(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
純粋石英コア光ファイバを密封容器内に収め、該容器内に水素ガスを圧入して昇温し、この状態の前記光ファイバに放射線を照射する紫外線伝送用光ファイバの製造方法であって、
照射する放射線の単位時間当たりのエネルギー量を１０１Ｒ／ｈ〜１０３Ｒ／ｈ、照射時間を１〜１０時間とし、水素ガス圧入後に８０℃〜３００℃の範囲に昇温することを特徴とする紫外線伝送用光ファイバの製造方法。
【請求項２】
上記照射される放射線の単位時間当たりのエネルギー量を、上記光ファイバの実使用時の紫外線の単位時間当たりのエネルギー量より大きくすることを特徴とする請求項１記載の紫外線伝送用光ファイバの製造方法。
【請求項３】
上記密封容器内の水素圧力を１ｋｇｆ／ｃｍ２〜１００ｋｇｆ／ｃｍ２とすることを特徴とする請求項１または２記載の紫外線伝送用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、エキシマレーザなどの紫外線を伝送させるための紫外線伝送用光ファイバの製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
コアに酸化ゲルマニウムなどをドープした光ファイバでは、これに紫外線を伝送するとレーリー散乱による損失量が大きく、透過率が著しく減少して紫外線伝送用光ファイバとしては使用できない。そのため、紫外線を伝送する光ファイバとしては、純粋石英コア部とフッ素ドープのクラッド部からなる純粋石英コア光ファイバが使用されるのが通常である。
【０００３】
しかしながら、純粋石英コア光ファイバであっても、エネルギーレベルの高い紫外線、特にＫｒＦエキシマレーザまたはＡｒＦエキシマレーザを照射、伝送する際に、光エネルギー（ｈν）の作用により光ファイバを構成するガラスは下記の式（１）に従ってラジカルを発生し、光ファイバの透過率が低下することが知られている。
【０００４】
【化１】
0004008116.tif 000002
【０００５】
上記透過率の低下を改良する方法として、光ファイバを水素含有雰囲気に曝し、水素分子を光ファイバ中へ進入させて、光ファイバの分子構造上の欠陥と水素分子とを反応させて、光ファイバの分子構造上の欠陥を埋めてエネルギー的により安定な物質、即ち、ＳｉーＯＨまたは、ＳｉーＨに変換させることが提案されていた。
【０００６】
しかし、最近の本発明者の研究結果では、上記水素分子はＯＨ基などとして決して安定な状態で存在するのでは無く、ほとんどは水素分子あるいは、水素イオンとして存在するため、分子構造上の欠陥が依然存在して、紫外線を伝送したとき、その欠陥が紫外線を吸収してしまうため、光ファイバの透過率の低下低減にあまり寄与していないことが判った。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
よって、本発明における課題は、純粋石英コア光ファイバの分子構造上の欠陥と水素分子とを反応させて、光ファイバの分子構造上の欠陥を埋めてエネルギー的により安定な物質、即ち、ＳｉーＯＨまたは、ＳｉーＨに完全に変換させることを提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
かかる課題は、純粋石英コア光ファイバを密封容器内に収め、該容器内に水素ガスを圧入して昇温し、この状態の前記光ファイバに放射線を照射し、この時の照射する放射線の単位時間当たりのエネルギー量を１０１Ｒ／ｈ〜１０３Ｒ／ｈ、照射時間を１〜１０時間とし、水素ガス圧入後に８０℃〜３００℃の範囲に昇温すること、
さらに具体的には、上記照射される放射線の単位時間当たりのエネルギー量を、上記光ファイバの実使用時の紫外線の単位時間当たりのエネルギー量より大きくすることおよび、上記密封容器内の水素圧力を１ｋｇｆ／ｃｍ２〜１００ｋｇｆ／ｃｍ２とすることによって解決される。
【０００９】
【作用】
電子線やγ線などの放射線を、光ファイバの実使用時の紫外線の単位時間当たりのエネルギー量より大きく照射することによって、該光ファイバ内に存在する分子構造上の欠陥の前駆体がほとんどラジカル欠陥になり、このとき光ファイバ内に存在する水素分子と反応して、エネルギー的により安定な物質、即ち、ＳｉーＯＨまたは、ＳｉーＨに完全に変換し尽くしてしまうため、実使用時には新たに分子構造上の欠陥が発生しない。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を詳細に説明する。図１は、本発明の紫外線伝送用光ファイバの製造方法に好適に用いられる装置の一例を示すものである。図中で符号１は、密封容器であって、その内部に水素ガスを充填し、これを所定の圧力、温度に保つものである。該密封容器１には、水素を圧入するための水素圧入口２および残存ガスを取り除くための排気口３が取り付けられている。上記密封容器１の中に、光ファイバまたは、バンドルファイバ４が収められている。さらに、上記密封容器１の近傍には放射線発生装置５が置かれ、該放射線発生装置５は密封容器１の中の光ファイバまたは、バンドルファイバ４に放射線６を照射するものである。
【００１１】
上記光ファイバは、純粋石英コア部とフッ素ドープのクラッド部からなる純粋石英コア光ファイバである。上記バンドルファイバは該光ファイバを複数本束ねたものである。また、密封容器１の中に収める光ファイバまたは、バンドルファイバ４の長さは１ｍ〜１０ｍ程度である。
【００１２】
密封容器１において、圧入する水素ガスは純水素を使用し、該容器内の圧力は１ｋｇｆ／ｃｍ2〜１００ｋｇｆ／ｃｍ2の範囲、また温度は８０℃〜３００℃の範囲が望ましい。このような条件下で効率的に水素を光ファイバ中へ浸透、拡散させる。
【００１３】
ついで、放射線発生装置５によって、電子線またはＸ線またはγ線等の放射線６を、密封容器１に収められている光ファイバまたは、バンドルファイバ４に照射する。このとき照射される放射線６の単位時間当たりのエネルギー量を、上記光ファイバの実使用時の紫外線の単位時間当たりのエネルギー量より大きくすることにより、光ファイバ内に存在する分子構造上の欠陥の前駆体をほとんどラジカル欠陥にさせた上で、さらに上記光ファイバ内に存在する水素分子と反応させて、エネルギー的により安定な物質、即ち、ＳｉーＯＨまたは、ＳｉーＨに完全に変換させる。このときの反応は下記式（２）のように表される。
【００１４】
【化２】
0004008116.tif 000003
【００１５】
上記照射放射線の単位時間当たりのエネルギー量は、１０1Ｒ／ｈ〜１０3Ｒ／ｈ、照射時間は１〜１０時間程度が望ましい。これらの範囲の中で、該単位時間当たりのエネルギー量および照射時間を、該光ファイバまたは、バンドルファイバ４の実使用時の使用条件に照らして選択することになる。上記放射線発生装置５による単位時間当たりの照射エネルギーは、上記光ファイバの実使用時の紫外線の単位時間当たりのエネルギー量より大きくして、上記照射時間は実使用時より短くする。
【００１６】
しかしながら、上記単位時間当たりの照射エネルギー量は、大き過ぎるとシリカガラスの正常な網目構造の鎖まで切断することになるから、該単位時間当たりの照射エネルギーは、分子構造上の欠陥の前駆体がラジカル化するレベル以上でかつ、完全な網目構造の鎖を切断しないレベルに抑える必要がある。これらの照射条件は、光ファイバの組成、製法、用途により求められる。
【００１７】
上記のような方法で電子線やγ線などの放射線６を、光ファイバの実使用時の紫外線の単位時間当たりのエネルギー量より大きく照射することによって、該光ファイバ内に存在する分子構造上の欠陥の前駆体がほとんどラジカル欠陥になり、このとき該光ファイバ内に存在する水素分子とつぎつぎに反応する。不足する水素は、密閉容器１に充填されている水素がさらに該光ファイバの中に浸透、拡散することによって補われる。このようにして、上記ラジカル欠陥がエネルギー的により安定な物質、即ち、ＳｉーＯＨまたは、ＳｉーＨに完全に変換し尽くしてしまうため、実使用時には新たに分子構造上の欠陥が発生しない。
【００１８】
上記製造方法により、光ファイバまたは、バンドルファイバにエキシマレーザなどの紫外線を伝送させたときでも、また、光ファイバまたは、バンドルファイバを放射線環境下で使用したときでも、光の透過率がほとんど低下しない紫外線伝送用光ファイバが得られる。
【００１９】
上記製造方法により得られた紫外線伝送用光ファイバは、分光用、エネルギー照射用、ガイド光用、画像伝送用として、光ファイバ、バンドルファイバ、大口径ファイバ、イメージファイバとして使用される。
【００２０】
また、当然ながら本発明の技術思想は、光ファイバに限定されるものではなく、一般のレンズ用ガラス材などにも適用可能であることは言うまでもない。
【００２１】
【実施例】
以下、本発明を実施例を示して詳しく説明する。
本実施例では、図１に示した装置を使用し、また使用した光ファイバ４は、コアの直径が１１５μｍ、ファイバの直径が１２５μｍ、ファイバの長さが１ｍである純粋石英コア光ファイバである。この光ファイバ４が４６０本束ねられたバンドルファイバを密封容器１内に収める。この密封容器１内の純水素ガスの温度は１２０℃、圧力は１０ｋｇｆ／ｃｍ2である。放射線発生装置５により照射したγ線６の単位時間当たりのエネルギー量は１０2Ｒ／ｈ、照射時間は２４時間である。このような処理をして得られたバンドルファイバについて、ＫｒＦエキシマレーザの透過率を、該エキシマレーザのパルス数を増加させながら測定した結果を図２に実線で示す。この実施例において、光の透過率の低下が小さいことが分かる。
【００２２】
本比較例では、上記実施例で記述した処理を行う前のバンドルファイバについて、ＫｒＦエキシマレーザの透過率を、該エキシマレーザのパルス数を増加させながら測定した。この結果を図２に破線で示す。この比較例における光の透過率の低下が、実施例に比べて、大きいことが分かる。
【００２３】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の効果はエキシマレーザなどの高強度の紫外線を伝送したときでも、光の透過率がほとんど低下しない長期信頼性のある紫外線伝送用光ファイバを得ることができることである。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の紫外線伝送用光ファイバの製造方法に用いられる製造装置の一例（実施例）を示す概略構成図である。
【図２】  実施例と比較例のＫｒＦエキシマレーザの透過率の測定結果を示す図表である。
【符号の説明】
１…密封容器、２…水素圧入口、３…排気口、４…光ファイバまたは、バンドルファイバ、５…放射線発生装置、６…放射線（電子線、γ線など）
【図１】
0004008116.tif 000004
【図２】
0004008116.tif 000005