JPH0138064B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は光学導波管のヒドロキシル基含量を減
少させる方法に関する。

光学導波管で減衰が生じる主な原因はヒドロキ
シル基の振動帯による吸収である。この吸収は技
術的に興味深い波長範囲である0.945μｍ、1.24μ
ｍ及び1.38μｍにおいて生ずる。そのため、光学
フアイバー導波管のヒドロキシル基含量をできる
だけ低く保つこと、またはヒドロキシル基の水素
を重水素によつて置換して吸収帯を長波長範囲へ
移動させることが望ましい。

例えばアメリカ特許第4282196号明細書による
ように、ガラス形成体の４塩化ケイ素がガラス質
シリカ形成反応を起す前に水を加えて４塩化ケイ
素を部分的に加水分解し、生成するゲル中に存在
する不純物を吸収することが公知である。重水素
を用いて水の加水分解に起因するOH基の有害効
果を減ずることは可能である。しかし、他の発生
源からのOH基はこの処理によつて影響されるこ
とがない。

重水基（D₂）の存在下でガラス形成体の酸化
を行うことが西ドイツ公開第2313250号明細書か
ら公知である、この方法ではOH基の代りに対応
するOD基がガラス中に導入される。この方法は
高価な重水を燃焼させるために多額の費用を要す
るが、燃焼工程自体の間にOH基が形成されてガ
ラス中に含まれるのを阻止するにすぎない。

しかし、前述の方法では光学導波管に含まれる
OH基の重要な発生源が見過されている、すなわ
ち、光学線維導波管材料の製造に用いられる不活
性な酸化性ガスが、細心に乾燥された後にも常
に、少量とはいえ水の残留量を含んでいることは
注目すべきである。

このようなガスは例えば、ヘリウム、ネオン、
アルゴン、窒素、酸素、酸化第一窒素、酸化第二
窒素、二酸化炭素ならびに例えばジフルオロクロ
ロメタンのようなフレオン、及び塩素ガスのよう
なハロゲンである。このようなガスはガラス線維
の製造に主としてキヤリヤガスまたは酸化剤とし
て用いられるものであり、以下では簡単化のため
に、補助ガスと呼ぶことにする。

本発明の課題は、光学線維導波管材料に含まれ
るOH基の発生源としての補助ガスの水含量をで
きるだけ減ずる方法を提供することである。

この課題は、ガスを用いる前に先ず最初に重水
（D₂O）で処理し、処理したガスに対して次に乾
燥工程を行うことを特徴とする方法によつて解決
される。

この方法の望ましい態様では、重水（D₂O）に
よる処理の前にも補助ガスに対して乾燥工程を行
い、これによつて重水（D₂O）の軽水（H₂O）に
よる汚染度を低く保つことができる。しかし、こ
の前乾燥工程は必らずしも必要ではなく、原則と
して省略することができる。

適当な乾燥方法は一般に、当業者にとつて周知
の習慣的な方法である。このような方法は、例え
ば凝結または凍結による乾燥、例えばP₄O₁₀を用
いる吸着乾燥、または例えばシリカゲルを用いる
もしくは特に望ましくは、例えば「リンデス モ
レキユラーシーブ（Lindes Molecular Sieves）」
という名称のものとして入手することのできるよ
うなモレキユラーシーブを用いる吸着乾燥であ
る。市販されている乾燥剤カートリツジを用いる
ことも可能である。

特に次の二次乾燥工程に対しては、例えば脱着
によつて高価な重水を回収して工程に戻す望まし
い乾燥方法がある。

補助ガスの重水による処理を公知の習慣的な方
法によつて行うこともできる。例えば、D₂Oを蒸
気としてガスに加える、または液状のD₂Oを吹き
入れるもしくは噴霧する。しかし、ガスを重水に
通す、望ましくはガスを重水に通してバブルさせ
ることにより望ましい方法である。この場合に
は、ガスにD₂Oを飽和させるために、ガス泡のサ
イズをできるだけ小さく、例えば0.1mmから0.5mm
までの直径にし、ガス泡の滞留時間を長くするこ
とが望ましいと分つている。蒸気圧を高め、ガス
相中の重水含量を高めるために、例えば重水浴を
加熱することによつて重水の温度を上昇させるこ
とも望ましい場合には可能である。

使用する重水（D₂O）はできるだけ低い「軽」
水（H₂O）含量を有するものが望ましい。小な
くとも90重量％、望ましくは99重量％のD₂O含量
が有利であると判明しているが、これより低い
D₂Oの含量の水も原則として適している。

各場合に存在するガス相は、処理段階の過程
で、比飽和蒸気圧まで水を吸収することができ
る。この飽和蒸気圧は、存在する種々な水分子、
例えば「軽」水（H₂O）、「半重」水（HDO）及
び「重」水（D₂O）の分圧の和である。これらの
分圧は固有のモル分率に直接比例するので、
H₂Oの割合をできるだけ少なくすると対照的に
D₂Oが最大限に過剰になるならば、OH基の割合
が無視できる程に小さいガスが得られる。従つ
て、本発明の望ましい態様によると、存在する
「軽」水含量をできるかぎり完全に除去するため
に、被処理ガスに対して重水による処理を行う前
に、細心の乾燥工程を行う。このため、この前処
理したガスは重水を多く含有することができ、可
能な場合には飽和蒸気圧に達するまで重水を含む
ことができる。最後に、次の乾燥工程でこの補助
ガスからできるだけ多くの水分を再び除去して以
下の工程でD₂Oによる妨害が起る可能性を除去す
る。この結果、生成するガスは痕跡量のD₂Oを含
有するにすぎず、これに比例して、H₂O含量も
無視できる程小量である。このように、本発明の
方法によると、特にIVRO（蒸気相内酸化）プロ
セス、OVPO（蒸気相外酸化）プロセスまたは
VAD（軸方向蒸着）プロセスによつて光学導波管
を製造する場合に、補助ガスによつて持ち込まれ
る「軽」水の妨害作用を除去することが可能にな
る。本発明の方法はOH振動帯領域の減衰値が低
いガラスの製造に用いる他のプロセスにも適用す
ることが可能である。

次の実施例によつて本発明を詳細に説明する
が、これらの実施例は本発明を限定するものでは
ない。

実施例 １ 光学導波管を製造する場合に酸化剤として供給
する酸素ガスをモレキユラーシーブ（３Å）の使
用によつて、約50重量ppmの水分（H₂O）含量
までに乾燥させた。次に、非常に純粋なD₂O（25
℃において、D₂O含量が99.9重量％）を充填した
ガス洗浄ビンに、前記酸素ガスを供給し、フリツ
トプレートを介して微細なガス泡として液体中に
バブルさせた。D₂Oで処理されてでてくる酸素ガ
スを次に、液体窒素によつて冷却した多くの冷却
フインガに通し、このようにしてD₂Oの大部分を
凝結させた。重水の残留量を除去するために、最
後にガス流を五酸化りんで覆つた乾燥塔及びモレ
キユラーシーブ（３Å）で覆つた乾燥塔に通し
た。

この結果得られた酸素ガスに赤外線分光測光分
析を行つたところ、1180cm^-1及び2790cm^-1におけ
るD₂Oの特徴的な吸収帯のみが示され、1595cm^-1
及び3700cm^-1における典型的なH₂O帯はもはや検
出されなかつた。

酸素のD₂O残留量はまだ約30重量ppmであつた
が、市販の乾燥カートリツジを用いることによつ
て、この残留量を光学導波管の製造に必要な１重
量ppm以下の値にまで減ずることができた。

実施例 ２ 予めモレキユラーシーブを用いて乾燥させた
が、なお50重量ppmのH₂O残留量を有するアル
ゴンを、還流コンデンサー付きフラスコ内で沸と
う状態に保持されている約250mlのD₂O中に供給
した。このガス流を先ず最初に沸とう状態の液体
中に通してD₂Oを飽和させ、次に実施例１と同様
な方法で、このガス流に対して凍結、五酸化リン
による処理及びモレキユラーシーブによる処理に
よる種々な乾燥工程を行つた。最後にこのガス流
を市販の乾燥カートリツジに通した後に、このア
ルゴン流は約１重量ppm以下の水（D₂O）残留量
を有するにすぎず；赤外線分光測光法によつてこ
のアルゴン流から水分（H₂O）を検出すること
はできなかつた。

冷却フインガによつて凍結したまたはモレキユ
ラーシーブ内に留保された重水を融解または再生
によつて回収し、D₂O供給源に戻した。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 光学導波管の製造に用いる酸化性ガスまたは
   不活性ガスを使用する前に、先ず最初に重水
   （D₂O）で処理し、処理したガスに対して次に乾
   燥工程を行うことを特徴とする光学導波管のヒド
   ロキシル基含有減少方法。 ２ 該ガスに対して重水で処理する前にも乾燥工
   程を行うことを特徴とする特許請求の範囲第１項
   記載の方法。 ３ 少なくとも99重量％のD₂O含量を有する重水
   を用いることを特徴とする特許請求の範囲第１項
   または第２項記載の方法。