(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ブランクの一端の領域内において適用する石英ガラスの保持要素と連結されている本質的に円筒状の多孔質ブランクを形成し、かつ該ブランクを焼結することにより、円筒状心棒の長軸の周りを回転する該心棒の円筒状のジャケット面上にＳｉＯ２粒子を堆積させることを包含する、石英ガラス体の製造方法において、３０重量ｐｐｍより低い準安定ＯＨ濃度を有する保持要素を使用し、かつ該保持要素に、熱による前処理をすることを特徴とする石英ガラス体の製造方法。ここに準安定ＯＨ濃度とは、保持要素を５ｍｍの拡散路で１，０４０℃の温度で４８時間にわたり加熱することによって除去されるＯＨ濃度である。
【請求項２】
１重量ｐｐｍより低い準安定ＯＨ濃度を有する保持要素を使用することを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記熱による前処理が、前記保持要素を少なくとも９００℃の温度に加熱することを含むことを特徴とする請求項１または２に記載の方法。
【請求項４】
前記保持要素が、少なくとも１，０００℃の温度に加熱されることを特徴とする請求項３に記載の方法。
【請求項５】
前記熱による前処理が、保持要素を少なくとも５時間加熱することを含むことを特徴とする請求項１ないし４のいずれか１項に記載の方法。
【請求項６】
前記保持要素の加熱を少なくとも２０時間行うことを特徴とする請求項５に記載の方法。
【請求項７】
前記形成されたブランクの一端の領域内に部分的に埋め込まれた円筒状の保持要素を使用することを特徴とする請求項１ないし６のいずれか１項に記載の方法。
【請求項８】
多孔質石英ガラスの円筒状ブランクを保持するために、該ブランクの一端に連結された石英ガラスの保持要素であって、該保持要素は３０重量ｐｐｍより低い準安定ＯＨ濃度を有する石英ガラスからなることを特徴とする保持要素。ここに準安定ＯＨ濃度とは、保持要素を５ｍｍの拡散路で１，０４０℃の温度で４８時間にわたり加熱することによって除去されるＯＨ濃度である。
【請求項９】
１重量ｐｐｍより低い準安定ＯＨ濃度であることを特徴とする請求項８に記載の保持要素。
【請求項１０】
前記ブランクを保持するために、そのブランク中に少なくとも部分的に埋め込まれている円筒状領域を有することを特徴とする請求項８または９に記載の保持要素。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
本発明は、心棒の長軸の周りに回転する心棒の円筒状のジャケット上にＳｉＯ2粒子を堆積させることを含み、それゆえブランク（blank）の一端の領域で作用する石英ガラス保持要素と連結されている本質的に円筒状の多孔質ブランクを形成し；かつこのブランクを焼結することを含む、石英ガラス体の製造方法に関するものである。
さらに、本発明は、多孔質石英ガラスの円筒状ブランクを保持するために、該ブランクの一端に連結された石英ガラスの保持要素に関するものである。
【０００２】
上記の種類の方法および保持要素は、ドイツ特許Ａ１−１９，６４９，９３５号により既知である。その中に記載されている方法では、いわゆる「ＯＶＤ法」（Ｏｕｔｓｉｄｅ  Ｖａｐｏｒ  Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）にしたがい、担体チューブの長軸の周りに回転する担体チューブ上に微細なＳｉＯ2粒子の層を堆積させることにより多孔質石英ガラスの中空円筒状ブランクが製造される。この堆積方法の過程において、石英ガラスのチューブ状保持体は、形成されるブランクの一端の中にしっかりと埋め込まれる。ブランクから担体チューブを除去した後、ブランクはさらに加工段階を経るために、たとえば、塩素含有雰囲気中で脱水処理するために、垂直配向で埋め込まれた保持体上に懸架保持することができる。透明な石英ガラス予備成形体が多孔質ブランクから焼結される。ガラス化の間、保持体は、最初は予備成形体内に残っていて、次いで予備成形体の適当な部分で取り出される。
【０００３】
石英ガラス体の製造方法は、ドイツ特許Ａ１−１９，６４９，９３５号（Ａ１）により既知であり、該方法においてＳｉＯ2粒子が含ケイ酸原料の火炎加水分解によって作られ、多孔質ブランク（スス（ｓｏｏｔ）体）を形成することにより回転心棒上に堆積する。石英ガラスチューブがブランクの一端の領域内にしっかりと埋め込まれ、この領域内でのブランク密度は石英ガラスの理論密度の少なくとも６０％に調節される。
【０００４】
予備成形体および保持体（またはそれぞれチューブ）は、石英ガラスで作られるので、いかなる膨張の相違、ひいてはそれらのガラス化の間に併行して起こる問題が回避される。しかしながら、光学的性質が部分的に変化する光ファイバーは、既知の保持体を使用して作られた予備成形体から得られる。
【０００５】
本発明の課題は、石英ガラス体から製造される製品の性質の再現性という点で既知の方法を改良することである。さらに本発明の課題は、多孔質石英ガラスのブランクを保持するのに適している保持要素を特定化することである。
【０００６】
上記課題は、方法に関しては、最初に特定化した方法に基づく本発明によれば、３０重量ｐｐｍより低い準安定ＯＨ濃度を有する保持要素を使用し、かつこの保持要素を熱による前処理（prior thermal treatment）にかけることによって解決される。
【０００７】
上記した光学的性質の変化は、ブランクがそのヒドロキシル基濃度（以下ＯＨ濃度と記す）において、軸方向の勾配を有するという事実によることがわかった。既知の方法によれば、ＯＨ濃度は、保持要素と連結されているブランク−およびそれから製造された石英ガラス−の領域内で最大である。
【０００８】
このことは、−製造工程中、特に高温での工程段階中に−ＯＨ基が保持要素から拡散してブランクおよび石英ガラス体に与えられるという事実に遡ることができる。しかしながら、驚くべきことにこのようなＯＨ基の放出は、石英ガラスのヒドロキシル基濃度と明確に関係づけることができない。むしろ石英ガラスのヒドロキシル基濃度は化学的に固定されたＯＨ濃度および準安定ＯＨ濃度からなるものであり、後者だけがＯＨ基の放出に関して問題がある。したがって、本発明による方法は、その準安定ＯＨ濃度が３０重量ｐｐｍより低いという条件で、高ＯＨ濃度を有する石英ガラスの保持要素の使用を可能にするものである。
【０００９】
可能な限り最低の準安定ＯＨ濃度（３０重量ｐｐｍより低い）の保持要素を使用することにより、ＯＨ基の放出が著しく回避されるので、ヒドロキシル基の本質的に軸方向に均一な分布が、ブランク中およびブランクから製造された透明石英ガラス中で確実に達成される。
【００１０】
「準安定ＯＨ濃度」とは、概して石英ガラスの温度処理によって除去することのできるヒドロキシル基濃度を意味する。石英ガラスからの準安定ＯＨ基の溶解には、ある種の活性化エネルギーが必要である。それとは別に、石英ガラス成分からの準安定ＯＨ基の拡散は温度、温度処理の持続時間、および拡散路の長さによって決定される。成分が多いほど、拡散路は長くなる（成分内の点の、成分自由面までの最大距離）。本発明の意味する範囲内でヒドロキシル基濃度は、保持要素を、５ｍｍの拡散路で１，０４０℃の温度で４８時間にわたり加熱することによって除去される「準安定ＯＨ濃度」として定義される。
【００１１】
低準安定ＯＨ濃度は、対応する低いＯＨ濃度によって特定される石英ガラスの保持要素を使用することによって容易に得ることができる。しかしながら、このような石英ガラスは通常高価であり、保持要素を形成する間、低いＯＨ濃度を維持するために特殊な措置が必要である。したがって、本発明によれば、保持要素を特定用途の前に、熱による前処理(thermal pre-treatment)にかけることが示唆される。ここで石英ガラスの準安定ＯＨ濃度は減少する。したがって、保持要素を製造するために高い初期準安定ＯＨ濃度を有する安価な石英ガラスを使用することができる。まず、高い準安定ＯＨ基濃度を有する石英ガラスから保持要素が形成される。保持要素を使用する前に、石英ガラスの高い準安定ＯＨ濃度が熱による後処理(thermal post-treatment)によって減少させられ、本発明により調整される。この後処理により、保持要素の形成の間に石英ガラスのＯＨ濃度に関して特別な予防措置は必要としない。
【００１２】
好ましくは１重量ｐｐｍより低い準安定ＯＨ濃度を有する保持要素が使用される。上記の定義を考慮すると、この保持要素は、１，０４０℃の温度で４８時間にわたり（５ｍｍの拡散路）加熱することによって元のＯＨ濃度が最小１重量％だけ減少した石英ガラス部材である。したがって、準安定ＯＨ基の放出が著しく回避され、ブランク中、およびそれから製造された透明石英ガラス体中でヒドロキシル基の本質的に軸方向に均一な分布が達成される。
【００１３】
温度が高いほど、そして熱による後処理の処理時間が長いほど、後処理した保持要素の準安定ＯＨ濃度は低くなる。保持要素を少なくとも９００℃の温度に加熱することを含む、熱による後処理が好結果を与えることが分かった。有利には、保持要素は少なくとも１，０００℃の温度に加熱される。熱による後処理の範囲内での加熱時間は有利には５時間、好ましくは２０時間またはそれ以上である。
【００１４】
本発明による方法は、形成されるブランクの一端の領域内に部分的に埋め込まれた円筒状保持要素を使用する場合に特に有利なことが分かった。
【００１５】
保持要素に関しては、上記の特定の課題は、本発明によれば、最初に述べたような保持要素、すなわち３０重量ｐｐｍより低い準安定ＯＨ濃度を有する石英ガラスからなる保持要素から出発することにより解決される。
【００１６】
可能な限り最低の準安定ＯＨ濃度を有する石英ガラスの保持要素は、保持すべきブランク上または石英ガラス体上にＯＨ基を与えないか、またはほとんど与えないので、ブランク中、およびそれから製造された透明石英ガラス体中にヒドロキシル基の本質的に軸方向に均一な分布が確実に得られる。低い準安定ＯＨ濃度を、一方では低ヒドロキシル石英によって得ることができ、他方では最初に高い準安定ＯＨ濃度を有する石英ガラスの適当な、熱による後処理によって得ることができる。
【００１７】
上記の技術課題、およびそのための定義にかんがみて、低い「準安定ＯＨ濃度」の利点および効果については本発明による方法の上記の説明を参照されたい。
【００１８】
ＯＨ基の可能な限り最小の放出、およびブランク中ならびに石英ガラス体中のＯＨ濃度の可能な限り最小の軸方向の勾配にかんがみて、１重量ｐｐｍより低い準安定ＯＨ濃度を有する石英ガラスからなる保持要素が好ましい。
【００１９】
好ましくは本発明の保持要素は、その目的にしたがって保持するためにブランク中に少なくとも部分的に埋め込まれた円筒状領域を特徴としている。このブランク中に埋め込まれた円筒状領域は堅固な連結を確実にする。
【００２０】
以下に実施例および図面に基づいて本発明をさらに詳しく説明する。図面は詳細に図解的に示されている。
【００２１】
実施例１
図１は、チューブ状保持体２の形の保持体を、ブランク１の前側３の領域内に埋め込むことによる、多孔質石英ガラスからブランク１の製造を示す断面図である。約８０ｍｍの外径および約７００ｍｍの長さを有するブランク１を既知のＯＶＤ法にしたがい、ＳｉＣｌ4およびＧｅＣｌ4の火炎加水分解、およびその長軸の周りを回転する心棒４の上にＳｉＯ2粒子の層を堆積させることにより製造する。ブランク１の内側領域を二酸化ゲルマニウムでドープする。ブランク１の表面に沿って前後に動き、ＳｉＯ2粒子（およびＧｅＯ2粒子）を層状に堆積する堆積バーナー５を設ける。堆積の過程でブランク１の前端側３の領域内でその一部の長さにわたって保持体２がしっかりと埋め込まれる。保持体２は２５ｍｍの外径および９ｍｍの壁厚さを有する。したがって、準安定ＯＨ基の拡散のための拡散路は保持体２に対して４．５ｍｍである。前端側３の領域内で高温に調節され、したがって保持体２がブランク１と表面的に融解するような高密度に調節される追加のバーナー７によって保持体２の特に安定な埋め込みが達成される。こうして製造されたブランク１は、２ｋｇより重くてもよい。心棒２から取り外した後、ブランクはブランク１から突出する保持体２の部分によりさらに加工するために取り扱うことができる。
【００２２】
保持体２を製造するために電気溶融した石英ガラスを使用する。この石英ガラスのＯＨ濃度は約８０重量ｐｐｍである。１，０４０℃の温度で４８時間焼き入れすることにより、ＯＨ濃度が４．８重量ｐｐｍに低下する。このことは保持体２の準安定ＯＨ濃度が焼き入れ前に約７５重量ｐｐｍであったことを意味する。この保持体を適切に使用し、かつ上記の定義（温度＝１，０４０℃、処理時間４８時間、拡散路＜５ｍｍ）に従えば、保持体２はもはや測定可能な準安定ＯＨ濃度を有していない。
【００２３】
堆積工程の後、ブランクは浄化され、９００℃の塩素含有雰囲気中で乾燥され、続いて約１,３５０℃の温度で焼結される。こうして得たコアロッドから、このコアロッドを「ジャケットチューブ」で被覆することによりいわゆる単一−モードファイバーのための予備成形体が作られる。この予備成形体から延伸したファイバーは、ファイバーの全長にわたって均一な光学的性質を示す。特に光減衰（optical attenuation）は、波長１，３８５ｎｍで０．７ｄＢ／ｋｍ以下である（ＯＨ吸収帯領域内で）。
【００２４】
比較例１
比較例において、その使用前に焼き入れしなかった保持体１２（図２参照）を使用した以外は、実施例１に述べたようにしてブランク１の製造を行った。保持体１２のＯＨ濃度は約５５重量ｐｐｍであった。保持体１２を使用して製造した予備成形体から単一−モード光ファイバーを延伸した。その光減衰は不均一であった。光減衰は波長１，３８５ｎｍで０．６ｄＢ／ｋｍ〜７ｄＢ／ｋｍの範囲内であり、最大減衰値は最初に保持体１２に接近していた予備成形領域内にある。使用後の保持体１２のＯＨ濃度測定はわずかに５．６重量ｐｐｍのＯＨ濃度であった。このことから約５０重量ｐｐｍが「準安定ＯＨ基」として製造工程中に保持体１２から放出されてブランク１および予備成形体の中に溶解し、したがって１，３８５ｎｍにおける上記の高い減衰値に寄与したことになる。
【００２５】
図２において、ハッチングした部分８は、従来技術による方法でブランクを焼結した後に典型的に見られるようなＯＨ濃度の増大した部分の図を示している。この増加したＯＨ濃度は堆積工程で保持体１２から放出されたブランク1内のＯＨ基の分布を反映している。この放出されたＯＨ基は保持体１２を取り巻く多孔質石英ガラス内に拡散し、したがって後の予備成形体中、およびそれから延伸された光ファイバー中で軸方向のＯＨ勾配が生じる。約９００℃での塩素化および約１,３５０℃での焼結のような高温で起こるこれらの処理段階が特に問題である。高い焼結温度により、準安定ＯＨ基は塩素なしか、または非常に少ない塩素が一般に反応に使用される焼結工程の間に特に放出される。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明による、前側に埋め込まれた保持体を用いて多孔質石英ガラスからブランクを形成するＳｉＯ2粒子の堆積工程段階を示す図である。
【図２】  予備成形体においてＯＨ濃度の増大に寄与するブランクの領域を示した従来技術による保持体を使用した図１と同様な工程段階を示す図である。
【符号の説明】
１        ブランク
２        保持要素（または保持体）
３        前側
４        心棒
５        バーナー
７        バーナー
８        ＯＨ濃度の増大した部分
１２      保持要素（または保持体）
【図１】
0004634684.tif 000002
【図２】
0004634684.tif 000003