JPH089489B2 - 耐紫外線性石英ガラスファイバ - Google Patents
耐紫外線性石英ガラスファイバInfo
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- JPH089489B2 JPH089489B2 JP3100477A JP10047791A JPH089489B2 JP H089489 B2 JPH089489 B2 JP H089489B2 JP 3100477 A JP3100477 A JP 3100477A JP 10047791 A JP10047791 A JP 10047791A JP H089489 B2 JPH089489 B2 JP H089489B2
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Description
外線性に優れた石英ガラスファイバ及びこれの集合した
バンドルファイバに関し、特に医療用バンドルファイバ
として好適な光ファイバに関する。
は、可視光域での使用は勿論紫外線領域でも使用されて
いる。従来の紫外線領域用光ファイバのコア材としては
OH基を含有し、実質的にフッ素が含有されていない
(塩素は含有されていてもいなくてもよい)組成の石英
ガラスが使用されてきた。特にOH基を積極的に含有さ
せることを大きな特徴としているもので、このコア材は
出力が大きく初期特性が優れているという特徴を有して
いる。しかしながら紫外線劣化特性(即ち紫外線により
コア材が劣化してしまう性質)は概して優れているとは
言い難く、特に215μmの波長域においては該特性は
不充分である。一方可視光線領域において使用されてき
た光ファイバの石英ガラスコア材については、原子力用
等放射線の照射を受ける分野での使用が益々広がり、近
年この領域での光ファイバとして特に耐放射線特性が強
く要望されるようになっている。このような背景におい
て本発明者は可視光線領域において使用する新しい光フ
ァイバとして、更に詳しくは該光ファイバの石英ガラス
コア材として特にフッ素を積極的に含有せしめ、塩素と
OH基とを実質的に含有させない組成のコア材を開発し
た。このコア材は可視光線領域では極めて優れた耐放射
線性を示すが、紫外線領域で用いると初期特性が小さ
く、出力が小さいという難点があり、特に250μm以
下においては実質的に使用できないという難点がある。
らなる光ファイバについて、特にその紫外線領域におけ
る従来の難点を解決するために研究を続け、どのような
組成の石英ガラスがこの目的に合致するかについて研究
してきた。即ち従来の紫外線用コア材はOH基を含有し
ており、初期特性が大きいが紫外線劣化特性は悪く、一
方可視光線領域において耐放射線性に優れたコア材はフ
ッ素を含有しているという特徴があり、このような背景
からコア材として紫外線特性に関して、フッ素、塩素並
びにOH基の含有量が大きく関係しており、これらを適
宜に調節することにより紫外線特性についても最適値が
存在するのではなかろうかとの全く新しい着想に至っ
た。従って本発明の課題はこの新しい着想に基づき、こ
の着想を実際に実現することである。
アの上にドープド石英ガラスクラッド層を有する光ファ
イバ単独又はこれの多数本が集合した構造のバンドルフ
ァイバであって、該石英ガラスコアの(イ)OH基含有
量が10〜1000 ppm、および(ロ)フッ素含有量が
50〜5000 ppmであり、且つ塩素含有量が実質的に
0であるものを使用することによって解決される。
フッ素とを含有し、塩素が実質的に含まれていないとい
う点に最大の特徴がある。既に述べたごとく従来の紫外
線用コア材はOH基を含有しているが、フッ素は実質的
に含有しておらず、このため初期特性は優れているもの
の紫外線劣化特性に難点を有する。一方耐放射線に優れ
た可視光線用コア材はフッ素を含有することにより耐放
射線が優れたものとなっている。本発明のコア材は従来
の紫外線用コア材のOH基をそのまま含有させ、且つこ
れにフッ素を含有せしめることにより紫外線劣化特性を
向上せしめているものである。そしてこれらフッ素とO
H基とがOH基含有量が10〜1000 ppm、及びフッ
素含有量が50〜5000 ppmという特定含有量である
場合に優れた耐紫外線特性を示し、特に紫外域における
初期伝達損失の改善と耐紫外線劣化特性に顕著な特性を
示すものとなる。
これが1本の単線ファイバとこの単線ファイバが多数集
合した所謂バンドルファイバに分けられる。図1は単線
ファイバの断面図であり、図1中1は単線光ファイバ、
2はコア層、3はクラッド層、4はサポート層である。
尚サポート層4は必要に応じ設けられる保護層であり、
必ずしも必要ではない。図1に示す単線ファイバ1は、
たとえばコア2となるべき石英ガラス棒の上にクラッド
層3となるべきドープド石英ガラスを外付けし、或いは
クラッド層を内付け後ロッド・イン・チューブ法で得た
3層構造母材のサポート層4をたとえば火炎研磨法によ
り除去してコア2とクラッド層3の2層構造として製造
することができる。本発明のもう一つの形態であるバン
ドルファイバ10は図2に示すごとく単線ファイバを多
数本束ねて製造される。バンドルファイバ10は通常図
2に示すごとく出力側11においては単線ファイバ1を
1列又は2列にして接着剤等適宜な手段で接着し、光源
入射側12ではこれら単線ファイバ1をほぼ円形状にし
て接着剤等で固着する。そして出力側11と入射側12
との中間部13は単線ファイバ1は夫々未固着で1本1
本バラバラの状態となっている。このためにバンドルフ
ァイバ10は全体として可撓性があり、その使用に極め
て便利な構造となっている。バンドルファイバにおける
単線ファイバ1の数は使用目的や場所により適宜に決定
されるが、その代表的な具体例としては単線ファイバが
12〜24本程度で、長さが1〜3m程度のものであ
る。本発明における単線光ファイバの各コアは、塩素が
実質的に含有されておらず、OH基含有量が10〜10
00 ppm、及びフッ素含有量が50〜5000 ppmであ
る純石英ガラスにより構成されることを必須とする。こ
のようなコア用純石英ガラスはたとえば一般式R1nS
i(OR2)4-mで示されるケイ素化合物の少なくとも1
種と、一般式CaHbFcで示されるフッ素化合物の少な
くとも1種とを酸水素炎で燃焼させ、発生する合成シリ
カ微粒子を回転している耐熱性基体上に堆積させて多孔
質シリカ焼結体にし、これを加熱溶融してガラス化する
合成石英ガラスの製造方法によって製造することができ
る。但しR1、R2は炭素数1〜4のアルキル基、0≦m
≦4、1≦a≦3、0≦b≦7、1≦c≦8である。ク
ラッド層3はドーパントとして、たとえばB及び/又は
Fを含有する石英ガラスにて構成される。このようなド
ープド石英ガラスはたとえばBCl3 、BF3 、SiC
l4 及び酸素との混合ガス、BCl3 、SiF4 及び酸
素との混合ガス、或いはBF3 又はBCl3 とSiF4
及び酸素との混合ガスなどを原料として用いて、よく知
られた化学気相沈着法(CVD法)にて成形することが
できる。上記した原料混合ガスのうち特に好ましいもの
は、BF3 、SiCl4 及び酸素との混合ガスである。
必要に応じ設けられるサポート層4の構成材料が不純物
を多量に含む石英ガラスであると、耐紫外線線性に数値
上悪影響を及ぼす場合がある。従ってサポート層4の構
成材料としては線引き作業温度が少なくとも1800℃
の石英ガラス、たとえば天然石英ガラスや合成石英ガラ
スなど、特に純度99重量%以上の、就中99.9重量%以
上の高純度合成石英ガラスが好ましい。
束ねたバンドルファイバはこれまで説明した通り、紫外
線領域での特性に優れているので、紫外線用光ファイバ
として、或いはまた医療用として好適なバンドルファイ
バとして極めて有用である。
る。 実施例1 ケイ素化合物としてメチルトリメトキシシラン(CH3
Si(OCH3)3)、またフッ素化合物として四フッ化
炭素(CF4)を使用して、水素ガス700Nl/時、
酸素ガス800Nl/時、CH3Si(OCH2)350
0g/時、及びCF40.44g/時で供給して、燃焼反応
させた。生成した合成シリカ微粒子を合成石英製基体上
へ堆積させ、外径60mm×230mmの多孔質シリカ焼結
体を得た。次にこの焼結体をヘリウムガスで大気圧下1
550℃で加熱して溶融ガラス化したところ、長さ外径
約35mm、長さ200mmの石英ガラス棒を得た。該ガラ
ス棒は塩素含有量 0.1 ppm以下、OH基含有量は100
ppm、フッ素含有量1100 ppm、その他不純物の合計
含有量5 ppmであり、また20℃における屈折率は1.45
75であった。石英ガラス中の塩素含有量は放射化分析法
により、フッ素含有量は、イオン分析法により測定し、
またOH基含有量はフーリエ変換赤外分光計を用いて波
長2.73μmにおける吸収損失より求めた。なおOH基含
有量の測定方法について更に若干付言すると、波長2.72
μmにおけるOH基含有量が0である場合の透過率
(%)をT0、被測定物の実際の透過率をT1、被測定物
の厚(mm)をLとすると、下記式1で計算される。
コアロッド、並びにSiCl4 、BF3 、O2 および合
成石英ガラス管(外径26mm、肉厚 1.5mm、n20:1.45
9 )を用いてMCVD法の適用下に形成したB、F系ド
ープド石英ガラス層(n20:1.4465)を内周に有する該
ガラス管とを用い、ロッド・イン・チューブ法を適用し
て3層構造のプリホーム(外径16.5mm)を得たのちこれ
を加熱(2000℃)下に線引きして外径200μmの
光ファイバを得た。上記の光ファイバ(長さ1.5 m)の
13本を束ねてバンドル用ファイバを得た。 実施例2〜6、比較例1〜5 実施例1と同様の方法でコア材のOHとFの含有量を原
料ガス中のCF4量を調剤することにより変え、また更
に比較例4、5、9、10については原料ガスのメチル
トリメトキシシランに代えて四塩化ケイ素(SiC
l4)を使用して塩素量を調節して各種のコア材を作成
し、同様の方法で夫々についてバンドルファイバを作成
した。次に得られた各バンドルファイバの初期特性及び
紫外線劣化特性を調べた。この結果を表1及び表2に示
す。試験方法 図3に示すような方法により測定した。但し図3中21
はランプ光源、22はD2 ランプ、23は被測定光ファ
イバ、24は瞬間測定マルチシステムを示し、夫々は次
のものを使用した。 ランプ光源:「POWER SUPPLY C−131
6」 D2 ランプ:「DEUTERIUMLAMP MC 9
62A」 マルチシステム:「MCPD−1100」 「PC−9801(パソコン)」
バについて、同様にその特性を測定した。この結果を夫
々表3、表4に示す。
る。
る。
試験方法の説明である。
Claims (2)
- 【請求項1】石英ガラスコアの上にドープド石英ガラス
クラッド層を有する光ファイバからなり、該石英ガラス
コアの(イ)OH基含有量が10〜1000 ppm、及び
(ロ)フッ素含有量が50〜5000 ppm、であって且
つ(ハ)該コアが実質的に塩素を含有していないもので
あることを特徴とする耐紫外線性石英ガラスファイバ。 - 【請求項2】上記光ファイバが多数集合した構造である
耐紫外線性バンドルファイバ。
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