(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ナトリウム濃度が６モル％を超えるテルライトガラスをエッチングするエッチング溶液であって、
０.７２〜１.０８モル／リットルのフッ酸および０.４５モル／リットルの硫酸を含有する水溶液であることを特徴とするエッチング溶液。
【請求項２】
ナトリウム濃度が６モル％を超えるテルライトガラスをエッチングするエッチング溶液であって、
０.７２モル／リットルのフッ酸、０.１８モル／リットルの硝酸および０.２３モル／リットルの硫酸を含有する水溶液であることを特徴とするエッチング溶液。
【請求項３】
ナトリウム濃度が６モル％を超えるテルライトガラスの表面をエッチングするエッチング方法であって、
請求項１または２に記載のエッチング溶液にガスを吹き込むことによって前記エッチング溶液を通気撹拌しつつ前記エッチング溶液によって前記テルライトガラスの表面をエッチングすることを特徴とするエッチング方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、酸化物ガラスからなる光ファイバ用母材をエッチングするためのエッチング溶液およびエッチング方法に関し、さらに詳細には、光増幅用酸化物光ファイバ用ガラス母材あるいはジャッケト管の表面をエッチングするエッチング溶液およびエッチング方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
Ｅｒ添加ファイバ増幅器（ＥＤＦＡ）の増幅帯特性の改善、特に増幅帯域拡大、利得平坦化は、光通信の大容量化に不可欠なＷＤＭ伝送およびそれを用いた光波長ルーチング等での波長多重数を増加するうえで重要な研究課題である。テルライトガラスはＴｅＯ２を主成分とする酸化物ガラスであり、これをホストとするＥＤＦＡは１５３０〜１６１０ｎｍの帯域８０ｎｍの広帯域一括増幅を可能にした。さらに、このガラス中のナトリウム含量（濃度）を増加させると、増幅帯域が広がり、また、増幅効率の平坦度が向上することが期待される。
【０００３】
テルライト光ファイバの作製にあたっては、量子効率を上げるためコア径を小さくする必要がある。コア径を小さくするためには、ファイバ作製工程中で、ガラスの熱加工を数回繰り返すことが必要となる。
【０００４】
酸化物ガラス母材またはジャケット管は熱加工の前に表面を研磨するが、研磨によって生じる傷の中に水酸基（-ＯＨ）または水分子が浸透し、熱加工の繰り返しによって、加水、脱水、縮合反応を生じ、それによって結晶が発生し、ファイバの散乱損失や機械的強度の低下の原因となる。この問題の解決法として、ガラス母材またはジャケット管の表面を研磨後、ガラス表面を化学エッチングし、研磨傷を取り除く方法が採用されてきた。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
テルライトガラスについては、フッ酸（フッ化水素酸）溶液またはフッ酸と硝酸の混合液のエッチング溶液中で不活性ガスを用いた通気撹拌（バブリング）を行いつつエッチングするガラス表面の処理方法（特開２０００−０４４２８９号公報、特願平１０−２１０６９８号）が開示されている。しかし、このエッチング溶液はテルライトガラス中のナトリウム濃度が６モル％を超えるガラスについては、エッチング表面に白色の未溶解物質が析出し、清浄表面が得られないという問題点があった。
【０００６】
本発明は、上記問題点を解決し、テルライトガラスの表面を鏡面エッチングするためのエッチング溶液およびエッチング方法を提供することを課題とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
前記課題を解決するために、本発明は、請求項１に記載のように、
ナトリウム濃度が６モル％を超えるテルライトガラスをエッチングするエッチング溶液であって、０.７２〜１.０８モル／リットルのフッ酸および０.４５モル／リットルの硫酸を含有する水溶液であることを特徴とするエッチング溶液を構成する。
【０００８】
また、本発明は、請求項２に記載のように、
ナトリウム濃度が６モル％を超えるテルライトガラスをエッチングするエッチング溶液であって、０.７２モル／リットルのフッ酸、０.１８モル／リットルの硝酸および０.２３モル／リットルの硫酸を含有する水溶液であることを特徴とするエッチング溶液を構成する。
【０００９】
また、本発明は、請求項３に記載のように、
ナトリウム濃度が６モル％を超えるテルライトガラスの表面をエッチングするエッチング方法であって、請求項１または２に記載のエッチング溶液にガスを吹き込むことによって前記エッチング溶液を通気撹拌しつつ前記エッチング溶液によって前記テルライトガラスの表面をエッチングすることを特徴とするエッチング方法を構成する。
【００１０】
【発明の実施の形態】
上記間題点を解決する本発明に係わるエッチング溶液は、特定組成のフッ酸（フッ化水素酸）、硫酸混合水溶液、または、特定組成のフッ酸、硝酸、硫酸混合水溶液であることを特徴としている。
【００１１】
また、本発明に係わるエッチング方法は、上記エッチング溶液にガスを吹き込んでバブル（気泡）を発生させ、それによってエッチング溶液を（通気）撹拌しつつ、そのエッチング溶液によってガラス表面を均一にエッチング処理することを特徴としている。
【００１２】
また、本発明における、ガラス表面の加水分解あるいはあれ（荒れ）の生じないエッチング溶液およびそれを用いたエッチング方法により、平滑なガラス表面の母材またはジャケット管を作製することが可能となる。
【００１３】
従って、テルライトガラス母材またはジャケット管の表面を研磨後、本発明に係るエッチング溶液およびエッチング方法によってエッチングし、研磨傷を取り除くことによって平滑なガラス表面、ひいては強度の高い光増幅用ファイバが作製できるようになる。
【００１４】
以下に、本発明を、実施の形態例によって詳細に説明する。
【００１５】
（実施の形態例１）
ＴｅＯ２−Ｎａ２Ｏを主成分とするテルライトガラスの例として１５モル％のナトリウムを含むテルライトガラスロットを使用した場合のエッチング溶液の作製方法およびガスバブリング（通気撹拌）によってエッチング溶液を撹拌することによりガラス表面を処理するエッチング方法について以下に述べる。
【００１６】
ポリテトラフルオロエチレン製のメスシリンダーに、電子工業用のフッ酸（フッ化水素酸水溶液）０〜２０ｍｌ、電子工業用の硝酸０〜１６０ｍｌ、電子工業用の塩酸０〜１６０ｍｌ、さらに、電子工業用の硫酸０〜２０ｍｌを所定の組み合わせに従って量り採り、超純水を用いて８００ｍｌに希釈して得た混合水溶液をエッチング溶液とする。
【００１７】
ガラスホルダーに上記エッチング溶液を入れる。これにガス供給装置から流量を調整したアルゴン（Ａｒ）ガスをガラスフィルタを通して供給し、エッチング溶液に吹き込んで、溶液内にバブル（気泡）を発生させ、それによって溶液を（通気）撹拌する。ここに、ポリテトラフルオロエチレン製の試料ホルダーに固定した酸化物ガラス母材またはジャッケト管を挿入し、１分〜２０分間ガラス表面をエッチングした。供給するガスは不活性ガスであればいずれでも良く、ヘリウム（Ｈｅ）、窒素ガス（Ｎ２）等も使用可能である。
【００１８】
表１は０〜１.０８モル／リットルのフッ酸、０〜２.９０モル／リットルの硝酸、０〜２.４０モル／リットルの塩酸、および、０〜０.４５モル／リットルの硫酸を用い、Ａｒガス流量２.５リットル／分で１分〜２０分間バブリングしつつエッチングを行った場合の、エッチング深さならびに表面状態を観察した結果を、番号を付して、表している。表中の判定欄は、本発明の目的に対して、×が不適、○が適、◎が（上記結果中）最適であることを示している。
【００１９】
【表１】
0003883819.tif 000002
表１に示したように、硝酸単独（表中、４〜６番）、塩酸単独（同７番）、硝酸と塩酸の混合液（同８、９番）または硝酸と塩酸と硫酸の混合液（同１０番）をエッチング溶液に用いた場合、表面に白色生成物が析出したり、表面が曇るなどが観察された。また、フッ酸と硝酸の混合液（同１〜３番）をエッチング溶液に用いた場合も同様に表面に析出物またはあれ（荒れ）が観察された。すなわち、上記の溶液は、すべて、鏡面を得るためのエッチング用としては不適当であることが判る。
【００２０】
これに対し、フッ酸と硫酸の混合液（同１１〜１６番）をエッチング溶液に用いた場合、フッ酸濃度が０.７２モル／リットルで硫酸濃度が０.４５モル／リットルの混合液（同１３、１４番、組成は同一）およびフッ酸濃度が１.０８モル／リットルで硫酸濃度が０.４５モル／リットルの混合液（同１６番）で、また、フッ酸と硝酸と硫酸の混合液（同１７、１８番）を用いた場合、フッ酸濃度が０.７２モル／リットルで硝酸濃度が０.１８モル／リットルで硫酸濃度が０.２３モル／リットルの混合液（同１７番）でエッチングした場合、ガラス表面は鏡面となり良好な表面処理が可能となった。
【００２１】
また、これらフッ酸、硝酸、硫酸からなるエッチング溶液の酸の濃度が上記良好な結果が得られる場合の値よりも低い場合（同１１、１２、１５、１８番）はいずれも表面に白濁、曇りが発生し、これらの溶液は、鏡面エッチング溶液としては、不適であることが判る。従って、各酸の濃度は、良好な結果が得られるそれぞれの場合において、少なくとも上記の値であることが好ましいことが判る。
【００２２】
また、フッ酸が０.７２モル／リットル、硫酸が０.４５モル／リットルのエッチング溶液を用いた場合（同１３、１４番）、エッチング時間が１分（同１４番）の方が５分（同１３番）よりも良好な理由は、エッチング時間が長くなるにつれ、エッチング深さが９０μｍまで達するため、ところにより選択エッチングが起こる可能性や、エッチング溶液濃度が低下し生成物の溶解量が減少するため表面に析出物が発生する可能性が大きくなることによると思われる。
【００２３】
なお、鏡面となったガラス表面を電子顕微鏡で観察した結果、表面の荒れが０.１μｍ以下であることがわかった。
【００２４】
上記１４、１６番のエッチング溶液を用いて、良好な結果が得られたことから、０.７２〜１.０８モル／リットルのフッ酸および少なくとも０.４５モル／リットルの硫酸を含有する水溶液が、酸化物ガラスの表面を鏡面化するためのエッチング溶液として有効に利用されることが判る。
【００２５】
また、上記１７番のエッチング溶液を用いて、良好な結果が得られたことから、少なくとも０.７２モル／リットルのフッ酸、少なくとも０.１８モル／リットルの硝酸および少なくとも０.２３モル／リットルの硫酸を含有する水溶液が、酸化物ガラスの表面を鏡面化するためのエッチング溶液として有効に利用されることが判る。
【００２６】
また、上記の、酸化物ガラスの表面を鏡面化するためのエッチングにおいて、エッチング溶液にガスを吹き込むことによって、前記エッチング溶液を通気撹拌しつつエッチングを行うことは、酸化物ガラスの表面の鏡面化に有効であるとも確認されている。
【００２７】
なお、表１中のエッチング溶液に、０.０７〜０.５５モル／リットルの酢酸アンモニウムまたは０.２１〜２.１３モル／リットルの酢酸を添加した場合、ガラス表面はより曇りが増すか、白色生成物が増加する傾向にあり、ガラス表面の状態を改善する効果のないことが判った。
【００２８】
（実施の形態例２）
ＴｅＯ２−Ｎａ２Ｏを主成分とするテルライトガラスにおいて、１５モル％のナトリウムを含むテルライトガラス母材、１２.８モル％のナトリウムを含む延伸ジャケトッ管、また、ＴｅＯ２−Ｌｉ２Ｏを主成分とする線引きジャケット管を使用した場合のファイバ作製工程について以下に述べる。
【００２９】
サクション・キャスティング法により作製した１５モル％のナトリウムを含むガラス母材ならびに１２.８モル％のナトリウムを含む均一内径の円筒状ガラスジャケット管の表面を研磨した後、フッ酸が０.７２モル／リットル、硫酸が０.４５モル／リットルのエッチング溶液により化学エッチングし、超純水中でガスバブルにより洗浄、さらに超純水により超音波洗浄後、エチルアルコール、アセトンにより水分を除去し、十分に乾燥した後、ガラスジャケット管の製造装置および光ファイバの製造方法（特開平０７−０８１９６０号公報、特願平５−２３２７６０号）により、母材を所定の速度で延伸し、その後延伸した母材をさらにフッ酸が０.７２モル／リットル、硫酸が０.４５モル／リットルのエッチング溶液により化学エッチングする。線引きジャケット管は研磨後、ガラス表面の処理方法（特開２０００−０４４２８９号公報、特願平１０−２１０６９８号）により化学エッチングする。上記と同様の方法により洗浄し、十分に乾燥した後延伸母材をガラスジャケト管に挿入し、前記光ファイバの製造方法により、所定のコア径になるように線引きし、単一モードファイバを作製した。ファイバの被覆材にはＵＶ硬化アルキレート樹脂を使用した。線引きしたファイバの機械強度は８００ＭＰａ以上、散乱損失は０.０５ｄＢ／ｍ以下であった。また、本ファイバの増幅特性を測定した結果、広帯域化、平坦部における増幅効率の変動が１ｄＢ以内を実現した。
【００３０】
以上説明したように、本発明に係るエッチング方法によって、ナトリウム濃度が６.０モル％を越えるテルライトガラスの母材ならびに延伸母材の表面を処理することにより、テルライト系光ファイバの増幅特性の改善ならびに低損失化および高強度化が実現でき、その結果として、実用上必要とされる信頼性の高い光増幅器を製造できることが確認された。
【００３１】
【発明の効果】
本発明の実施によって、テルライトガラスの表面を鏡面エッチングするためのエッチング溶液およびエッチング方法を提供することができる。これによって、テルライト系光ファイバの増幅特性の改善ならびに低損失化および高強度化が実現でき、その結果として、実用的上必要とされる信頼性の高い光増幅器の製造が可能となる。