(57)【要約】周知の光ファイバ用プリフォームの製造方法では、フッ素ドープされたＳｉＯ２外套ガラスを長手軸線を中心として回転するコアガラス円筒体上に形成する。ここではプラズマバーナーにケイ素を含む出発物質を供給し、これを当該のプラズマバーナーのプラズマ火炎によって酸化させてＳｉＯ２粒子とし、このＳｉＯ２粒子をフッ素のもとでコアガラス円筒体の円筒外套面に層状に堆積させ、焼結して外套ガラスとする。ここから出発して、経済的なプリフォームの製造方法を提供し、特に波長領域２１０ｎｍ〜３００ｎｍにおいて、従来技術のプロセスで製造されるファイバ（５１）よりも高い紫外波長領域での初期透過率と短波長紫外光に対する高い耐性とを有するマルチモード光ファイバ（５２）を実現するため、ＳｉＯ２粒子を形成しコアガラス円筒体へ堆積する際に、プラズマ火炎強度測定に基づいて求められた波長２１４ｎｍ、強度少なくとも０．９μＷの紫外光を放射するプラズマ火炎を使用する。
2006512277.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
フッ素ドープされたＳｉＯ２外套ガラス（４）を長手軸線（６）を中心として回転するコアガラス円筒体（３）上に形成するために、プラズマバーナー（１）にケイ素を含む出発物質を供給し、これを当該のプラズマバーナー（１）のプラズマ火炎（２）によって酸化させてＳｉＯ２粒子とし、該ＳｉＯ２粒子をフッ素のもとでコアガラス円筒体（３）の円筒外套面に層状に堆積させ、焼結して外套ガラス（４）とする
光ファイバ用プリフォームの製造方法において、
ＳｉＯ２粒子を形成してコアガラス円筒体（３）へ堆積する際に、プラズマ火炎強度測定に基づいて求められた波長２１４ｎｍ、強度少なくとも０．９μＷの紫外光を放射するプラズマ火炎（２）を使用する
ことを特徴とする光ファイバ用プリフォームの製造方法。
【請求項２】
波長２１４ｎｍ、強度１．０μＷ〜１．４μＷの紫外光を放射するプラズマ火炎（２）を使用する、請求項１記載の方法。
【請求項３】
少なくとも４０ｍｍの外径を有するコアガラス円筒体（３）の円筒外套面をＳｉＯ２の堆積の際に１５５０℃〜２０００℃の範囲の表面温度で維持する、請求項１または２記載の方法。
【請求項４】
少なくとも６０ｍｍの外径を有するコアガラス円筒体（３）の円筒外套面をＳｉＯ２の堆積の際に１７００℃〜１９００℃の範囲の表面温度で維持する、請求項３記載の方法。
【請求項５】
光ファイバに最大０．０５μｍの厚さの層が形成されるようにＳｉＯ２粒子を円筒外套面上へ層状に堆積させる、請求項１から４までのいずれか１項記載の方法。
【請求項６】
フッ素ドープされた石英ガラスの外套ガラス管によりコアガラスを被覆するために、プラズマバーナーにケイ素を含む出発物質を供給し、これを当該のプラズマバーナーのプラズマ火炎によって酸化させてＳｉＯ２粒子とし、該ＳｉＯ２粒子をフッ素のもとで長手軸線を中心として回転する石英ガラスの管状基板の円筒外套面に層状に堆積させて焼結する
光ファイバ用プリフォームの製造方法において、
外套ガラス管をコアガラス円筒体にコラプスし、コラプス前に管状基板を除去する
ことを特徴とする光ファイバ用プリフォームの製造方法。
【請求項７】
エッチングにより管状基板を除去する、請求項６記載の方法。
【請求項８】
外套ガラス管を形成しているあいだ、エッチングガスを内孔へ導入することにより管状基板をエッチングする、請求項６または７記載の方法。
【請求項９】
エッチングガスとしてＳＦ６を使用する、請求項８記載の方法。
【請求項１０】
壁厚さ２ｍｍ〜１０ｍｍの範囲の管状基板を使用する、請求項６から９までのいずれか１項記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、フッ素ドープされたＳｉＯ２外套ガラスを長手軸線を中心として回転するコアガラス円筒体上に形成するために、プラズマバーナーにケイ素を含む出発物質を供給し、これを当該のプラズマバーナーのプラズマ火炎によって酸化させてＳｉＯ２粒子とし、このＳｉＯ２粒子をフッ素のもとでコアガラス円筒体の円筒外套面に層状に堆積させ、焼結して外套ガラスとする、光ファイバ用プリフォームの製造方法に関する。
【０００２】
光ファイバ用プリフォームの製造方法および相応のプリフォームは独国公開第２５３６４５７号公報から公知である。プリフォームを製造するためにドープされていない石英ガラスから成るコアガラス円筒体が準備され、その円筒外套面にフッ素ドープされた石英ガラスが外套ガラス層として堆積される。外套ガラス層を形成する際には誘導結合プラズマバーナーが使用され、ここに水素フリーのケイ素化合物と酸素とを含むガス流が供給される。さらにプラズマバーナーのプラズマ火炎にはフッ素を含む化合物が導入される。出発物質からプラズマ火炎ではフッ素を含むＳｉＯ２粒子が形成される。この粒子は長手軸線を中心として回転するコアガラス円筒体に層状に堆積され、フッ素を含むＳｉＯ２層をコアガラス層上に形成しながら直接に焼結される。
【０００３】
前述の光ファイバ用プリフォームの製造方法は“ＰＯＤプロセス（Plasma Outside Deposition）”とも称される。コアガラス円筒体は一般にケイ素を含む出発物質を酸化または火炎加水分解することにより製造される。これは一般にＶＡＤプロセス（Vapor Phase Axial Deposition）、ＯＶＤプロセス（Outside Vapor Phase Deposition）、ＭＣＶＤプロセス（Modified Chemical Vapor Deposition）、ＰＣＶＤプロセスまたはＰＥＣＶＤプロセス（Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition）などによって行われることが知られている。コアガラス円筒体はたいていの場合ドープされていない石英ガラスから成るが、その屈折率を変化させるドープ物質を含んでいてもよい。
【０００４】
本発明はまた、フッ素ドープされた石英ガラスの外套ガラス管によりコアガラスを被覆するために、プラズマバーナーにケイ素を含む出発物質を供給し、これを当該のプラズマバーナーのプラズマ火炎によって酸化させてＳｉＯ２粒子とし、このＳｉＯ２粒子をフッ素のもとで長手軸線を中心として回転する石英ガラスの管状基板の円筒外套面に層状に堆積させて焼結する、光ファイバ用プリフォームの製造方法にも関する。
【０００５】
この種の方法は米国特許第６２５３５８０号明細書に記載されている。ＰＯＤプロセスにしたがってフッ素ドープされた石英ガラスから外套ガラス管を製造するために、乾式プラズマ火炎が形成され、ここでＳｉＣｌ４が酸化されてＳｉＯ２粒子となり、この粒子が管状基板へ堆積され、ただちにガラス化される。プラズマ火炎にフッ素を導入することによりフッ素ドープされた石英ガラスから成る外套ガラス管が得られる。管状基板はドープされた石英ガラスまたはドープされていない石英ガラスから形成される。このようにして得られた外套ガラス管はコアガラスの被覆材料として光ファイバ用プリフォームの製造方法で使用される。
【０００６】
プリフォームを引き出しプロセスで伸長することにより光ファイバが得られる。これは特にエネルギの高い紫外光（例えば分光分析、医療または半導体製造のためのフォトリソグラフィなどに適用される紫外光）の伝送に使用される。相応の装置および機械にはしばしばエキシマレーザーが組み込まれており、ここから波長２４８ｎｍ（ＫｒＦレーザー）または１９３ｎｍ（ＡｒＦレーザー）の高エネルギのパルス状のレーザー放射が送出される。
【０００７】
ただし波長領域１９０ｎｍ〜２５０ｎｍの短波長の紫外光はファイバの石英ガラスに欠陥を発生させ、吸収を起こさせることがある。種々の損傷の機構および特性が説明されている。頻繁に見られるのは石英ガラスファイバに放射の開始時から透過率の著しい減衰が起こることである。このとき透過率は“プラトー値”まで低下してしまい、この値を過ぎるとより長い波長の放射を放射しても僅かしか変化しない。この効果は“光デグラデーション”と称される。欠陥形成および光デグラデーションの大きさはそのつどの石英ガラスの品質、つまり主として密度、屈折率、均一性および化学組成などによって定まる構造特性に依存する。ここで重要なパラメータはいわゆる“前駆体中心”の個数である。そのうち最初からプリフォームまたはファイバの石英ガラスマトリクスに存在する欠陥は持続的に紫外光を放射すると吸収を上昇させる（誘導吸収を起こす）ものであると理解される。周知のプロセスではプラズマ火炎のＵＶ成分のために紫外波長領域での誘導吸収が生じ、光ファイバの初期透過率が小さくなり、また多数の“前駆体中心”が外套ガラス層の堆積中に発生し、光デグラデーションを増幅することがわかっている。周知のプロセスで製造されるプリフォームはそこから形成される光ファイバについて短波長の紫外光に対する不利な特性をもたらす。
【０００８】
本発明の課題は、経済的なプリフォームの製造方法を提供し、しかも従来技術のプロセスで製造されるファイバよりも高い紫外波長領域での初期透過率と、紫外光の短波長に対する良好な耐性とを有するマルチモード光ファイバを実現できるようにすることである。
【０００９】
この課題は、本発明の方法にしたがってＳｉＯ２粒子をコアガラス円筒体へ形成および堆積する際に、プラズマ火炎強度測定に基づいて求められた波長２１４ｎｍ、強度少なくとも０．９μＷの紫外光を放射するプラズマ火炎を使用することにより解決される。
【００１０】
本発明の方法の第１の手段では、ＳｉＯ２粒子を形成してコアガラス円筒体へ堆積する際に、プラズマ火炎強度測定に基づいて求められた波長２１４ｎｍ、強度少なくとも０．９μＷの紫外光を放射するプラズマ火炎が形成される。紫外波長領域でのプラズマ火炎の測定に適した方法はこれまで文献などで取り上げられていない。したがってプラズマ火炎から放射される紫外光を定量的に求めるために、図３に則して後述するような測定手段および測定条件を開発した。この測定手段を以下ではプラズマ火炎強度測定法（ＰＦＩ法）と称する。
【００１１】
プラズマ火炎の強度測定に基づいて、予測の通り、プラズマ内へ電力が供給されるにつれて、放射されるＵＶ強度も増大することがわかる。従来のＰＯＤプロセスでは当該の波長の紫外光の強度は約０．８μＷである。プラズマ火炎の短波長の紫外光の強度が高まるとプリフォームが得られ、そこから光ファイバが引き出される。この光ファイバはＵＶ領域での初期透過率が高く、高エネルギの紫外光に対する損傷特性も改善されている。
【００１２】
この驚くべき効果の説明として、高いＵＶ強度のために波長２１４ｎｍでコアガラス円筒体の表面から内部へ向かって低下する欠陥形成の使用が挙げられる。これは紫外波長領域での吸収（誘導吸収）を発生させる欠陥であり、“前駆体欠陥”とも称される。この欠陥は波長２１４ｎｍの領域にある最大値での吸収の効果を特に表面領域で大きくする。このようにしてコアガラス円筒体の“自己吸収”によりプラズマ火炎の高エネルギの紫外光のさらなる作用が低減され、紫外光コアガラス円筒体の中心層への侵入も低減される。中心層に欠陥および前駆体欠陥が生じるときわめて重大な問題となる。重要なのは、コアガラス円筒体が“自己吸収”により特に１９０ｎｍ〜２４０ｎｍの波長領域の紫外光から遮蔽されるということである。この放射はＵＶ吸収帯域での欠陥およびその前駆体の欠陥を引き起こす決定的な因子である。約１９０ｎｍを下回る波長での紫外光はプラズマ火炎の空気吸収または自己吸収によりコアガラス円筒体から排除される。これに対して２４０ｎｍを上回る波長の紫外光成分は石英ガラスに大きな欠陥を形成しない。
【００１３】
本発明の方法では、紫外光を吸収する欠陥が迅速に形成されることにより、プラズマ火炎の紫外光がコアガラス円筒体へ与える影響が低減される。このためプラズマ火炎の高い強度に起因するコアガラス円筒体の表面の損傷は最終的には高まらず、驚くべきことに、コアガラス円筒体材料の体積あたりの平均有効損傷量は従来技術に比べて低下する。ここで堆積プロセスのうち、外套ガラス層が設けられていないフェーズ、または薄い外套ガラス層が１枚だけコアガラス円筒体に設けられるフェーズが重要である。堆積プロセスのその後のフェーズではプラズマ火炎のＵＶ強度は再び低下する。プラズマは高周波数の交流電流によって形成される。波長２１４ｎｍのプラズマ火炎のＵＶ強度はプラズマ内へ加えられる電力によって定まる。電力が大きくなるにつれ、例えばＵＶ吸収性ガスをプラズマ火炎内に導入するなどの対抗措置を講じないかぎり、一般にはプラズマ火炎のＵＶ強度も強まる。本発明の方法は特に、低い波長の紫外光に関連して使用される光ファイバを製造するためのプリフォームに対して有利であると判明している。形成されたプリフォームは特に中心部に少数の欠陥および前駆体欠陥しか有さないので、本発明にしたがって２４８ｎｍおよび１９３ｎｍのエキシマ放射を用いて製造されたプリフォームからファイバを引き出すと、高い初期透過率および小さな誘導減衰量が得られる。
【００１４】
この結果は形成されるプリフォーム（コアガラス円筒体またはその上に堆積された外套ガラス層）の表面とプラズマ火炎とのあいだの距離が所定の範囲内にあるときに見出された。当該の距離は欠陥を生じさせる紫外光には小さな影響しか有さず、他の距離でも同様の結果または僅かだけ偏差した結果が得られた。プラズマ火炎は、高周波数コイルによって包囲された反応容器内で形成される。この反応容器はプラズマの励起領域を設定しており、たとえプラズマ火炎の可視領域が高周波数コイルの端部を超えて突出したとしても、周囲に影響はない。プリフォーム表面とプラズマ火炎との距離を定めるために、高周波数コイルのプリフォームに向かう側の端部をプラズマ火炎位置として定義する。この位置で測定を行い、実際に生じたプリフォーム表面とプラズマ火炎との距離の範囲は６０ｍｍ〜９０ｍｍである。
【００１５】
１つの有利な実施形態では、波長２１４ｎｍ、強度１．０μＷ〜１．４μＷの紫外光を放射するプラズマ火炎が使用される。
【００１６】
強度の下方限界値を上回る２１４ｎｍの紫外光により特に迅速に紫外光を吸収する損傷が形成され、プラズマ火炎の紫外光のさらなる影響やこれに伴うコアガラス円筒体の中心部への欠陥の侵入は低減される。前述の上方限界値を上回る強度では、縁部領域で損傷の大きさが吸収遮蔽作用を超えてしまう。
【００１７】
コアガラス円筒体の円筒外套面をＳｉＯ２の堆積の際に１５５０℃〜２０００℃、特に１７００℃〜１９００℃の表面温度で維持すると有利であると判明している。またコアガラス円筒体が少なくとも４０ｍｍ、特に６０ｍｍ以上の外径を有すると有利であることも判明している。
【００１８】
堆積プロセスではコアガラス円筒体の加熱により拡散過程が迅速に進行する。このため例えば汚染が容易にコアガラス円筒体の中心部に達したり、また定められたドープ物質の濃度プロフィルが影響を受けたりするおそれがある。したがって堆積プロセスでのコアガラス円筒体の加熱量はできるだけ小さくすることが望ましい。しかし一方では外套ガラス層の堆積および焼結のために或る程度の加熱は不可避である。温度はコアガラス円筒体の円筒外套面から内部に向かって低下する。コアガラス円筒体の内部ではこのために外套面の領域よりも低い温度となっている。少なくとも４０ｍｍ、有利には６０ｍｍ以上の外径のコアガラス円筒体を使用すれば、プラズマ火炎の当たるポイント（またはプラズマ火炎の表面方向での広がりの延長部が当たるポイント）のコアガラス円筒体の表面で測定される前述の表面温度に関連して、コアガラス円筒体の中心部では明らかに温度が低くなり、拡散過程に影響が出ない。これによりファイバ特性の均一性および再現性が改善され、コアガラス円筒体の屈折率プロフィルおよび減衰特性の設定の遵守が容易となる。
【００１９】
高い透過率を得るためには、光ファイバ内で最大０．０５μｍの厚さの層が形成されるようにＳｉＯ２粒子を円筒外套面上へ層状に堆積させると有利であることが判明している。
【００２０】
円筒外套面上に薄い層を構成することにより、プリフォームとファイバとのあいだの引き出し比に依存して、プリフォームから引き出された光ファイバの層の厚さが０．０５μｍ以下となる。層厚さはファイバ内を案内される光の波長よりも格段に小さく、個々の層と光とのあいだの相互作用が回避される。これに対して、光ファイバ内部を案内される光の波長のオーダーである０．１μｍ以上の厚さの層を構成すると、光透過率が損なわれかねない。典型的なマルチモードファイバのコアの径は２００μｍである。７０ｍｍの外径を有するコアガラス円筒体を使用すれば引き出し比３５０が得られ、この実施形態では有利に外套ガラス層の層厚さが１５μｍよりも小さくなる。
【００２１】
前述の課題は冒頭に言及した形式のプリフォームの製造方法において、外套ガラス管をコアガラス円筒体にコラプス（aufkollabieren）し、コラプス前に管状基板を除去することにより解決される。
【００２２】
本発明の方法のこの手段では、ＰＯＤプロセスの担体として、コアガラス円筒体ではなく石英ガラスから成る管状基板が用いられる。ここでも前述のケースと同様に、プラズマ火炎のＵＶ成分のために堆積プロセスで不可避的に管状基板の石英ガラスマトリクスに欠陥が形成される。
【００２３】
管状基板が外套ガラス管のコラプス前に除去されることにより、管状基板の損傷がプリフォームのコアガラスやそこから形成されるファイバへ影響しなくなる。コアガラス円筒体はこの手段ではプラズマ火炎の紫外光の影響を全く受けない。
【００２４】
製造に起因して外套ガラス内に生じるＵＶ吸収性の欠陥および前駆体欠陥はファイバの減衰量およびビーム耐性には僅かしか作用しない。なぜなら一方ではフッ素ドープにより欠陥の形成が低下し、他方では典型的に開口数０．２２、コア直径２００μｍを有するマルチモードファイバでは外套ガラス内の強度が小さいからである。このようにして得られたマルチモードファイバは波長２１４ｎｍで吸収率が１ｄＢ／ｍよりも格段に小さくなり、一般に０．７ｄＢ／ｍ以下となる。
【００２５】
管状基板は機械的に（切削、研磨、穿孔により）または化学的に（エッチングにより）除去することができる。後者のプロセスは特に有効である。
【００２６】
管状基板がエッチングによって除去されるので、汚染が工具を介して侵入してきたり、または研磨剤が管状基板上に堆積された外套ガラス層内へ侵入してきたりすることが阻止される。
【００２７】
管状基板はＰＯＤプロセスの終了後に除去される。ただし特に有利には、外套ガラス管の形成中にエッチングガスを内孔へ導入することにより管状基板がエッチングされる。
【００２８】
ＰＯＤプロセス中に管状基板をエッチングすることにより、プロセス時間はあとからのエッチングに比べて全体的に短縮される。これによりプロセスコストは低減され、加熱プロセスによる望ましくないフッ素の拡散も低減される。同時にエッチングガスは内孔を安定化させるために設定された内圧で形成される。
【００２９】
エッチングガスとして有利にはＳＦ６が使用される。ＳＦ６はケイ素およびフッ素の揮発性の化合物を形成しながら石英ガラスを迅速にエッチングし、同時に外套ガラス管からフッ素の拡散を阻止する。
【００３０】
一方で管状基板の充分な熱耐性を保証し、他方ではエッチングを容易にするために、２ｍｍ〜１０ｍｍの範囲の壁厚さを有する管状基板が使用される。
【００３１】
本発明の方法から得られるプリフォームでは内側の外套ガラスの表面に接するコンタクト面に紫外光に起因する欠陥がほとんど生じない。したがってこのプリフォームから引き出されるマルチモードファイバは波長２１４ｎｍで最大減衰量１ｄＢ／ｍを有する。
【００３２】
本発明にしたがって製造されたプリフォームは特に有利には高エネルギ密度の波長１９０ｎｍ〜２５０ｎｍの紫外光を伝送するファイバの製造に用いられる。このファイバは高い透過率およびビーム耐性により、波長２４８ｎｍ、１９３ｎｍの高エネルギのエキシマレーザー紫外光の伝送に対して特に良好に適している。
【００３３】
以下に本発明を図示の実施例に則して詳細に説明する。図１にはプリフォームを製造するためのＰＯＤプロセスが概略的に示されている。図２には本発明の方法によって製造されるプリフォームの半径方向での断面図が概略的に示されている。図３には紫外波長領域でのプラズマ火炎の強度測定に使用されるＰＦＩ法にしたがった測定手段が示されている。図４にはプラズマ火炎のＵＶ成分によってコアガラス円筒体内に生じた損傷の吸収特性が示されている。図５には２００ｎｍ〜３５０ｎｍの波長領域の種々の光ファイバの光減衰量の特性が示されている。
【００３４】
図１には段階的な屈折率プロフィルを有するいわゆるマルチモードファイバ用のプリフォームの製造方法が示されている。このために高純度のドープされていない合成石英ガラスから成る直径８５ｍｍのロッド３が用意され、“ＰＯＤプロセス（Plasma Outside Deposition Process）”によりフッ素ドープされた石英ガラスから成る外套部４がコーティングされる。このときプラズマバーナー１にはＳｉＣｌ４、Ｏ２およびＳＦ６が供給され、プラズマバーナー１の火炎２内でＳｉＯ２粒子へ変換される。プラズマ火炎２の広がりの主方向は点線５で示されている。プラズマバーナー１がロッド３に沿って一方の端部から他方の端部へ往復運動することにより、ＳｉＯ２粒子が長手軸線６を中心として回転するロッド３の円筒外套面に層状に堆積される。このようにして３重量％以上の高いフッ素濃度の石英ガラスが外套部４の石英ガラス組織に結合される。プラズマ火炎２は反応容器８内部で高周波数コイル７によって包囲された石英ガラスから形成される。高周波数コイル７は約９２ｍｍの高さを有しており、反応容器８から約７．５ｍｍ突出している。高周波数コイル７の上方端部とロッド３の表面とのあいだには６５ｍｍの距離が調整されており、この距離は堆積プロセスの進行中にも変更されない。
【００３５】
本発明によればプラズマの強さは相応の電力を供給することにより、プラズマ火炎２が波長２１４ｎｍ、強度１．３μＷの紫外光を放射するように調整される。これによりロッド３内、特にロッド３の表面近傍の領域に波長領域１９０ｎｍ〜２５０ｎｍでの吸収に作用する欠陥および前駆体欠陥が形成される。これについては図４，図５に則して詳細に説明する。
【００３６】
プラズマ火炎２がロッド３の表面または外套部４に当たるポイントの領域では、赤外線カメラにより連続的に表面温度が測定される。外径が増大するにつれて、形成されるプリフォームの表面積は増大し、表面温度は低下する。表面の領域で一定の温度１８００℃を維持するために、プラズマ火炎２の強度は連続的に高められる。
【００３７】
ロッド３の回転速度およびプラズマバーナー１の並進速度は、個々の外套ガラス層の平均厚さが約１２μｍとなるように調整される。プリフォームとファイバとのあいだの引き出し比を所定とすると、コア直径２００μｍのマルチモードファイバと、厚さ０．０３μｍの外套ガラス層とが形成される。これはファイバを通常の用途で使用する際の作業波長を明らかに下回っているので、透過特性は損なわれない。
【００３８】
図２には本発明の方法にしたがって得られたプリフォームの半径方向の断面図が示されている。参照番号２１で光ファイバ用のプリフォームの全体が示されている。プリフォームは純粋な石英ガラスのコア２２とフッ素ドープされた石英ガラスの外套部２３とから成る。コアの石英ガラスは波長６３３ｎｍで屈折率１．４５７１であり、外套部の石英ガラスは屈折率１．４４０である。外套ガラスのフッ素含有量は５重量％である。コア２２のヒドロキシル基の含有量は７００重量ｐｐｍである。コア２２の直径は８５ｍｍ、外套部２３の外径は９３．５ｍｍである。コア２２と外套部２３との接触面の領域ではコア２２内へ向かって構造欠陥が特に強く生じている“損傷層”２４が点線で示されている。損傷層２４の欠陥は堆積プロセス中、プラズマ火炎２の高いＵＶ強度のために生じる。欠陥密度は損傷層２４の内部およびコア２２の内部で外側から内側へ向かって低下しているので、正確な厚さを表すことはできない。
【００３９】
以下にプラズマ火炎のＵＶ強度の測定に使用される測定方法および測定手段の構造を図３に則して説明する。
【００４０】
ここで使用されるプラズマ強度測定法（ＰＦＩ法）ではプラズマ火炎２の火炎中心の成分がキャリブレーションフォトダイオード３１へシミュレートされる。プラズマ火炎の中心から２３ｃｍの距離に置かれたＣａＦ２レンズ３２により火炎中心からの観察点が長さ５０ｃｍのＵＶＭＩポリマイクロファイバ３３へシミュレートされる。ファイバの前方端部はＣａＦ２レンズ３２の長手軸線から９．４８ｃｍ離れている。ＵＶＭＩファイバ３３の後方端部から出射される光は、波長２１４ｎｍに透過率の最大値を有する帯域通過フィルタ３４を通過した後、フォトダイオード３１のほうへ偏向される。フォトダイオード３１の表面はこの場合には完全には照明されない。このプラズマ火炎の波長２１４ｎｍのＵＶ強度の測定に使用される主な光学素子のパラメータは、
ＣａＦ２レンズ３２
焦点距離９４．８ｍｍ、透過率９２．４％
ＵＶＭＩファイバ３３
長さ０．５ｍ、コア直径２００μｍ、透過率８４．３％、開口数０．２２
帯域通過フィルタ３４
中心波長２１４ｎｍ、ＦＷＨＭ帯域幅１０ｎｍ、透過率１７．３％
フォトダイオード３１
光電流光出力比０．７７ｍＡ／ｍＷ
である。使用されるＵＶＭＩファイバ３３には水素が負荷されており（mit Wasserstoff beladen）、紫外光の測定領域に光デグラデーションを有さない。その他の素子の光デグラデーションは無視できる程度のものである。
【００４１】
観察点の直径Ｄはファイバ３３の開口数ＮＡと使用されるレンズ３２の焦点距離とから得られ、すなわち
Ｄ＝２＊ｔａｎ（ａｒｃｓｉｎ（ＮＡ））＊９．４８ｃｍ＝４．２ｃｍ
である。観察方向は垂直に延在するプラズマ火炎２の広がりの主方向３５のように垂直ではなく、水平線３６に対して約８２℃の角度をなしている。プラズマ火炎２内の観察点として、コイル７から５ｍｍ〜１０ｍｍ突出した反応容器８の上方縁部（およびその外側）での最大強度の領域が選択される。反応容器８の内部ではいっそう高いＵＶ強度が測定されると考えられるが、実際にこれを求めるにはひどく手間がかかる。本発明の測定ではプラズマ火炎２の領域全体にわたる強度が積分され、これが図３では測定点の投影３０としてプラズマ火炎２のなかに示されている。
【００４２】
図４にはプラズマ火炎２の紫外光の１８０ｎｍ〜３６０ｎｍの波長領域にわたって、放射による損傷後の石英ガラスの（初期透過率に関連した）相対透過率Ｔ［％］が概略的に示されている。生じた欠陥により、波長２１４ｎｍに特徴的な吸収帯域を有する吸収特性４１が認められる。特徴的な吸収帯域は主として２つのタイプの欠陥の重畳によって生じる。一方のタイプの欠陥はいわゆるＥ’センタによって生じる波長２１４ｎｍに特徴的な最大値を有する特性（曲線４２）であり、他方のタイプの欠陥はいわゆるＮＢＯＨセンタによる波長２６５ｎｍから平坦になった特性（曲線４３）である。全体として生じた欠陥はプラズマ火炎２の波長１８０ｎｍ〜２６０ｎｍの紫外光を吸収し、図２のコアガラス層２２の中心部への紫外光負荷は低減される。
【００４３】
図５では、ｙ軸に光ファイバで測定された減衰量α［ｄＢ／ｍ］、ｘ軸に波長λ［ｎｍ］が示されている。図示されている２つの曲線は波長領域２００ｎｍ〜３５０ｎｍにわたる減衰特性を表しており、そのうち上方の曲線５１は従来技術のＰＯＤプロセスによりプラズマ火炎の強度０．７μＷで製造された光ファイバでの減衰特性、下方の曲線５２は本発明のＰＯＤプロセスによりプラズマ火炎の強度１．２μＷで製造されたプリフォームから得られた光ファイバでの減衰特性である。
【００４４】
ここからわかるように、特に波長領域２１０ｎｍ〜３００ｎｍにわたる短波長での光減衰量は、本発明の方法にしたがって製造されたファイバ５２では標準的な方法にしたがって製造されたファイバ５１に比べて小さい。ファイバ５２は特に波長領域２１５ｎｍ〜２６５ｎｍで著しく小さな吸収を示し、そのため紫外放射での伝送に良好に適している。特に波長２４８ｎｍ、１９３ｎｍでの高エネルギの紫外光での伝送に有利である。
【００４５】
図１に則して説明した方法に代えて、外套ガラス層をＰＯＤプロセスにより石英ガラスから成る管状基板上に堆積してもよい。管状基板は外径８６ｍｍ、壁厚さ４ｍｍである。
【００４６】
堆積プロセス中、管状基板の孔内へＳＦ６のエッチングガス流が導入される。管状基板には、図１に則して説明したように、厚さ約４．３ｍｍの外套ガラス層が形成される。ＳＦ６のエッチングガス流はアウトサイドデポジションプロセスの終了直前に管状基板が完全に除去され、壁厚さ約４ｍｍの外套ガラス管のみが得られるように選定されている。
【００４７】
プリフォームを製造するために、外套ガラス管を直径８５ｍｍのコアロッドへコラプスする。こうすることによりプリフォームはＰＯＤプロセスによって形成された外套部を有するにもかかわらず、プラズマ火炎の紫外光による欠陥を生じない。このプリフォームからコア直径２００μｍのマルチモードファイバが引き出される。このファイバは波長２１４ｎｍで初期減衰量０．６ｄＢ／ｍを有する。また長さ２ｍ、コア直径２００μｍのファイバを用い、波長２１４ｎｍ、ファイバ内への入力結合パワー７０ｎＷ／ｎｍの条件で４時間にわたり重水素ランプでの紫外光照射試験を行ったところ、付加減衰量４ｄＢとなった。
【００４８】
本発明のプリフォームから引き出されたファイバは波長領域１９０ｎｍ〜２５０ｎｍの紫外光に対して高い透過率と良好な紫外光耐性とを有している。
【図面の簡単な説明】
【００４９】
【図１】プリフォームを製造するためのＰＯＤプロセスの概略図である。
【図２】プリフォームの半径方向での断面図である。
【図３】紫外波長領域でのプラズマ火炎の強度測定手段を示した図である。
【図４】損傷の吸収特性のグラフである。
【図５】光ファイバの光減衰量の特性のグラフである。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【国際調査報告】
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