JPH0421526A - 屈折率分布を有する石英系ガラス体の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は屈折率分布を有する石英系ガラス体の製造方法
、特にドープ成分を含むシリコンアルコキシドから屈折
率分布を有する石英系ガラス体を製造する方法に関する
。

（従来の技術〕 ドープ成分を含むシリコンアルコキシドからゾルゲル法
により屈折率分布を有する石英系ガラス体を製造するに
は、通常、シリコンアルコキシドとシリコン以外の金属
のアルコキシドとの混合アルコール溶液に水を添加し、
これらの金属アルコキシド（以下、アルコキシド類と言
う）の加水分解と縮合を行わせ、内部に水とアルコール
を含む多孔質ウェットゲルを形成させる。このウェット
ゲルを酸の水溶液に浸漬して、シリコン以外の金属アル
コキシドに由来するドープ成分の一部をウェットゲルか
ら溶出させ、ウェットゲル内にドープ成分の濃度分布を
形成させる。この後、ゲルを乾燥してドライゲルとし、
１２００　’Ｃ以上の高温で焼結する。

シリコンアルコキシドはガラス体における石英を生成し
、シリコン以外の金属のアルコキシドは屈折率分布を形
成するドープ成分となる。アルコキシド類の加水分解と
縮合の結果生成したウェットゲルを酸の水溶液に浸漬す
ると、シリコン以外の金属（すなわちドープ成分）のヒ
ドロキシドはウェットゲルの表面から溶出し、表面の濃
度低下によりウェットゲル内には拡散に基づくドープ成
分の濃度分布が生ずる。このドープ成分の濃度分布によ
りガラス体中に屈折率分布が得られる。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかし従来のこの方法により屈折率分布を有する石英系
ガラス体を製造すると、ガラスの割れや微細な気泡が生
じて、光学特性のよいガラスを得ることが困難であった
。割れはゲルの乾燥の際すでに発生し、さらに焼結の際
にも発生する。

それ数本発明の目的は、屈折率分布を有する石英系ガラ
ス体を製造する方法において、割れや気泡の発生を防止
することである。

〔課題を解決するための手段〕

屈折率分布を有する石英系ガラス体を製造する方法にお
いて、割れや気泡の発生を防止するため、シリコンアル
コキシドと他の金属アルコキシドとの混合溶液、例えば
アルコール溶液に、水等のゲル化剤を添加してアルコキ
シド類をゲル化させる際、ゲル化剤を添加後ゲル化まで
の時間の１／２以下の時間内に溶液を遠心分離し、上澄
みから得られたゲル体からシリコン以外の金属成分の一
部を溶出させ、ゲル体を乾燥、焼結してガラス体を得る
ようにした。

シリコンアルコキシドの種類、シリコンアルコキシド以
外の金属アルコキシドの種類、アルコキシド類の混合ア
ルコール溶液の調製（アルコールの種類、濃度等）、添
加する水の量、添加速度、温度、攪拌等は、公知の通常
の態様に従って決定できる。シリコンおよびそれ以外の
金属のアルコキシドとしては、それらのメトキシド、エ
トキシド、プロポキシド、ブトキシド等を用いることが
できる。シリコン以外の金属としては、チタン、ゲルマ
ニウム、ジルコニウム、タンタル等を用いることができ
る。

ゲル他剤添加後ゾルがゲル化するまでの時間の１／２以
下の時間内に遠心分離が実質的に終わるような条件で、
遠心分離を行うことが重要である。

ゲル化までの時間の１／２を過ぎてから遠心分離を行っ
ても、充分な効果を得ることができない。

遠心分離の方法はハツチ式、連続式のいずれでもよい。

ウェットゲルからのドープ成分の溶出には、塩酸、硫酸
、硝酸、弗酸等の酸を用いることができる。酸の濃度、
温度、浸漬時間等は通常の態様に従う。ゲルの洗浄、乾
燥、焼結等も通常の態様に従って行えばよい。

〔作用〕

アルコキシド類のゾルをゲル化させる際、ゾル調製後ゲ
ル化までの時間の１／２以下の時間内にゾルを遠心分離
するので、ゲル化の進行により液の粘度が高くなる前に
、ゾル中の微粒子状の不純物および不純物を核に有する
微粒子が除去され、これらの微粒子を含まない微細構造
の均一なウェットゲルを得ることができる。このウェッ
トゲルを用いて、以後のドープ成分溶出、乾燥、焼結を
行うので、割れや気泡のない屈折率分布を有する石英系
ガラス体を製造することができる。

以下、実施例により本発明をさらに詳細に説明する。

〔実施例〕

シリコンテトラメトキシド、チタンテトラ−ｎブトキシ
ド、水、ｎ−プロピルアルコールを、モル比でＯ，Ｂ：
０．２：４：４になるように混合して、シリカゾルを調
製した。ゾル調製１０分後から、回転半径１０ｃｍ、毎
分５０００回転で５分間ゾルを遠心分離し、上澄み液の
８０％を内径１５鵬のガラス管中に密封してゲル化させ
た。ゾルは約１時間でゲル化した。室温に３日放置した
後、ゲル体をガラス管から取り出し、５％塩酸に２０時
間浸漬して、ゲル体からチタン成分を溶出させた。その
後ゲル体を水に浸漬して洗浄し、乾燥させた。乾燥ゲル
を常法により焼結して、直径５ｍ、長さ８０口の、屈折
率分布を有するガラス体を得た。

シリカゾルをゲル化して得たウェットゲルは、シリコン
テトラメトキシドとチタンテトラ−ｎ−ブトキシドの部
分加水分解と縮合の結果生じた不完全ガラス網目構造体
で、水とｎ−プロピルアルコールを含む。５％ＨＣＩに
２０時間浸漬することにより、この不完全網目構造体か
ら成るゲルの表面付近のチタン成分は溶出し、ゲル体内
部にチタン成分の濃度勾配が形成される。ゲル体を水で
洗浄することにより、ゲル体に含まれる塩酸が除去され
る。ゲル体の乾燥により、ウェットゲルに含まれる水と
ｎ−プロピルアルコールも除かれる。

焼結により得られたガラス体は、半径方向に放物線状の
屈折率分布を有し、透明であった。

同じ方法により１０本のガラス体（直径５．ｍｍ、長さ
８０閣）を製作し、割れと微細発泡の程度を調べた結果
、割れは全く発生せず、微細発泡は１０本水工本に認め
られただけであった。

〔比較例］ 実施例において、ゾル調製後の遠心分離を省き、ゾル調
製１５分後にガラス管中に密封してゲル化させた。ゲル
化に要した時間は約１時間で、実施例の場合と同じであ
った。ゲル化以後の操作は実施例と同じにした。

焼結により得られたガラス体（直径５鵬、長さ８０ｍｍ
）は半径方向に放物線状の屈折率分布を有し、透明であ
った。同じ方法で１０本のガラス体を製作し、割れと微
細発泡の程度を調べた結果、１０本のうち３本に割れが
発生しており、８本に微細発泡が認められた。割れも微
細発泡もないものは、１０本水工本のみであった。

〔発明の効果］ 本発明によると、屈折率分布を有する石英系ガラス体の
製造において、割れや微細発泡がなく、光学特性のよい
ガラス体を得ることができる。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. シリコンアルコキシドとシリコン以外の金属のアルコキ
   シドを含む混合溶液にゲル化剤を添加してゲル化させ、
   得られたゲル体から前記金属の一部を溶出させ、前記溶
   出後のゲル体を乾燥、焼結してガラス体を得る、屈折率
   分布を有する石英系ガラス体の製造方法において、前記
   混合溶液に前記ゲル化剤を添加後ゲル化までの時間の１
   ／２以下の時間内に前記混合溶液を遠心分離し、遠心分
   離後の前記混合溶液の上澄みをゲル化させて前記ゲル体
   を得ることを特徴とする、屈折率分布を有する石英系ガ
   ラス体の製造方法。