JPS60210542A - 石英ガラスを基材とする光学導波管ベ−ス材料のゲルマニウムド−ピング方法 - Google Patents

石英ガラスを基材とする光学導波管ベ−ス材料のゲルマニウムド−ピング方法

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JPS60210542A
JPS60210542A JP59215292A JP21529284A JPS60210542A JP S60210542 A JPS60210542 A JP S60210542A JP 59215292 A JP59215292 A JP 59215292A JP 21529284 A JP21529284 A JP 21529284A JP S60210542 A JPS60210542 A JP S60210542A
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    • C03GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03CCHEMICAL COMPOSITION OF GLASSES, GLAZES OR VITREOUS ENAMELS; SURFACE TREATMENT OF GLASS; SURFACE TREATMENT OF FIBRES OR FILAMENTS MADE FROM GLASS, MINERALS OR SLAGS; JOINING GLASS TO GLASS OR OTHER MATERIALS
    • C03C13/00Fibre or filament compositions
    • C03C13/04Fibre optics, e.g. core and clad fibre compositions
    • C03C13/045Silica-containing oxide glass compositions
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C03GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03BMANUFACTURE, SHAPING, OR SUPPLEMENTARY PROCESSES
    • C03B37/00Manufacture or treatment of flakes, fibres, or filaments from softened glass, minerals, or slags
    • C03B37/01Manufacture of glass fibres or filaments
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    • C03B37/014Manufacture of preforms for drawing fibres or filaments made entirely or partially by chemical means, e.g. vapour phase deposition of bulk porous glass either by outside vapour deposition [OVD], or by outside vapour phase oxidation [OVPO] or by vapour axial deposition [VAD]
    • C03B37/01413Reactant delivery systems
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    • C03BMANUFACTURE, SHAPING, OR SUPPLEMENTARY PROCESSES
    • C03B2201/00Type of glass produced
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    • C03B2201/30Doped silica-based glasses doped with metals, e.g. Ga, Sn, Sb, Pb or Bi
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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】 本発明は、酸化されて2酸化ケイ素を形成するガスを四
塩化ゲルマニウムの存在下で酸素または反応条件下で酸
素を放出するガスと反応させることによる石英ガラスを
基材とする光学的導波管ペース材料のゲルマニウムドー
ピング方法に関する。
光学的導波管テクノロジーにおいて、ゲルマニウムによ
るドーピングによって石英ガラスの屈折率を高めること
は公知である。このために通常の方法では、石英ガラス
形成体の四塩化ケイ素と酸素の反応と同時K、一定量の
四塩化ゲルマニウムが反応し、これによってゲルマニウ
ムでドーピングされた石英ガラスが結局得られる。
しかし、例えばいわゆるMCVD法(改良化学蒸着法)
Kよって1460℃以上の反応温度において光学的導波
管ペース材料を製造する間に、使用される四塩化ゲルマ
ニウムの約20%のみが実際に反応してGeO2を形成
するにすぎず、残りの約80%は反応しないで反応帯か
ら除去される。
第9回光通信ヨーロツノソ会議報告集の中の論文CM、
P、Bohrer+ J、A、Amelse、 P、L
、 Narasimham。
明細書の浄書(内容に変更なし) B、に、 Ta r iya ]、 J、M、 Tur
n i pseed及びR,F。
G111氏のもの1編集者H,MelchiorとA。
Solberger、出版社北オランダ所在のEl 5
evierScience Publishers B
、V、、665〜368頁(1983年)〕及び同報告
集の幾つかの研究に説明されているように、この原因は
反応の平衡が望ましくない状態であることに1、 GeC12+02 (:! GeO2+ 2C12例え
ば四塩化ケイ素から塩素によって、塩素濃度が高くなる
結果として、揮発性GeCl4形成方向の左へ反応が移
動する。さらに1反応してGeO27i−形成した揮発
性GeCl4の30〜40%のみがいわゆる「すす」と
して実際に蒸着して、ドー・セントとして作用すること
ができるにすぎない。GeC114のコストが高いこと
を考えると、このように大きい損失を経済的に容認する
ことはできない。
上述の論文に実際に述べられている方法によると、使用
されなかったゲルマニウムの大部分は排気流から回収さ
れ、再処理後に再使用されている。
1!rrf;ii”HGO−210542(2)しかし
、この方法ではGeO2を形成するためのGeCl4の
実際の反応が不充分な収蓋で行われるという事実は変ら
ないの1、かな9少蛍のドーパントを得るために、高価
なGeC14を多量に供給することがまだ必要である。
本発明の課題は石英ガラスの効果的なゲルマニウムドー
ピングを可能にする方法を提供すること\ フある。
この課題は、酸化されて2酸化ケイ素を形成するガスと
して一般式5inC72nr2(式中、nは2〜6であ
る)で表わされる塩化ケイ素を用いることを特徴とする
方法によって解決される。
S i 2C16と酸素との反応による高純度の高分散
性2酸化ケイ素の製造に関するソ連%許出願第8874
63号明細省(出願人W、 F、 Kotschube
j等、1981年12月7日公開)も生成する5i02
を光学線維の製造に用いる可能性を主張している。
しかし、この方法1は5i02はドーピングされない形
態で生じ、記載されている種々な条件下では効果的にド
ーピングされることはtきないので、ドーピングされた
石英ガラスの製造法として考えることはできない。
本発明によるドーピング法はゲルマニウムドーピングさ
れた、石英ガラスを基材とする光学導波管ペース材料の
製造に通常用いられる、当業者に公知のあらゆる方法に
原則として用いられるもので65、この方法1は四塩化
ゲルマニウムの気相反応によってドーピングが行われる
。このような方法は、例えば、いわゆるMCVD法(改
良化学蒸着法)、IVPO法(気相内酸化法)、0VP
D法(気相外酸化法)またはVAD法($1]方向蒸着
法)である。
本発明の方法によってゲルマニウムドーピングのみを行
い、他のドーパント(例えばホウ素またはリン)による
ドーピングには、例えばそれぞれ選択したドー/Rント
化合物の存在下での四塩化ケイ素と酸素との反応のよう
な1通常の方法を用いることによって1種々のドーパン
トによってドーピングされた光学導波管ペース材料を製
造することも可能である。
適当な塩化ケイ素の選択には、特に2つの要点を注目す
べきである。1つには、塩化ケイ素から石英が形成され
る際に放出される塩素が少なければ少ないほど、予期さ
れるゲルマニウム損失が低い。従って、なるべくケイ素
含量の多い塩化ケイ素、例えば5i4CJl!1g 、
 5i5C112または5i6(J14を用いることが
望ましい。しかし、このようなハロゲン化物を気相に転
化することはかなり困難であるので、このようなハロゲ
ン化物の使用は実験費用を高めることになり、例えば真
空の使用が必要になる。このような方法は例えば、1〜
10トールにおける5sci4/酸素の反応に関する西
ドイツ特許第2444100号明細書に述べられており
、ケイ素含量の多い塩化ケイ素にも適用可能である。
しかし、本発明による方法では、へ塩化三ケイ素または
特に六塩化二ケイ素を用いるのが望ましい、この塩化ケ
イ素は両方ともが反応時にかなり多量の塩素を発生させ
るにも拘らず、沸点が有利であるために、容易に気相に
転化されるので、この製造工程はあまり費用のかからな
いものとなる。
例えば、加熱された基体上での三塩化ケイ素の分解によ
る高純度ケイ素の製造中または四塩化ケイ素から三塩化
ケイ素への転化中に排気ガス中に副生成物として、塩化
ケイ素Si1.Cl2n+2(式中、nは2〜6である
)、特に六塩化二ケイ素が生じ、これを例えば凝縮によ
って排気ガスから分離し、次に蒸留によって処理して単
離することができる。
この方法の利点は、今までは使用できなかった廃物の利
用の他に、高純度の塩化ケイ素が得られる点にある。こ
の理由から、例えばケイ化物からのような、他の方法に
よって得られた塩化ケイ素よりも、高純度ケイ素の製造
中に生ずる塩化ケイ素を用いることが一般に望ましい。
ケイ素量またはケイ素:ゲルマニウムα比の正確な調整
を可能にするために2選択した特定の塩化ケイ素をでき
るだけ純粋な形で、すなわち可能ならば他の塩化ケイ素
を加えることなく、用いることが望ましい。また、水素
を含む分画も除去するように特に注意を払うべきである
望ましくドーピングされた石英ガラスが塩化ケイ素、塩
化ゲルマニウム及び酸素の反応によって形成されるガラ
ス形成反応中は、1100〜1600℃の範囲内の温度
を維持することが望ましい。このような温度は選択した
製造方法の規模に応じて、例えばバーナー、プラズマ加
熱法または抵抗加熱法を用いることによって調節するこ
とができる。
反応に必要な酸素は、すでに任意に反応物を含んだ一つ
またはそれ以上の酸素ガス流として、反応帯に運ぶこと
ができる。また、例えば酸化第一窒素、−酸化窒素また
は二酸化炭素のような、反応条件下で酸素を放出するガ
スによって、酸素を部分的にまたは完全に置換すること
も可能である。
さらに1例えば窒素またはアルザンのような不活性ガス
を加えて、流量及び濃度比に影響を与えることも可能で
ある。
これに関連して、西ドイツ特許出願第P3338714
.1号明細書に従って使用する補助ガスをD20で前処
理することが有利だと判っている。伺故ならばこのよう
にすると特にOH基含量の低い石英ガラスが得られるか
らである。
ドーピングされた石英ガラスを本発明の方法によって製
造する場合には、四塩化ケイ素に基づく慣習的な方法に
関して公知である処置法を用いることが可能である。5
iC140代りに選択した塩化ケイ素、特に六塩化二ケ
イ素を供給することで、一般に充分である。このことは
、キャリヤガス(例えば酸素)に塩化ケイ素を負荷する
ために備えた蒸発器に5iC14の代りに、5i2CA
!6または5i5C1!6を供給し1選択した塩化ケイ
素の望ましい蒸気圧に相当する温度に自動的に温度調節
しながら加熱することによって、簡単に達成される。こ
の場合に、一般に別のガス流として反応帯に運ばれる四
塩化ゲルマニウムの割合は石英ガラス中の望ましいゲル
マニウム濃度に適合させなければならない。
本発明によって塩化ケイ素5inC12n+2(式中、
nは2〜6である)、特に六塩化二ケイ素を用いること
によって、ゲルマニウムドーピングされた石英ガラスの
製造時にドーノクントとして使用される、四塩化ケイ素
に比べて高価な四塩化ゲルマニウムの利用効率が、装置
費用を太き(増大させることなく明らかに高められる。
実施例 加熱した基体上でのトリクロロシランの分解による高純
度の元素状ケイ素の製造間に生ずる排ガス混合物から、
凝縮及び次に蒸留を行うことによって分離した六塩化二
ケイ素を蒸発器に装入した。
80℃に予め熱した酸素流を、160°Cに維持した液
体を通してパゾルさせた。5i2C116で飽和されて
生ずる酸素流中に、同様にして四塩化ゲルマニウムで飽
和された酸素流を供給する。成分の縮合を防止するため
に、複合ガス流を自動的に温度調節されながら加熱され
た管路な介して反応帯に供給し、これらのガス流を、管
状炉によって1500℃に加熱された石英ガラス管内に
ノズルから吹き入れた。この反応によってゲルマニウム
でドーピングされた石英ガラス「スス」が生じ、収集容
器中に収集された。
この反応過程間に、1;0.77のモル比に相当する5
i2C16150mlとGeCl480 mllの全体
量が約2倍過剰な酸素と反応した。GeO29,9モル
%を含み、焼結されてガラス粒子を形成する粉状物質1
26II(GeO222gと5i02104 &の混合
物に相当)が単離された。従って、5i02の収率は使
用したS i2Q!6に基づいて98.2%であり、G
eO2の収率は使用したGeCl4に基づいて27.9
%であった。
対照テストでは、同じモル比(モル比2:0.77)を
有する四塩化ケイ素と四塩化ゲルマニウムの混合物を、
他の点では同じ条件下で、約2倍過剰な酸素と反応させ
た。生成物は7.2モル%のGe 02含量を有した。
5i02の収率は使用した5iC4に基づいて96.0
%であり、 GeO2の収率は使用したGeCl4に基
づいてわずか19.5%であった。
第1頁の続き 0発 明 者 ルードルフ・シュタウ ディゲル o発明者 ハンス・ヘルマン ドイツ連邦共和国 プルクハウゼン、エリザベス シュ
トラーセ 14 ドイツ連邦共和国 プルクハウゼン、リンデンヴ工−り
3゜手続補正書嶋式) 昭和60年1月31日 特許庁長官殿 (特許庁審査官 殿) 1、事件の表示 昭和59年特許願第215292 号 小件との関係 特許出願人 (明細書の浄書、内容に変更なし)。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1)四塩化ゲルマニウムの存在下″1%酸素または反応
    条件下′1%酸素を放出するガスと反応させることによ
    る、石英ガラスを基材とする光学導波管ペース材料のゲ
    ルマニウムドーピング方法において、酸化されて2誠化
    クイ累を形成するガスとして一般式5inC121+2
     (式中、nは2〜6である)マ表わされる塩化ケイ素
    を用いることを特徴とする方法。 2)酸化されて2酸化ケイ素を形成するガスとして六塩
    化二ケイ累を用いることを特徴とする特許請求の範囲第
    1項記載の方法。 り1100〜1600Cの反応温度を維持することを特
    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
JP59215292A 1984-01-24 1984-10-16 石英ガラスを基材とする光学導波管ベ−ス材料のゲルマニウムド−ピング方法 Granted JPS60210542A (ja)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE19843402318 DE3402318A1 (de) 1984-01-24 1984-01-24 Verfahren zur dotierung von lichtwellenleitergrundmaterial auf quarzglasbasis mit germanium
DE3402318.6 1984-01-24

Publications (2)

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JPH0218295B2 JPH0218295B2 (ja) 1990-04-25

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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DE102006043929B4 (de) 2006-09-14 2016-10-06 Spawnt Private S.À.R.L. Verfahren zur Herstellung von festen Polysilanmischungen

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CA1240569A (en) 1988-08-16
EP0150069B1 (de) 1988-11-09
DE3402318A1 (de) 1985-07-25
DE3566109D1 (en) 1988-12-15
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