(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
熱エネルギー付与手段（３）から出るプラズマ（４）に、天然または合成シリカの粒子（１１）を供給管（９）によって供給する、天然または合成シリカの精製方法であって、プラズマ（４）に、キャリヤーガス（１５）に混合されたフッ素化合物を同じ供給管（９）によって供給し、この供給管（９）の供給条件を、天然または合成シリカの粒子（１１）に含まれるアルカリまたはアルカリ土類元素がフッ素化合物のフッ素と反応するように調節することを特徴とする方法。
【請求項２】
前記供給管（９）が熱エネルギー付与手段（３）の外部にあることを特徴とする請求項１の方法。
【請求項３】
前記供給管（+９）が熱エネルギー付与手段（３）の内部にあることを特徴とする請求項１の方法。
【請求項４】
実質的に円柱状で長手方向（Ｌ）に延びたプリフォーム（１）を、プリフォーム（１）の長手方向（Ｌ）とほぼ平行に往復運動する熱エネルギー付与手段（３）から出るプラズマ（４）の前で自転（７）させ、供給管（９）によって天然または合成シリカの粒子（１１）をプラズマに供給する、天然または合成シリカを光ファイバーのプリフォーム上に析出させる方法であって、同じ供給管（９）によって、キャリヤーガス（１５）に混合されたフッ素化合物をプラズマに供給し、この供給管（９）の供給条件を、天然または合成シリカの粒子（１１）に含まれるアルカリまたはアルカリ土類元素がフッ素化合物のフッ素と反応するように調節することを特徴とする方法。
【請求項５】
前記供給管（９）が熱エネルギー付与手段（３）の外部にあることを特徴とする請求項４の方法。
【請求項６】
前記供給管（９）が熱エネルギー付与手段（３）の内部にあることを特徴とする請求項４の方法。
【請求項７】
熱エネルギー付与手段（３）が１０００℃を超える温度を生成することを特徴とする請求項１から６のいずれかの方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、天然または合成シリカの精製方法、および、この精製方法の、天然または合成の精製シリカを光ファイバープリフォームの上に析出させることへの応用に関する。この応用方法では、ほぼ円柱状で長手方向に延びたプリフォームを、その長手方向にほぼ平行な往復運動をするプラズマまたは火炎の前で自転させ、１本の供給管によって、天然または合成シリカの粒子をプラズマまたは火炎に供給する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、プリフォームは、ガラス旋盤に支持されたチューブ内で実施される化学気相析出法（ＣＶＤ）と、それに引き続いて行う、中実形状を得るための打ち出し（retreint）操作から得ている。
【０００３】
マルチモードのファイバーに対してはこのようなプリフォームの加工で充分である。これに対して、モノモードのファイバーには、径を増大させ、ファイバーの引き抜き（fibrage）の際に数十キロメートルも連続したファイバーを得る目的で、プリフォームにある物質、一般的には天然または合成シリカを添加するのが有利である。
【０００４】
プリフォームへの物質添加は、プラズマトーチを用いて行なう。円筒形状を有するプリフォームをトーチの前で自転させ、トーチのプラズマにシリカ粒子を供給する。粒子は溶融し、次いでプリフォームの上に析出し、ガラス化する。所望の径を得るためには数回繰り返す。
【０００５】
天然または合成シリカの析出には重大な不都合が見られる。この種の材料には、ナトリウム或いはリチウムと言ったアルカリ元素が無視できない割合で存在し、これらは析出した粒子中にも見られ、水酸基ＯＨとゲルマニウムＧｅのようなドーピング元素との間に結合が形成されるのを促す。これらの結合は、或る波長の光を吸収し、その波長において光ファイバーの減衰損失を増大させる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、天然または合成シリカの精製方法を提供することにある。
【０００７】
そのために、本発明が対象としているのは、供給管が天然または合成シリカの粒子を熱エネルギー付与手段から出るプラズマまたは火炎に供給する、天然または合成シリカの精製方法であり、この方法の特徴は、同じ供給管が、キャリヤーガスに混合されたフッ素または塩素化合物、好ましくはフッ素化合物をプラズマまたは火炎に供給し、この供給管からの供給条件が、天然または合成シリカの粒子に含まれるアルカリまたはアルカリ土類元素がフッ素または塩素化合物、好ましくはフッ素化合物に含まれるフッ素または塩素、好ましくはフッ素と反応するように調整されることにある。
【０００８】
本発明の目的はまた、天然または合成シリカの前記精製方法を応用して、天然または合成シリカを光ファイバーのプリフォーム上に析出させることにある。このときの析出物は極く微量のアルカリまたはアルカリ土類元素しか含まない。
【０００９】
そのために、本発明が同様に提供するのは、天然または合成シリカを光ファイバーのプリフォーム上へ析出させる方法であり、ほぼ円柱状で長手方向に延びたプリフォームを、プリフォームの長手方向に対してほぼ平行な往復運動をする熱エネルギー付与手段から出るプラズマまたは火炎の前で自転させ、供給管が天然または合成シリカの粒子をプラズマまたは火炎に供給する方法において、同じ供給管が、キャリヤーガスに混合されたフッ素または塩素化合物、好ましくはフッ素化合物をプラズマまたは火炎に供給し、この供給管からの供給条件を、天然または合成シリカの粒子に含まれるアルカリまたはアルカリ土類元素が、フッ素または塩素化合物、好ましくはフッ素化合物に含まれるフッ素または塩素、好ましくはフッ素と反応するように調整することを特徴とする。供給管は、トーチ出口のプラズマ外縁（panache）において、熱エネルギー付与手段の外部にあることも、または、プラズマ外縁の上流で、内部にあることもできる。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
プラズマまたは火炎は、溶融したシリカ粒子がキャリヤーガスのフッ素または塩素化合物、好ましくはフッ素化合物と反応する化学反応の場になる。有利なことに、プラズマの温度は、天然または合成シリカおよびキャリヤーガスの供給管の流量を考慮に入れて、高い反応効率が得られるように調整することができる。温度が高い場合には、供給管の流量を高めることによって、良好な反応効率を維持することができる。
【００１１】
また、キャリヤーガス中のフッ素または塩素化合物、好ましくはフッ素化合物の含有量を、天然または合成シリカ粒子の平均寸法に応じて調整可能であることも有利である。粒子が小さい程、フッ素または塩素化合物（好ましくはフッ素化合物）の含量が少ないキャリヤーガスでも良好な反応効率が維持される。
【００１２】
天然または合成シリカの析出物中のアルカリを除去すれば、特にシリカが天然物の場合、原価が約５から１０倍も高い非常に高純度の合成シリカに比べて、光ファイバーのプリフォームを非常に経済的な出発材料で肉盛り（recharge）することができる。化学的な処理に要する上乗せコストは割合に低い。フッ素または塩素化合物、好ましくはフッ素化合物で処理した天然または合成シリカを肉盛りしたプリフォームから得られるファイバーの光伝達特性は、非常に高純度の合成シリカの肉盛りによって得られるファイバーに匹敵し、天然または合成シリカを肉盛りしてもフッ素または塩素化合物で処理していないプリフォームから得られるファイバーに比して改善されている。
【００１３】
【発明の実施の形態】
本発明の他の特徴および利点は、添付の図を参照した以下の解説から明らかになるであろう。
【００１４】
本発明の天然または合成シリカの精製方法によって、光ファイバーのプリフォーム上に、ナトリウムまたはリチウム等のアルカリ、或いはアルカリ土類元素を無視できる程度しか含まない単一または複数層のシリカを析出させることができる。肉盛りとも呼ばれるこの析出操作は、プリフォームの径を増大させることに役立ち、ファイバー化する際に数十キロメートル長の連続ファイバーを引き抜くことが可能となる。
【００１５】
【実施例】
添付の図１で、本方法は、誘電ユニット５を備えたプラズマトーチ（熱エネルギー付与手段）３を使用する。長手方向Ｌに延びる円柱形状のプリフォーム１が、矢印７に示されるように自転している。プラズマトーチ３はプリフォーム１の長手方向Ｌに対してほぼ垂直であり、且つ方向Ｌに対してほぼ平行な向きに往復運動する。プリフォームの回転は、図示されないガラス旋盤によって確保される。この旋盤のチャックが、プリフォームの両端に溶接された二本のガラス棒を回転させる。旋盤は、電磁放射線および化学反応で発生する放出ガスからの保護を果たす閉鎖キャビン内に配置されている。
【００１６】
供給管９は、天然または合成シリカの粒子１１をプラズマに供給する。これらの粒子は、例えば天然石英または水晶の塊の粉砕によって得られる。供給は単に重力によってなされる。
【００１７】
供給管９には供給管１３がつながっており、これにより所定割合のフッ素または塩素（好ましくはフッ素）化合物を搬送するガス１５が粒子１１と共にプラズマに供給される。供給管はプラズマトーチ３の外にあり、反応体はトーチ出口のところのプラズマ外縁内に導入される。好ましくは、キャリヤーガスは空気である。フッ素化合物は例えば、六フッ化硫黄ＳＦ6、或いは、一般に欧州規制で認められたものから選択されたＣ2Ｆ6などのフレオンである。塩素化合物は例えば、塩素Ｃｌ2である。キャビンの外側に配置されたガス容器に取り付けられたバルブによって、キャリヤーガスの量を調節することができる。ガス容器に取り付けられた別のバルブによって、キャリヤーガス中のフッ素または塩素化合物の割合を調節することができる。キャリヤーガスは、純粋な状態のフッ素または塩素（好ましくはフッ素）化合物のみで構成することもできる。キャビンの外部には、図示されないバルブが粒子１１の供給量調節のために配置されている。
【００１８】
プラズマは、天然または合成シリカの粒子と、フッ素または塩素（好ましくはフッ素）化合物の間の化学反応の場になる。プラズマの温度は５０００℃と１００００℃の間であり、天然または合成シリカの粒子の溶融を引き起こす。フッ素または塩素化合物は、天然または合成シリカ中に存在するナトリウムまたはリチウムなどのアルカリと反応し、フッ化物ＮａＦまたはＬｉＦ、或いは塩化物ＮａＣｌまたはＬｉＣｌのガスを放出する。
【００１９】
次に示す操作条件下で高い反応効率が得られる：
プラズマ強度                  ：４０−１００ｋＷ
天然または合成シリカ供給量    ：０．２−５ｋｇ／時
粒子の平均寸法                ：５０−６００μｍ
キャリヤーガスの供給量              ：０−１５リットル／分
キャリヤーガス中のフッ素化合物割合  ：０．３−１００％
以上の例では、プラズマトーチの選択はこの方法の汎用性を限定するものではなく、この方法は、１０００℃を超える温度を実現する他の任意の熱エネルギー付与手段、特に燃焼装置から得られる火炎によっても実施可能である。
【００２０】
図２は図１と似ているが、粒子１１とガス１５の供給はプラズマトーチ３の内で行なわれ、反応体はプラズマ外縁の上流に導入される。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、天然または合成シリカの精製方法を光ファイバーのプリフォーム上への析出に応用する際に用いられる本発明方法を概念的に説明するものであり、トーチ出口のプラズマ外縁に反応体を外部から注入する例である。
【図２】図２は、天然または合成シリカの精製方法を光ファイバーのプリフォーム上への析出に応用する際に用いられる本発明方法を概念的に説明するものであり、プラズマ外縁の上流で反応体を内部に注入する例である。
【符号の説明】
１  プリフォーム
３  熱エネルギー付与手段（プラズマトーチ）
４  プラズマ
７  自転方向
９  供給管
１１  天然または合成シリカの粒子
１５  キャリヤーガス
Ｌ  長手方向
【図１】
0004233151.tif 000002
【図２】
0004233151.tif 000003