JPH01108131A - 多成分金属ハロゲン化物ガラスを含有する素子の製造方法とその素子 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、多成分金属ハロゲン化均ガラスを含有する素
子（例えば多成分金属ハロゲン化宵ガラス光ファイバー
）の製造方法、および得られた素子に関する。

〔従来の技術および解決しようとする課題〕多成分金属
ハロゲン化ガラスは、２種類以上の金属ハロゲン化物（
金属弗化物、金属塩化物、金属臭化物、または金属法加
物）を含有する組成を有するガラスである。これらのガ
ラスは、電磁放射の送出に用いられる素子（デバイス）
例えば光ファイバーに有用である可能性を有し、商業的
／技術的に重要である。この場合、光伝送媒体としてガ
ラスを使用したときの１つの測度は、ガラスのために生
じる光パワーの全損失である。この損失は、ガラスに係
わる、外因性光パワー損失（不純物や組成変化および欠
陥）や固有光パワー損失（ガラスに固有で、不純物、組
成変化および欠陥以外の因子に起因する損失）の和とし
て与えられる。この点で、多成分金属ハロゲン化物ガラ
スは、約２マイクロメートル（μｍ）と１０μｍの間の
波長で、それらの固有損失が最小になる。この最小値は
現在市販されている光ファイバーの製造において用いら
れる、例えば純粋な石英ガラスが示す最小損失よりはる
かに小さい値である。

多成分金属ハロゲン化物ガラスを製造する従来の方法で
は、２種類以上の金属ハロゲン化物（通常は粉体状の）
の混合物をその融解温度Ｔｍかそれ以上の温度に加熱す
るのが普通である。得られた溶融物は、対応するガラス
転移温度Ｔｇかそれ以下の温度に冷却されガラスに形成
される。

溶融体を温度ＴｍからＴｇに冷却するには、微結晶（こ
れは、ガラス中に見られ、失透により生成され、また光
学顕微鏡により容易に観察することができる）が生成さ
れ易い中間温度６Ｎ　域を通る必要がある。このような
微結晶は、得られたガラスに関係する外因性の光散乱の
原因になるか又はこれを増加し、従って光パワー損失が
増加するので望ましくはない。一方、ガラスにより発生
される全光パワー損失の測度は、入力光パワーＰｉに対
する出力パワーＰＯＯ比で与えられ、次式のように表わ
される。

但し、αは、ガラスの単位長当りの、例えばキロメート
ル当りのデシベルで表わしたガラスの光損失係数（ｄＢ
／ｋｍ）を示し、Ｌは、上記に対応する長さ単位で表わ
した入射電磁波が伝搬するガラスの長さを表わす。光吸
収と光散乱は共に損失係数αに寄与する。光散乱だけに
起因するαの部分α、は、従来の方法により、入射電磁
波の真空波長λの関数としてそのまま測定可能である。

（これらの方法に関しては、例えば、Ｃ３ＥＬＴ’（マ
グロ−ヒル（ＭｃＧｒａｗ−Ｈｉｌｌ）、ニューヨーク
、　１９８１年）の技術スタッフにより編集された［光
フアイバー通信（Ｏｐｔｉｃａｌ　Ｆｉｂｒｅ　Ｃｏｍ
ｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ）　Ｊに示されている。）この
ようなα、の測定値は２つの要素からなることが知られ
ている。第１の要素は、固有光散乱（ガラスに固有の光
散乱）に起因し、また（ラマン（Ｒａｍａｎ）散乱およ
びブリユアン（Ｂｒｉｌｌｏｕｉｎ）散乱の寄与は無視
できるので）λの関数としてプロットすると、Ｂ／λ４
　（いわゆるレイリー（Ｒａｙｌｅｉｇｈ）因子）によ
り十分良く近似される。但し、Ｂはλに無関係な材料パ
ラメータで、その値は異なる波長におけるα、の測定値
により直ちに知られる。（固有散乱は、入射電磁波の（
真空）波長に比べて小さなガラス中の静的な密度変化に
より主として与えられる。）α、の第２要素は、入射波
の（真空中）波長と同等かそれ以上の大きさの、ガラス
中での密度ゆらぎにより発生される外因性散乱（ガラス
に固有でない散乱）によるものである。この第２の要素
は９本発明の説明という点で、Ｂ／λ４を上まわったα
、の部分とだけここでは言及しておく。この上まわった
部分は通常、関数Ｃ／λ２＋Ｄでよく近似される。

但し、上記の場合と同様に、Ｃ，Ｄの値は異なる波長に
おけるα、の測定値から直ちに得られるものである。微
結晶の存在に起因し、それにより増加されるのはこのα
、の第２要素である。

最近までは、多成分ハロゲン化物ガラスに関しては微結
晶が形成され易い温度範囲を通して、対応する溶融体を
対応する臨界クエンチ（冷却）速度かそれ以上の速度で
クエンチ（冷却）させる場合は、微結晶は多成分ハロゲ
ン化物ガラス中では生成されないものと考えられていた
。この対応する臨界クエンチ速度Ｒｃは、従来の差動走
査式熱量測定（Ｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｌ　Ｓｃａｎｎ
ｉｎｇ　Ｃａｌｏｒｉｍｅｔｒｉｃ　−ＤＳＣ）法によ
りされる。（Ｒｃを決定するこれらのＤＳＣ法に関して
は、例えば、日本応用物理学会誌（Ｊａｐａｎｅｓｅ　
Ｊｏｕｒｎａｌ　ｏｆ　Ａｐｐｌｉｅｄ　Ｐｈｙｓｉｃ
ｓ）、Ｖｏｌ　２４．　　Ｉ）、　Ｌ７’５８　（１９
８５）のティー。

カナモリ（Ｔ、Ｋａｎａｍｏｒｉ）およびニス、タカハ
シ（Ｓ、　Ｔａｋａｈａｓｈｉ）による報告や、「材料
科学フォーラム（Ｍａｔｅｒｉａｌ　５ｃｉｅｎｃｅ　
Ｆｏｒｕｍ）　、Ｖｏｌ　　５　　（トランサクション
・テクニカル・パブリケーション（Ｔｒａｎｓ　Ｔｅｃ
ｈ　Ｐｕｂｌｉｃａｔｉｏｎ）　、スイス、１９８５）
Ｐ１９３のニー・ジェー・ブルース（Ａ、Ｊ、Ｂｒｕｃ
ｅ）による報告が知られる。）この考え方に基づいて、
多成分ハロゲン化物ガラス光ファイバーを製造する少な
くとも３種の異なる方法が提供されており、これは対応
するＲｃの値か、それ以上のクエンチ速度を実現するこ
とができる、これらの方法の第１のものは、内部注入成
形（ｂｕｉｌｔ−ｉｎ　ｃａｓｔｉｎｇ）と呼ばれ、最
初の溶融物が円筒状型に注入され、この型の中央部分が
注出され、次に第２の溶融物が型の中央に注入される。

市販品としての長さのファイバーを得るには、型の内径
は１センチメートル（ｃａ　）かそれ以上が好ましい。

２つの同心状溶融物を冷却した後、得られた中実ガラス
（円筒状）体はくこれは必然的に外径が１ｃｍかそれ以
」二である。）光ファイバープリフォームを構成し、こ
れは従来の線引方法により光ファイバーに変換される。

（内部注入成形については、例えばニス。

ミタチ（Ｓ、　Ｍｉｔａｃｈｉ）およびティー、ミャシ
タ（Ｔ、　Ｍｉｙａｓｈｉｔａ）　、Ｅｌｅｃ、　Ｌｅ
ｔｔ、　、　　Ｖｏｌ、　　１８゜Ｐ、１７０　　（１
９８２）に示されである。）内径がｌ〔かそれ以上の型
を使用し、且つ多成分金属弗化物ガラスを成形する場合
、この内部注入成形法は秒当り約１０ケルビン（Ｋｅｌ
ｖｉｎｓ）　（Ｋ　／　５ｅｃ）のクエンチを実現する
ことができるが、これは普通、多成分金属ハロゲン化物
ガラスに対するＲｃよりはるかに大きな値である。

回転式注入成形（ｒａｔａｔｉｏｎａｌ　ｃａｓｔｉｎ
ｇ）と呼ばれる第２の方法では、初めの溶融体は垂直に
向く円筒状型に注入され、この型は、水平方向に向けら
れた後、その長手軸線を中心に回転され（回転による遠
心力のもとで）、溶融物をその型の中心からその内側表
面に移動させる。次にこの溶融物は垂直に向くようにな
され、そして第２の溶融物が金型の中央に注入される。

ここで再び従来の線引方法を利用して、得られた円筒状
ガラスプリフォームを光ファイバーに変換処理する。（
この回転式注入成形法に関しては、例えば、デイ−、シ
ー、トラン（Ｄ、Ｃ，Ｔｒａｎ）ら、Ｅｌｅａ、　Ｌｅ
ｔｔ、　、　Ｖｏｌ。

１８、Ｐ、６５７　（１９８２）に示されである。）二
重るつぼ法（ｄｏｕｂｌｅ　ｃｒｕｃｉｂｌｅ　ｔｅｃ
ｈｎｉｑｕｅ）と呼ばれる第３の方法では、第１の溶融
体が第するつぼに注入され、第２の溶融体が、上記第す
るつぼを囲繞する第２るつぼに注入され、両るつぼの底
部は共通点に収束している。光ファイバーは、従来の方
法によりこの共通点から直接線引きされる。（この二重
るつぼ法に関しては、例えばエッチ、トキワ（Ｈ，Ｔｏ
ｋｉｗａ）ら、　Ｅｌｅｃ、　Ｌｅｔｔ、　、　Ｖｏｌ
。

２１、Ｐ、１１３１　　（１９８５）に示されている。

）しかしながら以上説明した光フアイバー製造法は、冷
却速度が対応するＲｃ値以上になるにも係わらず、光フ
ァイバープリフォームを常に与え、従って、比較的多量
の微結晶を含むようになる。

このような微結晶は光学顕微鏡で容易に観測される。従
ってこの場合は、従来のカットバック法で決定されるよ
うに、上記光ファイバーの最小損失波長において、外因
性散乱によるα、の部分は常に０．１ｄＢ／ｋｎ＋以上
になる。（このカットバック法（ｃｕｔｂａｃｋ　ｔｅ
ｃｈｎｉｑｕｅ）に関しては、例えば、デイ−、マーキ
ューズ（口、Ｍａｒｃｕｓｅ）　ｒ光ファイバーの測定
原理（Ｐｒｉｎｃｉｐｌｅｓｏｆ　０ｐｔｉｃａｌ　Ｆ
ｉｂｅｒ　Ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔｓ）　Ｊアカデミツ
ク・プレス（＾ｃａｄｅｎ＋ｉｃ　Ｐｒｅｓｓ）、ニュ
ーヨーク、１９８１．第５章に示されている。）臨界冷
却速度に関する上記の対処には意味がないことがわかっ
て来たので、多成分ハロゲン化物ガラスを含有する素子
を製造する業者は、これまで望ましくない微結晶の形成
を防止することができなかった。

かくして、多成分ハロゲン化物ガラスを含有する素子の
製造業者も、望ましくない微結晶の形成を回避する素子
の製造方法を従来帯ることができないという問題があっ
た。

〔課題を解決するための手段および作用〕溶融物が約１
０に／ｓｅｃ以上のクエンチ速度でガラス中に取り込ま
れ、且つ微結晶の形成をほぼ排除するように選択された
（一般には経験的に）冷却速度で溶融物のほぼ全ての部
分を冷却されることにより、望ましくない微結晶を含ま
ない多成分金属ハロゲン化物ガラスが容易に製造される
という事実に、本発明は基づくものである。このクエン
チ速度は、約３０　Ｋ　／ｓｅｃかそれ以上であると好
ましく、約７０に／ｓｅｃかそれ以上であるとより好ま
しい。

本発明は更に、溶融物のクエンチ速度が、溶融物容器の
、断面寸法（例えば直径）の二乗に対する溶融物材料の
熱拡散率の比に比例するという認識に基づくものである
。このようにして、またこの認識に基づいて本発明にお
いては、上記の比較的大きなりエンチ速度は、各々が比
較的小さな断面寸法を持つ溶融物の比較的小さな部分、
例えば溶融材料の薄層または小滴（ドロップレット）を
逐次冷却することにより容易に実現されうる。

本発明は更に、溶融物の比較的小さな部分を冷却し且つ
結合させて実質的に微結晶のないガラス体を形成する２
つの方法を提供する。第１の方法においては、溶融体に
基体が繰返し浸漬され、各浸漬により比較的薄い溶融材
料層が基体にあい次いで付着するようになり、またかか
る薄層の各々は溶融体から基体を除去する際にクエンチ
速度を受ける。第２の方法においては、溶融体は、ノズ
ルを通して流され、比較的小さな溶融体のドロップレッ
トを形成し、その次にこれらのドロップレットは基体に
衝突されて薄層を形成する。これらの溶融体ドロップレ
ットは基体への飛行時にクエンチされ、次にドロップレ
ットの融合により形成された薄層が更に冷却される。

〔実施例〕

本発明は、多成分金属ハロゲン化物ガラスを含有する素
子、例えば多成分金属ハロゲン化物ガラス光ファイバー
を製造する方法、および装置を提供するものである。

上記のように、本発明による方法は、溶融体がガラス中
に取り込まれ且つ微結晶の形成をほぼ排除するように選
択された約１０に／ｓｅｃ以上のクエンチ速度で溶融体
のほぼ全ての部分を冷却することにより、微結晶を殆ん
ど含まない多成分金属ハロゲン化物ガラスを溶融体から
容易に製造するものである。有用なりエンチ速度は、例
えばこの速度を変化させ、光学顕微鏡を用いて得られた
ガラス中の微結晶を検出することにより経験的に決定さ
れるのが普通である。これに関して、クエンチ速度は約
３０　Ｋ　／ｓｅｃかそれ以上が好ましく、また約７０
に／ｓｅｃかそれ以上が更に好ましいことが見出されて
いる。

更に上記のように、本発明の方法は、溶融体のクエンチ
速度が溶融体容器の断面寸法、例えば直径の二乗に対す
る溶融体材料の熱拡散率の比に比例することを実現させ
るものである。その場合、比例因子は溶融体の幾何形状
、初期溶融体温度、および周囲温度により決定される。

（この比例因子に関しては、例えば、アール、ビー、バ
ード（ＲｏＢ、Ｂｉｒｄ）ら、「輸送現象」　（ウィリ
ー・アンド・サンズ、ニューヨーク、１９６０）　、Ｐ
。

３５７に示されている。）また、多成分金属ハロゲン化
物の熱拡散率の値は、例えば、エム・ジー・ドレクスハ
ーゲ（Ｍ、Ｇ、　Ｄｒｅｘｈａｇｅ）　ｒ材料科学と技
術に関する論説（Ｔｒｅａｔｉｓｅ　ｏｎ　Ｍａｔｅｒ
ｉａｌ　５ｃｉｅｎｃｅａｎｄ　Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ
）　Ｊ　、　Ｖｏｌ、　２６　＋　エム、トモザワ（Ｍ
、　Ｔｏｍｏｚａｗａ）ら編集、　（アカデミツクプレ
ス。

ニューヨーク、１９８５年）、第４章を含む文献で広範
囲に分散して与えられている。このようにして、また上
記の認識のもとに、本発明の方法は更に、比較的小さな
断面寸法を持つ、溶融体の比較的小さな部分、例えば溶
融体材料の薄層またはドロップレットを逐次冷却するこ
とにより、微結晶形成の回避に必要な比較的大きなりエ
ンチ速度が容易に実現される。

本発明の素子製造方法の第１実施例においては、微結晶
を殆んど含まない多成分金属ハロゲン化物ガラスは、所
望組成の溶融体中にガラス基体を繰返し浸漬することに
より形成される。（ガラス基体は、製造される多成分金
属ハロゲン化物ガラスと同じ組成を持つことが好ましい
。）溶融体の温度は、微結晶が溶融体に含まれないよう
にするため、溶融体組成の液化温度以上であることが好
ましい。（この液化温度に関しては、例えば、ニー。

ジェー、ブルース（Ａ、Ｊ、　Ｂｒｕｃｅ）　　ｒ赤外
光ファイバー用ハロゲン化物ガラス」、アール、エム、
アルメイダ（Ｒ，Ｍ、　Ａｌｍｅｉｄａ）　ｍ集、（マ
ルチヌス。

ニジョフ、パブリッシャーズ、ドルドレヒト（Ｍａｒｔ
ｉｎｕｓ　Ｎ１ｊｈｏｆｆ　Ｐｕｂｌｉｓｈｅｒｓ、　
Ｄｏｒｄｒｅｃｈｔ）、１９８７）に示されている。）
基体の各引き上げにおいて基体に対する溶融材料の比較
的薄い層の付着、および周囲雰囲気中でのこの層の付着
が生じる。この周囲雰囲気は、アルゴンやヘリウムなど
の不活性ガスか、ＮＦ３などの反応性雰囲気と従来呼ば
れたもののいずれかから構成されることが好ましい。（
反応性雰囲気に関しては、例えば、エム、ロビンソン（
Ｍ、　Ｒｏｂｉｎｓｏｎ）、「赤外光ファイバー用ハロ
ゲン化物ガラス」、アール、エム。

アルメイダ（Ｒ，Ｍ、　Ａｌｍｅｉｄａ）　ｉｉ集（マ
ルチヌス。

ニジョフ、パブリッシャーズ、ドルドレヒト（Ｍａｒｔ
ｉｎｕｓ　Ｎ１ｊｈｏｆｆ　Ｐｕｂｌｉｓｈｅｒｓ、　
Ｄｏｒｄｒｅｃｈｔ）、１９８７）に示されている。）
この構成において、各々層のクエンチ速度は層厚の二乗
に逆比例する。

従って、層の厚みが小さい程、クエンチ速度は大きくな
る。

一般に、一定の組成において、また溶融体とガラス基体
との間の一定の温度差に対して、付着層の厚みは、溶融
体中への基体の侵入長並びに溶融体内での基体の滞留時
間により決定される。従って、一般には、微結晶の形成
を避けるのに必要な各々の付着層の厚み、従ってまたク
エンチ速度は侵入長および／または滞留時間を変えるこ
とにより決定される。例えば、ＺｒＦ＊＋　　ＢａＦ２
．ＬａＦｉ　＋Ａｆｈ、およびＮａＦを含む組成を溶融
体が含む場合は、有用な層厚み（微結晶の形成を排除す
るもの）は、約１ミリメートル（ｕ）かそれ以下であり
、望ましくは約０．３ｗかそれ以下である。更に、この
ような厚みは、約１鶴〜３１ｍの侵入長および約０．０
１秒〜約０．２秒の間の対応する滞留時間を用いること
により容易に得られることが知られている。

第１図に示したように、装置１０は、溶融体中への基体
の（以下たね棒（バイトロッド（ｂａｉｔｒｏｄ　）　
）と呼ぶ。）侵入長の制御および溶融体内でのたね棒の
滞留時間の制御を実現するためのもので、このたね棒を
浸漬中に例えば垂直方向に保持するためにマウント２０
を備えている。このマウント２０は、接続棒３０を介し
てキャリッジ４０に接続され、このキャリッジ４０は２
本のトラック５０に沿って垂直方向に滑動する。キャリ
ッジ４０はナツト６０を備え、このナツト６０は、垂直
方向に向いた親ねじ７０が通っている螺合間口を有する
。装置１０は更に、ギヤ９０を駆動するステップモータ
１００を備え、このギヤ９０は次に親ねじ７０の一方の
端部を囲むギヤ８０に係合する。

装置１０の動作時には、ステップモータ１００はギヤ９
０を回転させ、従ってまたギヤ８０を通して親ねじ７０
を回転させる。この親ねじ７０の回転動作によりキャリ
ッジ４０はトラック５０に沿って垂直方向に移動され、
従ってたね棒は垂直方向に移動される。

本発明の第１実施例において形成された多成分金属ハロ
ゲン化物ガラス体は、例えば、光ファイバープリフォー
ムのコアロッドとして有用である。

プリフォームのクラッド部分は、例えば、次に説明する
本発明の素子の製造法である第２実施例により形成され
る、このプリフォームは、従来の線引法により容易に光
ファイバーに変換される。

本発明の第１実施例を介して形成されたガラス体は、溶
融体中に浸漬する基体の形状に従って、任意の形状をも
たせることができる。このようにして、例えば、基体の
形状が長方形の場合は、ガラスの長方形シートが第１実
施例により容易に形成される。

第２図に示した本発明の素子の製造法の第２実施例にお
いては、微結晶形成の回避に必要な比較的大きなりエン
チ速度が、溶融体（所望の多成分金属ハロゲン化物組成
を有する）をノズル１１０を通して流し、比較的小さな
断面寸法、即ち比較的小さな直径を有する溶融体ドロッ
プレットを形成することにより実現される。これは、Ｈ
ｅやＡｒなどの不活性キャリヤガスを第１チユーブ１２
０を介してノズル１１０に流入させることにより実現さ
れる。このキャリヤガス流は、溶融体を充たした容器１
４０中に延在する第２チユーブ１３０を介して溶融体材
料をのノズル中に吸引するために用いられる。上記と同
様に、容器１４０中の溶融体の温度は液化温度以上に維
持されることが好ましい。市販のノズルとしては、イリ
ノイ州ホイートン（Ｗｈｅａｔｏｎ）のスブレイング、
システムズ、コーポレーション（Ｓｐｒａｙｉｎｇ　　
ＳｙｓｔｅｍｓＣｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ）によるモデル
５Ｕ−ＩＡのノズルが知られる。

与えられた溶融体組成に対して、従ってまた与えられた
溶融体粘度に対して、溶融体ドロップレットの直径従っ
てクエンチ速度は、ノズルオリフィスの大きさにより主
として決定され、また成る程度はオリフィス前後の圧力
降下により決定される。即ち、ノズルオリフィスを大き
くさせると、ドロップレットの直径が増加し、従ってま
たクエンチ速度が減少する。一方、圧力降下が大きくな
ると、ドロップレットの大きさが減少し、従ってクエン
チ速度が増加する。

微結晶を殆んど含まないガラス体を形成するには、クエ
ンチされた溶融体ドロップレットは融合されなければな
らない。これは、第２実施例に従って、なお溶融状態の
溶融体ドロップレットを回転ガラス基体２００上に衝突
させ、その次にここでドロップレットは溶融体薄層に融
合し、これらの層は更に冷却されて所望のガラス体を形
成することにより実現される。

ノズル１１０から放出されたドロップレットは、ノズル
オリフィスから１ｃｍ１足らず移動した後最大量クエン
チされる。更に、得られたドロップレットの温度は、周
囲雰囲気のものと同じか、それよりわずか高くなる。こ
の雰囲気の温度が溶融組成のガラス転移温度かそれ以下
になると、溶融体ドロップレットは、基体２００に衝突
する以前に小さなガラス剛体球に変換される。このよう
なガラス剛体球は融合して所望のガラス体を形成するよ
りもむしろ基体ではね返される。

微結晶が形成される温度範囲であって、溶融状態に保た
れたままである温度範囲を経て所望の迅速クエンチ速度
を受ける溶融体ドロップレットを形成するため、ノズル
１１０はチューブ１５０内に適切に配置される。このチ
ューブは、ノズル１１０周りのガス流（以下シース（Ｓ
ｈｅａｔｈ）ガスと呼ぶ。）の導管として用いられる。

このようなシースガスとしては、例えば、ヘリウムやア
ルゴンなどの不活性ガス、或いは反応性雰囲気ガスが用
いられる。このシースガスの温度は、微結晶が形成され
る温度範囲以下に、但し溶融体のガラス転移温度以上の
値に制御されるとよい。この温度制御は、例えば、ノズ
ルオリフィスの上流でチューブ１５０を囲繞する加熱コ
イル１６０を用いることにより、またノズルオリフィス
の下流でチューブ１５０を囲繞する冷却ジャケット１７
０、例えば水冷ジャケットを用いることにより実現され
る。この、ノズル周りの、従ってまた溶融体ドロップレ
ット周りの、温度制御シースガス流により、これらのド
ロップレットは、シースガスにほぼ等しいか、またはそ
れよりわずかに高い温度への所望の迅速なりエンチング
を受けるようになり、従ってドロップレットは溶融状態
を維持する。

溶融体容器１４０内で、またはノズル１１０内で殆んど
、または全くクエンチングが生じないようにするために
、容器およびノズル内部の温度は多成分金属ハロゲン化
物組成の液化温度に維持される。これは、例えば、容器
１４０およびノズル１１０をそれぞれ囲繞する加熱コイ
ル１８０．１９０を用いることにより容易に実現される
。

溶融体粒子が衝突する回転基体２００の表面は、溶融体
組成のガラス転移温度近傍の温度に維持されると好まし
い。これは、例えば、ガラス転移温度近傍に温度が維持
されたガス流、例えば不活性ガスまたは反応性雰囲気ガ
スの１つを表面に衝突させることにより実現される。そ
の結果、溶融された溶融体粒子は融合して基体２００の
表面に薄い溶融層を形成し、これは次にガラス転移温度
近傍に冷却される。

チューブ１５０および基体２００を囲繞する雰囲気は、
例えばヘリウムやアルゴンなどの不活性ガスか、ＮＦ３
などの反応性雰囲気ガスの１つにより構成されると都合
がよい。

例えば、ＺｒＦｓｌＢａＦｚ　＋　　ＬａＰａ＋　　Ａ
ＩＰｓおよびＮａＦを含む組成を持ち、直径が約７０マ
イクロメートル（μ＋ｍ）の溶融体材料のドロップレッ
トは、直径が０．０４ｃｍの流出オリフィスを持つノズ
ルを通して対応する溶融体を吸引することにより形成さ
れる。これは、キャリヤガス、例えばＨｅをノズルを通
して、圧力５３０トール（ｔｏｒｒ）流量３リットル／
分（ｊ！／ｍ１ｎ）の条件の下で流すことにより実現さ
れる。

シースガス、例えばＨｅを５１／ｍｉｎの流量で流し、
一方シースガス温度を、微結晶が形成される温度範囲以
下、但し３００℃のガラス転移温度以上に維持すると、
所望のドロップレットのクエンチング（冷却）が得られ
、ドロップレットは溶融状態のままになされる。

ノズルオリフィスから例えば約６ｃｍの距離に回転ガラ
ス基体２００を配置し、一方約２５０℃のガラス転移温
度近傍に維持された例えばＨｅのガス流を基体に衝突さ
せると、溶融粒子は融合して薄層になり、次にガラス転
移温度近傍の温度に冷却されて所望のガラス体を形成す
る。Ｈｅガスの望ましい流量は例えば３＃／ｍｉｎであ
る。

第２実施例においては、形成されるガラス体組成の変化
が許容されるという点で大きな利点がある。即ち、これ
らの組成変化は、例えば、ノズルを通して吸引される溶
融体の組成を変えることにより容易に生じさせうる。一
方、この目的には、２種以上の異なる組成を吸引する２
つ以上のノズルが有用である。

第２実施例は、他と比べると、光ファイバープリフォー
ムの製造に有用であり、これらのプリフォームは従来の
方法により容易に光ファイバーに線引きされる。他方、
また適切な形状で、静止または非静止の状態で基体２０
０を用いることにより、第２実施例は更に他のガラス体
、例えば、ガラスシートの製造にも有用である。

第１実施例および第２実施例は、はぼ微結晶を含まない
ガラス体を提供する。この結果、これらの実施例の方法
により形成された光ファイバープリフォームから線引き
された光ファイバーは、比較的小さな外因性散乱を示し
、即ち従来のカットバンク法により決定されるこれらの
光ファイバーの最小撰失波長において、外因性散乱によ
る第２成分αＳは、約０．１ｄＢ／−かそれ以下、通常
は約０、０５　ｄＢ／　ｋｍかそれ以下の一定値になる
。

■ ５３モルパーセントＺｒＦａ　、２０モルパーセントＢ
ａＦｚ　、４モルパーセントＬａｄ、、３モルパーセン
トＡ　／　Ｆ３、および２０モルパーセントＮａＦを含
有する組成を有する約２２５グラムのカレット（ガラス
の破砕片）を円筒状白金るつぼに仕込む。

このるつぼには直径が約５　ｃｍ、高さが約７ＣＩｌｌ
のものを使用した。このカレントを含有したるつぼを、
はばＮ２から構成され、Ｎ２０および０□は殆んど含ま
ない室温雰囲気中にそう人した。次に、るつぼを高周波
誘導加熱することにより、るつぼ、従ってガラスカレッ
トを約６５０℃の温度に加熱し、体積が約５０１Ｊｌの
溶融体を形成した。

溶融体を仕込んだるつぼを含む周囲雰囲気は第１図に示
した装置１０も含み込んでいる。上記組成を有する円筒
状ガラス体を形成するために、直径約０．３　ｃｒａ、
長さ約１５ｃ＋＋＋の同等組成の円筒状だね棒を装置１
０のマウント２０内に配置し、るつぼをたね棒の下に配
置し、更に装置１０によりたね棒を溶融体中垂直方向に
反復して浸漬した。

装置１０は、たね棒を溶融体から引き上げる毎にたね棒
の先端を囲繞するように配置した電熱コイルを付加され
た。この電熱コイルは、チップをアニールすることによ
り、即ち溶融体組成のガラス転移温度（約２５０℃）に
ほぼ等しい温度にチップを維持することによりたね捧チ
ップの応力を解放するためのものである。

装置１０は、動作時には、たね棒を溶融体中垂直方向に
、約１鶴の深さまで浸漬するために使用した。たね棒を
溶融体にそう人し引き出す速度は約２５ｃｍ／ｓｅｃで
、これは溶融体中でのだね棒の滞留時間として約０．１
秒を与えた。各々の浸漬動作後、たね棒は約１５秒間溶
融体外に保持し、上記のように、たね棒チップのアニー
リングを可能にした。

たね棒は溶融体中に２００回浸漬した。このような浸漬
毎にだね棒は約０．５１１の長さ増加した。

このようにして、２００回浸漬した後のたね棒の長さは
約１０Ｃ１１に増加した。

形成した新しいガラス体を光学顕微鏡で観察した所、透
明で、微結晶は殆んど含まれなかった。

【図面の簡単な説明】

第１図および第２図は、本発明の素子（デバイス）の製
造方法の第１および第２実施例をそれぞれ実施するのに
有用な装置を示す図である。 １０−装置、　　　　　２０−マウント３０−・−接続
棒、　　　　４０−キャリッジ２００−ｍ−基体 出願人　：　アメリカン　テレフォン　アンドテレグラ
フ　カンパニー ＦＩＧ、１

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、素子の製造方法であって、 ２つ以上の金属ハロゲン化物を含む組成を 有する溶融体を形成するステップと、 前記溶融体の少なくとも一部を、少なくと も１つの断面寸法が約１ｃｍに等しいかそれ以上である
   ような固体ガラス体に変換するステップと、 前記素子の製造を完了するステップであっ て、前記ガラス体の材料の少なくとも一部分を前記素子
   に取り込むステップを含むステップとから構成され、 前記変換ステップは、秒当り約１０ケルビ ン以上の速さであって、前記ガラス体内での微結晶の形
   成をほぼ排除するように選択された速さで前記一部のほ
   ぼ全ての部分を冷却するステップであることを特徴とす
   る素子の製造方法。 ２、前記一部のほぼ全ての部分は、秒当り約３０ケルビ
   ン以上か、またはそれに等しい速さで冷却される請求項
   １に記載の方法。 ３、前記一部のほぼ全ての部分は、秒当り約７０ケルビ
   ン以上か、またはそれに等しい速度で冷却される請求項
   １に記載の方法。 ４、前記冷却ステップは、基体を前記溶融体に浸漬し、
   次に該基体を前記溶融体から引き上げ、これにより前記
   溶融体に溶融体材料層を付着させるステップを含む請求
   項１に記載の方法。 ５、前記冷却ステップは、溶融体材料のドロップレット
   を形成し、且つ該ドロップレットを基体に衝突させ、こ
   れにより溶融体材料層を前記基体に付着させるステップ
   を含む請求項１に記載の方法。 ６、前記素子は光ファイバープリフオームを含む請求項
   １に記載の方法。 ７、前記素子は光ファイバーを含む請求項１に記載の方
   法。 ８、２つ以上の金属ハロゲン化物を含む組成を有するガ
   ラス体からなる素子であって、 前記ガラス体が、固有光散乱による第１部 分と外因性光散乱による第２部分とを含む光損失係数α
   によって特徴づけられ、前記第２部分は、カットバック
   法を介して決定された前記ガラス体の最小損失波長にお
   いて約０．１ｄＢ／ｋｍ以下かそれに等しいことを特徴
   とする素子。 ９、前記素子は光ファイバーである請求項８に記載の素
   子。