(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
酸化物を主体とするガラス原料、もしくは酸化物を主体とするガラス微粒子からなる多孔質体を、重水を含む0℃〜100℃の不活性ガス雰囲気中に1時間以上保持した後、ガラス化処理を行うことを特徴とするガラスの製造方法。
【請求項２】
酸化物を主体とするガラス原料、もしくは酸化物を主体とするガラス微粒子からなる多孔質体をガラス化処理する工程を含む光ファイバの製造方法において、前記ガラス原料もしくは多孔質体を、重水を含む0℃〜100℃の不活性ガス雰囲気中に1時間以上保持した後、ガラス化処理を行うことを特徴とする光ファイバの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ガラスおよび光ファイバの製造方法に係り、さらに詳しくは、OH基含有量の少ないガラスおよび光ファイバの製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に光ファイバにおいては、その中に含まれる水（OH基）が原因で伝送特性が低下することが知られており、かかるOH基を低減すべく様々な製造技術の開発が進められている。
【０００３】
すなわち、例えば、特開平1-124805号公報には、石英系光ファイバの製造において、いわゆる外付法（OVD 法＝Outside Vapor-Phase Deposition）や気相軸付法（VAD 法＝Vapor-Phase Axial Deposition）などにより製造したガラス微粒子堆積体（多孔質母材）を 600℃〜800 ℃以上の温度の加熱炉中に保持し、ここに D2 O （重水）の蒸気を送り込むことにより、多孔質母材中の H2 O （水）を   D2 O に置換し、さらに塩素系ガスによる脱水処理を施して、残留する H2 O や置換した D2 O を除去低減する方法が記載されている。
【０００４】
また、多成分ガラス系光ファイバの製造において、加熱炉内にセットしたルツボ内で溶融しているガラス中に、パイプを通じてD2OをCO2ガスやN2ガスなどの乾燥ガスをキャリアとして送り込むことにより、OH基をOD基に置換する方法も提案されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前者の方法では、加熱炉中に多量の D2 O の蒸気を送り込むにもかかわらず H2 O の D2 O への置換率がさほど高くなく、OH基の含有量を十分に低下させることは困難である。
【０００６】
一方、後者の方法も、OH基のOD基への変換率は90％程度であり、そのうえ、パイプを直接溶融ガラス中に挿入して長時間ガスを送り込まなければならず、異物混入やパイプの溶融によるガラス組成のずれを招くおそれがある。
【０００７】
本発明はこのような従来の事情に対処してなされたもので、OH基含有量が少なく、伝送特性の向上した光ファイバの製造を可能とするガラスの製造方法、およびこれを用いた光ファイバの製造方法を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本願の第１の発明は、酸化物を主体とするガラス原料、もしくは酸化物を主体とするガラス微粒子からなる多孔質体を、重水を含む0℃〜100℃の不活性ガス雰囲気中に1時間以上保持した後、ガラス化処理を行うことを特徴とするものである。
【０００９】
また、本願の第２の発明は、酸化物を主体とするガラス原料、もしくは酸化物を主体とするガラス微粒子からなる多孔質体をガラス化処理する工程を含む光ファイバの製造方法において、前記ガラス原料もしくは多孔質体を、重水を含む0℃〜100℃の不活性ガス雰囲気中に1時間以上保持した後、ガラス化処理を行うことを特徴とするものである。
【００１０】
本発明においては、ガラス化処理に先立って重水を含む不活性ガス雰囲気中に 1時間以上保持することにより、ガラス化処理の際に効率良くOH基からOD基への置換が進み、OH基含有量の少ない低損失のガラスおよび光ファイバを得ることができる。これは、ガラス化処理の前に原料あるいは多孔質体に D2 O 分子を吸着させておくことで、ガラス化処理中のOD基置換が効率良く進むからと考えられる。このような方法においては、従来の方法のように雰囲気を特に高温に保持する必要がなく、また、パイプの挿入による不純物の混入や組成のずれも防止される。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照しつつ説明する。
【００１２】
図１は、本発明の一実施形態である、いわゆる溶融法によるガラスの製造方法の一例を示す図である。
【００１３】
図１に示すように、本発明においては、ルツボ１に所望の組成に調合したガラス原料２を投入し、加熱炉３内に入れる。ここで使用されるガラス原料２は、酸化物を主体とするものであり、ケイ酸（ SiO2 ）、アルミナ（Al2  O3 ）、ソーダ（Na2 O ）、カリ（ K2 O ）、ホウ酸（ B2 O 3 ）、石灰（CaO ）、マグネシア（MgO ）、酸化リチウム（ LiO2 ）などの酸化物を主体とする酸化物系ガラス原料をそのまま使用することができるほか、炭酸ナトリウム（Na2 CO3 ）、炭酸カルシウム（Ca2 CO3 ）などの炭酸塩、水酸化アルミニウム（Al(OH)3 ）などの水酸化化合物などを含むガラス原料を仮焼結させて得られた多孔質体もしくはこれを粉砕したもの、あるいは、各種ガラス原料を一旦溶融させてガラス化したものを粉砕したガラス粉末、さらにはゾル−ゲル法により作製したガラス前駆体などが用いられる。
【００１４】
加熱炉３内は、 D2 O ４中を通した N2 ガス、Arガス、Heガスなどの不活性ガス５をパイプ６を通じて送り込むことにより、 D2 O を含む不活性ガス雰囲気に保たれており、ガラス原料２は、このような雰囲気下で 1時間以上保持される。この間の加熱炉３内の温度は、OH基のOD基への置換効率の点から、 0℃〜 100℃の範囲が望ましく、 100℃を越えると、 D2 O 分子の吸着量が減少し、OH基のOD基への置換効率が低下する。実用的には10℃〜50℃の範囲がより望ましい。
【００１５】
この後、ガラス原料２は、加熱炉３内で、望ましくは D2 O を含んだ不活性ガス雰囲気を維持したまま、通常のガラス化処理、すなわち、ガラス原料の組成に応じた溶融、清澄、冷却の各工程が行われ、ガラスが製造される。図１中、７は D2 O 収容槽を示す。
【００１６】
このような方法においては、 D2 O を含む不活性ガス雰囲気下に保持されている間に、ガラス原料に D2 O 分子が吸着する結果、溶融時に、原料が十分に     D2 O 雰囲気にさらされるため、OH基が効率良くOD基に置換され、OH基をほとんど含有しないガラスが製造される。また、この方法においては、従来法のようにパイプを挿入しないため、不純物の混入やパイプの溶融にともなうガラス組成の変化も防止される。
【００１７】
なお、上記方法を二重るつぼ法に適用することにより、すなわち、たとえば上記加熱炉に代えて、光ファイバ製造用の加熱炉、いわゆる紡糸炉を用い、ルツボに二重ルツボを用いることにより、OD基置換率の高い、すなわち、OH基含有量の極めて小さい低損失の光ファイバを得ることができる。
【００１８】
また、図面による説明は省略するが、本発明は、ガラス微粒子を堆積させて得られた多孔質体から光ファイバ用母材を製造し、さらに、この母材から光ファイバを製造する場合にも適用することができる。
【００１９】
すなわち、外付法、内付法、気相軸付法などにより作製した光ファイバ用ガラス微粒子堆積体（多孔質母材）を、加熱炉にセットし、上記の例と同様にして   D2 O を含んだ不活性ガス雰囲気下に保持した後、望ましくは同雰囲気を維持したまま、透明ガラス化処理することにより、OH基のほとんどがOD基に置換された光ファイバ用ガラス母材を得ることができ、これを用いてOH基に起因する吸収損失の少ない伝送特性に優れた光ファイバを製造することができる。
【００２０】
【実施例】
次に、本発明の実施例を記載する。
【００２１】
実施例１
ガラス原料として SiO2 、Al(OH)3 、およびNa2 CO3 をルツボに入れて混合し、これを加熱炉内にセットし、大気雰囲気下 620℃の温度で約 3時間加熱した。次いで、熱処理した原料を石英乳鉢に入れ乳棒を用いて粉砕した後、テフロン容器に移して、原料の 3〜4 重量％程度の D2 O を加え、ボールミルを使用して撹拌した。なお、 D2 O を添加するのは、乾燥した原料が大気中の水分（ H2 O ）を吸収するのを防止するとともに、撹拌後に電気炉に投入する際の原料の飛散を抑制するためである。
【００２２】
この後、十分に撹拌した原料をルツボに入れて電気炉内にセットする一方、 D2 O 中を通した N2 ガスを電気炉内に流し込み、そのまま室温で放置した。放置後、約 3時間経過したところで、炉内温度を昇温させ、D 2 O 中を通した N2 ガス雰囲気下、 830℃での温度で 2時間加熱し、さらに、1400℃まで昇温して、 6時間清澄を行なった後、徐冷して、多成分ガラス（Na-Al-Si-O系ガラス）を得た。  得られたガラスの透過率−波長特性を図２（Ａ）に示す。
【００２３】
また、比較のために、OD基置換を行わなかった同じ組成の多成分ガラス、すなわち、ガラス原料をD 2 O により処理することなくそのまま溶融して得たガラスの透過率−波長特性を図２（Ｂ）に示す。
【００２４】
これらの図からも明らかなように、実施例のガラスでは、OH基に起因する2.9 μｍ付近の吸収が減少している。
【００２５】
実施例２
光ファイバのコア用ガラス原料およびクラッド用ガラス原料にそれぞれ実施例１と同様の処理を施した。すなわち、ガラス原料をルツボに入れて混合し、これを加熱炉内にセットし、大気雰囲気下 620℃の温度で約 3時間加熱した後、熱処理した原料を石英乳鉢に入れ乳棒を用いて粉砕し、テフロン容器に移して、原料の 3〜4 重量％程度の D2 O を加え、ボールミルを使用して撹拌した。
【００２６】
次いで、十分に撹拌したこれらのコア用ガラス原料およびクラッド用ガラス原料を、紡糸炉内にセットされた白金二重ルツボのコア部およびクラッド部にそれぞれ投入する一方、 D2 O 中を通した N2 ガスを二重ルツボのコア部上方より白金パイプを用いて紡糸炉内に流し込み、そのまま室温に放置した。放置後、約   1.5時間経過したところで炉内温度を昇温させ、 D2 O 中を通した N2 ガス雰囲気下、 830℃での温度で 2時間加熱し、さらに、1400℃まで昇温して 6時間清澄を行った。この後、 800℃〜900 ℃の温度に保持し、ガラスの温度が十分に安定したところで紡糸して光ファイバを得た。
【００２７】
得られた光ファイバの波長損失を図３（Ａ）に示す。
【００２８】
また、比較のために、OD基置換を行わなかった同じ組成のガラス原料を用いた光ファイバ、すなわち、ガラス原料をD 2 O により処理することなくそのまま溶融し紡糸して得た光ファイバの波長損失を図３（Ｂ）に示す。
【００２９】
これらの図からも明らかなように、実施例の光ファイバでは、OH基に起因する 2.9μｍの吸収の 2倍波である 1.4μｍ付近の吸収が減少している。
【００３０】
【発明の効果】
以上の実施例からも明らかなように、本発明によれば、ガラス化処理前に重水を含む不活性ガス雰囲気中に材料を保持するだけで簡単に、かつ、高率で材料中に含まれるOH基をOD基に置換することができ、OH基に起因する吸収損失の低いガラスあるいは光ファイバを得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明によるガラスの製造方法の一例を示す図。
【図２】（Ａ）は本発明の実施例で得られたガラスの透過率−波長特性を示すグラフ、（Ｂ）は比較例のガラスの透過率−波長特性を示すグラフ。
【図３】本発明の他の実施例で得られた光ファイバの波長損失スペクトルを示す図。
【符号の説明】
１………ルツボ
２………ガラス原料
３………加熱炉
４……… D2 O
５………不活性ガス
６………パイプ
７……… D2 O 収容槽
【図１】
0003707937.tif 000002
【図２】
0003707937.tif 000003
【図３】
0003707937.tif 000004