、請求項１に記載のプレフォーム。
3. 前記ジャケットガラスの水素含量が１×１０¹⁷分子／ｃｍ³より低いことを特徴とする、請求項１に記載のプレフォーム。
4. ケイ素化合物の火炎加水分解、直接ガラス化による基材上への微粒子状ＳｉＯ₂の堆積及び合成石英ガラスの形成によって形成されるコアガラスを含むプレフォームから線引きによって光ファイバーを製造する方法において、前記コアガラスが、線引き前に水素含量が１０ ¹⁷ 分子／ｃｍ ³ 以下であり、かつヒドロキシル基の含量が少なくとも１００重量ｐｐｍであるように調整されることを特徴とする方法。
5. 前記コアガラスが、少なくとも２×１０¹⁵分子／ｃｍ³の水素含量に調整されることを特徴とする、請求項４に記載の方法。
6. 水素含有石英ガラスが製造されること、及び水素含量の調整が、前記コアガラスの形成の際に前記水素含有石英ガラスが受ける水素削減処理を含むことを特徴とする、請求項４に記載の方法。
7. 前記水素含量の調整が、熱処理、真空のもとでの処理、および／または化学反応雰囲気での処理を含むことを特徴とする請求項４に記載の方法。
8. 前記コアガラスが少なくとも６００℃の温度でアニーリングされることを特徴とする、請求項７に記載の方法。
9. 前記ファイバーが、前記プレフォームからの線引き後に水素でチャージされることを特徴とする、請求項４に記載の方法。
10. 前記ファイバーが、コア付きで形成されること、及び少なくとも１×１０¹⁸分子／ｃｍ³の水素含量がファイバーコアの中で水素チャージにより設定されることを特徴とする、請求項９に記載の方法。

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