JPH04349129A - 高ｏｈ基含有石英ガラスの製造方法 - 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】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、紫外光伝送用ファイ
バに用いて好適な高ＯＨ基含有石英ガラスの製造方法に
関するもので、ガラス内に簡単にＯＨ基を多量に含有さ
せうる方法を提供する。

【０００２】

【従来の技術】石英系光ファイバは、通信、照明光伝送
媒体として広く使用されているが、近年、紫外光伝送用
としても着目されるようになつてきた。例えば、紫外線
硬化型樹脂の硬化用、ステッパ用高圧水銀光の伝送、あ
るいはエキシマレーザ光の伝送などとして有用なものと
注目されてきている。

【０００３】一般に、紫外光伝送用の石英系光ファイバ
においては、コアにはＧｅドープＳｉＯ２　ガラスでは
なく、純粋ＳｉＯ２　ガラスが用いられ、クラッドには
フッ素ドープＳｉＯ２　ガラスが用いられている。その
理由は、Ｇｅをドープすることにより、レーリ散乱によ
る損失が増すからである。加えて、紫外域での伝送損失
を小さくするために、コアには脱水処理しないもの、つ
まり、ＯＨ基を多く含むものが使用される。その理由は
、現在のところ原因は定かではないが、ＯＨ基が増すほ
どに紫外域での伝送損失が小さくなるという現象がある
からである。

【０００４】そして、その製法としては、火炎加水分解
法により得られた、ＯＨ基を含んだＳｉＯ２　ガラス微
粒子を脱水処理することなく、そのままＨｅ雰囲気の高
温で透明ガラス化する方法があげられる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな方法によって得られるファイバ内に含有されるＯＨ
基の濃度は、せいぜい５０〜１００ｐｐｍ程度が限度で
あった。そこで、ＯＨ基濃度をあげるために、火炎を構
成する酸素と水素量を増加させることが考えられるが、
両者の供給量を増すと、火力が強くなって密度の高いガ
ラス微粒子となり、ＯＨ基がドープされにくくなるとい
う問題がある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】この発明は、以上の観点
から簡単な方法で高ＯＨ基含有石英ガラスを製造しよう
とするもので、その特徴とするところは、プラズマ炎内
にＳｉ化合物とＯ２　とを供給して水蒸気雰囲気下で熱
酸化反応させてＯＨ基を含むＳｉＯ２　ガラスを得、こ
れを出発部材の先端に堆積することにある。かくして得
られたＳｉＯ２　ガラスは、８００〜１０００ｐｐｍ程
度のＯＨ基を含有する。

【０００７】なお、この方法によって多量のＯＨ基をＳ
ｉＯ２　内に含有させうるのは、ＳｉＯ２　の合成が酸
化反応であり、ガラス化される時に水蒸気が分離して、
ＯＨ基としてガラスにドープされるためであると考えら
れる。

【０００８】また、この方法によって得られるＳｉＯ２
　ガラスロッドは光ファイバのコア用として用いること
ができる。その場合、このＳｉＯ２ガラスロッドの周り
に、外付け法によってＳｉＯ２　ガラス微粒子を堆積し
て多孔質ガラス層となし、この多孔質ガラス層をフッ素
含有ガス雰囲気で透明ガラス化することによって、クラ
ッド用のフッ素ドープＳｉＯ２　ガラス層を形成して、
光ファイバプリフォームとする。このプリフォームを線
引きすると、紫外光伝送用の高ＯＨ基含有コアを有する
光ファイバが得られる。

【０００９】

【作用】プラズマ炎内に、Ｓｉ化合物をＯ２　と共に供
給して熱酸化反応によっＳｉＯ２　ガラスを生成すると
きに、反応雰囲気を水蒸気雰囲気とするので、多量のＯ
Ｈ基を含むＳｉＯ２　ガラスとなる。

【００１０】

【実施例】図１は、この発明方法を適用して、ＯＨ基含
有量の多いＳｉＯ２ガラスを得る装置の概略図を示した
ものである。図において、１はプラズマ反応容器で、上
部中心には後述する出発部材が導入される開口１１と、
それに隣接して廃ガス排出用パイプが挿入される開口１
２とが形成されており、また、底部中心には後述するプ
ラズマ発生容器が取付けられる開口１３と、それに隣接
してガラス原料生成ガス供給用パイプが挿入される開口
１４とが形成されており、さらに、下部側壁には水蒸気
供給用パイプが挿入される開口１５が形成されている。 ２は反応容器１の上部開口１１から容器１内に上下動可
能に垂直に支承され、かつその軸の周りに回転自在な出
発部材である。３は反応容器１の底部開口１３に取付け
られたプラズマ発生器で、内部にはＡｒ、Ｏ２　などの
プラズマガスが供給されるようになされているとともに
、その外周には、発振器３２に接続されたワークコイル
３１が巻回されている。４はこのプラズマ発生器３によ
って得られたプラズマ炎、５は反応容器１の底部開口１
４から挿入されて、容器内部のプラズマ炎生成位置に向
けてＳｉＣｌ４　とＯ２　ガスを供給するためのガラス
原料生成ガス供給用パイプ、６は反応容器１の下部側壁
に形成された開口１５から内部に水蒸気を供給するため
の水蒸気供給用パイプ、７は反応容器１の上部開口１２
から外部に未反応ガスや廃ガスを取出す廃ガス排出用パ
イプ、８は水蒸気雰囲気下のプラズマ炎４内で熱酸化反
応によって生成され、出発部材２の下端に堆積された、
多量のＯＨ基を含むＳｉＯ２　ガラスロッドからなるプ
リフォームである。

【００１１】以上の構成において、反応容器１内にパイ
プ６を介して水蒸気を供給して容器内を水蒸気雰囲気と
するとともに、プラズマ発生器３によって形成されたプ
ラズマ炎４内に、パイプ５を介してＳｉＣｌ４　とＯ２
　ガスを供給して熱酸化反応によりＯＨ基を多量に含ん
だＳｉＯ２　ガラスを生成して、これを出発部材２の先
端に付着堆積させてプリフォーム８とする。

【００１２】（具体例１）図１の装置を用いて以下に示
すように行った。出発部材２としてＳｉＯ２　ロッドを
用い、これを垂直に支承するとともに、その軸の周りに
１５ｒｐｍで回転させた。プラズマ発生器３にＡｒとＯ
２　とをそれぞれ２０リットル／分、５０リットル／分
供給しつつ、発振器３２により３ＭＨｚ、入力電力５０
ｋＷを印加させてワークコイル３１を励振させてプラズ
マ炎４を発生させた。パイプ５にはＳｉＣｌ４　を１０
０ｃｃ／分、Ｏ２　を５０ｃｃ／分供給した。パイプ６
には水蒸気を２００ｃｃ／分流した。かくして、出発部
材２の先端にＳｉＯ２　ガラスを堆積させて、直径２０
ｍｍの、ＳｉＯ２　ガラスロッドからなるプリフォーム
８を得た。このプリフォーム８中のＯＨ基のドープ量を
、光ファイバにおけるＯＨ基による吸収損失を測定する
ことにより換算したところ、約１０００ｐｐｍであつた
。

【００１３】（具体例２）次に、具体例１で得られたＯ
Ｈ基を１０００ｐｐｍ含むＳｉＯ２　ガラスロッドから
なるプリフォーム８の周りに、外付け法によりクラッド
用のＳｉＯ２　ガラス微粒子層を５ｍｍ厚さに形成した
。こうして得られたＳｉＯ２　ガラス微粒子層を、フッ
素含有ガス雰囲気で透明ガラス化した。そして、こうし
て得られたコア−クラッド型ロッドを線引きして直径１
２５μｍのファイバとなし、その上にＵＶ硬化型樹脂を
コーティングして光ファイバとした。この光ファイバを
用いて、３００ｎｍの紫外光を伝送したところ、その損
失は８０ｄＢ／ｋｍであり、従来のＳｉＯ２　コア−フ
ッ素ドープＳｉＯ２　クラッドファイバの損失が１２０
ｄＢ／ｋｍであるのに比較して大きく改善されたもので
あった。

【００１４】

【発明の効果】この発明の方法は、上述したようにプラ
ズマ炎中にＳｉ化合物とＯ２　とを供給してＨ２　Ｏ蒸
気雰囲気で熱酸化反応させてＳｉＯ２　ガラスを生成す
る方法であるので、非常に簡単に多量のＯＨ基を含むＳ
ｉＯ２　ガラスを得ることができる。したがって、こう
して得られた多量のＯＨ基を含むＳｉＯ２　ガラスを用
いて光ファイバを作製すると、低損失の紫外光伝送用光
ファイバとすることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明方法に用いられる装置の概略図である
。

【符号の説明】

１　　プラズマ反応容器 ２　　出発部材 ３　　プラズマ発生器 ４　　プラズマ炎 ５　　ガラス原料生成ガス供給用パイプ６　　水蒸気供
給用パイプ ７　　廃ガス排出用パイプ ８　　プリフォーム ３１　　ワークコイル ３２　　発振器

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　プラズマ炎内にＳｉ化合物とＯ２　と
   を供給して水蒸気雰囲気下で熱酸化反応させて、ＯＨ基
   を含むＳｉＯ２　ガラスを得、これを出発部材の先端に
   堆積することを特徴とする高ＯＨ基含有石英ガラスの製
   造方法。