JPS6086053A - Glass product - Google Patents

Glass product

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JPS6086053A
JPS6086053A JP59192736A JP19273684A JPS6086053A JP S6086053 A JPS6086053 A JP S6086053A JP 59192736 A JP59192736 A JP 59192736A JP 19273684 A JP19273684 A JP 19273684A JP S6086053 A JPS6086053 A JP S6086053A
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dopant
solvent
solution
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
(57) [Summary] This bulletin contains application data before electronic filing, so abstract data is not recorded.

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は新規なガラス製品に関し、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
するに適した新規ガラス製品に関する。この発明に係る
ガラス組成物は特に、繊維状に引くことによって30 
、OGHz i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
を形成するに適しており、または2つ以上の光学繊維(
または光学繊維の束)間の電磁エネルギー、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シ、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
おシ、またはレンズとして用いられるガラス製品を形成
するに適しておシ、または中継映像に使用されるガラス
製品全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。その上うな導波管は、2ない
し5dB/kmから100 dB/km以上の減衰値の
もの全作ることができる。光集債回路用には、1dB/
cIn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、5 dB/km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、成る程度結晶性を有する製品をも含む
意味である。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION This invention relates to a new glass product, and more particularly to a new glass product suitable for forming products or devices used in the transmission of light for both video and communications purposes. In particular, the glass composition according to the invention can be made into a fiber with a
It is suitable for forming glass products such as glass fibers used as optical fibers for transmitting electromagnetic energy exceeding OGHZ i, or for forming two or more optical fibers (
Glassware suitable for forming glassware used to couple electromagnetic energy between optical fibers (or bundles of optical fibers) or between light sources or detectors, or used as part of optical integrated circuits Suitable for forming glass products used as active elements in lasers or optical amplifiers, or suitable for forming glass products used as lenses, or for relaying images. Suitable for forming all glass products used. To embody the above and other similar applications, the term glass waveguide may be used herein. Moreover, such waveguides can be made with attenuation values ranging from 2 to 5 dB/km to over 100 dB/km. For optical concentrator circuits, 1dB/
Attenuation values on the order of cIn are used, but for purposes such as telecommunications, less than 5 dB/km is required. . As used herein, the term "glass product" is meant to include products that have some degree of crystallinity.

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、またこの気孔質構造に屈折率修正
成分金加え、更に気孔をつぶすことによって、少なくと
も一断面の軸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。
The inventors have already discovered a method of converting phase-separable glasses into porous structures. This porous structure is formed almost entirely from silica, and by adding a refractive index modifying component gold to this porous structure and further crushing the pores, the porous structure has a uniform or non-uniform refractive index distribution along the axis of at least one cross section. can be converted into other glass products. The present inventors call this method of adding a refractive index modifying component molecular filling.

本発明者は、そのような方法は、相分離したガラスのリ
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全構
成するマトリックスを有する、他の内部連通気孔質構造
にも適用し得ることを見出した。相分m’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法によるものである。そのような方法は、米
国特許第2272342号および第2326059号に
一般的に記載されている。また、特に米国特許第385
9073号には、気孔体の形成と気孔体へのドパントの
注入とが記載されている。そのような注入は、比較的希
薄溶液から気孔内への少量の物質の沈積により行なわれ
るO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)IJックス内への比較的大量の物質
を沈積させることが必要である。
The inventors have demonstrated that such a method can be applied not only to the filling of porous structures produced by leaching of phase-separated glasses, but also to the filling of other internal structures having at least one network-forming material throughout the matrix. It has been found that this method can also be applied to a continuous porous structure. One known method of forming an interconnected porous structure other than using phase fraction m' is by CVD. Such methods are generally described in US Pat. Nos. 2,272,342 and 2,326,059. Also, in particular, U.S. Pat.
No. 9073 describes the formation of a porous body and the injection of a dopant into the porous body. Such injection is carried out by the deposition of small amounts of material into the pores from a relatively dilute solution into the porous matrix (IJ) 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.

本発明者らは、所望の屈折率分布をよシ良く制御するた
めには、これまでまだ示されていない特別の方式および
順序でもって工程全実施するのが基本的であるというこ
とを見出した。
The present inventors have discovered that in order to better control the desired refractive index distribution, it is essential to carry out the entire process in a special manner and order that has not been demonstrated so far. .

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。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シ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、クラッドなしに製
品の断面において生せ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れすのに、「放物線分布」なる
語が用いられる。また、他の手段によシ作られた様々の
屈折率分布があり、例えば米国特許第3830640号
に示されているものがある。
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. 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 product is constant,
This glass article can suitably be used as a core surrounded by a material with a low differential refractive index as a cladding. This same effect can be produced in the cross section of the product without cladding by creating a graded refractive index profile within the product. In cases where there is a refractive index gradient in any cross section, such that the refractive index decreases progressively or continuously from the center to the periphery, it is called a "parabolic distribution". words are used. There are also various refractive index profiles created by other means, such as those shown in US Pat. No. 3,830,640.

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、大型の実操業における経済的収率を減少させるであ
ろう。
In any method for forming the glass articles of this invention, the formation of a porous matrix constitutes a value-adding step, but losses (e.g. breakage) after this step
would reduce economic yield in large-scale production operations.

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 that result in losses resulting from fractures, such as the formation of cracks or 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。収量の
増加は、本発明者らが、ガラス棒または他のガラス製品
が後続の工程まで壊れずに残る続開的なチャンス全改良
する手段を見出したことを意味する。
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. The increased yield means that the inventors have found a means of improving the subsequent chances of glass rods or other glass products remaining unbroken until subsequent processing.

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
。既に指適したように、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
得られることにもあるのである。。
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 mentioned, the improvement lies not only in terms of yield, but also in ensuring that the desired refractive index profile is obtained to a satisfactory extent. .

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
質の沈積工程は溶媒の蒸発を含まない方法によシ実施さ
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きせることが基本的で
あシ、もし必要ならば、沈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。
This is mainly based on the following findings. That is, to obtain the best results, it is important that the step of depositing 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. It is essential to increase the temperature of the product and, if necessary, the deposit should be adjusted so that the desired refractive index profile is achieved.

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 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シ作られるならば、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。
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:

(、) 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
正確なリーチング手順 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。
(a) incorrect glass composition; (b) incorrect 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、連通気孔を有する気孔質マ) IJワック
ス屈折率修正成分(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
折率分布を生せ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漬する
工程、ドパントt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
ない方法によシ沈積でせられ、溶媒の除去は沈積が実質
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給速度は、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
持するよう調節されていることにある。
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 a porous matrix having interconnected pores (hereinafter referred to as a dopant). . The method includes the steps of 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 crushing and peeling the porous matrix. The method is particularly characterized in that a portion or all of the dopant is deposited by a method that does not involve evaporation of the solvent, and removal of the solvent does not substantially result in deposition. and that the rate of heat supply to remove the solvent (and decomposition products, if necessary) is adjusted to achieve and/or maintain the desired refractive index profile within the glassware. It is in.

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。工程は連通孔を有する気孔質製品から
すべてが出発している。
An outline of a series of steps to obtain a specific refractive index distribution is shown below. The entire process starts from a porous product with communicating pores.

即ち、その工程は次の通シである。That is, the process is as follows.

(リ ドパントは非蒸発性工程によシ気孔内に沈積され
る。この沈積は(、)温度を下げることによって溶媒中
のドパント首たはドパント化合物の溶解度をドパントま
たはド/?ント化合物が沈積するに充分な程度減少させ
る熱的沈積と(b)沈積点まで溶液のpHを変化さぜる
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
ト穏ヲ形成する化学物質を溶液に導入することのような
化学的沈積とを含んでいる。
(The lidopant is deposited into the pores of the body by a non-evaporative process.) This deposition is done by lowering the temperature and the solubility of the dopant or dopant compound in the solvent. (b) changing the pH of the solution to the point of precipitation, replacing the original solvent with a solvent in which the dopant or dopant compound is only slightly soluble; chemical precipitation, such as introducing into solution a chemical that reacts with the dopant compound to form a less soluble dopant compound.

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。
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.

(2)最終的な溶媒の除去は、沈積がtlは完了した後
にのみ開始される。
(2) Final solvent removal is initiated only after the deposition is completed.

(3)溶媒(必要ならば分解生成物)を除去するために
熱が供給される速度は、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。
(3) The rate at which heat is supplied to remove the 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。工程は気孔質製品から出
発しておシ、またトノ9ントまたはドパント化合物の熱
的沈積を用いている。
Furthermore, an outline of a series of steps for obtaining some specific refractive index distributions is shown below. The process starts with a porous product and uses thermal deposition of a tono9t or dopant compound.

平板分布 (、) 気孔質マトリックスをドパントまたはドパント
化合物の溶液に浸漬する工程。
Tabular distribution (,) The process of immersing a porous matrix in a solution of a dopant or dopant compound.

(b) 温度降下によシトパン)k沈積する工程。(b) Step of depositing cytopan) by temperature drop.

(c)存在する溶媒を蒸発させる工程。(c) Evaporating the solvent present.

(d) 気孔が潰れる温度に加熱する工程。(d) A step of heating to a temperature that collapses the pores.

階段分布 (1) (a) 気孔質マトリックス全ドパントまたは
ドパント化合物の溶液に浸漬する工程。
Step distribution (1) (a) Immersing the porous matrix in a solution of the total dopant or dopant compound.

(b) 温度降下によりド警ントヲ沈積する工程。(b) Step of depositing carbonate due to temperature drop.

(c) トノ千ントのため、の溶媒に浸漬し、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沈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 to partially redissolve the dopant and diffuse it out of the matrix. (Only the dopant deposited near the outer surface of the product is removed in this step.) (d) Evaporating the solvent.

(、) 気孔が潰れる温度に加熱する工程。(,) The process of heating to a temperature that collapses the pores.

(2) (、) 気孔質マトリックスをド・ヤントまた
はドパント化合物の溶液に浸漬する工程。
(2) (,) Immersing the porous matrix in a solution of a dopant or dopant compound.

(b) 温度降下によりドパントヲ沈積する工程。(b) Step of depositing the dopant by decreasing the temperature.

(c) 気孔質のガラス棒を部分的に乾燥する工程0 (d) ドパントのための溶媒に浸漬し、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沈積したトノ4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。
(c) partially drying the porous glass rod; (d) immersing it in a solvent for the dopant to partially redissolve the dopant and diffuse it from the matrix. (
Only the particles deposited near the outer surface of the product are removed in this step. ) (e) Evaporating the solvent.

(f) 気孔が潰れる温度に加熱する工程。(f) A step of heating to a temperature that collapses the pores.

放物線分布 (、) 気孔質マトリックスをトノセントまたはトノヤ
ント化合物の溶液に浸漬する工程。
Parabolic distribution (,) The process of immersing a porous matrix in a solution of tonocent or tonoyant compounds.

(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漬する工程。
(b) Immersion in a solvent for the dopant at a temperature approximately equal to the temperature at which dopant filling 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。
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.

(c)温度降下によシ気孔内にトノ4ントヲ沈積する工
程。
(c) A step in which 4 tons are deposited in the pores due to temperature drop.

(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) A step of heating to a temperature that collapses the pores.

以上水したように、ドパントとしては、ある温度で気孔
内にドパントの溶液全拡散させ、次いで単に温度を下げ
て沈積させることにより、気孔内の所望のドパント濃度
を達成し得るような溶解偶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沈積に関するもので
ある。この方法を採用しそもよいが他の方法を採用する
こともできる勺そのため、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
から分離でれるような適切な気孔質マトリックスを用い
−C1所望の屈折率分布を有する力゛ラス製品を製造す
る方法を含むものである。
As mentioned above, the dopant has a solubility property that allows the desired dopant concentration in the pores to be achieved by completely dispersing the dopant solution into the pores at a certain temperature and then simply lowering the temperature and depositing it. It is preferable to use a substance having Such methods involve thermal deposition. Although this method is likely to be adopted, other methods may also be adopted.Therefore, the present invention uses a suitable porous material as a starting material such that the refractive index modifying component can be separated from the solution by lowering the solution temperature. The present invention includes a method of manufacturing a force glass product having a desired refractive index profile using a matrix.

熱的沈積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沈積させる方法がある。この方法
では、溶解度全減少式せて溶質を沈積させるために、共
通イオン効果が用いられる(例えば、CsNo 3の水
への溶解度はl規定のIIO3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沈積させるこ
とができる。これらの方法は、トノQントと反応するか
またはpHの適切な変化を生せしめる適切な沈殿剤の添
加を含んでいる。また、熱的沈積および化学的沈積手段
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ie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。
As a method other than thermal deposition means, there is a method of depositing solutes by chemical means without relying on temperature drop. In this method, common ion effects are used to precipitate solutes through a total solubility reduction equation (e.g., the solubility of CsNo3 in water decreases in the presence of IIO3).
. Reduction in solubility can also be achieved by exchanging the solvent, thus allowing deposition to occur in a manner that does not involve evaporation of the solvent. These methods include the addition of a suitable precipitant that reacts with the tonoQant or produces an appropriate change in pH. It is also possible to use a method that combines the steps of both thermal deposition and chemical deposition means. This method is particularly useful when one or more dopant or doient compounds are introduced into the pores.

この発明では、単独の沈積手段として溶媒の蒸発を含む
どのような沈積手段をも避けている。
This invention avoids any deposition method that involves evaporation of a solvent as the sole deposition method.

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。
This is because such methods do not yield consistent results.

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。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
布を作る傾向にある。
In direct evaporation methods, the solution evaporates from the surface of the product, causing the dopant to migrate from the surface into the interior. There is also a gravity-driven vertical displacement method that deposits the dopant at the bottom of the product. Both of these effects tend to create an undesirable refractive index profile.

初期屈折率分布を破壊することまたは連通気孔構造に損
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。無きす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。
It is essential to adjust the heating rate in order to avoid destroying the initial refractive index profile or damaging the interconnected pore structure. Creating sufficient pressure to destroy the structure of a vacuum is possible 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.

さまざまの加熱範囲および所望の結果に到達するだめの
加熱の制御法を以下に示す。溶媒除去工程の制御は、無
きすの気孔構造の破壊を避けるために必要である。即ち
、沸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、成る閉ざされた空
間内において、過剰に早い溶媒蒸気の発生を生せしめる
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
22℃で約24時間デシケータ−内に置くこと、または
ooよシ少し高い温度(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。また成
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、成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。
Various heating ranges and methods of controlling the vessel heating to achieve the desired results are provided below. Control of the solvent removal process is necessary to avoid destruction of the pore structure of the waste. i.e., starting solvent removal at room temperature or below by non-boiling methods, and avoiding rapid changes in temperature that would result in excessively rapid generation of solvent vapor in a confined space. It is necessary to take precautions. Typical solvent removal methods when the solvent is water include placing the product in a desiccator for about 24 hours at about 22°C, or placing the product in a vacuum for about 4 hours at a slightly higher temperature (e.g. 4°C). and then raise the temperature. In other cases, the heating rate may be maintained or reduced to a very low rate so that the product remains within a specified temperature range for a sufficient period of time to ensure the continuation of the specified result that occurred prior to heating. It turned out to be necessary. In other respects, it may be preferable to transition rapidly from one temperature to another, such as a temperature at which the pores collapse once solvent removal is complete. 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.

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。
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
えないような適切外濃度で溶媒中に溶解するものでなけ
ればなら々い。
(a) The dopant must be soluble in the solvent at an appropriate concentration so as not to adversely affect subsequent steps after filling.

(b) トノセントは、沈積物として、または後に熱に
よシ生じた分解物としてマトリックスと合体し得るもの
でなければなら々い。
(b) The tonocent must be capable of coalescing with the matrix either as a deposit or as a subsequent thermally induced decomposition product.

(c) ド・やントは、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JLばならない。
(c) The material must be capable of coalescing with the vitreous structure at or below the maximum temperature at which the product is subsequently processed.

(d) yバンドは、気孔が潰れる前にマ) IJワッ
クスら失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kい。
(d) The physical or chemical state of the y band must not change so that the IJ wax is lost before the pores collapse.

(e) 低い光学損失を得るためVCは次の条件がある
(e) In order to obtain low optical loss, VC has the following conditions.

(1)ト”パントは、鉄、銅、卦よび他の望壕しからぬ
遷移金属元素を含有するものであってはならない。
(1) Topants must not contain iron, copper, hexagrams, or other unwanted transition metal elements.

(2)気孔質マ) IJワックス気孔が潰れるとき、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。
(2) Porous Ma) When the IJ wax pores collapse, the immiscibility temperature of the composition must be lower than the temperature of the subsequent molding step required to convert the product into another form.

ガラスの屈折率を修正するだ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、Ge + Pb r
 Aj * 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、砒酸塩および他の適切な塩がある
。これらの中では、Cs。
Known ingredients for modifying the refractive index of glass include:
Ge + Pb r, each in hydrated or unhydrated form
Aj*P+B% There are oxides, nitrates, carbonates, acetates, phosphates, borates, arsenates and other suitable salts of alkali metals, alkaline earth metals and rare earth metals. Among these, Cs.

Rb 、 Pb 、Ba 、 At、 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
限シ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。
Rb, Pb, Ba, At, 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 not possible to enumerate all possible combinations of dopant elements, the selection of such useful combinations based on the above-mentioned guidelines is in accordance with what is known in the art.

最終製品である導波管内のド・ヤントまたはド/ぐント
混合物の濃度は、通常位置によシ変化するであろう。し
かし、その濃度は光軸において最大であシ、また全ガラ
ス組成物中におけるドパントまたけトノぐント混合物の
濃度は1ないし20モルチ、好ましくは2ないし15モ
ルチ、更に好ましくは5ないし10モルチである。その
結果、ガラス中のシリカ含有量は75モルチよ)大きく
、好ましくは80モルチより大きく、更に好寸しくは9
0モルチ以上であり、シリカとドパント濃度の間の誤差
は通常はB2O3によって作られている。
The concentration of the Do Yant or Do/Gunt mixture in the final product waveguide will typically vary depending on location. However, its concentration is at its maximum in the optical axis, and the concentration of the dopant-spreading mixture in the entire glass composition is between 1 and 20 molar, preferably between 2 and 15 molar, more preferably between 5 and 10 molar. be. As a result, the silica content in the glass is greater than 75 mole, preferably greater than 80 mole, and even more preferably 9
The error between silica and dopant concentrations is typically created by B2O3.

溶媒を選択する際には、次のことを考慮することが必要
でおる。
When selecting a solvent, it is necessary to consider the following:

(a) 気孔質マトリックスに損傷を与えない溶媒。(a) A solvent that does not damage the porous matrix.

(b) 望ましからぬ不純物が低濃度に々るオで精製さ
れ得る溶媒。
(b) Solvents that can be purified to low concentrations of undesirable impurities.

(C)他の溶媒との置換、蒸発、または酸千ヒ(または
化学的に活性な雰囲気との高温反応)Kよる分解によっ
てほとんど除去され得る溶媒。
(C) Solvents that can be substantially removed by substitution with other solvents, evaporation, or decomposition with acids (or high temperature reactions with chemically active atmospheres).

(d) 分子充填により実行された気孔内のド・ヤント
を所望のレベルとするよう、ド・やント化合物またはP
パント化合物の組み合せを充分溶解し得る溶媒。
(d) Do-yant compounds or P
A solvent that can sufficiently dissolve the combination of panto compounds.

(e) 熱的沈積法を用しる場合には、ドパント溶液は
、冷却されたときに気孔内にr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 the dopant solution has a sufficiently high temperature dependence of solubility to deposit the rpant into the pores when cooled.

(f) 溶媒置換法によ)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。
(f) when used for precipitation (by solvent displacement method);
Such solvents have the special solubility properties required by the process.

(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。
(g) A solvent that is economically low cost and 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、寸だドーピング後
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, for reasons of ease and convenience, it is better to carry out the first step of the solvent removal step after deep doping at room temperature or below, which usually requires cooling the pore-filled product. Therefore, it is better to adopt the thermal deposition method.

使用されるドパントは水溶性であるのが好ましく、まだ
、物質が100℃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沈積に対し適切なもの
とされるような浸漬溶解係数を有するものが好プしい。
Preferably, the dopant used is water-soluble, yet the substance is highly soluble at temperatures on the order of 100°C, and on cooling to room temperature or below a substantial amount of the substance separates, thus Those having immersion solubility coefficients that are suitable for target deposition are preferred.

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。つまシ、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。
Also, the dopant must be easily purifiable. The material must be such that the iron and transition metal content can be reduced to a negligible amount.

溶媒の選択に関する更に詳細な指針は表Iを参照するこ
とで示される。表■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。
More detailed guidance regarding solvent selection is provided by reference to Table I. Table ■ shows the solubility of dopants in solvents at various temperatures.

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Iを参照して示すことができる。
As already indicated, a number of guidelines need to be considered in selecting a scheme to obtain the desired result, and these can therefore be illustrated with reference to Table I.

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。ドパント
まだ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シ、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、アンスタッ
フインクと呼ばれている。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々沈積
のだめの溶解度の適切な制御は、多くの方法によシ実施
することができる。
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. In order to deposit the dopant compound, it is necessary to use a solvent of 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 filling, is called unstuffing. Hereinafter, this will be referred to as de-dopantization. Appropriate control of the solubility of the dopant or dopant compound in the precise deposition reservoir can be accomplished in a number of ways.

(1) ド・セントまたに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。熱的沈積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シ、
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。
(1) The thermal deposition method is most appropriate for solvents in which the solubility of docent or dopant compounds is highly dependent on temperature. The thermal deposition method has the additional advantage of being able to block diffusion in the shortest time.
In this way, a desired concentration distribution can be fixed with high accuracy.

このことは、トノぐントがCsNO3の場合、表1に示
されている。そこでは、溶解度は95℃における所望の
充填レベルから4℃における所望のドパ/ト除去のレベ
ルまで変化している。
This is shown in Table 1 when the catalyst is CsNO3. There, the solubility varies from the desired level of loading at 95°C to the level of desired dopa/t removal at 4°C.

(2)共通イオン効果による沈積と熱的沈積。沈積は共
通イオン効果によシ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)に他の硝散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トノやント
の溶解度は減少する。(表IのCsNO5参照)(3)
溶媒置換による沈積。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シ、沈積が生ずる。硝酸塩の水
への高い溶解性によシ、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KJ:、9ト
ノヤントの沈積が生じた。典型的な溶解度を表Iに示す
0 (4) ドパント化合物の変化。トノ9ント化合物の溶
解度の範囲は異ったアニオンを選択することによシ変化
させることができる。例えばCsNo 3をCB□(C
O3)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) へ へ へ へ へ へ の へ 。 へ 。 へへ 
へ へ へ へ へ 0 へ へ 。 ヘ既に指摘した
ように、適切なガラスの相分離およびその後のり−チン
グによシ形成された気孔質連通構造に対し、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シ、
また各段階におけるさまざまのツヤラメ−ターの相関を
見出すことが必要である。
(2) Deposition due to common ion effects and thermal deposition. 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 nitrates. (See CsNO5 in Table I) (3)
Deposition by solvent displacement. By replacing a solvent with high solubility with a solvent with low solubility, precipitation occurs. Due to the high solubility of nitrates in water, water can be used as a solvent for the filling operation. Replacing the water with alcohol, ketone, ether, or a combination thereof resulted in the deposition of KJ: 9 tons. Typical solubility is shown in Table I.0 (4) Variation of dopant compounds. The solubility range of the tono9ant compounds can be varied by selecting different anions. For example, CsNo. 3 is CB□(C
The solubility in water can be increased by substitution with O3)2. (See row 7 of Table 1) to to to to to to to to to to to to to to to to to to to. fart . Hehe
To 0 to 0. As already pointed out, when carrying out the method of the present invention on a porous interconnected structure formed by phase separation and subsequent gluing of a suitable glass, it is possible to obtain a salable product with good economic yield. It is necessary to optimize the various steps of the method in order to consistently and satisfactorily obtain the desired product.
It is also necessary to find correlations between various gloss parameters at each stage.

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だ
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)乾燥および同化。(5) Desiccation and assimilation.

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は
ぼ等体積比に分離し、その温度を保ったとき、所望の気
孔径を有する連通構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。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、木発明者らは、
そのような組成物とアルカリ金属硼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1適切な組成物に関する指針が更に示さ
れる。
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, have the desired pore size. It is necessary to select a phase-separable composition that forms a continuous structure. Much guidance can be given to those skilled in the art in that regard. That is, the tree inventors
We have found it convenient to select from such compositions and alkali metal borosilicate glasses. Further guidance regarding suitable compositions is then provided as described below.

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2215036号、第22217
09号参照)が、それらは通常、相分離と可溶相のリー
チングに基づく方法による光学的用途用ではない。
A number of compositions suitable for use in the production of porous glasses for various purposes have been reported (US Pat. Nos. 2,106,744, 2,215,036, 22,217).
09), 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。
The inventors have discovered that only a narrow range of known compositions are suitable for optical waveguide manufacturing.

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澗以上の最小寸法を有する棒
状かまたは細長い形である場合の方法には好オしく々い
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Hに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閣径の棒に垂直
に引き延ばした。これらのガラスは相分離したが、表■
の組成物はすべて、リーチング時に亀裂が生じた。
No. 3,843,341 discloses one such composition.
Although two representative examples are shown, it is often preferred for methods where the product produced is rod-shaped or elongated, usually with a minimum dimension of 4 cm or more. . For example, a number of known glasses within the preferred range of U.S. Pat. No. 3,843,341 and shown in Table H below were drawn vertically into an 8-diameter bar at a rate of 1 inch per minute. Although these glasses phase separated, Table ■
All of the compositions cracked during leaching.

表 ■ リーチング時に亀裂が生じた公知組成物8 30 62
 0 8 35 57 0 8 40 52 0 10 30 60 0 10 35 55 0 10 40 50 0 10 30 59 1 10 35 54 1 10 40 49 1 注、数字はモルチ また特に、次のような事も判った。
Table ■ Known compositions that cracked during leaching 8 30 62
0 8 35 57 0 8 40 52 0 10 30 60 0 10 35 55 0 10 40 50 0 10 30 59 1 10 35 54 1 10 40 49 1 Note: The numbers are based on Morch.In particular, we also found the following.

(1)米国特許第384334.1号に示されている、
棒状に引き伸された硼珪酸ナトリヮ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。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。
(1) As shown in U.S. Patent No. 384334.1,
All sodium borosilicate glass compositions drawn into rods cracked during leaching. The same was true for the compositions within the composition range indicated as the preferred composition range in the above patent.

(2)米国特許第3843341号に示されている硼珪
酸アルミナナトリウ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。好ましい組成範囲の
組成物についても同様であった。
(2) Many of the sodium alumina borosilicate glass compositions shown in US Pat. No. 3,843,341 cracked when processed as described above. The same was true for compositions within the preferred composition range.

(3)米国特許第2221709号に示されている好ま
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。
(3) Many of the glass compositions in the preferred composition range shown in US Pat. No. 2,221,709 cracked when processed as described above.

既に述べた硼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。しかし、
本発明者らし1、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、木発明者
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。
Many of the borosilicate-based glass compositions previously mentioned have proven unsatisfactory due to the need to ensure satisfactory yields of the final product. but,
The inventors have now discovered a wide range of useful glass compositions that have not yet been demonstrated. In addition, the inventors have discovered a series of criteria that can be applied to identify other specific ranges of phase-separable glass compositions that provide satisfactory yields of product.

商業的見地からみると、は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
囲を示すので硼珪酸アルカリガラスを用いることが最も
便利である。
From a commercial standpoint, although almost all silicate glass systems exhibit a phase-separated composition range, it is most convenient to use borosilicate alkali glasses because they exhibit a wide phase-separated composition range.

満足すべき生成物を得るためK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)熱処理によシ高シリカ相と低シリカ相の2相に分
離する組成物。低シリカ相は適切な溶媒に溶解すること
が好ましい。
(1) A composition that separates into two phases, a high silica phase and a low silica phase, upon heat treatment. Preferably, the low silica phase is dissolved in a suitable solvent.

(2)特定温度での熱処理によシ、はぼ等体積比の相に
分離し、その温度を保つと連通微構造となる組成物。
(2) A composition that separates into phases with approximately equal volume ratios upon heat treatment at a specific temperature, and forms a continuous microstructure when maintained at that temperature.

(3)容易に融解し、通常の方法で容易に精製される組
成物。
(3) Compositions that are easily melted and easily purified by conventional methods.

(4)棒状物または4++++n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
#1とんど相分離しない組成物。
(4) A composition that is relatively easily molded into a rod-shaped object or an object with a minimum dimension (thickness, diameter, etc.) of 4+++n or less, and which hardly undergoes phase separation during the forming 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) l’i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。しかし、広い相分離組成範囲を示す硼
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シ容易に
溶解され得る。また、しばしば、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他成
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。
(1) Almost all silicate glass systems exhibit a compositional range of phase separation. However, borosilicate alkali glasses that exhibit a wide phase-separated composition range have commercial value. The low silica phase of glasses in this composition range can be easily dissolved in a single acid solution. It is also often necessary to add other ingredients, 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)(ドパントとともに)ガラス系を決定したのち、
次に組成の不混和域Cとその共存温度T、を決定する必
要がある。T、(C)はガラス(C)が均一である温度
以上の温度でおる。Tを決定するだめの方法は公知文献
に記載されている。
(2) After determining the glass system (along with the dopant),
Next, it is necessary to determine the immiscible region C of the composition and its coexistence temperature T. T and (C) are kept at a temperature higher than the temperature at which the glass (C) is uniform. Methods for determining T are described in the known literature.

(例えば、W、 Haller * D、H,Blac
kburn +F、E、Wagstaff and R
,J、Charles著[Na2O−B 20 s −
8102系の準安定不混和表面j J、Amer。
(For example, W, Haller * D, H, Black
kburn +F, E, Wagstaff and R
, J. Charles [Na2O-B 20 s −
Metastable immiscible surfaces of the 8102 system j J, Amer.

C@ram、 Sac、 j4 (1)、34−9(1
970))(3)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c1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fo 
(C1)とする。この温度を決定する方法は次の通)で
ある。
C@ram, Sac, j4 (1), 34-9 (1
970)) (3) The inventors have discovered that it is necessary to determine a composition c1 that exhibits an equilibrium volume fraction of about 50% at least at certain heat treatment temperatures. This temperature fo
(C1). The method for determining this temperature is as follows.

(a)3つ(またはそれ以上)の温度(互いに約50’
C離れている)T+、Tx+T3を選択する。
(a) Three (or more) temperatures (approximately 50' from each other)
C away) select T+, Tx+T3.

Ts <T2 <TI <To (Ct )ガラス試料
が温度’I’+ + 72 、T3にかいて白となるま
で長期間熱処理を実施する。
Ts < T2 < TI < To (Ct) A long-term heat treatment is carried out until the glass sample becomes white at temperature 'I'+ + 72 and T3.

(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。)の体積分率V(
T)を電子顕微鏡に19測定した。
(b) Volume fraction V(
T) was measured using an electron microscope.

(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。内挿法(または外挿法)に19、体積分率
が50(±5)%となる温度(即ちTo(C1))を決
定”した。
(c) A plot of volume fraction V(T) versus heat treatment temperature T was created. Using the interpolation method (or extrapolation method), the temperature at which the volume fraction becomes 50 (±5)% (ie, To(C1)) was determined.

(4) T、(C)とTo(C1)を知った後、次に示
すような、組成範囲CIの中の組成範囲(C2)を決定
する必要がある。
(4) After knowing T, (C) and To (C1), it is necessary to determine the composition range (C2) within the composition range CI as shown below.

(a)575℃≧To(Cz)≧500℃(b)750
℃≧Tp (Cz )2600℃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。
(a) 575℃≧To(Cz)≧500℃ (b) 750
°C≧Tp (Cz)2600 °C These temperatures are chosen so as not to result in long heat treatment times. of course,
Other ranges are possible if long-term heat treatment times of one week or more are acceptable.

(5)組成範囲C2は、溶融中に、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。このこ
とは、溶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、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。との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
を同定するだめの便利な着眼点は、少なくとも28%の
B2O3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。
(5) The composition range C2 is further narrowed by the requirement that it must be easily purified during melting. This requires that the viscosity of the melt at high temperatures must be sufficiently low. In addition, "refinement"
This means removing air bubbles and dissolving crystals and solids to make them homogeneous. Let C3 be a narrower range of C2. 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% B2O3 will be satisfactorily purified.

(6)容易に精製され、50%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。即ち
、望ましい組成物は成形操作中はtl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1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
げるに充分ガ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C
4がある。この県外を満たす組成物は、好ましくは71
0ないし600℃、更に好ましくは695ないし640
℃のT、を有している。
(6) Although easily purified and phase separated at a volume fraction of 50%, the composition of C3 is not entirely desirable. That is, there is an additional requirement that the desired composition should not phase separate at any time 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. 1 to determine the composition C4, which exhibits almost no phase separation on cooling at coexistence temperatures and below temperatures.Products with preform dimensions suitable for use as optical waveguides are subject to the development of large thermal stresses. The gas is cooled at a slow enough rate 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, a more limited composition range C
There are 4. The composition that satisfies this outside prefecture is preferably 71
0 to 600°C, more preferably 695 to 640°C
It has a T of °C.

(7)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。
(7) 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.

T (Co) To (Co)≧75℃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。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請求められる。
T (Co) To (Co)≧75°C Having found the desired composition range C*, any composition co can be selected therein. The heat treatment temperature and time for this particular composition co is claimed by the following procedure.

(a)Coの熱処理温度はTo (C’o)、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。もし、
上記基準に従ってCか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−。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。
(a) The heat treatment temperature for Co is set equal to To (C'o), ie the temperature at which the volume fractions of the two phases are equal. if,
If C is chosen correctly according to the above criteria, this temperature will not be so low that the time required to obtain the appropriate 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.

シ1〕熱処理中、ガラスの変形が生ずる。B1] 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
℃以上であるならば、相分離は急速となる傾向にあり、
相分離の制御性は悪くなる。
[2] If the heat treatment temperature is 160℃ or higher than the glass transition point
If the temperature is above ℃, phase separation tends to be rapid;
Controllability of phase separation deteriorates.

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

575℃>TH(Co)=To(Co))500℃(b
) TH(co )がめられたので、熱処理は、リーチ
ングに適切1微構造が得られる条件によシ決定される。
575℃>TH(Co)=To(Co))500℃(b
) Since TH(co) was determined, the heat treatment is determined by the conditions to obtain a microstructure suitable for leaching.

異った時間で熱処理が行なわれる。即ちtl(1時間)
<12 (2時間)<tS(3時間)等である。これを
越えると構造の連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シ測定され、そして
好ましい熱処理時間はtmlLXよシ短かいが、その時
間での微構造の大きさは少なくとも150 X、好まし
くは300Xよシ小さい。
Heat treatments are carried out at different times. i.e. tl (1 hour)
<12 (2 hours) <tS (3 hours), etc. The time tmax, beyond which the continuity of the structure begins to be broken, can be determined by electron microscopy. The size of the phases that can be leached is determined by micrographs, and the preferred heat treatment time is less than tmlLX, but the microstructure size at that time is at least 150X, preferably less than 300X.

本発明者らは上記基準を硼珪酸アルカリ系に適用し、少
なくとも2瓢の直径の光学繊維予備成形体の良好な収量
tと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カ相分離か
ら生ずる問題を避けることができた。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
分々相分離または連通構造の破壊は、相分離したガラス
のリーチング工程やリ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。
We applied the above criteria to borosilicate alkaline systems and identified certain features of the composition range that contribute to a good yield t of optical fiber preforms of at least 2 gourd diameters, such as phase separation during molding. Alternatively, problems arising from insufficient phase separation in the phase separation process could be avoided. Phase separation during forming of glass products from the melt, and insufficient phase separation or disruption of communicating structures during phase separation heat treatments, such as in the leaching process of phase-separated glass and the drying process of leached and filled glass. This can lead to cracking of the glass in subsequent steps or both.

ここで、最も良好々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%) 広い範囲 好ましい範囲 5102 48 −64 49.5−59B、、、05
28 −42 33 −37R204−96,5−8 At2030−3 0−2.0 ρ 0−1.0 .0.20−0.8 α O−30−2,4 λ O−0,50 χ 0.1− 1.0 0.2− 0.8上記表におい
て、αはAt20.濃度(モルLlb)、χはρ+(1
/3)α−λ、そしてρは比A20/R20(A20は
に20、Rb2OおよびC820のモル%濃度の合計、
R20はL120、Na 20、R20、Rb2Oオよ
びC1120のモルチ濃度の合計量)であり、λは比L
120/R20である。
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%) Wide range Preferred range 5102 48 -64 49.5-59B,,05
28 -42 33 -37R204-96,5-8 At2030-3 0-2.0 ρ 0-1.0 . 0.20-0.8 α O-30-2,4 λ O-0,50 χ 0.1- 1.0 0.2- 0.8 In the above table, α is At20. Concentration (mol Llb), χ is ρ+(1
/3) α-λ, and ρ is the ratio A20/R20 (A20 is the sum of the mol% concentrations of Rb2O and C820,
R20 is the total concentration of L120, Na20, R20, Rb2O and C1120), and λ is the ratio L
It is 120/R20.

ガラス中のAt203の存在が結果に影響を与えるので
、最初にAt203を含有しないガラスについて述べる
。At203を含有しない場合に、表で示された範囲は
に20.が存在し、かつρが0.1〜1.0に限定され
れば適切である。もしに20の濃度がゼロならばρの範
囲の上限は0.8となる。
Since the presence of At203 in the glass influences the results, we will first discuss glasses that do not contain At203. When At203 is not included, the range shown in the table is 20. It is appropriate if ρ exists and ρ is limited to 0.1 to 1.0. If the concentration of 20 is zero, the upper limit of the range of ρ is 0.8.

リチウムガラスは不透明となる傾向がちシ、そのためそ
の化学物質(L120)を用いない方が好ましい。この
場合、R20はNazO1K20、Rb2OおよびCa
 20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。
Lithium glass tends to be opaque, so it is preferable not to use that chemical (L120). In this case, R20 is NazO1K20, Rb2O and Ca
This is a total of 20 concentrations. All other limitations and conditions remain.

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シ高価である。
Rubidium and cesium glasses are more expensive than those made from sodium and potassium.

それらPi経済的見地から除外することができる。Those Pi can be excluded from an economical point of view.

そのとき、R20はNa 20とに20の合計となる。At that time, R20 is the sum of Na20 and 20.

それ以外のすべての限定および条件はそのままである。All other limitations and conditions remain.

ガラス中に05モルを越えるAt203が存在するとき
、R20の広い範囲は6モルチと9モルチの間である。
When more than 0.5 moles of At203 are present in the glass, a wide range for R20 is between 6 and 9 moles.

最も経済的に好ましいAt203を有する組成物は、N
a 20とに20だけから々るR20、またはNa 2
0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 At203 is N
A 20 and only 20 R20, or Na 2
It is composed of R20 consisting of only 0.

表■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。
The glass compositions shown in Table 1 were identified using the above criteria, and were found to be satisfactorily used in the molecular packing method of the present invention.

即ち、これらのガラス組成物により、相分離とリーチン
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。
That is, these glass compositions provided satisfactory control of the pore structure after phase separation and leaching, and good yields of the final product.

リーチン 16330520 It 63.7 29.4 6.3 0.6 0DI 
61.2 34 2 2.8 ON 60,7 35.
1 2 2.2 0V 59.7 33 5.4 1.
9 0Vl 59.3 34.3 1.6 4゜80■
 58.4 34 5.6 0 2 ■ 59.1 34 4.9 0 0 D(57,7355,700 X5636440 X15636620 Xl15338800 グし得る組成 0 0 0.29 0 0 0.29 −−0 0 0
.10 0 0 0.10 −−0 0 0.58 0
 0 0.58 6460 0 0.52 0 0 0
.52 −−0 0 0.26 0 0 0.26 6
780 0 0.75 0 0 .75 6330 0
 0.26 0 0 0.26 6872 0 0.2
9 0 0 0.29 6870 1.6 0 1.6
 0 0.53 −−0 0 0.50 0 0 .5
0 6700 0 .250 0 .25710 0 1.0 0 1.0 0 .33 681この発明
の他の主要な点は、相分離し得る硼珪酸ガラスのり−チ
ングである。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B2O3やNa 20のような
成分の揮発による内部とかなシ異っ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10秒エツチングを施した方がよい。
Leechin 16330520 It 63.7 29.4 6.3 0.6 0DI
61.2 34 2 2.8 ON 60.7 35.
1 2 2.2 0V 59.7 33 5.4 1.
9 0Vl 59.3 34.3 1.6 4゜80■
58.4 34 5.6 0 2 ■ 59.1 34 4.9 0 0 D(57,7355,700
.. 10 0 0 0.10 --0 0 0.58 0
0 0.58 6460 0 0.52 0 0 0
.. 52 --0 0 0.26 0 0 0.26 6
780 0 0.75 0 0. 75 6330 0
0.26 0 0 0.26 6872 0 0.2
9 0 0 0.29 6870 1.6 0 1.6
0 0.53 --0 0 0.50 0 0 . 5
0 6700 0. 250 0. 25710 0 1.0 0 1.0 0 . 33 681 Another key feature of this invention is the borosilicate glass paste which is capable of phase separation. Before leaching, leaching is carried out to remove surface contamination or to remove the surface layer of the glass which has a different composition due to the volatilization of components such as B2O3 and Na20 during molding. It is recommended that the product be etched with hydrofluoric acid for about 10 seconds.

酸溶液の濃度、リーチング溶液の量およびり〜チング温
度はり一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
のリーチング溶液と接触させることが基本である。リー
チング速度は、通常、温度を調整することKよって制御
される。ガラスは80℃を越える温度、好ましくは90
℃を越える温度であるべきである。また、NI(4C4
′i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シ膨潤した外層の厚みに
ょシ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潤を制御することにょシ製品の
亀裂による損失を減少させているのである。
The concentration of the acid solution, the amount of leaching solution and the leaching temperature directly affect the progress of leaching. In leaching, it is essential to contact the product with a sufficient amount of leaching solution to dissolve the soluble phase. The leaching rate is usually controlled by adjusting the temperature. The glass is heated to a temperature above 80°C, preferably 90°C.
The temperature should be above °C. Also, NI (4C4
It is desirable to use an acid solution saturated with a compound capable of reducing the concentration of water in the acid leaching solution. Since the thickness of the swollen outer layer caused by the leaching process creates tension in the inner untreated layer, the use of the above compounds reduces the loss due to cracking of the product by controlling the swelling of the treated layer. It is.

リーチングの速度、およびリーチング中のガラスの気孔
内への硼酸塩の再沈積は、酸リーチング溶液中の硼酸塩
の濃度を制御することにょシ調節し得ることがわかった
It has been found that the rate of leaching, and redeposition of borate into the pores of the glass during leaching, can be adjusted by controlling the concentration of borate in the acid leaching solution.

327.3gのNH4Cl1水11あたり33.6ml
のHCl L−よび変化量のB2O3を含むリーチング
溶液によシ、550℃で1時間30分熱処理されたガラ
ス棒(長さ10cT++、直径8mi、組成57%sI
O□、35 % B2O3,4%Na 20および4%
に20)をリーチングした場合の95℃におけるυ〜チ
ング速度を測定した・その結果〜 リーチング溶液中の
B2O3量が増加したときり一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■に示す。
33.6ml per 327.3g of NH4Cl1 water
Glass rods (length 10 cT++, diameter 8 mi, composition 57% sI
O□, 35% B2O3, 4%Na 20 and 4%
The ching speed at 95° C. was measured when leaching 20).Results It was found that as the amount of B2O3 in the leaching solution increased, the ching time became longer. The results are shown in Table ■ below.

表 ■ 0425±50 41.2 625±50 61.5 642±50 84.7 725±50 106.1 1670±50 気孔内への硼酸塩の再沈積はガラス棒の破壊に通ずると
考えられる。このことは、例えば、硼酸塩の増加に伴っ
てリーチング溶液を置換することK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。
Table ■ 0425±50 41.2 625±50 61.5 642±50 84.7 725±50 106.1 1670±50 Redeposition of borate into the pores is thought to lead to the destruction of the glass rod. This can be avoided, for example, by replacing the leaching solution with increasing amounts of borate. However, this requires large amounts of leaching solution.

例えばリーチング時間を660分以上としないためKは
、N ラス100 mlKッき1550+nlのリーチ
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。
For example, since the leaching time is not longer than 660 minutes, a leaching solution of 1550+nl per 100 ml of N is required. However, this increases costs and also creates pollution.

そのためKは、リーチングされる製品から溶液中に過剰
物質が入シ込むに従って、過剰物質が溶液から連続的に
除去されるように1コールドトラツプを備えることが便
利であることがわかった。コールドトラップは、たとえ
ガラス製品の温度よシ数度低い温度でも、工程の速度を
早めるの忙効果的である。コールドトラップの温度はガ
ラス製品の温度より20℃低いのが好ましい。NH4C
lが存在するとき、酸溶液がNH4Cl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。
It has therefore been found convenient to provide K with 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 in speeding up the process, even at temperatures several degrees below the temperature of the glassware. Preferably, the temperature of the cold trap is 20°C lower than the temperature of the glassware. NH4C
It is convenient to choose a cold trap temperature at which the acid solution remains saturated with NH4Cl when 1 is present.

NH4C4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、ガラス棒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NH4Clが存
在するときに同等の低レベルのガラス棒の破壊があるの
で、NH4C4の量は10重量−以上、好ましくは20
重量%であるのがよい。
Without the presence of NH4C4 or an equivalent compound in the leaching solution, glass rod breakage can be suppressed to a low level. However, since statistically there is an equally low level of glass rod failure when NH4Cl is present, the amount of NH4C4 should be greater than 10% by weight, preferably 20% by weight.
Preferably, it is expressed in weight percent.

適切なリーチング時間を決定するだめの最も便利な方法
は、ガラス製品をリーチング処理しはとんとまたは全く
重量の減少が観察されガい状態まで、ある時間間隔で製
品の質量を測定することである。
The most convenient way to determine the appropriate leaching time is to leaching the glassware and measuring the mass of the product at intervals until a significant 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
。ある組成のガラスでは気孔内にシリカゲルの沈積がみ
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った。表■に示す組成はこの問題
を緩和しておシ、特に最小のシリカを有する組成ではそ
うである。
Leached products are usually washed with deionized water. Certain compositions of glass exhibit silica gel deposits within the pores, which can be removed by cleaning with NaOH. It has also been found that compositional selection can minimize this deposition. The compositions shown in Table 1 alleviate this problem, especially those with minimal silica.

既に述べた相分離し得るガラスから、または例えば化学
蒸気沈積法により気孔質マ) IJワックス生成された
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。
When porous IJ waxes are produced from the already mentioned phase-separable glasses or by, for example, chemical vapor 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〜・た場合、光学導波管の所
望の物理特性(例えばサイズ、開口数、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。ドパン
トまたはド・や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・ヤントまたはド
パント化合物の最大濃度が決定される。充分な量のド・
ヤントまたはドノヤント化合物は、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。次の千1胆によシこれ
らのパラメーターを決定することができる。
If an optical waveguide of known shape is used, the desired physical properties of the optical waveguide (e.g. size, numerical aperture, bandpass, etc.)
is related to the change in refractive index as a function. 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 do-yount or dopant compound that the glassware requires. Sufficient amount of de-
The Yant or Donoyant compound must be dissolved in the filling solution to reach the desired concentration at a particular filling temperature and filling time. These parameters can be determined in the following steps.

(1)気孔質ガラス棒の充填温度の決定(、) 適当な
溶媒へのドパントまたはド・ヤント化合物の溶解度の温
度に対する依存性を決定する。
(1) Determination of the filling temperature of the porous glass rod (,) Determine the dependence of the solubility of the dopant or doant compound in a suitable solvent on the temperature.

(b) 充填温度は、所望の濃度のドパントまたはド・
やント化合物が(a)の溶液に飽和する温度と溶液の沸
点との間にある。
(b) The filling temperature is determined by the desired concentration of dopant or dopant.
The temperature is between the temperature at which the solvent compound saturates the solution of (a) and the boiling point of the solution.

(2ン 気孔質ガラス棒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、気孔質ガラス棒の微構造の大きさに依存して
いる。ここで与えられている手順は、ドパント溶液、温
度および気孔質ブ1ラス棒の微構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。
(2) Determining the filling time of a porous glass rod 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 rod. The procedure given here is for a given set of dopant solutions, temperatures and porous brass rod microstructures. For changes in any of these variables, this procedure should be repeated or modified appropriately according to guidelines.

(a) 気孔質がラス棒の直径(ao)を測定しドパン
ト溶液に浸漬する。
(a) Measure the diameter (ao) of a porous rod and immerse it in the dopant solution.

(b) 時間の関数として気孔質ガラス棒の重量を監視
する。
(b) Monitoring the weight of the porous glass rod as a function of time.

(c) 時間tに対する微量の重量変化y(t)=[#
(t) −#(0) ) / CMCω) −Af(0
) )をデロソトすることによシ、この時間を越えると
重量がtlとんど変化しない時間toを決定する。
(c) Slight weight change over time t y(t) = [#
(t) −#(0) ) / CMCω) −Af(0
) ) to determine the time to beyond which the weight hardly changes.

M(0)、#(1)、M(o:I)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。
M(0), #(1), and M(o:I) are the initial weight, the weight at time t, and the weight at infinite time (very long time), respectively.

(a) 同一のドパント溶液および同一の温度において
、直径aの他の気孔質がラス棒を充填するに要する時間
tは次の式で俵わされる。
(a) At the same dopant solution and the same temperature, the time t required for another porous material of diameter a to fill the lath rod is given by the following equation.

t=toC−!−〕2 &6 漂り 気孔質がラス棒を100℃でCllNO3の濃水溶液(
溶液100WLlあたシ120gのCsN05)で充填
した。ガラス棒の半径は0.42c+++であった。
t=toC-! -]2 &6 Drifting porous glass rods are heated to 100℃ in a concentrated aqueous solution of CllNO3 (
It was filled with 120 g of CsN05 per 100 WL of solution. The radius of the glass rod was 0.42c+++.

時間の関数としての重量の増加を測定した。その結果を
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。
Weight increase as a function of time was measured. The results are shown in FIG. It can be seen that the weight of the glass rod hardly changes after about 200 minutes.

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。
Thus, a suitable filling time for this glass rod is about 4 hours.

(3)熱的沈積によシ気孔質ガラス棒に曲折率の放物線
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棒を溶媒
に浸漬することによって部分的に脱ドパント化する。こ
れはド・ヤントが沈積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棒の微構造に依存す
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。
(3) Determination of dedopant time to create a parabolic distribution of refractive index in a porous glass rod by thermal deposition. Partially dedopantized by soaking. This needs to be done at a temperature that does not allow de Yant to precipitate. The dedopantation time depends on the microstructure of the porous glass rod as well as on the temperature. The procedure presented here is based on a given filling temperature and microstructure.

(、) ガラス棒が溶媒中に浸漬されている間の時間の
関数として重i!:f化を監視するによりガラス棒が充
填された温度において、脱ドパントの研究を行なった。
(,) The weight i! as a function of time while the glass rod is immersed in the solvent. A study of dedopantation was carried out at the temperature at which the glass rods were filled by monitoring f.

(b) 式(1)の微量変化y(t)を時間tに対しプ
ロットした。
(b) The minute change y(t) in equation (1) was plotted against time t.

y(t)=莫旦二」叶 ・・・(1) #(oO) −AI (0) (c) 脱ドパント時間toは所望の屈折率分布に依存
する。それはしばしば次の範囲となる。
y(t)=Modanji'' (1) #(oO) -AI (0) (c) The dedopantation time to depends on the desired refractive index profile. It often ranges from:

1/3≦y(to)<2/3 仰− CsNO3ノ濃溶液(溶液loomlあたり120gの
CsNOs )に上り1oocで充填された気孔質ガラ
ス棒を選択した。次いで100℃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・セント時間の範囲はグラフか
ら割算することができる。
1/3≦y(to)<2/3 A porous glass rod filled with 100 ml of concentrated CsNO3 solution (120 g of CsNOs per room ml of solution) was selected. It was then de-dopantized in water at 100°C and the weight loss was monitored as a function of time. The results are shown in FIG. The range of decent times can be divided from the graph.

(4)熱的沈積によシ屈折率の階段的分布を作るための
脱ドi4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・!ント
溶液に依存している。鎧装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。
(4) Determination of the dedopant temperature and time for creating a stepwise distribution of refractive index by thermal deposition. dependent on the solvent solution. Since it is better to have as low a refractive index as possible in the armor, the dedopant temperature is typically several degrees above the freezing point of the dopant solution.

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質ガラス棒の微構造の大きさ
のような・母ラメーターと同様、所望の鎧装の厚さに依
存する。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。これらのノ々ラメ−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。
The time required for dedopantation depends on the desired sheath thickness as well as matrix parameters such as the concentration of the fill solution used before the dedopantation temperature and the size of the microstructure of the porous glass rod. The procedure presented here is based on a predetermined set of these variables. If the value of any of these parameters changes, the entire procedure will need to be repeated and adjusted according to this guideline.

所望の鎧装の厚さを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。
If the desired thickness of the sheath is d and the radius of the filled glass rod is a (>d), then the following equation holds.

Y= 2!!−−(u)2 Yを知ることによシ、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! ! --(u)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微量の重量変化y (t)
を監視することによシ、所望の温度で所望の溶液中にお
ゆる脱ド・ぞントの研究を行なつた0 (b) 第3図に示すように時間に対する微量の重量変
化(式(1))をプロットした。
(a) Trace weight change as a function of time y (t)
(b) The trace weight change with respect to time (equation ( 1)) was plotted.

(c) 上記プロットからy(to)=Y である時間
toを見出した。これは所望の脱ドパント時間である。
(c) From the above plot, we found the time to where y(to)=Y. This is the desired dedopantation time.

脱ドノヤ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
ドパント濃度を減らずことである。
Practical applications of dedonoyantization procedures are often
In order to obtain the desired refractive index profile, the dopant concentration in the outer layer of the product must not be reduced.

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シ完了したときに、同じ温度
でドパントを含まない溶媒とド・セント溶液とな置換す
ることによシ、または系が水溶性である場合、水または
希薄硝酸とド・でント溶液とを置換することにより行な
うことができる。そのとき、ド・ぐントは外方に拡散す
る傾向があるので、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811
1Mのガラス棒の場合、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棒の周囲の溶液とを置
換することによシ脱ド・ぜ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・セ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シ、終点の制御が可能であること
が判った。
As mentioned above, this means that, for example, when the actual filling is at 95°C
When the saturated solution of the dopant is completed, the dopant solution can be replaced with a dopant-free solvent at the same temperature, or if the system is water soluble, the dopant solution can be replaced with water or dilute nitric acid. - This can be done by substituting the solution with a dent solution. At that time, the dopant concentration in the cross section of the porous matrix is changing since the dopant tends to diffuse outward. Of course, the time required for dedopantation depends on the volume being treated, but the diameter 811
For a 1M glass rod, approximately 20 to 30 minutes are required. It is then preferable to stop the desorption by replacing the solution surrounding the glass rod with 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 desorption.

(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。これらは気孔質ガラス構造の亀裂およ
びド・マ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め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
よシ、実施例■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・セ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、ドパント劇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。
(5) Drying or removal of solventDrying has two
There are two problems. These are cracks in the porous glass structure and changes in the de Mentes concentration distribution. Cracking is a statistical problem in that the sample can remain in the process despite the drying procedure. 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 the dopant from migrating from the interior of the product to the surface resulting in the desired mixed dopant distribution. The refractive index in the center decreases, while the refractive index in the periphery increases.As mentioned above, the resulting dopant distribution is dependent on de-centration.In the presence of solvent in the pore structure, Now that a suitable dopant distribution has been achieved, it is essential to dry, ie, remove the solvent, without changing the dopant distribution to an undesirable state.

乾燥工程を分析した結果、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。それらを以下に示す。
Analysis of the drying process revealed that there are many factors that influence this process. They are shown below.

(、) ガスの発生 がスの発生源は溶媒、ド・セント分解生成物および溶解
ガスである。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トノヤントを運搬してしまう0 (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。
(,) The sources of gas generation are solvents, docent decomposition products, and dissolved gases. If the gas evolution is rapid due to rapid heating or insufficient gas removal, the differential pressure created within the pores can break the glass and/or transport tonnoyants from inside the glassware. (b) Most of the size change solvent is removed from the porous glass, but the solvent layer on 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。気孔質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シ得るのである。
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 shrinkages occur in the porous structure, the stresses can become large to the point of cracking.

(c) ド・ヤント化合物の分解 溶液の形で用いられるド・ぞントは一般に熱的に分解す
る化合物である。この発明では気孔が潰れる温度の前に
分解するド・ヤ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め発生を伴なっている。一般に
、亀裂の発生やド・ぐンド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。
(c) Decomposition of De-Zont Compounds De-Zonto used in solution form is generally a compound that decomposes thermally. In this invention, a de Youngt compound is selected that decomposes before the temperature at which the pores collapse. This decomposition process is generally accompanied by the production 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 de-gund 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。製品が最初に乾燥される時、溶液中に留まるド・
や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ぽ換され得るのである。分解後
、もしド・ぐ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
ならば、気相によるドパントの再分配が生ずる。もしド
/セントが液体であるならば、重力によシ再分配される
(d) Mass transfer may occur at several points in the drying process. When the product is first dried, any dehydration that remains in the solution
The solvent 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 replaced. After decomposition, if the de Gundt crystals are small, they are transported in the gas phase. If the dopant has sufficient vapor pressure, redistribution of the dopant through the gas phase will occur. If the do/cent is a liquid, it will be redistributed by gravity.

(、) 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しばし
ば有害である赤外線付近の吸収帯を形成している。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
込んであり、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シ込んでしまう。
(,) Removal of Hydroxyl Ions Hydroxyl ions form absorption bands near the infrared that are often harmful for use as waveguides. 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, within the same temperature range, the stomata begin to collapse,
Hydroxyl ions penetrate into the glass.

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
が生じない争件を採用することによシなされる。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)22℃で24時間乾燥
し、次いで乾燥炉に入れる方法である。
Below is an outline of a preferred method that appropriately solves these problems. Initial removal of most of the solvent is accomplished by employing a non-boiling regime. In the case of aqueous solutions, two approaches were used. One of them is
The porous glass article with deposited dopants is first dried in a desiccator (under 1 atmosphere) at 22 DEG C. for 24 hours and then placed in a drying oven.

他の方法は、製品を真空中100℃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
・セントとしてCaNO3の水溶液を用いた時に、4℃
で24時間の県外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ちることが判った。このことはヒ
ドロキシルイ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。
Another method consists in placing the product in vacuum at a temperature below 100° C. and above the freezing point of the solution. In this method, when an aqueous solution of CaNO3 is used as a
I found it convenient to be outside the prefecture for 24 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 hydroxyl ions. A suitable solvent is, for example, methyl alcohol.

また、10℃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シ室温まで暖め、そして通常24
時間維持するのが好ましいことが判った。
In addition, before transporting glassware maintained below 10°C to the drying oven, it is warmed slowly to room temperature under vacuum, and usually for 24 hours.
It has been found preferable to maintain time.

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24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。このことによシ、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。
In the case of non-aqueous solutions of dopants, it has been found suitable to place the glassware under vacuum at room temperature for 24 hours and then to transport it to a drying oven. This speeds up the process compared to methods using aqueous solutions.

乾燥炉においては、低い加熱速度は亀裂の発生を低下さ
せ、ドパントの再分配を避は得るので試料は真空下で3
0℃/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。
In the drying oven, the sample is dried under vacuum for 30 minutes, as a low heating rate reduces the occurrence of cracks and avoids dopant redistribution.
It is desirable to heat to the high drying temperature at a heating rate of 0°C/hour or less, preferably 15°C/hour.

適切な低加熱速度はゾロセスの経済性を左右するであろ
う。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。
A suitably low heating rate will determine the economics of Zorothes. 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.

しかし、加熱速度の増加は、また、亀裂の生じない製品
の所望の屈折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■は、少なくと
も用いたドパントに関する限シ、この問題は50℃/時
の加熱速度で生ずることを示している。
However, the increase in heating rate must also be balanced against the increased risk of destroying the desired refractive index profile of the crack-free product. Example 2 shows that, at least as far as the dopant used is concerned, this problem occurs at a heating rate of 50° C./hour.

高乾燥温度は気孔質ガラスマ) IJワックス依存して
いる。最初に未充填の製品の気孔を潰し、そのガラス転
移点Tgを測定することによシ、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50
℃と150℃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120
℃の狭い範囲がよい。
The high drying temperature depends on the porous glass material (IJ wax). An appropriate value can be found by first crushing the pores of an unfilled product and measuring its glass transition temperature Tg. and preferably 50° below the glass transition point.
It is advisable to choose a high drying temperature between 150°C and 150°C. Further, more preferably 75 to 120 below the glass transition point.
A narrow range of degrees Celsius is better.

乾燥の次の段階はガラスをこの高乾燥温度下で5ないし
200時間、好ましくは40ないし125時間維持する
ことである。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ゼしい。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。この酸化段階でガラス中のFe ”/ Fe 3
+の比が減少し、従ってFe2+イオンによる吸収が低
下する。好ましい手順によると、725℃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100℃)で96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。
The next stage of drying is to maintain the glass under this high drying temperature for 5 to 200 hours, preferably 40 to 125 hours. 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 one wishes to reduce near-infrared absorption, and if residual iron is present in the glass, the sample can be exposed to oxidizing conditions. This is desirable. At this oxidation stage, Fe”/Fe3 in the glass
+ ratio decreases and therefore absorption by Fe2+ ions decreases. According to a preferred procedure, a porous glass article having a glass transition temperature of 725°C is heat treated at 625°C (100°C below the glass transition temperature) for 96 hours with oxygen gas flowing around the sample.

(6) 同化 乾燥工程が完了すると、製品の気孔は直ちに潰される。(6) Assimilation Once the 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棟で急速に上昇される。The temperature of the product is rapidly raised in the temperature range where solidification occurs.

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。もし製品が同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。
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 assimilation temperature, the solidification step must be carried out at or below atmospheric pressure. If I do not,
Gas is likely to be generated during reheating, resulting in the formation of bubbles.

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115)々−ル)で、固化が生ずる
825℃まで気孔質ガラス試料を加熱することが望まし
い。
If the matrix is produced from a glass that is capable of phase separation, it is desirable to heat the porous glass sample under reduced pressure of oxygen (approximately 115 °C) to 825°C, where 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、異った濃度の
ドパントを有するガラスとした例を示す。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
濃度範囲の異ったド・やント、異った固化温度および異
った最終ガラス組成を用いた例を示す。
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. 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 dopant concentration ranges, different solidification temperatures, and different final glass compositions.

溶融および成形 4モル−〇Na2O,4モルチのに20.36モ/L。Melting and molding 4 mol-〇Na2O, 20.36 mol/L for 4 mol.

チのB2O3および56モルチのSiO□の組成を有す
るガラスを溶融し、攪拌して均一な溶融物を生成し、こ
れを引いて直径0.7ないし0.8 cmのガラス棒な
得た。
A glass having a composition of 100% B2O3 and 56% SiO□ was melted and stirred to produce a homogeneous melt, which was drawn into glass rods with a diameter of 0.7 to 0.8 cm.

冷却コイルを用いた熱処理 ガラス棒を550℃で2時間熱処理して相分離を生せし
めた。
Heat treatment using a cooling coil The glass rod was heat treated at 550° C. for 2 hours to cause phase separation.

児二天Zグゴのエツテング 5チのHF溶液中で10秒間それぞれのガラス棒をエツ
テングし、次いで30秒間水洗した。
Each glass rod was etched in 5 g of HF solution for 10 seconds, and then washed with water for 30 seconds.

リーチング ガラス棒を20重量係のNH2Clを含む3N−HCt
により95℃でリーチングした。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
されたリーチング時間は、30時間を越えるものであっ
た。リーチング中、40℃の析出温度領域を設けること
により、リーチング剤の硼酸濃度は509/l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硼素化合物の再沈積を避け
ることができた。リーチング剤液からのNH2Clの沈
積がないように40℃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NI(4Ctの飽和温度以上
の温度である。
Leaching glass rod with 3N-HCt containing 20 parts by weight of NH2Cl
Leaching was carried out at 95°C. The leeching time is set to reach a stage where the rate of weight loss is almost zero.
Selected after previous trials. The leaching time selected in these examples was over 30 hours. During leaching, the boric acid concentration of the leaching agent was maintained at 509/l or less by providing a precipitation temperature range of 40°C. This speeded up the leaching and avoided redeposition of boron compounds within the pores of the matrix. The temperature of 40° C. was chosen to avoid precipitation of NH2Cl from the leaching agent solution. This temperature is above the saturation temperature of NI (4Ct) so that a suitable amount is maintained in solution to greatly reduce sample destruction.

洗浄 リーチングされたものを脱イオン水で洗浄した。洗浄の
サイクルは便宜上流出液中の鉄の濃度をめることにより
制御された。洗浄は便宜上ガラス1体積あたり10体積
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10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シ充分な低
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。
Washing The leached material was washed with deionized water. Washing cycles were conveniently controlled by adjusting the iron concentration in the effluent. Washing was conveniently carried out at room temperature using 10 volumes 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 ten when fresh wash water is added, so that the iron concentration is low enough for cleaning even without iron concentration measurements. can be considered to have been achieved.

充填 洗浄水を各ド/セ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
ムースに移行させた方がよい。
It is better to simply replace the fill wash water with the fill solution, which is an aqueous solution of each do/cent, 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ーーブ
に充填溶液を満たすことによりなされる。
This is done by draining the water and filling the tube containing the porous glass rod with the filling solution.

実施例■ないし■において、試料を充填溶液から除去し
、22℃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22℃の水溶解性に相当する量が部
分的に沈積した。
In Examples ■ to ■, when the sample was removed from the filling solution and cooled to 22°C, the dopant was partially deposited in an amount corresponding to the 22°C water solubility in the residual solution filling the pores.

(例えば、残留する100mJの溶液あたBt6IのB
a(NO3)2が、22℃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100m1の溶液あ
たシロgのH5BO,が、気孔内の水に溶解している。
(For example, Bt6I per remaining 100 mJ of solution
a(NO3)2 is dissolved in the water in the pores after thermal deposition at 22°C. Similarly, the remaining g of H5BO per 100 ml of solution is dissolved in the water in the pores.

)ド・やントの残シは、気孔質製品を大気圧下のデシケ
ータ−に22℃で24時間置くことによシ開始される乾
燥工程中に沈積した。次いで、高乾燥温度(既に定義さ
れている)まで15℃/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■で用いた試料
では625℃であった。
) Residues of doant were deposited during the drying process, which was initiated by placing the porous product in a desiccator at atmospheric pressure for 24 hours at 22°C. Drying was then continued under vacuum in an oven heated at a heating rate of 15° C./hour to the high drying temperature (previously defined). This high drying temperature was determined by the method described above, and was 625°C for the samples used in Examples 1 to 2.

維持時間 次に周囲に酸素がスを流しつつ、ガラス棒を96時間6
25℃の温度に維持した。
Maintenance time Next, the glass rod was held for 96 hours while oxygen was flowing around it.
A temperature of 25°C was maintained.

同化 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。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、固化したガラス棒を生成した。この工
程は減圧の酸素雰囲気(約115バール)で行なわれ、
最終温度は表で与えられている。
Upon completion of the assimilation hold time, the glassware was immediately subjected to a bubble breaking step. That is, the temperature of the glass product was raised to a temperature at which bubble destruction occurred to produce a solidified glass rod. This process is carried out in a reduced pressure oxygen atmosphere (approximately 115 bar),
Final temperatures are given in the table.

実施例■ ガラス棒番号7、水100ccあたり40gのP(No
3’)2とIllのH2PO4からなるトノやント溶液
による85℃で12時間の充填および825℃での気泡
破壊 実施例■8 ガラス棒番号8、水100ccあたり12gのBa(N
O3)2と6IのH5PO3からなるドパント溶液によ
る85℃で4時間の充填および830℃での気孔破壊 実施例V 上記実施例はいずれもがラス棒の均一ドーピングに関す
るものである。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、気泡破壊され
たガラス棒に成る屈折率分布を得るように、ガラス棒の
外層部のド・ぞント濃度を減少させることが可能である
Example■ Glass rod number 7, 40g of P per 100cc of water (No.
3') Filling at 85 °C for 12 hours with a toner solution consisting of H2PO4 of 2 and Ill and bubble bursting at 825 °C Example ■8 Glass rod number 8, 12 g of Ba(N) per 100 cc of water.
Example V: Filling for 4 hours at 85° C. and Pore Destruction at 830° C. with a Dopant Solution Consisting of H5PO3 of O3)2 and 6I All of the above examples concern uniform doping of a lath rod. 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 to obtain a refractive index distribution that corresponds to a glass rod with broken bubbles. It is possible to reduce the

既に示した手順により、2つの気孔質ガラス棒を製造し
、溶液100m/に120gのCsN0うである濃度の
CsNo s水溶液に95℃で4時間以上浸漬した。次
にガラス棒を95℃の水に移し、それぞれ11分および
20分放置した。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分間浸漬し、C3No3の
熱沈積を生ぜしめた。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。
Two porous glass rods were prepared according to the procedure already described and immersed in an aqueous CsNos solution with a concentration of 120 g of CsN0 in 100 m of solution at 95° C. for more than 4 hours. The glass rods were then transferred to 95°C water and left for 11 and 20 minutes, respectively. After a predetermined period of time had elapsed, each glass rod was immersed in water at 0° C. for 10 minutes to cause thermal precipitation of C3No3. The solvent was then removed and the glass rod was bubble-busted as described above. The obtained refractive index distribution is shown in FIG.

実施例■ 上記方法によシ製造された幾つかの気孔質ガラス棒を表
■に示すようなCsNo sおよびC82CO3溶液中
に95℃で4時間以上浸漬した。次にこれらガラス棒を
脱ドパント化して段階状屈折率分布を得た。(ガラス棒
試料13の屈折率分布は第5図に示されている。)脱ド
・やント化に要する時間は第3図を用いて決定された。
Example (2) Several porous glass rods produced by the above method were immersed in CsNos and C82CO3 solutions as shown in Table (1) at 95°C for over 4 hours. Next, these glass rods were dedopantized to obtain a stepwise refractive index distribution. (The refractive index profile of glass rod sample 13 is shown in FIG. 5.) The time required for de-dumping was determined using FIG.

(即ち、ガラス棒試料13の端金、y(to)=0.5
0であシ、第3図によシto=300 (分))充填さ
れたガラス棒を氷水中に300分浸漬することによって
脱ド・やント化し、次に水を除去し、そして上述の方法
でガラス棒を気泡破壊した。がラス棒の中央部における
屈折率を表■に示す。
(i.e., end of glass rod sample 13, y(to)=0.5
0 = 300 (min) as shown in Figure 3) The filled glass rod was de-dotted by immersing it in ice water for 300 minutes, then the water was removed, and the The bubbles were destroyed in a glass rod using this method. The refractive index at the center of the lath rod is shown in Table ■.

表 ■ 9 20、!il 0M2Co3/100罰H201,
4621030,9℃g2Co3/100aH201,
4751175gCm2Co3/1OOrnlH20]
、、48812 60、ji’ CmN0s7100m
1水溶液 1.47513 120gC8NOs710
0m/!水溶液 1.486実施例■ 既に述べたように、ド・やントを充填したガラス棒を使
用するとき、0℃と600℃付近の間の温度で低速度で
乾燥することが重要である。
Table ■ 9 20,! il 0M2Co3/100 penalty H201,
4621030, 9℃g2Co3/100aH201,
4751175gCm2Co3/1OOrnlH20]
,,48812 60,ji' CmN0s7100m
1 aqueous solution 1.47513 120gC8NOs710
0m/! Aqueous solution 1.486 Example ■ As already mentioned, when using a glass rod filled with a doant, it is important to dry at a low speed at a temperature between 0°C and around 600°C.

この実施例では異っ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
気泡質ガラス棒は脱ドパント化されて実施例■で示され
たような階段状屈折率分布を生じた。熱的沈積の後、ガ
ラス棒を4℃で24時間真空下で乾燥した。次に1時間
あたシ50.30.15℃の各昇温速度で真空上加熱し
た。得られた屈折率分布を第5図に示す。
This example illustrates the difference in refractive index distribution due to different heating rates. Some of the filled cellular glass rods used in Example V were dedopanted to produce a stepped index profile as shown in Example 2. After thermal deposition, the glass rods were dried under vacuum at 4° C. for 24 hours. Next, the mixture was heated under vacuum at a heating rate of 50.degree. C., 30.degree. C., and 15.degree. C. per hour. The obtained refractive index distribution is shown in FIG.

1時間あたシ100℃の昇温速度では少なからぬガラス
棒の破壊を生じた。沈積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20℃/時間以下が好まし
い。
At a temperature increase rate of 100° C. per hour, considerable breakage of the glass rod occurred. When it is desired not to change the deposited dopant distribution, the temperature increase rate is preferably 20° C./hour or less.

繊維加工するために15℃/時間で加熱された棒を選択
した。ガラス棒予備成形体を2つのガス酸素トーチの対
向する炎の間に供給し、その溶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185μ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、0.85μで透過中心を置いた100Xの広さの
干渉フィルターによシ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、鎧装の形式を取シ除くに
充分な長さに沿って鎧装と接触させた。透過強度I(4
を長い繊維について測定した。この時、1rrLを除く
すべての繊維が取シ除かれ、再び透過強度を測定した。
A rod heated at 15° C./hour was selected for fiber processing. The glass rod preform was fed between the opposing flames of two gas oxygen torches and its molten end was manually pulled into a fiber. The end of the fiber is attached to a rotating drum which draws the fiber to a diameter of 185μ. The fiber was illuminated with white light having a spectral range selected by a 100X wide interference filter centered on transmission at 0.85μ. The absorbent material was contacted with the armor along a length sufficient to remove the form of the armor. Transmission intensity I (4
was measured on long fibers. At this time, all fibers except 1rrL were removed and the transmitted intensity was measured again.

透過強度の損失(dB/km)は次の式で与えられる。The transmission intensity loss (dB/km) is given by the following equation.

式中、1=12−1.であシ、t2と11はそれぞれ長
い繊維と短かい繊維の長さく km )でおる。透過強
度の損失は多くの通信用途に必歇な100dB/kmよ
シ少ない25 dB/kmであった。
In the formula, 1=12-1. t2 and t11 have long and short fiber lengths (km), respectively. The transmission power loss was 25 dB/km, which is less than the 100 dB/km required for many communications applications.

実施例■ 実施例1−IV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棒を溶液
100ceあだ、j0120gのC3NO5溶液中に9
5℃で4時間浸漬した。この試料なドノヤントが部分的
に沈積する温度である22℃に冷却した。次に室温下で
24時間デシケータ−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92時間次に3NのHNO3で3
0分間洗浄した。次いで同じ温度下で真空乾燥した。本
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CsNo 5はC
a2O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5I02.3.
4%のB2O3および6.0チのCtr 20 (いず
れもモルチ)であシ、不純物である遷移金属は100万
部に対し10部でおった。
EXAMPLE ■ A filled porous glass rod after leaching and washing was soaked in 100 g of C3NO5 solution as described in the first part of Example 1-IV.
It was immersed for 4 hours at 5°C. The sample was cooled to 22° C., the temperature at which Donoyant partially precipitated. Next, it was dried in a desiccator at room temperature for 24 hours. The obtained sample is uniformly packed, so in order to introduce a certain distribution, 4
in water for 92 hours, then in 3N HNO3 at a temperature of
Washed for 0 minutes. It was then vacuum dried at the same temperature. Once this portion of water was removed, the sample was slowly dried by increasing the temperature as indicated in the preferred procedure of this invention. At intermediate temperatures, CsNo 5 is C
It decomposed into a2O 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% 5I02.3.
The composition was 4% B2O3 and 6.0% Ctr20 (both molti), and the transition metal impurity was 10 parts per million parts.

実施例■ 既に示したように、ドパント、溶媒、および充填および
脱ド・ヤントの操作条件の選択、所望の結果を得るため
のこれらノ9ラメ−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。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/やラメ−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棒はすべて既
述した一般的手順によシ製造されておシ、溶媒の除去と
加熱は、好ましい条件下で実施された。
Examples ■ As already indicated, selection of dopants, solvents, and operating conditions for loading and unloading, combinations and substitutions of these parameters, or modification of operating conditions to obtain desired results, etc. can vary widely. This invention provides guidance to those skilled in the art, and this example illustrates permutations and combinations of lamators that have yielded satisfactory results. All porous glass rods used were prepared according to the general procedure previously described, and solvent removal and heating were performed under favorable conditions.

得られた結果を第■表に示す。この表の列と行の注を以
下に示す。
The results obtained are shown in Table ①. Column and row notes for this table are listed below.

第1列 使用したド・ぞント。1st row: Do Zonto used.

第2列 100m1溶液あたシのド・ぞント濃度。2nd column: concentration of 100ml solution.

第3列 溶媒、即ち最°初の充填工程で用いた溶媒。3rd column: Solvent, i.e. the solvent used in the first filling step.

第4列 温度(℃)および最初の充填工程に要した時間
Column 4: Temperature (°C) and time required for the first filling step.

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・やントの沈遭を生ぜしめるため
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 cause the precipitation of the dopant.

第6列 温度(℃)およびド・セントの沈積と屈折率分
布の変化に要する時間。
Column 6: Temperature (°C) and time required for de cent deposition and change in refractive index profile.

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

溶媒除去前に更に沈積を生せしめるこ 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。Further deposition may occur before solvent removal. and the dopant near the glass surface. This allows for a more complete reduction in the concentration.

第8列 温度(℃)および更なる溶媒処理によるド・セ
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 docent distribution by further solvent treatment.

第9列 乾燥を開始する温度(℃)を示す。Column 9: Shows the temperature (°C) 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−中における 大気圧下での乾燥を示す。(V) is drying under vacuum, (A) is drying under vacuum. In the desiccator at the first stage Indicates drying under atmospheric pressure.

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

第1行 実施例■のガラス棒試料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 rod sample 13 of Example ① 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 は増加している〇 第3行 08NO3を溶解度の高いC82CO3と置換
している。そのため充填操作は室温で実 施し得る。
Row 2 includes further treatment with methanol and water, while using the same filling solution but increasing the refractive index difference. Row 3 replacing 08NO3 with the more soluble C82CO3. There is. 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・ヤント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 De Youngt uses neodymium nitrate and also uses an organic solvent.

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

第1図は100℃でCsNo 3溶液中に気孔質ガラス
棒を浸漬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100℃でCsNo 
5を充填した後、100℃で水中に浸漬して得た重量分
率の損失を示すグラフ、第3図は気孔質ガラス棒に10
0℃でCaNO3を充填した後、4℃で水中に浸漬して
得た重量分率の損失を示すグラフ、第4図は実施例■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20分間脱ドt4ント化し
た場合を示し、第5図は充填された実施例■の表Vのガ
ラス棒試料J3の屈折率分布を示すグラフであシ、曲線
1.2および3はそれぞれ実施例■1による昇温速度1
5.30および50℃/hr、でガラス棒がU、温され
た場合を示す。 出願人代理人 弁理士 鈴 江 武 彦第1図 部間(方) 第2図 特開 (介) 第3図 晴Vl(介) 第4図 叶n赴カ・うのガ色当L (mm) 第5図
Figure 1 is a graph representing the weight fraction obtained by immersing a porous glass rod in a CsNo3 solution at 100°C;
Figure 3 is a graph showing the weight fraction loss obtained by immersion in water at 100 °C after filling a porous glass rod with 10
A graph showing the loss of weight fraction obtained by filling CaNO3 at 0°C and immersing it in water at 4°C. Figure 4 is a graph showing the refractive index distribution of the glass rod of Example ②, and the curve is 1 and 2 show the cases of de-dotting for 11 minutes and 20 minutes, respectively, and FIG. 5 is a graph showing the refractive index distribution of the filled glass rod sample J3 of Table V of Example 1.2 and 3 are respectively heating rate 1 according to Example 1
The case where the glass rod was heated at 5.30 and 50°C/hr is shown. Applicant's representative Patent attorney Takehiko Suzue Figure 1: between sections (direction) Figure 2: Unexamined patent application (through) Figure 3: Clear Vl (through) Figure 4: Kano-n-ka-Unoga-iro-to (mm) ) Figure 5

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1、48〜64モル−C5102と、28〜42モルチ
のB2O3と、4〜9モル−〇R20とからなる組成物
から構成され、R20はNa2Oと、R20゜Rb O
およびCs□0からなる群から選択された少なくとも1
種とからなるガラス製品であって前記組成物は0.2〜
0.8のρを有し、ρは〔A20〕/〔R20〕のモル
チ比によシ定義され、〔A20〕はに20 、 Rb2
OおよびC820のモルチの合計であり、〔R20)は
Na2O、R20、Rb2OおよびC820のモルチの
合計でちゃ、かつ前記組成物は500〜575℃の温度
で約50チの平衡容積分率を有し、そのためクラックを
生ずることなく酸リーチングに堪えるガラス製品。 2、前記組成物はθ〜3モルチのAt203’に含有し
、そのαはO〜3.χは0.2〜1.0であシ、αはA
t205のモルチ、χはχ=ρ十(’/3 )αなる式
で表わされ、かつ640〜695℃の共存温度Tpヲ有
している特許請求の範囲第1項記載のガラス製品。 3、S 102は49.5〜59モルチ、B2O3は2
8〜42モルチ、R20は6.5〜8モルチである特許
請求の範囲第1項記載のガラス製品。 4、R20量が6.5ないし8モルチである特許請求の
範囲第1ないし3項のいずれか1項に記載のガラス製品
。 5、R20がNa 20とに20のみからなる特許請求
の範囲第1ないし3項のいずれか1項に記載のガラス製
品。 6、B20.量が33ないし37モルチである特許請求
の範囲第1ないし3項のいずれが1項に記載のガラス製
品。 7、 5t()z カ56モル%、B2O3が36モル
%、R20が4モルチ、Na 20が4モルチである特
許請求の範囲第1ないし3項のいずれか1項に記載のガ
ラス製品。 s、5to2量は49.5ないし59モルチである特許
請求の範囲第1ないし3項のいずれか1項に記載のガラ
ス製品。 9、共存温度Tpは640ないし695℃である特許請
求の範囲第1または2項記載のガラス製品。 10、リーチングされていない光学導波管プリフォーム
である特許請求の範囲第1項ないし第3項のいずれかに
記載のガラス製品。 11、αが0.5よp大きく、〔R20〕は6〜9モル
チである特許請求の範囲第2項に記載のガラス製品。
[Claims] Consists of a composition consisting of 1,48 to 64 moles of C5102, 28 to 42 moles of B2O3, and 4 to 9 moles of R20, where R20 is Na2O and R20°Rb O
and at least one selected from the group consisting of Cs□0
A glass product comprising seeds, wherein the composition has a content of 0.2 to
ρ of 0.8, ρ is defined by the ratio of [A20]/[R20], where [A20] is 20, Rb2
O and C820, [R20) is the sum of Na2O, R20, Rb2O and C820, and the composition has an equilibrium volume fraction of about 50 at a temperature of 500-575°C. Therefore, glass products can withstand acid leaching without cracking. 2. The composition contains θ~3 mol of At203', and α is O~3. χ is 0.2 to 1.0, α is A
The glass product according to claim 1, wherein χ is expressed by the formula χ=ρ0('/3)α and has a coexistence temperature Tp of 640 to 695°C. 3, S102 is 49.5-59 molti, B2O3 is 2
The glass product according to claim 1, wherein R20 is 8 to 42 molts, and R20 is 6.5 to 8 molts. 4. The glass product according to any one of claims 1 to 3, wherein the amount of R20 is 6.5 to 8 mol. 5. The glass product according to any one of claims 1 to 3, wherein R20 consists of only Na 20 and 20. 6, B20. A glass product according to any one of claims 1 to 3, wherein the amount is 33 to 37 mol. 7. The glass product according to any one of claims 1 to 3, wherein 5t()z is 56 mol%, B2O3 is 36 mol%, R20 is 4 mol%, and Na20 is 4 mol%. The glass product according to any one of claims 1 to 3, wherein the amount of s,5to2 is 49.5 to 59 molti. 9. The glass product according to claim 1 or 2, wherein the coexistence temperature Tp is 640 to 695°C. 10. The glass product according to any one of claims 1 to 3, which is an unleached optical waveguide preform. 11. The glass product according to claim 2, wherein α is greater than 0.5 p and [R20] is 6 to 9 mol.
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