(57)【要約】【課題】焼結炉の個体差による屈折率分布プロファイルの相違を無くし、同一ガス組成、同一嵩密度の多孔質ガラス母材であれば、フッ素ドープ状態の同じ石英ガラス体を得ることのできる、フッ素添加石英ガラス物品の製造方法を提供する。【解決手段】多孔質ガラス母材をフッ素ガス雰囲気下の加熱ゾーン中を移動させて焼結し、フッ素ドープ透明ガラスを製造する方法であって、１０００℃以上に加熱された加熱ゾーン中をＬ／Ｖ［Ｌ；ヒーター長（ｍｍ）、Ｖ；移動速度（ｍｍ／ｍｉｎ）］の値が４０分以上となるように、多孔質ガラス母材の移動速度を設定してフッ素ガス処理を行うことを特徴としており、加熱ゾーンの温度は、好ましくは透明ガラス化温度である。また、フッ素ガス処理を１０００℃以上かつ透明ガラス化しない温度領域にある加熱ゾーンで行い、次いで加熱ゾーンの温度を上げて透明ガラス化するようにしてもよい。【選択図】    なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
多孔質ガラス母材をフッ素ガス雰囲気の加熱ゾーン中を移動させて焼結し、フッ素添加透明ガラスを製造する方法であって、１０００℃以上に加熱された加熱ゾーン中をＬ／Ｖ［Ｌ；ヒーター長（ｍｍ）、Ｖ；移動速度（ｍｍ／ｍｉｎ）］の値が４０分以上となるように、多孔質ガラス母材の移動速度を設定してフッ素ガス処理を行うことを特徴とするフッ素添加石英ガラス物品の製造方法。
【請求項２】
加熱ゾーンの温度が、透明ガラス化温度である請求項１に記載のフッ素添加石英ガラス物品の製造方法。
【請求項３】
フッ素ガス処理を１０００℃以上かつ透明ガラス化しない温度領域にある加熱ゾーンで行い、次いで加熱ゾーンの温度を上げて透明ガラス化する請求項１に記載のフッ素添加石英ガラス物品の製造方法。
【請求項４】
１０００℃以上かつ透明ガラス化しない温度領域にある加熱ゾーンを移動速度Ｖ１で移動させ、次いで該加熱ゾーンを透明ガラス化する温度に上げて移動速度Ｖ２で移動させ、Ｌ／Ｖ１＋Ｌ／Ｖ２の値が４０分以上となるように、多孔質ガラス母材の移動速度を設定してフッ素ガス処理を行う請求項３に記載のフッ素添加石英ガラス物品の製造方法。
【請求項５】
多孔質ガラス母材が、中実体である請求項１乃至４のいずれかに記載のフッ素添加石英ガラス物品の製造方法。
【請求項６】
多孔質ガラス母材が、中空体である請求項１乃至４のいずれかに記載のフッ素添加石英ガラス物品の製造方法。
【請求項７】
多孔質ガラス母材が、コアロッドにガラス微粒子を堆積したものである請求項１乃至４のいずれかに記載のフッ素添加石英ガラス物品の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光通信用ファイバの製造に好適なフッ素添加ガラス物品の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
光通信用ファイバのなかには、所定の伝送特性を得るために、クラッド部にフッ素をドープした多孔質ガラス母材を製造し、これを線引きして屈折率分布の調整を行ったフッ素添加光ファイバが使用されている。
【０００３】
フッ素を添加した石英ガラスの製造には、多孔質ガラス母材を形成する際にフッ素をドープする方法と、多孔質ガラス母材を加熱・焼結して透明ガラス化する際にフッ素をドープする方法とが、一般的に行われている。
例えば、下記の特許文献１乃至３には、多孔質ガラス母材にフッ素を均一にドープする方法が提案されている。
【０００４】
特許文献１は、屈折率分布が長手方向に均一なフッ素添加ガラス物品を得るために、多孔質ガラス母材をその先端から順次フッ素化合物ガス雰囲気炉内に挿入し、ヒートゾーンでの多孔質ガラス母材の移動速度を徐々に遅くすることを提案している。
【０００５】
また、フッ素をガラスの中心部まで均一に添加するために、特許文献２は、多孔質ガラス母材の嵩密度を０．２〜０．７ｇ／ｃｍ３、比表面積を１０〜５０ｍ２／ｇとすることを提案し、特許文献３は、外周部の嵩密度を中心部の嵩密度よりも高くした多孔質ガラス母材を作製してフッ素を添加することを提案している。
【０００６】
【特許文献１】特開２００２−４７０１３号公報
【特許文献２】特開２００２−６０２２８号公報
【特許文献３】特開２００２−１１４５２２号公報
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
多孔質ガラス母材中へのフッ素ガスの拡散は、温度と時間の関数で決まると考えられる。一方、これには多孔質ガラス母材の嵩密度が大きく影響し、多孔質ガラス母材の中心部までフッ素を添加するには、嵩密度が小さい方が良いとされる。また、多孔質ガラス母材が太径化すると中心部までフッ素が入りにくくなる（特許文献２参照）。
【０００８】
しかしながら、同じ条件で作製した多孔質ガラス母材を、同じフッ素ガス分圧、同じ焼結ガス条件で透明ガラス化を行っても、焼結炉が異なると、多孔質ガラス母材の嵩密度や太径化とは関係なく、フッ素ドープの状態が異なるという問題があった。
【０００９】
本発明の課題は、焼結炉の個体差による屈折率分布プロファイルの相違を無くし、同一ガス組成、同一嵩密度の多孔質ガラス母材であれば、フッ素ドープ状態の同じ石英ガラス体を得ることのできる、フッ素添加石英ガラス物品の製造方法を提供することである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明のフッ素添加石英ガラス物品の製造方法は、多孔質ガラス母材をフッ素ガス雰囲気下の加熱ゾーン中を移動させて焼結し、フッ素ドープ透明ガラスを製造する方法であって、１０００℃以上に加熱された加熱ゾーン中をＬ／Ｖ［Ｌ；ヒーター長（ｍｍ）、Ｖ；移動速度（ｍｍ／ｍｉｎ）］の値が４０分以上となるように、多孔質ガラス母材の移動速度を設定してフッ素ガス処理を行うことを特徴としており、加熱ゾーンの温度は、好ましくは透明ガラス化温度である。
【００１１】
また、フッ素ガス処理を１０００℃以上かつ透明ガラス化しない温度領域にある加熱ゾーンで行い、次いで加熱ゾーンの温度を上げて透明ガラス化するようにしてもよい。このとき、１０００℃以上かつ透明ガラス化しない温度領域にある加熱ゾーンを移動速度Ｖ１で移動させ、次いで該加熱ゾーンを透明ガラス化する温度に上げて移動速度Ｖ２で移動させ、Ｌ／Ｖ１＋Ｌ／Ｖ２の値が４０分以上となるように、多孔質ガラス母材の移動速度を設定してフッ素ガス処理を行う。
なお、多孔質ガラス母材の形態は、中実体又は中空体、あるいはコアロッドにガラス微粒子を堆積したものであってもよい。
【００１２】
【発明の実施の形態】
本発明は、多孔質ガラス母材をフッ素ガス雰囲気下で透明ガラス化した際に、使用した焼結炉の個体差により、製造されたフッ素添加石英ガラス体の屈折率分布プロファイルが異なることに着目し、これには、フッ素ガス雰囲気にある加熱ゾーンの温度と該加熱ゾーンでの多孔質ガラス母材の滞在時間が大きく関与していることを見出し、上記課題を解決したものである。
【００１３】
すなわち、多孔質ガラス母材のフッ素ガス処理が、１０００℃以上に加熱された加熱ゾーンにおいて、Ｌ／Ｖが４０分以上となるように、ヒーター長Ｌ（ｍｍ）を考慮して、多孔質ガラス母材の移動速度Ｖ（ｍｍ／ｍｉｎ）を決めるものである。
【００１４】
また、次のようにして、多孔質ガラス母材にフッ素ガスをドープし、焼結・透明ガラス化することもできる。
先ず、１０００℃以上かつ透明ガラス化しない温度領域にある加熱ゾーンを、移動速度Ｖ１で多孔質ガラス母材を移動させ、次いで、該加熱ゾーンを透明ガラス化する温度に上げて再び移動速度Ｖ２で移動させる。このとき、Ｌ／Ｖ１＋Ｌ／Ｖ２で定義されるフッ素ガスの通算処理時間が４０分以上となるように、移動速度Ｖ１，Ｖ２が設定される。
【００１５】
【実施例】
以下、実施例を挙げて説明するが、本発明はこれらに限定されず、様々な態様が可能である。
先ず、表１に示したガス供給条件で、外径１００ｍｍ、内径１５ｍｍ、長さ５００ｍｍの石英多孔質体のチューブを作製し、下記の実施例１〜５、比較例１，２に供した。
【００１６】
【表１】
2004307281.tif 000002
【００１７】
（実施例１）
石英多孔質体を塩素雰囲気下１１００℃で脱水後、加熱ゾーン（ヒーター長Ｌ＝１４０ｍｍ）のヒーター温度を１３５０℃に上昇させ、１２ｍｏｌ％フッ素ガス雰囲気とし、石英多孔質体のフッ素処理時間Ｌ／Ｖが４７分となるように、移動速度Ｖを３ｍｍ／ｍｉｎに設定して透明ガラス化した。
得られたフッ素添加石英ガラスの屈折率分布プロファイルを図１に示した。図からフッ素が径方向に均一にドープされていることが分かる。なお、横軸は、コアを中心とする径方向長であり、縦軸は、比屈折率差である。
【００１８】
（実施例２）
石英多孔質体を塩素雰囲気下１０００℃で脱水後、炉内雰囲気を１２ｍｏｌ％フッ素ガス雰囲気に変更し、同じ１０００℃で、移動速度Ｖ１＝４．５ｍｍ／ｍｉｎとしてフッ素ガス処理を行った。その後、フッ素ガス分圧を維持してヒーター温度を１３５０℃まで上昇させ、通算フッ素ガス処理時間［Ｌ／Ｖ１＋Ｌ／Ｖ２］が６２分となるように、移動速度Ｖ２を４．５ｍｍ／ｍｉｎに設定して透明ガラス化した。
得られたフッ素添加石英ガラスの屈折率分布プロファイルは、実施例１と同様、図１に示すような屈折率分布プロファイルが得られた。
【００１９】
（比較例１）
石英多孔質体を塩素雰囲気下１１００℃で脱水後、加熱ゾーン（Ｌ＝１４０ｍｍ）のヒーター温度を１４００℃に上昇させ、１２ｍｏｌ％フッ素ガス雰囲気とし、石英多孔質体のフッ素処理時間がＬ／Ｖ＝３５分となるように、移動速度Ｖを４ｍｍ／ｍｉｎに設定して透明ガラス化した。
得られたフッ素添加石英ガラスの屈折率分布プロファイルを図２に示した。図からフッ素が径方向に均一にドープされていないことが分かる。
【００２０】
（実施例３）
石英多孔質体を塩素雰囲気下１１００℃で脱水後、加熱ゾーン（Ｌ＝１４０ｍｍ）のヒーター温度を１４００℃に上昇させ、１２ｍｏｌ％フッ素ガス雰囲気とし、石英多孔質体のフッ素処理時間がＬ／Ｖ＝７０分となるように、移動速度Ｖを２ｍｍ／ｍｉｎに設定して透明ガラス化した。
得られたフッ素添加石英ガラスの屈折率分布プロファイルは、図１に示す形状を有し、フッ素が径方向に均一にドープされている。
【００２１】
（実施例４）
比較例１と同じヒーター温度、同じ移動速度Ｖで、使用する焼結炉をヒーター長Ｌが３００ｍｍのものに変えて、同様の実験を行った。このときのＬ／Ｖで定義されるフッ素処理時間は、７５分である。
得られたフッ素添加石英ガラスの屈折率分布プロファイルは、図１に示す形状を有し、フッ素が径方向に均一にドープされている。
【００２２】
（比較例２）
比較例１及び実施例４と同様に、同じヒーター温度、同じ移動速度Ｖで、ヒーター長Ｌの短い焼結炉（Ｌ＝６０ｍｍ）を使用して、同様の実験を行った。このときのＬ／Ｖで定義されるフッ素処理時間は、１５分である。この場合、石英多孔質体は透明ガラス化しなかった。
【００２３】
（実施例５）
比較例２で使用したのと同じ焼結炉を用いて、同一温度で移動速度を変えてフッ素ガス処理、透明ガラス化を行ったところ、実施例１〜４と同様に、図１に示すようなフッ素が均一にドープされたフッ素添加石英ガラスが得られた。
なお、実施例１〜５、比較例１，２の焼結条件を表２にまとめて示した。評価基準は、全体に均一にフッ素ガスがドープされたものを○印で、中心部がドープされにくかったものを△印で、全くガラス化しなかったものを×印で、それぞれ表示した。
【００２４】
【表２】
2004307281.tif 000003
【００２５】
【発明の効果】
本発明によれば、異なる焼結炉を使用してフッ素ガス処理及び透明ガラス化処理を行った場合であっても、同一ガス組成、同一嵩密度の多孔質ガラス母材であれば、フッ素ドープ状態が同じ、すなわち屈折率分布プロファイルの同じフッ素添加石英ガラス体を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例１〜５で得られたフッ素添加石英ガラスの屈折率分布プロファイルを示すグラフである。
【図２】比較例１で得られたフッ素添加石英ガラスの屈折率分布プロファイルを示すグラフである。
【図１】
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【図２】
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