JPS6021928B2 - Glass product manufacturing method - Google Patents

Glass product manufacturing method

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JPS6021928B2
JPS6021928B2 JP51029758A JP2975876A JPS6021928B2 JP S6021928 B2 JPS6021928 B2 JP S6021928B2 JP 51029758 A JP51029758 A JP 51029758A JP 2975876 A JP2975876 A JP 2975876A JP S6021928 B2 JPS6021928 B2 JP S6021928B2
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Description

【発明の詳細な説明】 この発明は新規なガラス製品の製造方法に関し、特に、
映像および通信両用の光の伝送に用いられる製品または
装置を形成するに適したガラス製品の製造方法に関する
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to a novel method for manufacturing glass products, and in particular,
The present invention relates to a method for manufacturing glass products suitable for forming products or devices used for transmitting light for both video and communication purposes.

この発明のガラス組成物は特に、繊維状に引くことによ
って30昨日Zを越える電磁エネルギー伝送用の光学繊
維として用いられるグラスファイバーとなるガラス製品
を形成するに通しており、または2つ以上の光学繊維(
または光学繊維の東)間の電磁ェネルギ、または光源ま
たは検出器間の電磁エネルギーを結合するのに用いられ
るガラス製品を形成するに適しており、または光集積回
路の一部品として用いられるガラス製品を形成するに適
しており、またはレーザーまたは光増幅器における能動
素子として用いられるガラス製品を形成するに適してお
り、またはレンズとして用いられるガラス製品を形成す
るに通しており、または中継映像に使用されるガラス製
品を形成するに適している。上記用途および他の類似用
途を具体化するために、ここではガラス導波管なる語を
用いることができよう。そのような導波管は、2なし、
し幻B/紘から10WB/物以上の減衰値のものを作る
ことができる。光集積回路用には、ldB/仇程度の減
衰値のものが使用されるが、しかし、遠隔地通信のよう
な目的には、母旧/物未満のものが必要である。この明
細書に用いられている「ガラス製品」なる語は、或る程
度結晶性を有する製品をも含む意味である。既に本発明
者らは、相分離性ガラスを気孔質構造に転換する方法を
発見している。この気孔質構造はほぼシリカから形成さ
れており、またこの気孔費構造に屈折率修正成分を加え
、更に気孔をっふくすことによって、少なくとも一断面
の鯛において均一または不均一な屈折率分布を有するむ
くのガラス製品に転換され得るものである。本発明者ら
はこのような屈折率修正成分を添加する方法を分子充填
と呼んでいる。本発明者は、そのような方法は、相分離
したガラスのりーチングによって生成した気孔質構造の
充填に適用し得るだけでなく、少なくとも1つの網目構
造形成物質を構成するマトリックスを有する、他の内部
運通気孔質構造にも適用し得ることを見出した。
The glass compositions of this invention are particularly suitable for forming glass products by drawing into fibers to form glass fibers used as optical fibers for the transmission of electromagnetic energy above 30 z. fiber(
Suitable for forming glassware used to couple electromagnetic energy between optical fibers (or between optical fibers), or between light sources or detectors, or used as part of optical integrated circuits. Suitable for forming or forming glass products used as active elements in lasers or optical amplifiers, or passing through to form glass products used as lenses, or used for relay images Suitable for forming glass products. To embody the above and other similar applications, the term glass waveguide may be used herein. Such a waveguide is 2 none,
It is possible to make one with an attenuation value of 10WB/thing or more from Shigen B/Hiro. For optical integrated circuits, attenuation values on the order of 1 dB/m are used, but for purposes such as remote communications, something less than 1 dB/m is required. The term "glass product" as used in this specification is meant to include products that have some degree of crystallinity. The inventors have already discovered a method of converting phase-separable glasses into porous structures. This porous structure is made mostly of silica, and by adding a refractive index modifying component to this porous structure and further filling the pores, at least one cross section of the sea bream has a uniform or non-uniform refractive index distribution. It can be converted into solid glass products. The present inventors call this method of adding a refractive index modifying component molecular filling. The inventors have demonstrated that such a method can be applied not only to the filling of porous structures produced by the leaching of phase-separated glasses, but also to the filling of other internal structures with a matrix constituting at least one network-forming material. It has been found that this method can also be applied to vented porous structures.

相分離を用いる方法以外の内部連通気孔質構造を形成す
る1つの公知の方法は、CVDによるものである。その
ような方法は、米国特許第2272342号および第2
32605y号1こ一般的に記載されている。また、特
に米国特許第3859073号には、気孔体の形成と気
孔体へのドバントの注入とが記載されている。そのよう
な注入は、比較的希薄溶液から気孔体の気孔内への少量
の物資の沈積により行なわれる。特定の屈折率変化と特
定の屈折率分布を実現するためには、気孔質マトリック
ス内への比較的大量の物質を次積させることが必要であ
る。
One known method of forming interconnected porous structures other than using phase separation is by CVD. Such methods are described in U.S. Pat.
32605y No. 1 is generally described. Also, in particular, US Pat. No. 3,859,073 describes the formation of porous bodies and the injection of dovants into the porous bodies. Such injection is accomplished by depositing small amounts of material into the pores of the porous body from a relatively dilute solution. In order to achieve a specific refractive index change and a specific refractive index distribution, it is necessary to deposit relatively large amounts of material into the porous matrix.

本発明者らは、所望の屈折率分布をより良く制御するた
めには、これまでまだ示されていない特別の方式および
順序でもつて工程を実施するのが基本的であるというこ
とを見出した。上述のように、気孔にある物質を加える
ことの主要な目的は、ガラス製品において、一定の屈折
率または屈折率変化を得ることである。
The inventors have found that, in order to better control the desired refractive index profile, it is essential to carry out the steps in a particular manner and order that has not been shown hitherto. As mentioned above, the main purpose of adding porous substances is to obtain a constant refractive index or refractive index change in the glass product.

この方法によると、例えば光学導波管として用いるに適
切な製品を製造することができる。もしガラス製品全体
の屈折率が一定であるならば、このガラス製品は、クラ
ッドとしての低い異なった屈折率を有する物質により周
囲を覆われたコアとして適切に用いることができる。こ
れと同じ効果は、製品内に段階的な屈折率分布を作るこ
とによって、クラッドないこ製品の断面において生ぜし
めることができる。製品の中央部から周辺部へ向って前
進的にまたは連続的に屈折率が減少するように、どの横
断面をとっても屈折率勾配が存在するような場合をあら
わすのに、「放物線分布」なる語が用いられる。また、
他の手段により作られた様々の屈折率分布があり、例え
ば米国特許第茂り0鼠び号‘こ示されているものがある
。この発明のガラス製品を形成するためのどの方法にお
いても、気孔質マトリックスの形成は、価値を付与する
工程を構成しているが、この段階後の損失(例えば破壊
)は、大型の実録業における経済的収率を減少させるで
あろう。
According to this method, a product suitable for use as an optical waveguide, for example, can be manufactured. If the refractive index of the entire glass article is constant, this glass article can be suitably used as a core surrounded by a material with a lower different index of refraction as a cladding. This same effect can be produced in the cross section of a clad cylindrical product by creating a graded refractive index profile within the product. The term "parabolic distribution" is used to describe a case where a refractive index gradient exists in any cross section, such that the refractive index decreases progressively or continuously from the center to the periphery. is used. Also,
There are various refractive index profiles created by other means, such as those shown in US Pat. In any method for forming the glass products of this invention, the formation of a porous matrix constitutes a value-adding step, but losses (e.g., destruction) after this step are would reduce economic yield.

また、亀裂の発生や気泡破壊された最終製品内の泡のよ
うな光散乱性源の出現などによる破壊から生ずる損失を
もたらす要因をさがすことは困難であった。
Also, it has been difficult to identify factors contributing to losses resulting from fractures, such as the formation of cracks and the appearance of light-scattering sources such as bubbles within the ruptured final product.

収量の増加と満足すべき確かな屈折率の制御を得るため
に、ここで本発明者らは、いまだ示されていない特別の
方式および順序で操作することが必要である、これまで
の段階の方法を改良したのである。
In order to obtain increased yields and satisfactory and reliable control of the refractive index, we hereby demonstrate that the previous steps require operating in a special manner and sequence that has not yet been shown. The method was improved.

収量に関して言うと、通常のガラス製品の製造における
ように、方法の変更は必ずしも欠点のない製品をもたら
さず、またそのような製品がすべて後続の工程まで壊れ
ずに残ることを保障するものでもないのである。
In terms of yield, as in the production of conventional glass products, changes in methods do not necessarily result in a product without defects, nor do they guarantee that all such products will remain unbroken until subsequent processing steps. It is.

収量の増加は、本発明者らが、ガラス榛または他のガラ
ス製品が後続の工程まで壊れずに残る統計的なチャンス
を改良する手段を見出したことを意味する。しかし、こ
のことは、統計的にみると、この発明の基本的な工程す
べてを採用したときですら、受容し得る生成物が常に得
られるとは保障できないことを意味している。既に指摘
したように、改良点は収量に関してのみでなく、所望の
屈折率分布が確実にしかも満足すべき程度に得られ.ろ
こともあるのである。このことは主として次のような発
見に基づくものである。即ち、最上の結果を得るために
は、気孔内への固体物質の枕積工程は溶媒の蒸発を含ま
ない方法により実施されること、および後続の加熱工程
により気孔から溶媒が除去されるよう製品の温度を上昇
させることが基本的であり、もし必要ならば、枕積物は
所望の屈折率分布が達成されるように調節されるべきで
あろう。本発明者らはまた、ある特定のドパントは満足
すべき製品を達成すると同時に、その物理特性の故に特
に有利な結果を与えることを見出した。
The increased yield means that the inventors have found a way to improve the statistical chance that glass skeins or other glass products will remain unbroken until subsequent processing. However, this means that statistically it cannot be guaranteed that an acceptable product will always be obtained even when all the basic steps of the invention are employed. As already pointed out, the improvements are not only in terms of yield, but also in ensuring that the desired refractive index profile is obtained to a satisfactory degree. There are times when it is difficult. This is mainly based on the following findings. That is, to obtain the best results, it is important that the step of loading the solid material into the pores is carried out in a manner that does not involve evaporation of the solvent, and that the subsequent heating step removes the solvent from the pores of the product. It is essential to increase the temperature of the laminate and, if necessary, the pillow stack should be adjusted so that the desired refractive index profile is achieved. The inventors have also found that certain dopants provide particularly advantageous results due to their physical properties while achieving satisfactory products.

また、もし充填される気孔質製品がガラスの相分離およ
びリーチングにより作られるならば、ガラス棒の加工時
の損失を減らすために特別の注意をはらった方がよい。
本発明者らは、製品の亀裂は次に示す事項の1つ以上か
ら生ずることを見出した。{a} 不正確なガラス組成 【b} 相分離のための不正確な熱処理条件‘c} 不
正確なりーチング手順ガラス組成物の選択のし方、およ
び気孔質マトリックスの形成時やその後の充填および乾
燥時に生ずる亀裂による損失を減少させるような操作条
件の選択のし方の指針が以下に示されている。
Also, if the porous product to be filled is made by phase separation and leaching of the glass, special care should be taken to reduce losses during processing of the glass rod.
The inventors have discovered that product cracks result from one or more of the following: {a} Inaccurate glass composition; [b} Inaccurate heat treatment conditions for phase separation; Guidance is given below on how to select operating conditions to reduce losses due to cracking that occurs during drying.

この発明は、運遍気孔を有する気孔質マトリックスに屈
折率修正成分(以後ドパントと呼ぶ)を加えることによ
って、その寸法の関数としてガラス製品に所望の屈折率
分布を生ぜしめる方法に関するものである。この方法は
「気孔質マトリックスをドパントの溶液に浸溝する工程
、ドパントをマトリックス内で分離する工程、マトリッ
クスから溶媒(必要ならば、および分解生成物)を除去
する工程および気孔質マトリックスを潰してむくの形態
にする工程から構成されており、特にこの方法の特徴は
、1部またはすべてのドパントが溶媒の蒸発を含まない
方法により沈積させられ、溶媒の除去は枕横が実質的に
生ずるまで開始されず、また溶媒(必要ならば、および
分解生成物)を除去するための熱の供孫舎速度は、ガラ
ス製品内の所望の屈折率分布を達成およびノまたは保持
するよう調節されていることにある。特定の屈折率分布
を得るための一連の工程のアウトラインを以下に示す。
This invention relates to a method for producing a desired refractive index profile in a glass article as a function of its dimensions by adding refractive index modifying components (hereinafter referred to as dopants) to a porous matrix having distributed pores. The method consists of the following steps: immersing the porous matrix in a solution of the dopant, separating the dopant within the matrix, removing the solvent (if necessary and decomposition products) from the matrix, and collapsing the porous matrix. In particular, the method is characterized in that part or all of the dopant is deposited by a method that does not involve evaporation of the solvent, and that the removal of the solvent is carried out until substantial formation of the dopant. The rate of heat exchange to remove the solvent (and decomposition products, if necessary) is adjusted to achieve and maintain the desired refractive index profile within the glassware. An outline of a series of steps to obtain a specific refractive index profile is shown below.

工程は蓮通孔を有する気孔質製品からすべてが出発して
いる。即ち、その工程は次の通りである。
The entire process starts from a porous product with pores. That is, the steps are as follows.

{1ー ドパントは非蒸発性工程により気孔内に次積さ
れる。
{1- The dopant is subsequently deposited in the pores by a non-evaporative process.

この次積はta}温度を下げることによって溶媒中のド
パントまたはドパント化合物の溶解度をドパントまたは
ドパント化合物が枕積するに充分な程度減少させる熱的
沈積と‘b}枕積点まで溶液のpHを変化させること、
ドパントまたはドパント化合物が少ししか溶解しない溶
媒と元の溶媒とを置換すること、またはドパントまたは
ドパント化合物と反応して溶解性の少ないドパント種を
形成する化学物質を溶液に導入することのような化学的
枕積とを含んでいる。今後、溶媒なる語は、ある段階で
は気孔を満たす液体である化学物質種を示すのに使用さ
れる。‘21 最終的な溶媒の除去は、次積がほぼ完了
した後にのみ開始される。
This product consists of ta) thermal precipitation, which reduces the solubility of the dopant or dopant compound in the solvent by lowering the temperature to an extent sufficient to cause the dopant or dopant compound to accumulate; to change,
Chemistry, such as replacing the original solvent with a solvent in which the dopant or dopant compound is only slightly soluble, or introducing into solution a chemical that reacts with the dopant or dopant compound to form a less soluble dopant species. It includes the target area. From now on, the term solvent will be used to denote a chemical species that is at some stage a liquid that fills the pores. '21 Final solvent removal begins only after the next product is nearly complete.

‘31 溶媒(必要ならば分解生成物)を除去するため
に熱が供野蒼される速度は、ガラス製品内の所望の屈折
率分布を達成および/または保持するように調節される
The rate at which heat is applied to remove the '31 solvent (and decomposition products if necessary) is adjusted to achieve and/or maintain the desired refractive index profile within the glass article.

更に幾つかの特定の屈折率分布を得るための一連の工程
のアウトラインを以下に示す。
Furthermore, an outline of a series of steps for obtaining some specific refractive index distributions is shown below.

工程は気孔質製品から出発しており、またドパントまた
はドパント化合物の熱的汝積を用いている。平板分布 ‘a’気孔質マトリックスをドパントまたはドパント化
合物の溶液に浸潰する工程。
The process starts with a porous product and uses thermal deposition of the dopant or dopant compound. Immersing the tabular distribution 'a' porous matrix in a solution of the dopant or dopant compound.

‘b’温度降下によりドパントを汝積する工程。'b' Step of accumulating the dopant by decreasing the temperature.

‘cー 存在する溶媒を蒸発させる工程。‘dー 気孔
が潰れる温度に加熱する工程。
'c - Evaporation of the solvent present. 'd - The process of heating to a temperature that collapses the pores.

階段分布OXa’気孔質マトリックスをドパントまたは
ドパント化合物の溶液に浸澄する工程。
Immersing the step distribution OXa' porous matrix in a solution of the dopant or dopant compound.

{b} 温度降下によりドパントを沈積する工程。{b} Depositing the dopant by lowering the temperature.

‘C} ドパントのための溶媒に浸潰し、ドパントを部
分的に再溶解してマトリックスから拡散させる工程。(
製品の外表面近くに汝積したドパントのみがこの工程で
除去される。){d’ 溶媒を蒸発させる工程。
'C} Immersion in a solvent for the dopant to partially redissolve and diffuse the dopant from the matrix. (
Only the dopants that have accumulated near the outer surface of the product are removed in this step. ) {d' Step of evaporating the solvent.

【cー 気孔が潰れる温度に加熱する工程。[c- Process of heating to a temperature that collapses the pores.

‘2’{a’気孔質マトリックスをドパントまたはドパ
ント化合物の溶液に浸済する工程。{b’温度降下によ
りドパントを沈頚する工程。
'2'{a' Immersing the porous matrix in a solution of the dopant or dopant compound. {b' Step of settling the dopant by lowering the temperature.

{cー 気孔質のガラス榛を部分的に乾燥する工程。(
dー ドパントのための溶媒に浸潰し、ドパントを部分
的に再溶解してマトリックスから拡散させる工程。
{c- The process of partially drying the porous glass. (
d-Immersion in a solvent for the dopant to partially redissolve and diffuse the dopant from the matrix.

(製品の外表面近くに沈積したドパントのみがこの工程
で除去される。)‘e} 溶媒を蒸発させる工程。
(Only the dopant deposited near the outer surface of the product is removed in this step.)'e} Evaporating the solvent.

‘fー 気孔が潰れる温度に加熱する工程。'f- Process of heating to a temperature that collapses the pores.

放物線分布【a’気孔質マトリックスをドパントまたは
ドパント化合物の溶液に浸簿する工程。【b’気孔内へ
のドパントの充填が生ずる温度とほぼ等しい温度で、ド
パントのための溶媒に浸債する工程。
Parabolic distribution [a' Immersing the porous matrix in a solution of the dopant or dopant compound. [b' Step of soaking in a solvent for the dopant at a temperature approximately equal to the temperature at which filling of the dopant into the pores occurs.

製品は、ドパント濃度が中心軸からの半径方向の距離の
関数として減少するような、製品内のドパントの拡散に
より生じた屈折率分布を作るに充分な時間、溶媒中に残
留している。‘cl 温度降下により気孔内にドパント
を沈積する工程。
The product remains in the solvent for a sufficient time to create a refractive index profile created by diffusion of the dopant within the product such that the dopant concentration decreases as a function of radial distance from the central axis. 'cl The process of depositing the dopant into the pores by decreasing the temperature.

‘d) 溶媒を蒸発させる工程。'd) Evaporating the solvent.

‘e} 気孔が潰れる温度に加熱する工程。'e} Process of heating to a temperature that collapses the pores.

以上示したように、ドパントとしては、ある温度で気孔
内にドパントの溶液を拡散させ、次いで単に温度を下げ
て沈積させることにより、気孔内の所望のドバント濃度
を達成し得るような溶解特性を有する物質を用いること
が好ましい。そのような方法は熱的枕積に関するもので
ある。この方法を採用してもよいが他の方法を採用する
こともできる。そのため、この発明は、出発物質として
、溶液温度を下げることによって屈折率修正成分が溶液
から分離されるような適切な気孔費マトリックスを用い
て、所望の屈折率分布を有するガラス製品を製造する方
法を含むものである。熱的沈横手段以外の方法として、
温度降下によらずに化学的手段により溶質を次鏡させる
方法がある。この方法では、溶解度を減少させて溶質を
次積させるために、共通イオン効果が用いられる(例え
ば、CsN03の水への溶解度は1規定のHN03の存
在下で減少する。)。溶解度の減少は溶媒の交換によっ
ても行なうことができ、こうして溶媒の蒸発を含まない
方法で次積させることができる。これらの方法は、ドパ
ントと反応するかまたはpHの適切な変化を生ぜしめる
適切な沈殿剤の添加を含んでいる。また、熱的次積およ
び化学的次積手段両方の工程を組合わせた方法を用いる
こともできる。この方法は、一種以上のドパントまたは
ドパント化合物が気孔内に導入されている場合に特に有
用である。この発明では、単独の沈積手段として溶媒の
蒸発を含むどのような次積手段をも避けている。それは
、そのような方法では一貫した結果が得られないからで
ある。直接蒸発させる方法では、溶液は製品の表面から
蒸発して、ドパントを表面から内部に移動せしめる。
As shown above, the dopant has solubility characteristics that allow a desired dopant concentration in the pores to be achieved by simply diffusing the dopant solution into the pores at a certain temperature and then depositing it by lowering the temperature. It is preferable to use a substance that has Such a method concerns thermal pillowing. Although this method may be adopted, other methods may also be adopted. Therefore, this invention provides a method for manufacturing glass products with a desired refractive index profile using as starting material a suitable porosity matrix such that the refractive index modifying component is separated from the solution by lowering the solution temperature. This includes: As a method other than thermal sinking,
There is a method of decoupling solutes by chemical means without relying on temperature drop. In this method, common ion effects are used to reduce the solubility and solute accumulation (eg, the solubility of CsN03 in water is reduced in the presence of 1N HN03). The reduction in solubility can also be effected by exchanging the solvent, thus allowing subsequent accumulation in a manner that does not involve evaporation of the solvent. These methods include the addition of a suitable precipitating agent that reacts with the dopant or produces an appropriate change in pH. It is also possible to use a method that combines the steps of both thermal and chemical product means. This method is particularly useful when one or more dopants or dopant compounds are introduced into the pores. This invention avoids any subsequent deposition means involving evaporation of the solvent as the sole deposition means. This is because such methods do not yield consistent results. In direct evaporation methods, the solution evaporates from the surface of the product, causing the dopant to migrate from the surface into the interior.

また、製品の底部にドパントを堆積させる、重力による
垂直移動法もある。これらの効果はともに好ましからぬ
屈折率分布を作る後向にある。初期屈折率分布を破壊す
ることまたは蓮通気孔購造に損傷を与えることを避ける
ために、加熱速度を調整することが基本的である。
There is also a gravity-driven vertical displacement method that deposits the dopant at the bottom of the product. Both of these effects have the effect of creating an unfavorable refractive index profile. It is fundamental to adjust the heating rate to avoid destroying the initial refractive index profile or damaging the lotus vent structure.

鍵きずの構造を破壊するに充分な圧力を作ることは、制
御せずに蒸気または気体を発生させることによって可能
である。そのため、大量の蒸気が発生し易い沸点に溶媒
の温度を到達させることを避ける方が良い。さまざまの
加熱範囲および所望の結果に到達するための加熱の制御
法を以下に示す。
It is possible to create sufficient pressure to destroy the structure of a lock by generating steam or gas in an uncontrolled manner. Therefore, it is better to avoid letting the temperature of the solvent reach the boiling point where a large amount of vapor is likely to be generated. Various heating ranges and methods of controlling the heating to reach the desired results are shown below.

溶媒除去工程の制御は、濠きずの気孔構造の破壊を避け
るために必要である。即ち、鍵とうさせない方法によっ
て、室温またはそれ以下の温度で溶媒の除去を開始させ
、また、或る閉ざされた空間内において、過剰に早い溶
媒蒸気の発生を生ぜしめる温度の急激な変化を避けるな
どの用心をする必要がある。溶媒が水である場合の通常
の溶媒除去法は、製品を約2〆○で約2鏡時間テシケー
ター内に置くこと、またはooより少し高い温度(例え
ば4℃)で約4時間製品を真空内に置き、次いで温度を
上げることである。また或る場合には、加熱前に生じた
特定の結果の続行を保障するに充分な時間、或る特定の
温度範囲内に製品が留まるように、極めて低い速度に加
熱速度を維持または減少させることが必要であることが
わかった。他の点においては、ある温度から他の温度、
例えば溶媒の除去が完了した気孔が潰れる温度に急速に
移行させるのが好ましいであろう。後にこの明細書にお
いて、水溶液系の場合の指針が示されるが、それは、有
機溶媒や他の非水溶液系またはそのような系の混合物が
用いられた場合にも等しく適用され得るものである。次
に示す基準は、大群の屈折率修正成分の中から適切なド
パントを選択するために採用することができる。
Control of the solvent removal process is necessary to avoid destruction of the pore structure of the moat flaw. i.e., initiating solvent removal at room temperature or below using a lock-proof method, and avoiding rapid changes in temperature that would cause excessively rapid generation of solvent vapor in an enclosed space. It is necessary to take precautions such as: Typical solvent removal methods when the solvent is water include placing the product in a tessicator for about 2 hours at about 2°C, or placing the product in a vacuum for about 4 hours at a temperature just above oo (e.g. 4°C). and then raise the temperature. Also, in some cases, the heating rate is maintained or reduced to a very low rate so that the product remains within a certain temperature range for a sufficient period of time to ensure the continuation of the particular result that occurred before heating. It turned out that this was necessary. In other respects, from one temperature to another,
For example, it may be preferable to rapidly bring the temperature to a point where the pores collapse after removal of the solvent. Later in this specification, guidance is given for aqueous systems, but it is equally applicable when organic solvents or other non-aqueous systems or mixtures of such systems are used. The following criteria can be adopted to select an appropriate dopant from among a large group of index modifying components.

‘a’ ドパントは、充填後の後続の工程に悪影響を与
えないような適切な濃度で溶媒中に溶解するものでなけ
ればならない。
The 'a' dopant must be soluble in the solvent at an appropriate concentration so as not to adversely affect subsequent steps after filling.

‘b} ドパントは、枕漬物として、または後に熱によ
り生じた分解物としてマトリックスと合体し得るもので
なければならない。
'b} The dopant must be capable of coalescing with the matrix either as a pillow pickle or as a subsequent heat-induced decomposition product.

‘c)ドパントは、製品が後に加工されるときの最大温
度でまたはそれ以下の温度でガラス質構造と合体し得る
ものでなければならない。
'c) The dopant must be capable of coalescing with the glassy structure at or below the maximum temperature at which the product is subsequently processed.

風 ドパントは、気孔が潰れる前にマトリックスから矢
なわれてしまうように物理的または化学的状態が変化す
るものであってはならない。
The wind dopant must not change its physical or chemical state so that it is ejected from the matrix before the pores collapse.

‘e} 低い光学損失を得るためには次の条件がある。
‘1’ドパントは、鉄、銅、および他の望ましからぬ遷
移金属元素を含有するものであってはならない。
'e} The following conditions exist to obtain low optical loss.
The '1' dopant must be free of iron, copper, and other undesirable transition metal elements.

■ 気孔質マトリックスの気孔が潰れるとき、組成物の
不混和温度は、他の形に製品を変換するに要する後続の
成形工程の温度より低くなければならない。
■ When the pores of the porous matrix collapse, the immiscibility temperature of the composition must be lower than the temperature of the subsequent shaping step required to convert the product into another form.

ガラスの屈折率を修正するための公知の成分としては、
それぞれ水和または非水和の形の、戊,Pb,AI,P
,B、アルカリ金属、アルカリ土類金属および希士類金
属の酸化物、硝酸塩、炭酸塩、酢酸塩、燐酸塩、棚酸塩
、批酸塩および他の適切な塩がある。
Known components for modifying the refractive index of glass include:
戊, Pb, AI, P, each in hydrated or unhydrated form
, B, alkali metal, alkaline earth metal and rare metal oxides, nitrates, carbonates, acetates, phosphates, shelf salts, vitreous salts and other suitable salts.

これらの中では、Cs,Rb,Pb,Ba,AI,Na
,Nd,BおよびKの化合物を用いるのが良い。他のド
パントやドパントの混合物は、上述の基準を満足してい
る限りにおいて使用することができる。ドパント元素の
可能な組み合せすべてをあげることは不可能であるが、
上述の指針に基づいた、そのような有用な組合せの選択
は、公知技術で実施されたものの要求にかなっている。
最終製品である導波管内のドパントまたはドパント混合
物の濃度は、通常位置により変化するであろう。
Among these, Cs, Rb, Pb, Ba, AI, Na
, Nd, B and K are preferably used. Other dopants or mixtures of dopants can be used as long as they meet the above criteria. Although it is impossible to list all possible combinations of dopant elements,
The selection of such useful combinations, based on the above-mentioned guidelines, meets the requirements of those practiced in the prior art.
The concentration of dopant or dopant mixture within the final product waveguide will typically vary with location.

しかし、その濃度は光軸において最大であり、また全ガ
ラス組成物中におけるドパントまたはドパント混合物の
濃度は1なし、し20モル%、好ましくは2ないし15
モル%、更に好ましくは5ないし10モル%である。そ
の結果、ガラス中のシリカ含有量は75モル%より大き
く、好ましくは80モル%より大きく、更に好ましくは
90モル%以上であり、シリカとドパント濃度の間の誤
差は通常は弦03によって作られている。溶媒を選択す
る際には、次のことを考慮することが必要である。
However, its concentration is greatest in the optical axis, and the concentration of the dopant or dopant mixture in the total glass composition is from 1 to 20 mol%, preferably from 2 to 15
mol %, more preferably 5 to 10 mol %. As a result, the silica content in the glass is greater than 75 mol%, preferably greater than 80 mol%, and even more preferably greater than 90 mol%, and the error between silica and dopant concentration is typically created by chord 03. ing. When choosing a solvent, it is necessary to consider the following:

【a} 気孔費マトリックスに損傷を与えない溶媒。[a} A solvent that does not damage the pore matrix.

【b} 望ましからぬ不純物が低濃度になるまで精製さ
れ得る溶媒。‘c)他の溶媒との置換、蒸発、または酸
化(または化学的に活性な雰囲気との高温反応)による
分解によってほとんど除去され得る溶媒。
[b} Solvents that can be purified to low concentrations of undesirable impurities. 'c) Solvents that can be largely removed by substitution with other solvents, evaporation, or decomposition by oxidation (or high temperature reaction with a chemically active atmosphere).

‘d} 分子充填により実行された気孔内のドパントを
所望のレベルとするよう、ドパント化合物またはドパン
ト化合物の組み合せを充分溶解し得る溶媒。
'd} A solvent capable of sufficiently dissolving the dopant compound or combination of dopant compounds to provide the desired level of dopant within the pores carried out by molecular packing.

‘e} 熱的沈積法を用いる場合には、ドパント溶液は
、冷却されたときに気孔内にドパントを沈積させるに充
分高度の溶解度の温度依存性を有しているような溶媒。
'e} If a thermal deposition method is used, the dopant solution is such a solvent that has a sufficiently high temperature dependence of solubility to deposit the dopant into the pores when cooled.

‘f’ 溶媒置換法により沈積させるために用いる時、
その方法により必要とされる特別の溶解特性を有してい
るような溶媒。‘g’ 経済的にみて低コストであり、
また高速で乾燥し得る溶媒。
'f' When used for deposition by solvent displacement method,
Such solvents have the special solubility properties required by the method. 'g' Economically low cost;
Also a solvent that can be dried at high speed.

溶媒の組み合せすべてを試験することは不可能であるが
、しかし、水、アルコール、ケトン、エーテル、これら
の混合物、およびこれら溶媒の塩溶液は、上記溶媒の選
択基準に充分適合して使用し得ることがわかった。
Although it is not possible to test all combinations of solvents, water, alcohols, ketones, ethers, mixtures thereof, and salt solutions of these solvents may be used, meeting the above solvent selection criteria well. I understand.

一般に、容易さおよび便利さの故に、またドーピング後
の溶媒除去工程の最初の段階は室温かまたはそれ以下で
実施する方がよく、そのため通常、気孔が充填された製
品を冷却する必要があるので、熱的沈積法を採用する方
がよい。
Generally, because of ease and convenience, and because the first step of the post-doping solvent removal step is carried out at or below room temperature, it is usually necessary to cool the pore-filled product. , it is better to adopt thermal deposition method.

使用されるドパントは水渚性であるのが好ましく、また
、物質が100qoのオーダーの温度において極めて溶
解性があり、室温またはそれ以下に冷却すると実質量の
物質が分離し、このようにして熱的次積に対し適切なも
のとされるような浸債溶解係数を有するものが好ましい
Preferably, the dopant used is hydrophilic, and the material is highly soluble at temperatures on the order of 100 qo, such that upon cooling to room temperature or below, a substantial amount of the material separates, thus Preferably, the material has a bond solubility coefficient that is appropriate for the target product.

また、ドパントは容易に精製し得るものでなければなら
ない。つまり、鉄や遷移金属含有量が無視し得る程度に
減少され得るようなものでなければならない。溶媒の選
択に関する更に詳細な指針は表1を参照することで示さ
れる。表1では、さまざまな温度における溶媒へのドパ
ントの溶解度が示されている。既に示したように、所望
の結果を得るための方式を選択する上で、多くの指針を
考慮することが必要であり、そこでこれらを表1を参照
して示すことができる。
Also, the dopant must be easily purifiable. That is, it must be such that the iron and transition metal content can be reduced to a negligible amount. More detailed guidance regarding solvent selection is provided by reference to Table 1. Table 1 shows the solubility of dopants in solvents at various temperatures. As already indicated, a number of guidelines need to be taken into account in selecting a scheme to obtain the desired result, and these can therefore be illustrated with reference to Table 1.

最初に、屈折率の有意性ある変化を与えるような製品中
の所望のドパント濃度を得るためには、充分高濃度のド
パントを有する溶液を、ドパント化合物、溶媒および温
度の適切な選択によって見出さねばならない。
First, in order to obtain the desired dopant concentration in the product that gives a significant change in the refractive index, a solution with a sufficiently high concentration of dopant must be found by appropriate selection of dopant compound, solvent, and temperature. No.

ドパントまたはドパント化合物を沈積させるためには、
充分低溶解性の溶媒の使用が必要である。また、例えば
ガラス繊維の鎧装部におけるような、製品の指定された
部分から実質量のドパントを除去する必要がしばしばあ
り、その場合には中間の溶解性を有する溶媒が有用であ
る。そのようなドパントの除去は、分子充填に対し、ア
ンスタツフィングと呼ばれている。以下、脱ドパント化
と呼ぶこととする。ドパントまたはドパント化合物の正
確な次積のための溶解度の適切な制御は、多くの方法に
より実施することができる。‘1} ドパントまたはド
パント化合物に対する溶解性が温度に大きく依存するよ
うな溶媒に対しては、熱的沈積法が最も適切である。
To deposit the dopant or dopant compound,
It is necessary to use a solvent with sufficiently low solubility. Also, it is often necessary to remove substantial amounts of dopants from designated areas of the product, such as in glass fiber sheathing, in which case solvents with intermediate solubility are useful. Such dopant removal, as opposed to molecular packing, is called unstuffing. Hereinafter, this will be referred to as de-dopantization. Appropriate control of solubility for precise product formation of dopants or dopant compounds can be achieved in a number of ways. '1} For solvents in which the solubility of the dopant or dopant compound is highly dependent on temperature, thermal deposition methods are most appropriate.

熱的次鏡法は最も短時間で拡散をはばむことができると
いう利点を更に有しており、こうして、高い精度で所望
の濃度分布を固定することができる。このことは、ドパ
ントがCSN03の場合、表1に示されている。そこで
は、溶解度は95ooにおける所望の充填レベルから4
℃における所望のドパント除去のレベルまで変化してい
る。■ 共通イオン効果による沈積と熱的枕積。沈積は
共通イオン効果により生ずるかまたは更に強化される。
例えばドパントが硝酸塩の時、溶液中の硝酸イオンの濃
度は、溶媒(例えば硝酸)に他の硝酸イオン源を加える
ことにより増加される。このことにより硝酸塩ドパント
の溶解度は減少する。(表1のCsNO透参照){31
溶媒置換による沈積。
The thermal mirror method has the additional advantage of being able to interrupt diffusion in the shortest time, thus making it possible to fix the desired concentration distribution with high precision. This is shown in Table 1 when the dopant is CSN03. There, the solubility is 4 from the desired loading level at 95oo.
℃ to the desired level of dopant removal. ■ Deposition and thermal pillow deposition due to common ion effects. Deposition occurs or is further enhanced by common ion effects.
For example, when the dopant is nitrate, the concentration of nitrate ions in the solution is increased by adding another source of nitrate ions to the solvent (eg, nitric acid). This reduces the solubility of the nitrate dopant. (Refer to CsNO in Table 1) {31
Deposition by solvent displacement.

溶解性の高い溶媒を溶解性の低い溶媒と置換することに
より、次積が生ずる。硝酸塩の水への高い溶解性により
、充填操作用の溶媒として水を用いることができる。こ
の水をアルコール、ケトン、エーテルまたはそれらの組
合せと置換することによりドパントの沈積が生じた。典
型的な溶解度を表1に示す。‘4’ドパント化合物の変
化。
Substituting a highly soluble solvent with a less soluble solvent results in a second product. The high solubility of nitrates in water allows water to be used as a solvent for filling operations. Dopant deposition occurred by replacing the water with alcohol, ketone, ether, or a combination thereof. Typical solubility is shown in Table 1. Change in '4' dopant compound.

ドパント化合物の溶解度の範囲は異つたアニオンを選択
することにより変化させることができる。例えばCSN
03をCs2(C03)2と置換することによって水へ
の溶解度を増加させることができる。(表1の第7行参
照)表 1 既に指摘したように、適切なガラスの相分離およびその
後のりーチングにより形成された気孔質達通構造に対し
、この発明の方法を実施するとき、良好な経済的収量で
販売性のある目的製品を一貫して満足し得るように得る
ために、この方法のさまざまの段階を最適化することが
必要であり、また各段階におけるさまざまのパラメータ
ーの相関を見出すことが必要である。
The solubility range of the dopant compound can be varied by selecting different anions. For example, CSN
The solubility in water can be increased by replacing 03 with Cs2(C03)2. (See row 7 of Table 1) Table 1 As already pointed out, when carrying out the method of the invention on a porous open structure formed by suitable glass phase separation and subsequent leaching, a good In order to consistently and satisfactorily obtain a salable target product with economic yield, it is necessary to optimize the various stages of the method and to find correlations of the various parameters at each stage. It is necessary.

当業者が必要としている指針は次の工程に基づいている
The guidance needed by those skilled in the art is based on the following steps.

‘1’ガラス組成物の選択および適切な相分離を得るた
めの熱処理。
'1' Selection of glass composition and heat treatment to obtain proper phase separation.

‘2} リーチングおよび洗浄。‘2} Leaching and cleaning.

‘3} 充填。'3} Filling.

【4} (必要ならば)ドパント除去。[4} Dopant removal (if necessary).

【5} 乾燥および固化。[5} Drying and solidification.

工程3−5で与えられた指針は相分離されたガラスから
作られたマトリックスに対してでなく、すべてのマトリ
ックスに適用している。
The guidelines given in steps 3-5 apply to all matrices, not to matrices made from phase-separated glasses.

1 ガラス組成物および熱処理の時間と温度満足すべき
生成物を得るためには、特定の温度で熱処理した場合ほ
ぼ等体積比に分離し、その温度を保つたとき、所望の気
孔径を有する蓮通横造となるような相分離可能な組成物
を選択することが必要である。
1. Glass composition and heat treatment time and temperature In order to obtain a satisfactory product, the glass composition must be separated into approximately equal volume ratios when heat treated at a specific temperature, and when maintained at that temperature, the glass composition must have a desired pore size. It is necessary to select a composition that can be phase-separated so that it can be phase-separated.

その点で当業者に対し多くの指針を与えることができる
。即ち、本発明者らは、そのような組成物はアルカリ金
属棚珪酸ガラスから選択するのが便利であることを見出
している。そして、以下に述べるように、適切な組成物
に関する指針が更に示される。種々の目的のための気孔
質ガラスの製造において適切に用いられる多くの組成物
が報告されている(米国特許第2106744号、第2
215036号、第2松170y号参照)が、それらは
通常、相分離と可溶相のりーチングに基づく方法による
光学的用途用ではない。
Much guidance can be given to those skilled in the art in that regard. Thus, the inventors have found it convenient to select such compositions from alkali metal shelf silicate glasses. Further guidance regarding suitable compositions is then provided, as discussed below. A number of compositions suitable for use in the production of porous glasses for various purposes have been reported (U.S. Pat. No. 2,106,744, No. 2).
215036, No. 2 Matsu 170y), but they are usually not for optical applications by methods based on phase separation and leaching of the soluble phase.

本発明者らは、光学導波管製造用には、公知組成物のう
ちの狭い範囲のもののみが適切であることを発見した。
米国特許第3843341号にはそのような組成物の1
つの代表的なものが示されているが、それは多くの場合
、生成される製品が通常4肌以上の最小寸法を有する藤
状かまたは細長い形である場合の方法には好ましくない
のである。例えば、米国特許第3843341号の好ま
しい範囲内の、および以下の表ローこ示されている公知
の多くのガラスを毎分1インチの速度で8柵径の遂に垂
直に引き延ばした。これらのガラスは相分離したが、表
nの組成物はすべて、リーチング時に亀裂が生じた。表
11 l」一チンク時に亀裂が生じた公知組成物注.数字はモ
ル% また特に、次のような事も判った。
The inventors have discovered that only a narrow range of known compositions are suitable for optical waveguide manufacturing.
No. 3,843,341 discloses one such composition.
Although one representative is shown, it is often not preferred for methods where the product produced is wavi-like or elongated in shape, usually with a minimum dimension of four skins or more. For example, a number of known glasses within the preferred range of U.S. Pat. No. 3,843,341, and shown in the table below, were drawn vertically to a diameter of 8 bars at a rate of 1 inch per minute. Although these glasses phase separated, all of the compositions in Table n cracked upon leaching. Table 11 Known compositions that cracked during one lick.Note. The numbers are mol%.In particular, we also found out the following.

{1) 米国特許第3843341号に示されている、
棒状に引き伸された棚珪酸ナトリウム系のガラス組成物
はすべて、リーチング時に亀裂を生じた。
{1) As shown in U.S. Pat. No. 3,843,341,
All shelf sodium silicate glass compositions drawn into rods cracked during leaching.

上記特許の好ましい組成範囲として示された組成範囲の
組成物についても同様であった。{21 米国特許第3
843341号に示されている棚珪酸アルミナナトリゥ
ムのガラス組成物の多くは上述のように処理された時に
亀裂を生じた。
The same was true for the compositions within the composition range indicated as the preferred composition range in the above patent. {21 U.S. Patent No. 3
Many of the shelf alumina silicate glass compositions shown in No. 843,341 cracked when processed as described above.

好ましい組成範囲の組成物についても同機であった。‘
3’米国特許第ZZ170y戦こ示されている好ましい
組成範囲のガラス組成物の多くは、上述のように処理さ
れたときに亀裂を生じた。
The compositions within the preferred composition range were also the same. '
Many of the glass compositions in the preferred composition range shown in US Patent No. 3'ZZ170y cracked when processed as described above.

既に述べた棚珪酸系のガラス組成物の多くは、最終生成
物の満足すべき収量を確保するという必要性があるため
、満足すべきものではないことが判っている。
Many of the silica-based glass compositions previously mentioned have proven unsatisfactory due to the need to ensure satisfactory yields of the final product.

しかし、本発明者らは、未だ示されていない、広範囲の
、有用なガラス組成物を発見したのである。加えて、本
発明者らは、生成物の満足すべき収量を与える相分離可
能のガラス組成物の他の特定範囲を同定するために適用
し得る一連の基準を発見した。商業的見地からみると、
ほとんどすべての珪酸ガラス系が相分離の組成範囲を示
すけれども、広い相分離組成範囲を示すので棚珪酸アル
カリガラスを用いることが最も便利である。
However, the inventors have discovered a wide range of useful glass compositions that have not yet been demonstrated. In addition, the inventors have discovered a set of criteria that can be applied to identify other specific ranges of phase-separable glass compositions that give satisfactory yields of product. From a commercial point of view,
Although almost all silicate glass systems exhibit a phase-separated composition range, it is most convenient to use shelf-alkali silicate glasses because they exhibit a wide phase-separated composition range.

満足すべき生成物を得るためには、次のように組成物を
選択することが必要である。
In order to obtain a satisfactory product, it is necessary to select the composition as follows.

{1’ 熱処理により高シリカ相と低シリカ相の2相に
分離する組成物。
{1' A composition that separates into two phases, a high silica phase and a low silica phase, upon heat treatment.

低シリカ相は適切な溶媒に溶解することが好ましい。‘
21 特定温度での熱処理により、ほぼ等体積比の相に
分離し、その温度を保つと蓮通微騰造となる組成物。
Preferably, the low silica phase is dissolved in a suitable solvent. '
21 A composition that separates into phases with approximately equal volume ratios by heat treatment at a specific temperature, and when that temperature is maintained, becomes Liantong Weitenzo.

t3’ 容易に融解し、通常の方法で容易に精製される
組成物。{4’棒状物または4柳以下の最小寸法(厚さ
、直径等)の物に比較的容易に成形され、成形工程中は
ほとんど相分離しない組成物。
t3' A composition that melts easily and is easily purified by conventional methods. {A composition that is relatively easily molded into a 4' rod-shaped object or an object with the minimum dimensions (thickness, diameter, etc.) of 4' or less, and hardly undergoes phase separation during the molding process.

以下、適切な組成物を選択するための系統的な手順を示
す。
Below, a systematic procedure for selecting a suitable composition is presented.

‘1’ ほとんどすべての珪酸ガラス系は相分離の組成
範囲を示す。
'1' Almost all silicate glass systems exhibit a compositional range of phase separation.

しかし、広い相分離組成範囲を示す棚珪酸アルカリガラ
スが商業的価値を有している。この組成範囲のガラスの
低シリカ相は単一の酸溶液より容易に溶解され得る。ま
た、いまいま、これらのガラスのある特性を改良するた
めに、酸化アルミニウムのような池成分を加えることが
必要である。しかし、相分離において、低シリカ相に入
って単一酸溶液による溶解を困難とするので、ある幾つ
かの酸化物は好ましくない。このように、低シリカ相の
溶解性をほとんど減少させないもののみが適切な他成分
といえる。■ (ドパントとともに)ガラス系を決定し
たのち、次に組成の不混和城Cとその共存温度Tpを決
定する必要がある。
However, shelf-alkali silicate glasses that exhibit a wide phase-separated composition range have commercial value. The low silica phase of glasses in this composition range can be more easily dissolved than in a single acid solution. Also, it is now necessary to add mineral components such as aluminum oxide to improve certain properties of these glasses. However, in phase separation, certain oxides are undesirable because they enter the low silica phase and are difficult to dissolve with a single acid solution. Thus, only those that do not substantially reduce the solubility of the low-silica phase are suitable other components. (2) After determining the glass system (together with the dopant), it is next necessary to determine the compositional immiscibility C and its coexistence temperature Tp.

Tp(C)はガラス(C)が均一である温度以上の温度
である。Tpを決定するための方法は公知文献に記載さ
れている。(例えば、W.Haller,D.日.Bl
ackbum,F.E.Wa袋taffaMR.J.C
harles著「Na20−&03−Si02系の準安
定不混和表面」J.Amer.Ceram.Soc.5
31},34−9(1970))脚 本発明者らは、少
なくともある熱処理温度で約50%の平衡体積分率を示
す組成C,を決定することが必要であることを発見した
。この温度をTo(C,)とする。この温度を決定する
方法は次の通りである。‘a} 3つ(またはそれ以上
)の温度(互いに約50qo離れている)T,,T2,
T3を選択する。
Tp (C) is a temperature equal to or higher than the temperature at which the glass (C) is uniform. Methods for determining Tp are described in the known literature. (For example, W. Haller, D. Sun. Bl.
ackbum, F. E. Wa bag taffaMR. J. C
harles, "Metastable immiscible surfaces of the Na20-&03-Si02 system," J. Amer. Ceram. Soc. 5
31}, 34-9 (1970)) Legs The inventors have discovered that it is necessary to determine a composition C, which exhibits an equilibrium volume fraction of about 50% at at least some heat treatment temperatures. Let this temperature be To(C,). The method for determining this temperature is as follows. 'a} Three (or more) temperatures (approximately 50 qo apart from each other) T,, T2,
Select T3.

L<T2<T.<T。(C,)ガラス試料が温度T,,
T2,T3において白となるまで長期間熱処理を実施す
る。
L<T2<T. <T. (C,) The temperature of the glass sample is T,,
At T2 and T3, heat treatment is performed for a long period of time until the color becomes white.

【b} これら熱処理された試料の一つの相(すべての
試料において同一の相が選択された。
[b} One phase of these heat-treated samples (the same phase was selected for all samples).

)の前積分率V(T)を電子顕微鏡により測定した。‘
c)熱処理温度Tに対する体積分率V(T)のプロット
を作った。
) was measured using an electron microscope. '
c) A plot of volume fraction V(T) versus heat treatment temperature T was made.

内挿法(または外挿法)により、体積分率が50(±5
)%となる温度(即ちL(C,))を決定した。(4}
Tp(C)とTo(C,)を知った後、次に示すよう
な、組成範囲C,の中の組成範囲(C2)を決定する必
要がある。
By interpolation (or extrapolation), the volume fraction is 50 (±5
)% (ie, L(C,)) was determined. (4}
After knowing Tp(C) and To(C,), it is necessary to determine the composition range (C2) within the composition range C, as shown below.

(a} 57500>T。(a} 57500>T.

(C2)>50000(b’75000>Tp(C2)
>60000これらの温度は、長期の熱処理時間となら
ないように選択される。もちろん、1週間以上の長期熱
処理時間が受け入れられれば他の範囲を選択することは
可能である。‘5ー 組成範囲C2は、熔融中に、容易
に精製されねばならないという要求によって、更に狭く
される。
(C2)>50000(b'75000>Tp(C2)
>60,000 These temperatures are chosen to avoid long heat treatment times. Of course, other ranges can be selected if long-term heat treatment times of one week or more are acceptable. '5- The composition range C2 is further narrowed by the requirement that it must be easily purified during melting.

このことは、熔融物の高温における粘度は充分低くなら
なければならないということを要求している。なお、「
精製」とは、ガラス中の気泡を除去し、結晶や固形物を
溶解して均一にすることを意味する。このC2の更に狭
い範囲をC3とする。即ち、C2に属するすべてのガラ
スは更に適切に精製される。本発明者らは、例えば、精
製され得るガラスを同定するための便利な着眼点は、少
なくとも28%の&03を含有するガラスが満足に精製
されるということを見出した。■ 容易に精製され、5
0%の体積分率で相分離するが、C3の組成物すべてが
望ましいものではない。
This requires that the viscosity of the melt at high temperatures must be sufficiently low. In addition,"
"Refining" means removing air bubbles in the glass and dissolving crystals and solids to make it uniform. A narrower range of this C2 is defined as C3. That is, all glasses belonging to C2 are further properly refined. The inventors have found, for example, that a convenient point of view for identifying glasses that can be purified is that glasses containing at least 28% &03 will be satisfactorily purified. ■ Easily purified, 5
Although phase separation occurs at a volume fraction of 0%, not all compositions of C3 are desirable.

即ち、望ましい組成物は成形操作中はほとんど相分離し
てはならないという更に追加の要求がある。成形工程中
の相分離の程度は、共存温度およびそれ以下の温度での
ガラスの粘性特性、成形される製品の寸法、および冷却
速度に影響される。共存温度およびそれ以下の温度での
冷却においてほとんど相分離しない組成C4を決定する
ために、引張られて光学導波管として用いるに適した予
備成形物の寸法を有する製品は、大きな熱応力の発生を
妨げるに充分な低速度で冷却される。次にこれらの製品
に生ずる相分離の程度が決定され得る。成形工程で相分
離しない組成範囲C3の中で、更に限定された組成範囲
C4がある。この条件を満たす組成物は、好ましくは7
10なし、し60000、更に好ましくは695なし、
し640qoのTpを有している。‘71 最終の基準
は、分離した2つの相の間に、リーチングが効果的に行
なわれるに充分な組成の違いがあることを確保すること
である。このため、C4の組成範囲内で次の条件を満足
させる組成C*のみが選択される。Tp(C*)−T。
That is, there is an additional requirement that the desired composition should exhibit little phase separation during the molding operation. The degree of phase separation during the forming process is influenced by the viscous properties of the glass at and below the coexisting temperature, the dimensions of the product being formed, and the cooling rate. In order to determine the composition C4, which exhibits little phase separation on cooling at and below the coexistence temperature, a product with preform dimensions suitable for use as an optical waveguide that is stretched is subject to the development of large thermal stresses. cooling at a rate low enough to prevent The degree of phase separation that occurs in these products can then be determined. Within the composition range C3 that does not undergo phase separation during the molding process, there is a more limited composition range C4. A composition that satisfies this condition is preferably 7
No 10, 60000, more preferably no 695,
It has a Tp of 640 qo. '71 The final criterion is to ensure that there is sufficient compositional difference between the two separated phases for effective leaching. Therefore, only the composition C* that satisfies the following conditions within the composition range of C4 is selected. Tp(C*)-T.

(C*)27500所望の組成範囲C*が見出されたの
で、任意の組成Coがその中で選択され得る。
(C*)27500 Now that the desired composition range C* has been found, any composition Co can be selected within it.

この特定の組成Coのための熱処理温度および時間は次
の手順により求められる。‘a} Coの熱処理温度は
To(Co)、即ち2相の体積分率が等しい温度に等し
くセットされる。
The heat treatment temperature and time for this particular composition of Co is determined by the following procedure. 'a} The heat treatment temperature for Co is set equal to To(Co), ie the temperature at which the volume fractions of the two phases are equal.

もし、上記基準に従ってC*が正しく選択されるならば
、この温度は、リーチングのための適切な微構造を得る
のに要する時間が長過ぎ、不経済となるほど低くはない
。同様にこの温度は高すぎてもいない。高すぎる場合に
は次のことが言える。〔1〕 熱処理中、ガラスの変形
が生ずる。
If C* is chosen correctly according to the above criteria, this temperature is not so low that the time required to obtain a suitable microstructure for leaching becomes too long and uneconomical. Similarly, this temperature is not too high either. If it is too high, the following can be said. [1] Deformation of the glass occurs during heat treatment.

〔2〕 もし熱処理の温度がガラス転移点以上の160
qC以上であるならば、相分離は急速となる煩向にあり
、相分離の制御性は想〈なる。
[2] If the heat treatment temperature is 160℃ or higher than the glass transition point
If it is higher than qC, the phase separation tends to be rapid, and the controllability of the phase separation is poor.

これらの要求に従って、好ましい熱処理温度T日は次の
範囲に限定される。
According to these requirements, the preferred heat treatment temperature T days is limited to the following range.

575℃〉TH(C。575℃〉TH(C.

)=〜(C。)>50000‘b} TM(Co)が求
められたので、熱処理は、リーチングに適切な微構造が
得られる条件により決定される。異つた時間で熱処理が
行なわれる。即ちt,(1時間)<t2(2時間)<t
3(3時間)等である。これを越えると構造の蓮通性が
こわされ始める時間tmaxを電子顕微鏡により決定す
ることができる。リーチングされ得る相の大きさは顕微
鏡写真により測定され、そして好ましい熱処理時間はt
m松より短かし、が、その時間での微構造の大きさは少
なくとも150A、好ましくは300Aより小さい。本
発明者らは上記基準を棚珪酸アルカリ系に適用し、少な
くとも2脚の直径の光学繊維予備成形体の良好な収量に
寄与する組成範囲のある特徴を同定し、例えば成形中の
相分離または相分離工程における不充分な相分離から生
ずる問題を避けることができた。
)=~(C.)>50000'b} Now that TM(Co) has been determined, the heat treatment is determined by conditions that provide a microstructure suitable for leaching. Heat treatments are carried out at different times. That is, t, (1 hour) < t2 (2 hours) < t
3 (3 hours) etc. The time tmax, beyond which the permeability of the structure begins to be destroyed, can be determined by electron microscopy. The size of the phase that can be leached is determined by micrographs, and the preferred heat treatment time is t
m pine, but the microstructure size at that time is at least 150A, preferably less than 300A. We have applied the above criteria to alkaline shelf silicate systems and identified certain features of the composition range that contribute to good yields of optical fiber preforms of at least two leg diameters, such as phase separation during molding or Problems arising from insufficient phase separation in the phase separation process could be avoided.

溶融物からのガラス製品の成形時の相分離、および相分
離熱処理中の不充分な相分離または蓮通横造の破壊は、
相分離したガラスのりーチング工程やりーチングされ充
填されたガラスの乾燥工程のような後続の工程の両方ま
たはいずれか一方においてガラスの亀裂を生ぜしめる。
ここで、最も良好な収量が得られる組成物の組成は以下
に示す広い範囲内に含まれるものであることが明らかと
なった。(数字はすべてモル%)上記表において、Qは
AI203濃度(モル%)、xはp十(1/3Q−入、
そしてpは比A20/R20(A20はK20,RQO
およびCs20のモル%濃度の合計、R20はLi20
,Na20,K20,Rb20およびCs20のモル%
濃度の合計量)であり、^は比Li20/R20である
。ガラス中の山203の存在が結果に影響を与えるので
、最初に山203を含有しないガラスについて述べる。
Phase separation during molding of glass products from the melt, and insufficient phase separation or destruction of Rentsu horizontal structure during phase separation heat treatment,
Subsequent processes such as the phase-separated glass leaching process and/or the drying process of the leached and filled glass can result in cracking of the glass.
Here, it has become clear that the composition of the composition that provides the best yield falls within the wide range shown below. (All numbers are mol%) In the above table, Q is AI203 concentration (mol%), x is p
And p is the ratio A20/R20 (A20 is K20, RQO
and the sum of the mol% concentration of Cs20, R20 is Li20
, Na20, K20, Rb20 and Cs20 mole%
total concentration), and ^ is the ratio Li20/R20. Since the presence of peaks 203 in the glass affects the results, we will first discuss a glass that does not contain peaks 203.

AI203を含有しない場合には、K20が存在し、か
つpが0.1〜1.0に限定されるならば、表で示され
た範囲は適切である。もしK20の濃度がゼロならばp
の範囲の上限は0.8となる。リチウムガラスは不透明
となる煩向があり、そのためその化学物質(Li20)
を用いない方が好ましい。この場合、R20はNa20
,K20,Rb20およびCs20の濃度の合計となる
。それ以外のすべての限定および条件はそのままである
。ルビジウムおよびセシウムガラスはナトリウムやカリ
ウムから作られたものより高価である。それらは経済的
見地から除外することができる。そのとき、R20はN
a20とK20の合計となる。それ以外のすべての限定
および条件はそのままである。ガラス中に0.5モルを
越えるAI203が存在するとき、R20の広い範囲は
6モル%と9モル%の間である。
In the absence of AI203, the ranges shown in the table are appropriate provided K20 is present and p is limited to 0.1-1.0. If the concentration of K20 is zero, then p
The upper limit of the range is 0.8. Lithium glass has a tendency to become opaque, so its chemical substance (Li20)
It is preferable not to use. In this case, R20 is Na20
, K20, Rb20 and Cs20. All other limitations and conditions remain. Rubidium and cesium glasses are more expensive than those made from sodium and potassium. They can be excluded from an economic point of view. At that time, R20 is N
This is the sum of a20 and K20. All other limitations and conditions remain. When more than 0.5 moles of AI203 are present in the glass, a wide range for R20 is between 6 mole% and 9 mole%.

最も経済的に好ましいAI203を有する組成物は、N
a20とK20だけからなるR20、またはNa20の
みからなるR20から構成されるものである。
The most economically preferred composition with an AI of 203 is N
It is composed of R20 consisting only of a20 and K20, or R20 consisting only of Na20.

表mに示すガラス組成物は、上記基準を用いて同定した
ガラス組成物であり、本発明の分子充填法に満足して用
いられることがわかった。即ち、これらのガラス組成物
により、相分離とりーチング後の気孔構造の満足すべき
制御、および最終製品の良好な収率が得られた。表 m リーチングし得る組成 この発明の他の主要な点は、相分離し得る棚珪酸ガラス
のりーチングである。
The glass compositions shown in Table m were identified using the above criteria and were found to be satisfactorily used in the molecular packing method of the present invention. That is, these glass compositions provided satisfactory control of the pore structure after phase separation and bleaching, and good yields of the final product. Table m Leaching Composition Another key point of this invention is the leaching of shelf silicate glass which can phase separate.

リーチングの前には、表面の汚れを除去するため、また
は成形中のB03やNa20のような成分の揮発による
内部とかなり異つた組成を有するガラスの表面層を除去
するために、リーチングされる製品にフッ化水素酸で約
1現砂エッチングを施した方がよい。酸溶液の濃度、I
J−チング溶液の量およびリーチング温度はリーチング
の進行に直接影響を与えるリーチングにおいては、可溶
相を溶解するために、製品を充分な量のりーチング溶液
と接触させることが基本である。
Before leaching, the product is leached to remove surface contamination or to remove surface layers of the glass that have a significantly different composition than the interior due to volatilization of components such as B03 and Na20 during molding. It is better to perform sand etching with hydrofluoric acid for about 1 hour. Concentration of acid solution, I
Amount of J-Ching Solution and Leaching Temperature Directly Affect the Progress of Leaching In leaching it is fundamental to contact the product with a sufficient amount of leaching solution to dissolve the soluble phase.

リーチング速度は、通常、温度を調整することによって
制御される。ガラスは80つ0を越える温度、好ましく
は9000を越える温度であるべきである。また、NH
4CIまたはこれと等価の酸リーチング溶液中の水の濃
度を減少し得る化合物で飽和された酸溶液を使用するこ
とが望ましい。リーチング処理により膨潤した外層の厚
みにより内部の未処理層に張力が生じてしまうので、上
記化合物の使用は処理層の膨欄を制御することにより製
品の亀裂による損失を減少させているのである。リーチ
ングの速度、およびリーチング中のガラスの気孔内への
棚酸塩の再沈積は、酸リーチング溶液中の棚酸塩の濃度
を制御することにより調節し得ることがわかった。
Leaching rate is usually controlled by adjusting temperature. The glass should be at a temperature above 80°C, preferably above 9000°C. Also, NH
It is desirable to use an acid solution saturated with 4CI or an equivalent compound that can reduce the concentration of water in the acid leaching solution. Since the thickness of the outer layer swollen by the leaching treatment creates tension in the inner untreated layer, the use of the above compounds reduces loss due to cracking of the product by controlling the swelling field of the treated layer. It has been found that the rate of leaching, and the redeposition of shelf salts into the pores of the glass during leaching, can be regulated by controlling the concentration of shelf salts in the acid leaching solution.

327.3夕のNH4CI、水1夕あたり33.6の‘
のHCIおよび変化量のB203を含むリーチング溶液
により、550qoで1時間30分熱処理されたガラス
棒(長さ10肌、直径8柳、組成57%Si02,35
%&03,4%Na20および4%K20)をリーチン
グした場合の95ooにおけるリーチング速度を測定し
た。
327.3 NH4CI per evening, 33.6' per Wednesday evening
Glass rods (length 10 skin, diameter 8 willow, composition 57% Si02,35
%&03, 4% Na20 and 4% K20), the leaching speed at 95oo was measured.

その結果、リーチング溶液中のB203量が増加したと
きリーチング時間が長くなることがわかった。その結果
を以下の表Wに示す。気孔内への棚酸塩の再沈積はガラ
ス棒の破壊に通ずると考えられる。
As a result, it was found that when the amount of B203 in the leaching solution increased, the leaching time became longer. The results are shown in Table W below. Redeposition of shelf salts into the pores is thought to lead to the destruction of the glass rod.

このことは、例えば、棚酸塩の増加に伴ってリーチング
溶液を置換することによって避けることができる。しか
し、このためには大量のリーチング溶液が必要である。
例えばリーチング時間を660分以上としないためには
、ガラス100の‘につき1550の上のりーチング溶
液が必要である。しかしこれではコストが増加し、また
汚濁物が生じてしまう。そのためには、リーチングされ
る製品から溶液中に過剰物質が入り込むに従って、過剰
物質が溶液から連続的に除去されるように、コールドト
ラップを備えることが便利であることがわかった。コー
ルドトラツプは、たとえガラス製品の温度より数度低い
温度でも、工程の速度を早めるのに効果的である。コー
ルドトラップの温度はガラス製品の温度より滋oqo低
いのが好ましい。NH4CIが存在するとき、酸溶液が
N比CIと飽和し続けるコールドトラップの温度を選択
することが便利である。NH4CIまたはそれと等価の
化合物がリーチング溶液中に存在せずに、ガラス様の破
壊を低いレベルに抑えることができる。しかし、統計的
にみてN比CIが存在するときに同等の低レベルのガラ
ス榛の破壊があるので、NACIの量は1の重量%じ入
上、好ましくは2の重量%であるのがよい。適切なりー
チング時間を決定するための最も便利な方法は、ガラス
製品をリーチング処理し、ほとんどまたは全く重量の減
少が観察されない状態まで、ある時間間隔で製品の質量
を測定することである。
This can be avoided, for example, by replacing the leaching solution with increasing shelf salts. However, this requires large amounts of leaching solution.
For example, in order to avoid a leaching time of no more than 660 minutes, 1550 ml of leaching solution is required per 100 ml of glass. However, this increases costs and also creates pollution. To this end, it has been found convenient to provide a cold trap so that excess material is continuously removed from the solution as it enters the solution from the product being leached. Cold traps are effective at speeding up the process even at temperatures several degrees below the glassware temperature. Preferably, the temperature of the cold trap is an order of magnitude lower than the temperature of the glassware. When NH4CI is present, it is convenient to choose a cold trap temperature such that the acid solution remains saturated with the N ratio CI. Without the presence of NH4CI or equivalent compounds in the leaching solution, glass-like fractures can be suppressed to low levels. However, the amount of NACI should be 1% by weight and preferably 2% by weight since statistically there is an equally low level of glass fin failure when N-ratio CI is present. . The most convenient method for determining the appropriate leaching time is to leaching the glassware and measuring the mass of the product at time intervals until little or no weight loss is observed.

リーチングされた製品は、通常脱イオン水で洗浄される
Leached products are usually washed with deionized water.

ある組成のガラスでは気孔内にシリカゲルの枕積がみら
れるが、これはNaOHによる洗浄で除去することがで
きる。また、組成の選択によってこの沈積を最小限度に
抑え得ることがわかつた。表mに示す組成はこの問題を
緩和しており、特に最小のシリカを有する組成ではそう
である。既に述べた相分離し得るガラスから、または例
えば化学葵気沈積法により気孔質マトリックスが生成さ
れた場合、充填および脱ドパントの適切な条件の選択は
、以下に示す指針により行なうことができる。
In some glasses of certain compositions, silica gel buildup is observed within the pores, but this can be removed by cleaning with NaOH. It has also been found that this deposition can be minimized by composition selection. The compositions shown in Table m alleviate this problem, especially those with minimal silica. If the porous matrix has been produced from the already mentioned phase-separable glasses or, for example, by chemical porcelain deposition, the selection of suitable filling and dedopant conditions can be carried out according to the guidelines given below.

公知の形の光学導波管を用いた場合、光学導波管の所望
の物理特性(例えばサイズ、閉口数、バンドパス等)は
その関数として屈折率の変化に関係している。
With known forms of optical waveguides, the desired physical properties of the optical waveguide (eg, size, closure number, bandpass, etc.) are related to the change in refractive index as a function thereof.

ドパントまたはドパント化合物の濃度に対する依存性は
文献調査や適当な実験によって決定することができる。
これらにより、ガラス製品が必要とするドパントまたは
ドパント化合物の最大濃度が決定される。充分な量のド
パントまたはドパント化合物は、特定の充填温度および
充填時間において所望の濃度に到達するように、充填溶
液に溶解しなければならない。次の手順によりこれらの
パラメーターを決定することができる。(1} 気孔質
ガラス機の充填温度の決定{a} 適当な溶媒へのドパ
ントまたはドパント化合物の溶解度の温度に対する依存
性を決定する。
The dependence on the concentration of the dopant or dopant compound can be determined by a literature review or by appropriate experimentation.
These determine the maximum concentration of dopant or dopant compound that the glassware requires. A sufficient amount of dopant or dopant compound must be dissolved in the fill solution to reach the desired concentration at a particular fill temperature and time. These parameters can be determined by the following procedure. (1) Determination of the filling temperature of a porous glass machine {a} Determine the dependence of the solubility of the dopant or dopant compound in a suitable solvent on temperature.

【b} 充填温度は、所望の濃度のドパントまたはドパ
ント化合物が{aーの溶液に飽和する温度と溶液の沸点
との闇にある。
[b} The filling temperature lies between the temperature at which the desired concentration of dopant or dopant compound saturates in the solution of {a-- and the boiling point of the solution.

‘21 気孔質ガラス榛の充填時間の決定充填時間は、
ドパント溶液の濃度、温度および組成に依存しているだ
けでなく、気孔質ガラス榛の微構造の大きさに依存して
いる。
'21 Determination of filling time of porous glass sill The filling time is
It depends not only on the concentration, temperature and composition of the dopant solution, but also on the size of the microstructure of the porous glass comb.

ここで与えられている手順は、ドパント溶液、温度およ
び気孔質ガラス綾の微騰造の与えられたセットに対する
ものである。これらの変数のいずれかの変化に対し、こ
の手順が繰り返されるか、指針に従って適切に修正され
るべきである。‘aー 気孔質ガラス綾の直径念を測定
し、ドパント溶液に浸糟する。‘b} 時間の関数とし
て気孔質ガラス綾の重量を監視する。
The procedure given here is for a given set of dopant solution, temperature and microstructure of the porous glass twill. For changes in any of these variables, this procedure should be repeated or modified appropriately according to guidelines. 'a- Measure the diameter of the porous glass strand and soak it in the dopant solution. 'b} Monitor the weight of the porous glass twill as a function of time.

‘c)時間tに対する徴量の重量変化 y(t)=〔M
(t)−M(〇)〕ノ〔M(の)−M(0)〕をプロッ
トすることにより、この時間を越えると重量がほとんど
変化しない時間toを決定する。
'c) Change in weight of collection with respect to time t y(t) = [M
By plotting (t)-M(〇)] [M(of)-M(0)], the time to beyond which the weight hardly changes is determined.

M(0),M(t),M(的)はそれぞれ最初の重量、
時間tにおける重量、無限時間における重量(極めて長
い時間)である。{d} 同一のドパント溶液および同
一の温度において、直径aの他の気孔質ガラス棒を充填
するに要する時間tは次の式で表わされる。
M(0), M(t), M(target) are the initial weights, respectively.
The weight at time t and the weight at infinite time (an extremely long time). {d} With the same dopant solution and the same temperature, the time t required to fill another porous glass rod of diameter a is given by the following equation:

t:らな2 例 気孔質ガラス棒を100℃でCsN03の濃水溶液(溶
液100の‘あたり120夕のCSN03)で充填した
Example 2 A porous glass rod was filled with a concentrated aqueous solution of CsN03 (120 ml of CSN03 per 100' of solution) at 100°C.

ガラス棒の半径は0.42肌であった。時間の関数とし
ての重量の増加を測定した。もの結果を第1図に示す。
約200分後にはガラス棒の重量はほとんど変化しない
ことがわかる。こうして、このガラス棒の適切な充填時
間は約4時間である。‘3’熱的沈積により気孔質ガラ
ス棒に屈折率の放物線分布を作るための脱ドパント時間
の決定屈折率の放物線分布を作るために、‘2}で作っ
た充填ガラス榛を溶媒に浸簿することによって部分的に
脱ドパント化する。
The radius of the glass rod was 0.42 mm. Weight increase as a function of time was measured. The results are shown in Figure 1.
It can be seen that the weight of the glass rod hardly changes after about 200 minutes. Thus, a suitable filling time for this glass rod is about 4 hours. '3' Determination of the dedopant time to create a parabolic distribution of refractive index in a porous glass rod by thermal deposition. In order to create a parabolic distribution of refractive index in a porous glass rod, the filled glass rod made in '2' is immersed in a solvent. This results in partial dedopantization.

これはドパントが次鏡しない温度で行なわれる必要があ
る。脱ドパント時間は気孔質ガラス榛の微構造に依存す
ると同様温度に依存する。ここで示す手順は所定の充填
温度と微構造に基づいている。【a’ガラス様が溶媒中
に浸潰されている間の時間の関数として重量変化を監視
するによりガラス綾が充填された温度において、脱ドパ
ントの研究を行なった。
This needs to be done at a temperature at which the dopant does not pass. The dedopantation time depends on the temperature as well as on the microstructure of the porous glass comb. The procedure presented here is based on a given filling temperature and microstructure. [a' Dedopantation studies were performed at the temperature at which the glass twill was filled by monitoring the weight change as a function of time while the glass twill was immersed in the solvent.

【bー 式【11の徴量変化y(t)を時間tに対しプ
ロツトした。
[b - The characteristic change y(t) of Equation [11] is plotted against time t.

y(t):M帯篭三M篭港 イ1’ 【c’脱ドパント時眉歌oは所望の屈折率分布に依存す
る。
y(t): M-band 3 M-band I1'[c' The eyebrow song o at the time of dedopuntation depends on the desired refractive index distribution.

それはいまいま次の範囲となる。1/3ミy(し)ミ2
/3 例 CsN03の濃溶液(溶液100の‘あたり120夕の
CsN03)により10000で充填された気孔費ガラ
ラス棒を選択した。
This is now the next range. 1/3 Mi y (shi) Mi 2
/3 Example A glass rod filled with a porosity of 10,000 with a concentrated solution of CsN03 (120 ml of CsN03 per 100' of solution) was selected.

次いで100午○の水中で脱ドパント化し、時間の関数
として重量の減少量を監視した。その結果を第2図に示
す。脱ドパント時間の範囲はグラフから計算することが
できる。{4’熱的汝積により屈折率の段階的分布を作
るための脱ドパント温度および時間の決定階段状屈折率
タイプのガラス繊維を作るための脱ドパント温度はドパ
ント溶液に依存している。
It was then de-dopantized in water at 100 pm and weight loss was monitored as a function of time. The results are shown in FIG. The dedopant time range can be calculated from the graph. {4'Determination of dedopant temperature and time to create a step-wise distribution of refractive index by thermal product The de-dopant temperature for making step-index type glass fibers depends on the dopant solution.

鎧袋の中では出来るだけ低い屈折率である方が良いので
、脱ドパント温度は典型的にはドパント溶液の凝固点よ
り数度高い温度である。脱ドパントに要する時間は、脱
ドパント温度、前に用いた充填溶液の濃度および気孔費
ガラス榛の微騰造の大きさのようなパラメーターと同様
、所望の鎧装の厚さに依存する。
Since it is better to have as low a refractive index as possible in the armor bag, the dedopant temperature is typically several degrees above the freezing point of the dopant solution. The time required for dedopantation depends on the desired sheath thickness, as well as parameters such as the dedopant temperature, the concentration of the previously used fill solution, and the size of the porosity and microstructures of the glass fins.

ここで示す手順はこれら変数の所定のセットに基づいて
いる。これらのパラメーターのいずれかの値が変化する
場合には、全手順が繰返され、この指針に従って調整さ
れる必要がある。所望の鎧袋の厚さをdとし、充填され
たガラス棒の半径をa(>d)とすると、次の式が成立
する。
The procedure presented here is based on a predetermined set of these variables. If the values of any of these parameters change, the entire procedure will need to be repeated and adjusted according to this guideline. When the desired thickness of the armor bag is d and the radius of the filled glass rod is a (>d), the following equation holds true.

Y=2妾・(畠)2 Yを知ることにより、以下の手順で正しい脱ドパント時
間を決定することができる。
Y = 2 concubines (Hatake) 2 By knowing Y, the correct dedopant time can be determined by the following procedure.

【a} 時間の関数としての徴量の重量変化y(t)を
監視することにより、所望の温度で所望の溶液中におけ
る脱ドパントの研究を行なつた。
[a} Dedopantation studies were carried out in the desired solution at the desired temperature by monitoring the weight change y(t) of the signature as a function of time.

‘b)第3図に示すように時間に対する徴量の重量変化
(式‘1})をブロツトした。
'b) As shown in FIG. 3, the change in weight of the feature (Equation '1}) with respect to time was blotted.

{cー 上記プロットからy(し)こYである時間to
を見出した。
{c- From the above plot, the time to when y is
I found out.

これは所望の脱ドパント時間である。脱ドパント化の手
順の実際的な応用は、多くの場合、所望の屈折率分布を
得るように、製品の外層部におけるドバント濃度を減ら
すことである。
This is the desired dedopantation time. The practical application of the dedopanation procedure is often to reduce the dopant concentration in the outer layer of the product so as to obtain the desired refractive index profile.

このことは上述のように、例えば、実際の充填が95℃
でドパントの飽和溶液により完了したときに、同じ温度
でドパントを含まない溶媒とドパント溶液とを置換する
ことにより、または系が水溶性である場合、水または希
薄硝酸とドパント溶液とを置換することにより行なうこ
とができる。
As mentioned above, this means that, for example, when the actual filling is at 95°C
by replacing the dopant solution with a dopant-free solvent at the same temperature, or by replacing the dopant solution with water or dilute nitric acid if the system is water-soluble, when completed with a saturated solution of the dopant. This can be done by

そのとき、ドパントは外方に拡散する煩向があるので、
気孔質マトリックスの断面におけるドパント濃度は変化
している。もちろん、脱ドパントに要する時間は処理さ
れる体積に依存するが、直径8肋のガラス穣の場合、約
20ないし30分が必要である。そして、冷たい溶媒と
ガラス榛の周囲の溶液とを置換することにより脱ドパン
トを中止することが好ましい。または、水溶性の系の場
合には、凝固点近くの温度の水または氷で冷された硝酸
が用いられる。水溶性の系の場合、脱ドパントに用いら
れる水の電気伝導度の変化を測定することにより、終点
の制御が可能であることが判った。{5) 乾燥すなわ
ち溶媒の除去 乾燥には、方法の経済性や生成物の質に影響を与える2
つの問題がある。
At that time, the dopant tends to diffuse outward, so
The dopant concentration in the cross section of the porous matrix varies. Of course, the time required for dedopantation depends on the volume to be treated, but in the case of a glass casing with a diameter of 8 ribs, about 20 to 30 minutes are required. It is then preferable to stop the dedopantation by substituting the solution surrounding the glass comb with a cold solvent. Alternatively, in the case of water-soluble systems, nitric acid cooled with water or ice at a temperature near the freezing point is used. In the case of water-soluble systems, it has been found that the endpoint can be controlled by measuring changes in the electrical conductivity of the water used for dedopantation. {5) Drying, or removal of solvent, has two effects that affect process economics and product quality.
There are two problems.

これらは気孔質ガラス構造の亀裂およびドパント濃度分
布の変化である。亀裂の発生は統計的な問題であって、
乾燥手順にもかかわらず工程中に試料が残存し得るとい
う事である。しかし、実操業規模でプロセスを運転する
ためには、亀裂の発生を最小限度に抑え、工程の経済性
を改良する手順を採用することが必要である。そのよう
な手順は、ドパントが製品内部から表面に移動して好ま
しからぬドパント分布となるのを妨げるようなものであ
るべきである。ドパントの移動により、実施例Wに示す
ように、中央部の屈折率は減少し、周辺部の屈折率は増
加するに至る。上述のように、生じたドパント分布は脱
ドパントに依存している。気孔構造中に溶媒が存在する
状態で適切なドパント分布となったので、ドパント分布
が望ましくない状態に変化しないようにして乾燥すなわ
ち溶媒の除去を行なうことが基本である。乾燥工程を分
折した結果、この工程に影響を与える多くの要素がある
ことがわかった。
These are cracks in the porous glass structure and changes in the dopant concentration distribution. The occurrence of cracks is a statistical problem,
Despite the drying procedure, samples may remain during the process. However, in order to operate the process on a commercial scale, it is necessary to employ procedures that minimize cracking and improve process economics. Such procedures should be such as to prevent dopant from migrating from the interior of the product to the surface resulting in an unfavorable dopant distribution. Due to the movement of the dopant, as shown in Example W, the refractive index at the center decreases and the refractive index at the periphery increases. As mentioned above, the resulting dopant distribution is dependent on dedopantation. Since an appropriate dopant distribution has been obtained in the presence of a solvent in the pore structure, it is essential to dry, that is, remove the solvent, without changing the dopant distribution to an undesirable state. A breakdown of the drying process revealed that there are many factors that influence this process.

それらを以下に示す。【al ガスの発生 ガスの発生源は溶媒、ドパント分解生成 物、および溶解ガスである。They are shown below. [Al Gas generation Gas generation source is solvent, dopant decomposition product substances, and dissolved gases.

もし急激な加熱または不充分なガスの除去のためにガス
の発生が急激であるならば、気孔内に生じた微分圧はガ
ラスを破壊してしまい、および/またはガラス製品の内
部からドパントを運搬してしまう。‘b’サイズ変化 溶媒の大部分は気孔質ガラスから除去されるが、表面に
付いた溶媒層はガラスに化学的に結合したままである。
If gas evolution is rapid due to rapid heating or insufficient gas removal, the differential pressure created within the pores can destroy the glass and/or transport dopants from inside the glassware. Resulting in. Most of the 'b' size change solvent is removed from the porous glass, but the solvent layer attached to the surface remains chemically bound to the glass.

水を用いてこの効果を観察したところ、この層は高温ま
で持続することがわかった。この現象は他の溶媒にも生
じ得るものである。この層が除去されるに従って試料は
収縮する。気孔費構造に大きな収縮差が生じた場合、応
力は亀裂が生ずる点まで大きくなり得るのである。‘C
} ドパント化合物の分解 溶液の形で用いられるドパントは一般に熱的に分解する
化合物である。
When they observed this effect using water, they found that this layer persisted up to high temperatures. This phenomenon can also occur with other solvents. The sample shrinks as this layer is removed. If large differential shrinkage occurs in the pore structure, the stresses can increase to the point of cracking. 'C
} Decomposition of Dopant Compound The dopant used in the form of a solution is generally a compound that decomposes thermally.

この発明では気孔が潰れる温度の前に分解するドパント
化合物が選択されている。この分解工程は一般に大量の
ガスの発生を伴なつている。一般に、亀裂の発生やドパ
ントの移動を妨げるために、加熱中、分解が生ずる温度
範囲に加熱速度を制御することが望ましい。
In this invention, a dopant compound is selected that decomposes before the temperature at which the pores collapse. This decomposition process is generally accompanied by the evolution of large amounts of gas. Generally, it is desirable to control the heating rate during heating to a temperature range in which decomposition occurs to prevent cracking and dopant migration.

【d)乾燥工程の幾つかの点において物質移動が生じ得
る。
(d) Mass transfer may occur at several points in the drying process.

製品が最初に乾燥される時、溶液中に留まるドパントは
表面に移動し、溶媒が蒸発するに従ってそこに沈積する
。もし溶媒が激しく蒸発するか沸騰するならば、沈積し
たドパントすら置換され得るのである。分解後、もしド
パントの結晶が小さければ、それらは気相中を運ばれる
。もしドパントが充分な蒸気圧を持っているなら‘よ、
気相によるドパントの再分配が生ずる。もしドパントが
液体であるならば、重力により再分配される。{e1
ヒドロキシルイオンの除去ヒドロキシルイオンは、導波
管として用いるのにいよいよ有害である赤外線付近の吸
収帯を形成している。
When the product is first dried, the dopant that remains in solution migrates to the surface and is deposited there as the solvent evaporates. If the solvent evaporates violently or boils, even the precipitated dopants can be displaced. After decomposition, if the dopant crystals are small, they are transported in the gas phase. If the dopant has sufficient vapor pressure,
A redistribution of the dopant by the gas phase occurs. If the dopant is a liquid, it will be redistributed by gravity. {e1
Removal of Hydroxyl IonsHydroxyl ions form an absorption band near the infrared, which is even more harmful for use as a waveguide.

この理由または他の理由からヒドロキシルイオンを除去
したいと望むならば、次のように複雑な問題が生ずる。
即ち、ある程度の量のヒドロキシルイオンはガラス中に
入り込んでおり、高温での長期の熱処理でのみ除去され
得るのである。しかし、同じ温度範囲で、気孔が潰れ始
め、ヒドロキシルイオンはガラス中に入り込んでしまう
。以下に、これらの問題を適切に解決する好ましい方法
のアウトラインを示す。大部分の溶媒の最初の除去は沸
騰が生じない条件を採用することによりなされる。水溶
性溶液の場合には2つの手段が用いられた。その1つは
、沈積したドパントを有する気孔質ガラス製品を最初に
デシケータ−中で(1気圧の下で)2を0で2独特間乾
燥し、次いで乾燥炉に入れる方法である。他の方法は、
製品を真空中100qo以下で溶液の凝固点以上の温度
下に置くことからなる。この方法では、ドパントとして
CsNQの水溶液を用いた時に、4℃で2岬時間の条件
とするのが便利であることがわかった。更に亀裂の発生
を少なくするには、水性の溶媒を用いる場合、最後にガ
ラスと反応しない非水性溶媒で製品を洗浄することが便
利であることが判った。このことはヒドロキシルィオン
の除去の助けとなるものと考えられる。適切な溶媒は例
えばメチルアルコールである。また、1000以下に維
持されたガラス製品を乾燥炉に運ぶ前に真空下でゆっく
り室温まで暖め、そして通常2独特間維持するのが好ま
しいことが判った。
If one wishes to remove hydroxyl ions for this or other reasons, a complex problem arises as follows.
That is, a certain amount of hydroxyl ions are trapped in the glass and can only be removed by prolonged heat treatment at high temperatures. However, over the same temperature range, the pores begin to collapse, allowing hydroxyl ions to enter the glass. Below is an outline of a preferred method that appropriately solves these problems. Initial removal of most of the solvent is accomplished by employing conditions where boiling does not occur. In the case of aqueous solutions, two approaches were used. One method is to first dry the porous glass article with the deposited dopants in a desiccator (under 1 atmosphere) for 2 hours at 0.2°C and then place it in a drying oven. Another method is
It consists of placing the product in a vacuum at 100 qo or less and at a temperature above the freezing point of the solution. In this method, when an aqueous solution of CsNQ was used as a dopant, it was found convenient to set the conditions at 4° C. for 2 hours. To further reduce the occurrence of cracks, it has been found convenient, when using an aqueous solvent, to wash the product at the end with a non-aqueous solvent that does not react with the glass. This is believed to help remove hydroxylions. A suitable solvent is, for example, methyl alcohol. It has also been found that it is preferable to warm the glassware maintained below 1000 °C slowly to room temperature under vacuum and usually maintain it for 2 hours before transporting it to the drying oven.

ドパントの非水性溶液の場合、ガラス製品を室温で真空
下に2少時間置き、次いで乾燥炉に運ぶのが適切である
ことが判った。
In the case of non-aqueous solutions of the dopant, it has been found appropriate to place the glassware under vacuum at room temperature for a few hours and then transport it to a drying oven.

このことにより、水性溶液を用いた方法に比較して工程
はスピードアップされる。乾燥炉においては、低い加熱
域重度は亀裂の発生を低下させドパントの再分配を避け
得るので、試料は真空下で3ぴCノ時間以下、好ましく
は15℃/時間の加熱速度で高乾燥温度まで加熱するこ
とが望ましい。
This speeds up the process compared to methods using aqueous solutions. In the drying oven, the samples are dried at a high drying temperature under vacuum with a heating rate of no more than 3 pC/h, preferably at a heating rate of 15 °C/h, since a low heating range severity can reduce cracking and avoid dopant redistribution. It is desirable to heat it up to

適切な低加熱Q蓋度はプロセスの経済性を左右するであ
ろう。
Appropriate low heating Q coverage will determine the economics of the process.

ある場合には、全工程を通じて製品の生産速度を増加さ
せるために、高い破壊率を受けれた方がコストからみて
効果的である。しかし、加熱Q重度の増加は、また、亀
裂の生じない製品の所望の屈燈率分布を破壊する危険の
増大に対し、バランスをとる必要もあるのである。実施
例肌は、少なくとも用いたドパントに関する限り、この
問題は50oo/時の加熱速度で生ずることを示してい
る。高乾燥温度は気孔質ガラスマトリックスに依存して
いる。
In some cases, it is cost effective to undergo a high rate of destruction in order to increase the rate of product production throughout the process. However, the increase in heating Q severity also needs to be balanced against the increased risk of destroying the desired refractive index distribution of the crack-free product. The example skins show that this problem occurs at a heating rate of 50 oo/hour, at least as far as the dopant used is concerned. High drying temperatures depend on the porous glass matrix.

最初に未充填の製品の気孔を潰し、そのガラス転移点T
gを測定することにより、適切な価値を見出すことがで
きる。そして好ましくは、ガラス転移点以下50qoと
150つ○の間で高乾燥温度を選択するのがよい。また
、更に好ましくはガラス転移点以下75ないし1200
0の狭い範囲がよい。乾燥の次の段階はガラスをこの高
乾燥温度下で5なし・し20斑時間、好ましくは40な
し、し12即時間給持することである。
First, the pores of the unfilled product are crushed, and its glass transition point T
Appropriate value can be found by measuring g. Preferably, the high drying temperature is selected between 50 qo and 150 qo below the glass transition point. More preferably, the temperature is 75 to 1200 below the glass transition point.
A narrow range of 0 is better. The next step in drying is to hold the glass under this high drying temperature for 5 to 20 hours, preferably 40 to 12 hours.

この期間、ガラスを真空下、または選択されたガスの下
で大気圧下に保つことができる。このことにより乾燥工
程が助けられるので、ガラス製品の周囲にガスを通すこ
とが望ましい。また、維持期間中の乾燥条件がどのよう
なものであっても、赤外線付近の吸収を低下させたいと
思うならば、・そしてガラス中に残留鉄分が存在するな
らば、試料を酸化条件下にさらすことが望ましい。この
酸イリ段階でガラス中のFe2十/Fe3十の比が減少
し、従ってFe2十イオンによる吸収が低下する。好ま
しい手順によると、725q○のガラス転移点を有する
気孔質ガラス製品を625℃(ガラス転移点以下10び
0)で9曲時間、試料の周囲に酸素ガスを流しつつ熱処
理するものである。‘6}固 化 乾燥工程が完了すると、製品の気孔は直ちに潰される。
During this period, the glass can be kept under vacuum or at atmospheric pressure under a selected gas. It is desirable to pass gas around the glassware as this assists in the drying process. Also, whatever the drying conditions during the maintenance period, if it is desired to reduce the absorption near the infrared, and if there is residual iron in the glass, the sample should be subjected to oxidizing conditions. Exposure is desirable. At this acidic stage, the Fe20/Fe30 ratio in the glass decreases, and therefore the absorption by Fe20 ions decreases. According to a preferred procedure, a porous glass article having a glass transition temperature of 725q○ is heat treated at 625° C. (10 to 0 below the glass transition temperature) for 9 hours with oxygen gas flowing around the sample. '6} Once the solidification and drying process is completed, the pores of the product are immediately crushed.

製品の温度は固化が生ずる温度まで急速に上昇される。
製品の気孔が潰されると固化は完了し、製品は室温まで
冷却される。もし製品が固化温度以上への再加熱により
更に加工されるものであるならば、固化工程は常圧かそ
れ以下の圧力下で行なわねばならない。そうしないと、
再加熱においてガスの発生が生じ易く、泡が形成されて
しまう。マトリックスが相分離し得るガラスから生成さ
れる場合、酸素の減圧下(約1/5バール)で、固化が
生ずる82500まで気孔質ガラス試料を加熱すること
が望ましい。
The temperature of the product is rapidly raised to a temperature at which solidification occurs.
Solidification is complete when the pores of the product are collapsed and the product is cooled to room temperature. If the product is to be further processed by reheating above the solidification temperature, the solidification step must be carried out at or below atmospheric pressure. If I do not,
Gas generation is likely to occur during reheating, resulting in the formation of bubbles. If the matrix is produced from a glass capable of phase separation, it is desirable to heat the porous glass sample under reduced pressure of oxygen (approximately 1/5 bar) to 82,500 ℃, at which solidification occurs.

以下にこの発明の実施例を示すが、これらはこの発明を
何ら限定するものではない。
Examples of the present invention are shown below, but these are not intended to limit the invention in any way.

実施例1−V 実施例1−Vは、気孔質マトリックスをさまざまの濃度
のドパントの水溶液で処理し、固化して、異つた濃度の
ドパントを有するガラスとした例を示す。
Example 1-V Example 1-V illustrates the treatment of a porous matrix with aqueous solutions of dopants at various concentrations and solidification into glasses with different concentrations of dopants.

相分離し得るガラスから気孔質マトリックスを生成する
一般的手順および後続の処理を以下に示す。また、各実
施例は、ある濃度範囲の異つたドパント、異つた固化温
度および異つた最終ガラス組成を用いた例を示す。熔融
および成形 4モル%のNa20、4モル%のK20、36モル%の
B203および56モル%のSi02の組成を有するガ
ラスを熔融し、燈拝して均一な熔融物を生成し、これを
引いて直径0.7なし、し0.&かのガラス棒を得た。
A general procedure and subsequent processing to produce a porous matrix from a phase-separable glass is provided below. Each example also illustrates the use of different dopants in a range of concentrations, different solidification temperatures, and different final glass compositions. Melting and Forming A glass with a composition of 4 mol% Na20, 4 mol% K20, 36 mol% B203 and 56 mol% Si02 was melted and heated to produce a homogeneous melt, which was drawn. 0.7 in diameter, 0.7 in diameter. & got that glass rod.

冷却コイルを用いた熱処理ガラス棒を550qCで2時
間熱処理して相分離を生ぜしめた。
Heat Treatment Using a Cooling Coil Glass rods were heat treated at 550 qC for 2 hours to cause phase separation.

リーチング前のエッチング 5%のHF溶液中で1の秒間それぞれのガラス棒をエッ
チングし、次いで3硯砂間水洗した。
Etching before leaching Each glass rod was etched for 1 second in a 5% HF solution and then rinsed with water for three inkstone sand intervals.

リーチングガラス棒を2の重量%のN比CIを含む*M
CIにより95oCでリーチングした。
Leaching glass rod containing N ratio CI of 2% by weight*M
Leaching was performed at 95oC using CI.

リーチング時間は、重量減少速度がほとんどゼロとなる
段階に到達するよう、あらかじめ試行して選択された。
これらの実施例で選択されたりーチング時間は、3q時
間を越えるものであった。リーチング中、リーチング液
中に4000の析出温度領域を設けることにより、リー
チング剤の棚酸濃度は50夕/そ以下に維持された。こ
のことによりリーチングはスピードアップし、マトリッ
クスの気孔内の棚素化合物の再沈積を避けることができ
た。リーチング溶液からのN比CIの次積がないように
40午0が選択されているのである。この温度は試料の
破壊を大きく減少させるように適切な量が溶液内に維持
されたためのNはCIの飽和温度以上の温度である。洗
浄 リーチングされたものを脱イオン水で洗浄した。
The leaching time was chosen in advance to reach a stage where the rate of weight loss was almost zero.
The trailing time selected in these examples was greater than 3q hours. During leaching, the shelf acid concentration of the leaching agent was maintained below 50°C by providing a precipitation temperature range of 4000°C in the leaching solution. This speeded up the leaching and avoided redeposition of the shelving compounds in the pores of the matrix. 40:00 is chosen so that there is no cross-product of the N ratio CI from the leaching solution. This temperature is above the saturation temperature of the CI so that a suitable amount of N is maintained in solution to greatly reduce sample destruction. Washing The leached material was washed with deionized water.

洗浄のサイクルは便宜上流出液中の鉄の濃度を求めるこ
とにより制御された。洗浄は便宜上ガラス1体積あたり
1の本鏡の水を用いて室温下で行なわれた。非連続操作
では、水を約6ないし8回交換し、約3日間の洗浄時間
とした方がよい。それぞれの水の交換に際し、鉄濃度は
、新鮮な洗浄水の追加時に、その濃度の1び分の1に減
少するので、鉄濃度の測定を行なわなくとも洗浄により
充分な低レベルの鉄濃度が達成されているものと考える
ことができる。充填 洗浄水を各ドパントの水溶液である充填溶液と単に置換
することによって、最後の洗浄工程から充填工程へスム
ーズに移行させた方がよい。
The washing cycles were conveniently controlled by determining the concentration of iron in the effluent. For convenience, cleaning was carried out at room temperature using 1 portion of water per volume of glass. In discontinuous operation, the water should be changed about 6 to 8 times, giving a wash time of about 3 days. With each water change, the iron concentration is reduced by a factor of 1 when fresh wash water is added, so that washing can produce sufficiently low levels of iron even without iron concentration measurements. It can be considered that this has been achieved. It is better to simply replace the fill wash water with the fill solution, which is an aqueous solution of each dopant, to provide a smooth transition from the last wash step to the fill step.

これは水を抜いて、気孔質ガラス棒を収容するチューブ
に充填溶液を満たすことによりなされる。実施例1なし
、しNにおいて、試料を充填溶液から除去し、2〆0に
冷却すると、ドパントは、気孔を満たしている残留溶液
における220の水溶解性に相当する量が部分的に沈積
した。(例えば、残留する100の‘の溶液あたり10
夕のBa(N03)2が、2を0での熱的沈積の後に気
孔内の水に溶解している。同様に残留する100の【の
溶液あたり6夕の日3B03が、気孔内の水に溶解して
いる。)ドパントの残りは、気孔費製品を大気圧下のデ
シケーターに2〆Cで2傘時間置くことにより開始され
る乾燥工程中に次覆した。次いで、高乾燥温度(既に定
義されている)までlyo/時の昇温速度で昇温した炉
の中で真空下での乾燥が続けられた。この高乾燥温度は
既述の方法で決定されたが、実施例1ないし畑で用いた
試料では625o0であった。維持時間次に周囲に酸素
ガスを流しつつ、ガラス棒を96時間62ず○の温度に
維持した。
This is done by draining the water and filling the tube containing the porous glass rod with the filling solution. In Example 1 None, when the sample was removed from the filling solution and cooled to 20°C, the dopant was partially deposited in an amount corresponding to the water solubility of 220 in the residual solution filling the pores. . (e.g. 10% per 100' solution remaining
The evening Ba(N03)2 is dissolved in the water in the pores after thermal deposition at 0. Similarly, 6 Yuhi 3B03 per 100 remaining solutions are dissolved in the water in the pores. ) The remainder of the dopant was subverted during the drying process, which was initiated by placing the porosity product in a desiccator at atmospheric pressure for 2 hours at 2°C. Drying under vacuum was then continued in an oven heated at a heating rate of lyo/h to the high drying temperature (previously defined). This high drying temperature was determined by the method described above, and was 625o0 for the samples used in Example 1 and in the field. Holding time: The glass rod was then maintained at a temperature of 62 mm for 96 hours with oxygen gas flowing around it.

固化 維持時間が完了すると、直ちに気泡破壊工程にガラス製
品をかけた。
Upon completion of the holding time, the glassware was immediately subjected to a bubble bursting step.

即ち、ガラス製品の温度を気泡破壊が生ずる温度に昇温
し、固化したガラス綾を生成した。この工程は減圧の酸
素雰囲気(約1/ふゞール)で行なわれ、最終温度は表
で与えられている。実施例1 実施例1.1 実施例 m POO+B203による分子充填 ドパント(Pb(N03)2,公B03水溶液)ガラス
樺番号7、水100ccあたり40夕のP(NQ)2と
10夕の日3803からなるドパント溶液による8計○
で1幼時間の充填および82がoでの気泡破壊実施例
N 母○十B203による分子充填 ドパント(母(N03)2,瓜B03水溶液)ガラス榛
番号8、水100ccあたり12夕のBa(N03)2
と6夕の日3803からなるドパント溶液による85つ
0で4時間の充填および83000での気泡破壊実施例
V 上記実施例はいずれもガラス榛の均一ドーピングに関す
るものである。
That is, the temperature of the glass product was raised to a temperature at which bubble destruction occurred, and solidified glass twill was produced. This step is carried out in a reduced pressure oxygen atmosphere (approx. 1/F) and the final temperatures are given in the table. Example 1 Example 1.1 Example m Molecularly filled dopant (Pb(N03)2, public B03 aqueous solution) with POO+B203 Glass birch number 7, P(NQ)2 of 40 evenings and 10 evenings per 100 cc of water from 3803 8 total due to the dopant solution ○
Example of filling for 1 hour and breaking bubbles at 82 o
Molecularly filled dopant with N mother ○1 B203 (mother (N03) 2, melon B03 aqueous solution) glass comb number 8, Ba (N03) 2 of 12 minutes per 100cc of water
and 6 Yuhi 3803 for 4 hours of filling at 85 0 and bubble bursting at 83000 Example V The above examples all relate to uniform doping of glass combs.

上述のように、気孔内にドパント溶液が拡散するに充分
な時間ガラス棒を放置し、気泡破壌されたガラス棒に或
る屈折率分布を得るように、ガラス棒の外層部のドバン
ト濃度を減少させることが可能である。既に示した手順
により、2つの気孔質ガラス榛を製造し、溶液100机
に120夕のCsN03である濃度のCsN03水溶液
に95ooで4時間以上浸潰した。次にガラス棒を95
qoの水に移し、それぞれ11分および2の片放置した
。そして、所定時間の経過後、それぞれのガラス棒を0
℃の水に10分間浸燈し、CsNQの熱枕積を生ぜしめ
た。次いで溶媒を除去し、上述の方法でガラス棒を気泡
破壊処理した。得られた屈折率分布を第4図に示す。実
施例 の 上記万法により製造された幾つかの気孔質ガラス榛を表
Vに示すようなCsN03およびCsC03溶液中に9
5つ0で4時間以上浸潰した。
As mentioned above, the glass rod is left for a sufficient period of time for the dopant solution to diffuse into the pores, and the dopant concentration in the outer layer of the glass rod is adjusted so that a certain refractive index distribution is obtained in the glass rod in which the bubbles have been ruptured. It is possible to reduce the Two porous glass combs were prepared according to the procedure described above and immersed in an aqueous CsN03 solution at a concentration of 95 mm CsN03 for over 4 hours at 100 mm/120 mm CsN03. Next, add 95 glass rods.
qo water and left for 11 minutes and 2 minutes, respectively. After a predetermined period of time, each glass rod is
It was immersed in water at ℃ for 10 minutes to generate a hot pillow of CsNQ. The solvent was then removed and the glass rod was bubble-busted as described above. The obtained refractive index distribution is shown in FIG. Some porous glass shavings produced by the above-mentioned method in Examples were placed in CsN03 and CsC03 solutions as shown in Table V.
It was soaked for more than 4 hours at 5 points.

次にこれらガラス榛を脱ドパント化して階段状屈折率分
布を得た。(ガラス榛試料13の屈折率分布は第5図に
示されている。)脱ドパント化に要する時間は第3図を
用いて決定された。(即ち、ガラス榛試料13の場合、
y(ら)=0.50であり、第3図によりto=300
(分))充填されたガラス綾を氷水中に300分浸糟す
ることによって脱ドパント化し、次に水を除去し、そし
て上述の方法でガラス榛を気泡破壊した。ガラス棒の中
央部における屈折率を表V‘こ示す。表V 実施例 肌 既に述べたように、ドパントを充填したガラス棒を使用
するとき、0℃と600qo付近の間の温度で低速度で
乾燥することが重要である。
Next, these glass rods were de-dopantized to obtain a step-like refractive index distribution. (The refractive index profile of glass comb sample 13 is shown in FIG. 5.) The time required for dedopantization was determined using FIG. (In other words, in the case of glass comb sample 13,
y(ra) = 0.50, and according to Figure 3, to = 300
(min)) The filled glass twill was de-dopantized by soaking in ice water for 300 minutes, then the water was removed and the glass twill was bubble-broken as described above. Table V' shows the refractive index at the center of the glass rod. Table V Examples Skin As already mentioned, when using dopant-filled glass rods, it is important to dry at low speeds at temperatures between 0° C. and around 600 qo.

この実施例では異つた加熱速度による屈折率分布の違い
を例示する。実施例Vで用いられた幾つかの充填された
気孔質ガラス棒は脱ドパント化されて実施例ので示され
たような階段状屈折率分布を生じた。熱的次積の後、ガ
ラス綾を4℃で24時間真空下で乾燥した。次に1時間
あたり50,30,15o0の各昇温速度で真空下加熱
した。得られた屈折率分布を第5図に示す。1時間あた
り100つ0の昇温速度では少なからぬガラス棒の破壊
を生じた。
This example illustrates the difference in refractive index distribution due to different heating rates. Some of the filled porous glass rods used in Example V were dedopantized to produce a stepped index profile as shown in Example V. After thermal condensation, the glass twill was dried under vacuum at 4° C. for 24 hours. Next, heating was carried out under vacuum at heating rates of 50, 30, and 15 o0 per hour. The obtained refractive index distribution is shown in FIG. A heating rate of 100° per hour resulted in considerable breakage of the glass rods.

次鏡したドパント分布を変更させたくないときには、昇
温速度は2ぴ○/時間以下が好ましい。繊維加工するた
めにlyo/時間で加熱された榛を選択した。
When it is desired not to change the mirrored dopant distribution, the heating rate is preferably 2 pi/hour or less. A comb heated at lyo/hour was selected for fiber processing.

ガラス綾子豚成形体を2つのガス酸素トーチの対向する
炎の間に供輪脅し、その熔融端部を手動で引いて繊維と
した。この繊維の終端部は繊維を185〆の直径になる
ように引く回転ドラムに取付けられている。この繊維に
、0.&で透過中心を導いた100Aの広さの干渉フィ
ルターにより選択されたスペクトル域を有する白色光を
照した。吸収物質を、鎧装の形式を取り除くに充分な長
さに沿って鎧菱と接触させた。透過強度1(1)を長い
繊維について測定した。この時、1肌を除くすべての繊
維が取り除かれ、再び透過強度を測定した。透過強度の
損失(dB/松)は次の式で与えられる。損失(凪/物
)=1■。
The glass twill piglet molded body was placed between the opposing flames of two gas oxygen torches and the molten end was manually pulled into fibers. The end of the fiber is attached to a rotating drum which draws the fiber to a diameter of 185 mm. This fiber has 0. A white light with a selected spectral range was illuminated by a 100 A wide interference filter whose transmission center was guided by &. The absorbent material was contacted with the armor along a length sufficient to remove any form of armor. Transmission intensity 1(1) was measured on long fibers. At this time, all fibers except one skin were removed and the transmission intensity was measured again. The loss in transmitted intensity (dB/pine) is given by the following equation: Loss (calm/thing) = 1■.

織ハ式中、1=12−1,であり、12と1,はそれぞ
れ長い繊維と短かし、繊維の長さ(松)である。
In the weaving formula, 1=12-1, where 12 and 1 are the long and short fibers, respectively, and the length of the fiber (pine).

透過強度の損失は多くの通信用途に必要な10の旧/物
より少ない2&旧/肋であった。実施例 地 実施例1一Wの最初の部分で記したように、リーチング
および洗浄した後の充填された気孔質ガラス綾を溶液1
00ccあたり120夕のCsN03溶液中に95oo
で4時間浸潰した。
The loss in transmission intensity was 2&lt;/RTI&gt; less than the 10&lt;/RTI&gt; necessary for many communications applications. EXAMPLE Example 1 The filled porous glass twill after leaching and washing was treated with solution 1 as described in the first part of W.
95oo in CsN03 solution of 120mm per 00cc
Soaked for 4 hours.

この試料をドパントが部分的に枕鏡する温度である2〆
0に冷却した。次に室温下で2蝿時間デシケーター中で
乾燥した。得られた試料は均一に充填されているので、
ある分布を導入するために4℃の温度下で、水により2
時間次に洲のHN03で3び分間洗浄した。次いで同じ
温度下で真空乾燥した。大部分の水が除去されると、こ
の発明における好ましい手順において示したように、次
第に温度が上昇して試料はゆっくりと乾燥された。中間
温度ではCsN03はCs20とさまざまの窒素酸化物
に分解した。試料が白色から透明に変ったときに固化は
完了し、試料は炉から除かれた。最終製品の組成は90
.6%のSi02、3.4%のB203および6.0%
のCs20(いずれもモル%)であり、不純物である遷
移金属は100万分部に対し1碇瓢であった。実施例
K 既に示したように、ドパント、溶媒、および充填および
脱ドパントの操作条件の選択、所望の結果を得るための
これらパラメーターの組合せおよび置換、または操作条
件の修正等を広く変化させることができる。
The sample was cooled to 20°C, the temperature at which the dopant was partially absorbed. It was then dried in a desiccator for 2 hours at room temperature. Since the obtained sample is uniformly filled,
2 with water at a temperature of 4°C to introduce a certain distribution.
Then washed with Suzu HN03 for 3 minutes. It was then vacuum dried at the same temperature. Once most of the water was removed, the temperature was gradually increased and the sample was slowly dried as indicated in the preferred procedure of this invention. At intermediate temperatures, CsN03 decomposed into Cs20 and various nitrogen oxides. Solidification was complete when the sample turned from white to clear and the sample was removed from the oven. The composition of the final product is 90
.. 6% Si02, 3.4% B203 and 6.0%
of Cs20 (all mol %), and the impurity transition metal was 1 part per million. Example
K As already indicated, wide variations can be made in the selection of dopants, solvents, and loading and dedopant operating conditions, combinations and substitutions of these parameters to obtain desired results, or modifications of operating conditions, etc.

この発明は当業者に対し指針を与えており、この実施例
は、満足すべき結果を得たパラメーターの置換および組
合せを示すものである。使用した気孔質ガラス榛はすべ
て既述した一般的手順により製造されており、溶媒の除
去と加熱は、好ましい条件下で実施された。得られた結
果を第の表に示す。
This invention provides guidance to those skilled in the art, and this example illustrates substitutions and combinations of parameters that yielded satisfactory results. All porous glass shavings used were prepared by the general procedure previously described, and solvent removal and heating were performed under favorable conditions. The results obtained are shown in Table 1.

この表の列と行の注を以下に示す。第1列 使用したド
パソト。
Column and row notes for this table are listed below. 1st column Dopa Soto used.

第2列 100の‘溶液あたりのドパント濃度。2nd column 100' dopant concentration per solution.

第3列 溶媒、即ち最初の充填工程で用いた溶媒。第4
列 温度(℃)および最初の充填工程に要した時間。
3rd column Solvent, ie the solvent used in the first filling step. Fourth
Column Temperature (°C) and time required for the first filling process.

第5列 溶媒A、この溶媒は濃度を減少させ屈折率変化
を起すために、またドパントの次積を生ぜしめるために
使用される。
Column 5: Solvent A. This solvent is used to reduce the concentration and cause the refractive index change and to produce the dopant order product.

第6列 温度(00)およびドパントの枕積と屈折率分
布の変化に要する時間。
Column 6 Temperature (00) and time required for changes in dopant volume and refractive index distribution.

第7列 溶媒Bはマトリックス中のドパント濃度を適切
に調節するために使用される。
Column 7 Solvent B is used to properly adjust the dopant concentration in the matrix.

溶媒除去前に更に汝積を生ぜしめることに よって、ガラス表面付近のドパント濃度 のより完全な減少が可能となる。may cause further accumulation before solvent removal. Therefore, the dopant concentration near the glass surface A more complete reduction is possible.

第8列 温度(℃)および更なる溶媒処理によるドパン
ト分布を調節するために要する時間。
Column 8 Temperature (°C) and time required to adjust dopant distribution by further solvent treatment.

第9列 乾燥を開始する温度(00)を示す。9th column indicates the temperature (00) at which drying starts.

(V)は真空下での乾燥、(A)は最初の段階でのデシ
ケーター中における大気圧 下での乾燥を示す。
(V) shows drying under vacuum, (A) shows drying at atmospheric pressure in a desiccator in the first stage.

第10列 屈折率の測定値を示す。10th column shows the measured value of refractive index.

第1行 実施例ののガラス蟻試料13と同じであり、第
2行との比較を含んでいる。
The first row is the same as the glass ant sample 13 of the example and includes a comparison with the second row.

第2行はメタノールおよび水による更なる処 理を含んでおり、一方、同じ充填溶液を 用いているが、屈折率の違いは増加して いる。The second row is further treated with methanol and water. while the same filling solution However, the difference in refractive index increases. There is.

第3行 CsNQを溶解度の高いCs2CQと置換して
いる。
3rd row: CsNQ is replaced with Cs2CQ, which has high solubility.

そのため充填操作は室温で実施し得る。The filling operation can therefore be carried out at room temperature.

第4行ないし9行 異なったドパントと溶媒の組合せを
用いている。
Lines 4 to 9 Different dopant and solvent combinations are used.

第10および11行 ドパントの混合物の使用を示して
いる。
Lines 10 and 11 indicate the use of a mixture of dopants.

第12行 ドパントとして硝酸ネオジムを使用し、また
有機溶媒を使用している。
Line 12 Neodymium nitrate is used as a dopant, and an organic solvent is also used.

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【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図は】0ぴ0でCsN03溶液中に気孔質ガラス榛
を浸糟することによって得られた重量分率を表わすグラ
フ、第2図は気孔質ガラス棒に10ぴ○でCsN03を
充填した後、100午○で水中に浸潰して得た重量分率
の損失を示すグラフ、第3図は気孔質ガラス棒に100
qCでCsN03を充填した後、4℃で水中に浸燈して
得た重量分率の損失を示すグラフ、第4図は実施例Vの
ガラス棒の屈折率分布を示すグラフであり曲線1および
2はそれぞれ11分および2ひげ間脱ドパント化した場
合を示し、第5図は充填された実施例のの表Vのガラス
綾試料13の屈折率分布を示すグラフであり、曲線1,
2および3はそれぞれ実施例Wによる昇温速度15,3
0および50℃ノトr.でガラス榛が昇温された場合を
示す。 FIGURE I FIGURE 2 FIGURE 3 FIGURE 4 FIGURE 5
Figure 1 is a graph representing the weight fraction obtained by soaking a porous glass rod in a CsN03 solution at 0 p0, and Figure 2 is a graph representing the weight fraction obtained by soaking a porous glass rod in a CsN03 solution at 10 p0. Figure 3 is a graph showing the loss of weight fraction obtained by immersion in water at 100 pm after immersion in porous glass rod.
Graph showing the loss of weight fraction obtained by immersion in water at 4° C. after filling CsN03 with qC. FIG. 4 is a graph showing the refractive index distribution of the glass rod of Example V; 2 shows the cases of 11 minutes and 2 whisker dedopantization, respectively, and FIG.
2 and 3 are heating rates of 15 and 3 according to Example W, respectively.
0 and 50°C. This shows the case where the temperature of the glass stylus is raised. FIGURE I FIGURE 2 FIGURE 3 FIGURE 4 FIGURE 5

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1 気孔質ガラスプリフオームをドパントの溶液に浸漬
して溶液を気孔質ガラスプリフオームに含浸させること
により内部連通気孔を有する気孔質ガラスプリフオーム
に少なくとも1種のドパントを添加する工程と、前記溶
液からドパントをプリフオーム中に沈積させる工程と、
気孔質プリフオームから溶媒を除去する工程と、気孔質
プリフオームをコラプスして中実体とする工程とからな
るガラス製品の製造法において、含浸された気孔質ガラ
スプリフオームの温度を変化させて溶液内のドパントの
溶解度を減少させ、溶媒の実質的な蒸発前に気孔質ガラ
スプリフオーム内にドパントを沈積せしめる工程、およ
び乾燥して気孔から溶媒を除去し、コラプス後にガラス
製品を得る工程を具備するガラス製品の製造方法。 2 ほぼすべてのドパントが沈積する前にわずかの溶媒
が蒸発せしめられる特許請求の範囲第1項記載の方法。 3 第2のドパントが導入される特許請求の範囲第2項
記載の方法。4 溶媒の除去のための加熱前に、気孔質
ガラスプリフオームの外層部のドパント濃度を減少させ
るために、ドパントの溶解度が最初の溶媒におけるより
も実質的に低い第2の溶媒に気孔質ガラスプリフオーム
を更に浸漬する特許請求の範囲第1項記載の方法。 5 ドパント溶液への浸漬後およびドパントの沈積前に
、気孔内のドパントの濃度を変化させるように、ガラス
製品をドパントのための溶媒に浸漬する特許請求の範囲
第1項記載の方法。 6 溶媒の除去を、沸騰が生じない条件を用いて行なう
特許請求の範囲第1項記載の方法。 7 溶媒の除去を、真空中室温以下の温度下で開始する
特許請求の範囲第1項記載のガラス製品の製造方法。 8 溶媒は水であり、溶媒の除去はデシケーター中で室
温付近の温度下で開始する特許請求の範囲第1項記載の
ガラス製品の製造方法。 9 溶媒は水であり、乾燥の開始前に有機溶媒と置換す
る特許請求の範囲第1項記載のガラス製品の製造方法。 10 大部分の溶媒が除去された後に、プリフオームと
して用いたドーピングされていない固化ガラスのガラス
転移温度以下の温度である50ないし150℃まで、1
00℃/hr以下の遅い昇温速度でガラス製品を加熱す
る特許請求の範囲第1項記載のガラス製品の製造方法。
11 ガラス製品を真空中で加熱する特許請求の範囲第
1項記載のガラス製品の製造方法。12 ドパントは屈
折率を変化させ得る特許請求の範囲第1項記載の方法。 13 気孔質ガラスプリフオームとして用いたドーピン
グされていない固化ガラスのガラス転移温度以下の温度
である50ないし150℃の高乾燥温度にガラス製品を
維持するかまたは極めて小さい昇温速度で加熱する特許
請求の範囲第1項記載のガラス製品の製造方法。 14 高乾燥温度はガラス転移温度以下の75ないし1
25℃である特許請求の範囲第13項記載のガラス製品
の製造方法。 15 高乾燥温度の保持時間の少なくとも1部の時間、
製品を酸化雰囲気に維持する特許請求の範囲第13項記
載のガラス製品の製造方法。 16 高乾燥温度の保持時間は5ないし200時間であ
る特許請求の範囲第13項記載のガラス製品の製造方法
。 17 高乾燥温度の保持時間は40ないし125時間で
ある特許請求の範囲第15項記載のガラス製品の製造方
法。 18 溶媒または分解生成物の除去がほぼ完了した後、
気孔質製品の温度をコラプスが生ずる温度まで上昇させ
る特許請求の範囲第1項記載のガラス製品の製造方法。 19 最終の温度上昇を大気圧以下で行なう特許請求の
範囲第18項記載のガラス製品の製造方法。20 コラ
プス温度への最終の温度上昇が行なわれる雰囲気は酸化
雰囲気である特許請求の範囲第19項記載のガラス製品
の製造方法。 21 ドパントは、それぞれ水和または非水和又はその
混合物の形の、Ge,Pb,Al,P,B、アルカリ金
属、アルカリ土類金属および希土類金属の酸化物、硝酸
塩、炭酸塩、酢酸塩、燐酸塩、硼酸塩、砒酸塩、珪酸塩
からなる群から選択される物質である特許請求の範囲第
1項記載のガラス製品の製造方法。 22 ドパントはCs,Rb,Pb,Al,Na,Nd
,BまたはKのそれぞれ化合物またはこれらの混合物で
ある特許請求の範囲第21項記載のガラス製品の製造方
法。 23 ドパントはCsの化合物である特許請求の範囲第
21項記載のガラス製品の製造方法。 24 ドパントはCsNO_3である特許請求の範囲第
21項記載のガラス製品の製造方法。 25 ドパントはNdの化合物である特許請求の範囲第
21項記載のガラス製品の製造方法。 26 2ないし15モル%のドパントをガラス内に添加
する特許請求の範囲第21項記載のガラス製品の製造方
法。 27 5ないし10モル%のドパントをガラス内に添加
する特許請求の範囲第26項記載のガラス製品の製造方
法。 28 溶媒は、水、アルコール、ケトン、エーテル、お
よびこれらの混合物からなる群から選択されたものであ
る特許請求の範囲第1項記載のガラス製品の製造方法。 29 溶媒はアルコールである特許請求の範囲第28項
記載のガラス製品の製造方法。30 溶媒は水である特
許請求の範囲第29項記載のガラス製品の製造方法。 31 気孔質ガラスプリフオーム内のドパント溶液から
ドパントをほぼ完全に沈積させる特許請求の範囲第1項
記載の方法。 32 前記ドパント溶液から約90%を越える硝酸セシ
ウムを沈積させる特許請求の範囲第1項記載の方法。 33 沈積したドパントを含む気孔質ガラスプリフオー
ムをコラプスして中実体とした後にこの中実体をフアイ
バーに引く工程を更に具備する特許請求の範囲第1項記
載の方法。 34 溶液のpHを変えて気孔質ガラスプリフオーム内
にドパントを沈積させる特許請求の範囲第1項記載の方
法。 35 ドープト気孔質ガラスプリフオームを、第2の溶
媒におけるよりもドパントの溶解度が低い第3の溶媒に
浸漬する工程を更に具備する特許請求の範囲第4項記載
の方法。 36 沈積がほぼ完了した後にのみ第2の溶媒の除去を
開始する特許請求の範囲第4項記載の方法。 37 前記ガラス製品は光学ガラス導波管である特許請
求の範囲第1項記載の方法。 38 気孔から溶媒、必要に応じて分解生成物を除去す
るために熱を加える速度を制御してガラス製品に所望の
ドパント分布を与える特許請求の範囲第1項記載の方法
。 39 前記ドパントは、気孔内の溶液の冷却と化学的沈
積との組合せにより沈積される特許請求の範囲第1項記
載の方法。 40 前記ドパントは遷移金属イオン又は希土類金属イ
オンを含む特許請求の範囲第1項記載の方法。 41 前記ドパントはセシウム、ストロンチウム、トリ
ウム、ウラニウム又はバリウムを含む特許請求の範囲第
1項記載の方法。 42 前記溶液は1種以上のドパントを含む特許請求の
範囲第1項記載の方法。 43 それぞれの溶液は他の溶液に含まれないドパント
を含む特許請求の範囲第1項記載の方法。 44 前記溶媒の除去は、他の溶媒による置換による特
許請求の範囲第1項記載の方法。 45 前記ドパントは、リチウム、ナトリウム、カリウ
ム、ルビジウム、セシウム、アルカリ土類金属、遷移金
属、遷移金属に含まれない貴金属、銅、亜鉛、ホウ素、
アルミニウム、タリウム、ゲルマニウム、スズ、亜鉛、
リン、ヒ素、アンチモンおよびビルマスからなる群から
選択された金属の酸化物又は塩である特許請求の範囲第
1項記載の方法。 46 前記気孔質ガラスプリフオームは、アルカリ硼珪
酸塩ガラスからなるガラスプレフオームをプレフオーム
の温度のリーチング溶液によりリーチングし、リーチン
グ溶液をプレフオームの温度以下で20℃以上の析出温
度とすることによりリーチング溶液から硼酸を析出させ
ることにより得られる特許請求の範囲第1項記載の方法
。 47 プレフオームを80℃以上に保つ特許請求の範囲
第46項記載の方法。 48 プレフオームの温度は90℃以上である特許請求
の範囲第47項記載の方法。 49 リーチング溶液は鉱酸である特許請求の範囲第4
6項記載の方法。 50 10重量%以上のNH_4Clがリーチング溶液
内にある特許請求の範囲第49項記載の方法。 51 20重量%以上のNH_4Clがリーチング溶液
内にある特許請求の範囲第49項記載の方法。 52 ガラスプリフオームは90℃以上であり、析出温
度は35ないし50℃であり、鉱酸は塩酸である特許請
求の範囲第51項記載の方法。
[Claims] 1. Adding at least one type of dopant to a porous glass preform having internal communication pores by immersing the porous glass preform in a dopant solution to impregnate the porous glass preform with the solution. and depositing a dopant from the solution into a preform.
In a method for manufacturing glass products that includes the steps of removing the solvent from a porous preform and collapsing the porous preform into a solid body, the temperature of the impregnated porous glass preform is changed to increase the A glass comprising the steps of reducing the solubility of the dopant and depositing the dopant within a porous glass preform prior to substantial evaporation of the solvent, and drying to remove the solvent from the pores to obtain a glass article after collapse. How the product is manufactured. 2. The method of claim 1, wherein a small amount of the solvent is allowed to evaporate before substantially all of the dopant is deposited. 3. The method of claim 2, wherein a second dopant is introduced. 4. Adding the porous glass to a second solvent in which the solubility of the dopant is substantially lower than in the first solvent to reduce the dopant concentration in the outer layer of the porous glass preform prior to heating for solvent removal. 2. The method of claim 1, further comprising dipping the preform. 5. The method of claim 1, wherein the glassware is immersed in a solvent for the dopant so as to change the concentration of the dopant in the pores after immersion in the dopant solution and before deposition of the dopant. 6. The method according to claim 1, wherein the solvent is removed using conditions that do not cause boiling. 7. The method for manufacturing a glass product according to claim 1, wherein the removal of the solvent is started in vacuum at a temperature below room temperature. 8. The method for manufacturing a glass product according to claim 1, wherein the solvent is water, and the removal of the solvent is started in a desiccator at a temperature around room temperature. 9. The method for producing glass products according to claim 1, wherein the solvent is water, and the solvent is replaced with an organic solvent before the start of drying. 10 After most of the solvent has been removed, 1
The method for manufacturing a glass product according to claim 1, wherein the glass product is heated at a slow temperature increase rate of 00° C./hr or less.
11. The method for manufacturing a glass product according to claim 1, wherein the glass product is heated in a vacuum. 12. The method of claim 1, wherein the dopant can change the refractive index. 13 Claims for maintaining the glass product at a high drying temperature of 50 to 150°C, which is below the glass transition temperature of the undoped solidified glass used as a porous glass preform, or heating it at a very low heating rate. A method for manufacturing a glass product according to item 1. 14 High drying temperature is 75 to 1 below the glass transition temperature
14. The method for manufacturing a glass product according to claim 13, wherein the temperature is 25°C. 15 for at least part of the holding time at the high drying temperature;
14. The method of manufacturing a glass product according to claim 13, wherein the product is maintained in an oxidizing atmosphere. 16. The method for producing glass products according to claim 13, wherein the holding time at the high drying temperature is 5 to 200 hours. 17. The method for producing glass products according to claim 15, wherein the high drying temperature is maintained for 40 to 125 hours. 18 After the removal of solvent or decomposition products is nearly complete,
A method for manufacturing a glass product according to claim 1, wherein the temperature of the porous product is increased to a temperature at which collapse occurs. 19. The method for manufacturing a glass product according to claim 18, wherein the final temperature increase is carried out below atmospheric pressure. 20. The method for manufacturing a glass product according to claim 19, wherein the atmosphere in which the final temperature rise to the collapse temperature is carried out is an oxidizing atmosphere. 21 Dopants are oxides, nitrates, carbonates, acetates of Ge, Pb, Al, P, B, alkali metals, alkaline earth metals and rare earth metals, respectively in the form of hydrated or non-hydrated or mixtures thereof; The method for manufacturing a glass product according to claim 1, wherein the material is a substance selected from the group consisting of phosphates, borates, arsenates, and silicates. 22 Dopants are Cs, Rb, Pb, Al, Na, Nd
, B or K or a mixture thereof. 23. The method for manufacturing a glass product according to claim 21, wherein the dopant is a Cs compound. 24. The method for manufacturing a glass product according to claim 21, wherein the dopant is CsNO_3. 25. The method for manufacturing a glass product according to claim 21, wherein the dopant is a Nd compound. 26. The method for manufacturing a glass product according to claim 21, wherein 2 to 15 mol % of dopant is added into the glass. 27. The method for manufacturing a glass product according to claim 26, wherein 5 to 10 mol% of dopant is added to the glass. 28. The method of manufacturing a glass product according to claim 1, wherein the solvent is selected from the group consisting of water, alcohol, ketone, ether, and mixtures thereof. 29. The method for manufacturing a glass product according to claim 28, wherein the solvent is alcohol. 30. The method for manufacturing a glass product according to claim 29, wherein the solvent is water. 31. The method of claim 1, wherein the dopant is substantially completely deposited from the dopant solution within the porous glass preform. 32. The method of claim 1, wherein greater than about 90% of the cesium nitrate is deposited from the dopant solution. 33. The method of claim 1 further comprising the step of collapsing the porous glass preform containing the deposited dopant into a solid body and then drawing the solid body into a fiber. 34. The method of claim 1, wherein the dopant is deposited within the porous glass preform by varying the pH of the solution. 35. The method of claim 4 further comprising the step of immersing the doped porous glass preform in a third solvent in which the dopant has a lower solubility than in the second solvent. 36. The method of claim 4, wherein removal of the second solvent begins only after the deposition is substantially complete. 37. The method of claim 1, wherein the glass article is an optical glass waveguide. 38. The method of claim 1, wherein the rate of heat application is controlled to remove solvent and optionally decomposition products from the pores to provide a desired dopant distribution in the glass product. 39. The method of claim 1, wherein the dopant is deposited by a combination of cooling of the solution within the pores and chemical deposition. 40. The method of claim 1, wherein the dopant comprises a transition metal ion or a rare earth metal ion. 41. The method of claim 1, wherein the dopant comprises cesium, strontium, thorium, uranium or barium. 42. The method of claim 1, wherein the solution includes one or more dopants. 43. The method of claim 1, wherein each solution contains a dopant that is not contained in the other solutions. 44. The method according to claim 1, wherein the removal of the solvent is performed by replacing it with another solvent. 45 The dopants include lithium, sodium, potassium, rubidium, cesium, alkaline earth metals, transition metals, noble metals not included in transition metals, copper, zinc, boron,
Aluminum, thallium, germanium, tin, zinc,
2. The method of claim 1, wherein the metal oxide or salt is selected from the group consisting of phosphorus, arsenic, antimony and bilmuth. 46 The porous glass preform is produced by leaching a glass preform made of alkali borosilicate glass with a leaching solution at the temperature of the preform, and bringing the leaching solution to a precipitation temperature of 20° C. or higher below the temperature of the preform. The method according to claim 1, which is obtained by precipitating boric acid from. 47. The method according to claim 46, wherein the preform is maintained at a temperature of 80° C. or higher. 48. The method according to claim 47, wherein the temperature of the preform is 90° C. or higher. 49 Claim 4, wherein the leaching solution is a mineral acid
The method described in Section 6. 50. The method of claim 49, wherein greater than or equal to 10% by weight of NH_4Cl is present in the leaching solution. 51. The method of claim 49, wherein 20% by weight or more of NH4Cl is in the leaching solution. 52. The method of claim 51, wherein the temperature of the glass preform is 90°C or higher, the precipitation temperature is 35 to 50°C, and the mineral acid is hydrochloric acid.
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