(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】
(24)【登録日】2022-10-24
(45)【発行日】2022-11-01
(54)【発明の名称】光ファイバ用ガラス体の製造方法
(51)【国際特許分類】
C03B 37/014 20060101AFI20221025BHJP
【ＦＩ】
C03B37/014 Z
【請求項の数】
4
(21)【出願番号】P 2018188748
(22)【出願日】2018-10-04
(65)【公開番号】P2020055721
(43)【公開日】2020-04-09
【審査請求日】2021-06-22
【前置審査】
(73)【特許権者】
【識別番号】000005186
【氏名又は名称】株式会社フジクラ
(74)【代理人】
【識別番号】100143764
【弁理士】
【氏名又は名称】森村 靖男
(72)【発明者】
【氏名】中込 久幸
【審査官】和瀬田 芳正
(56)【参考文献】
【文献】特開２０１３－０８３９８２（ＪＰ，Ａ）
【文献】国際公開第２０１５／１０７９３１（ＷＯ，Ａ１）
【文献】特開昭６３－２３６７２７（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２００１－１９９７３１（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開昭５９－２１７６３４（ＪＰ，Ａ）
【文献】国際公開第２００２／１０２７２５（ＷＯ，Ａ１）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｃ０３Ｂ ８／０４
Ｃ０３Ｂ ３７／０１４
Ｇ０２Ｂ ６／０２
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
多孔質ガラス体をヒータで加熱して炉心管内で脱水処理する脱水処理工程と、前記多孔質ガラス体を前記ヒータで加熱して焼結し、光ファイバ用ガラス体を得る焼結工程とを含む光ファイバ用ガラス体の製造方法であって、
前記脱水処理工程において、塩素系ガスを含む脱水処理ガスを前記炉心管内に供給しながら、前記炉心管内のガスを、前記炉心管に接続された排気管を通して排気し、
前記脱水処理工程が、前記塩素系ガスとして第１塩素系ガスを用いる前脱水処理工程と、前記塩素系ガスとして第２塩素系ガスを用いる後脱水処理工程とを含み、
前記後脱水処理工程において、前記多孔質ガラス体に対する前記第２塩素系ガスの反応性を、前記前脱水処理工程における前記多孔質ガラス体に対する前記第１塩素系ガスの反応性よりも高くし、
前記第２塩素系ガスが前記第１塩素系ガスと異なり、前記第２塩素系ガスは、前記ヒータの温度、及び、前記脱水処理ガスに対する分圧比が前記第１塩素系ガス及び前記第２塩素系ガスで同一である条件下に置かれる場合に、前記第１塩素系ガスよりも、前記多孔質ガラス体に対して高い反応性を有するガスである、光ファイバ用ガラス体の製造方法。
【請求項2】
多孔質ガラス体をヒータで加熱して炉心管内で脱水処理する脱水処理工程と、前記多孔質ガラス体を前記ヒータで加熱して焼結し、光ファイバ用ガラス体を得る焼結工程とを含む光ファイバ用ガラス体の製造方法であって、
前記脱水処理工程において、塩素系ガスを含む脱水処理ガスを前記炉心管内に供給しながら、前記炉心管内のガスを、前記炉心管に接続された排気管を通して排気し、
前記脱水処理工程が、前記塩素系ガスとして第１塩素系ガスを用いる前脱水処理工程と、前記塩素系ガスとして第２塩素系ガスを用いる後脱水処理工程とを含み、
前記後脱水処理工程において、前記多孔質ガラス体に対する前記第２塩素系ガスの反応性を、前記前脱水処理工程における前記多孔質ガラス体に対する前記第１塩素系ガスの反応性よりも高くし、
前記第２塩素系ガスが前記第１塩素系ガスと同一であり、
前記前脱水処理工程と前記後脱水処理工程とで、前記脱水処理ガスに対する前記塩素系ガスの分圧比が異なり、前記脱水処理ガスに対する前記第２塩素系ガスの分圧比が、前記脱水処理ガスに対する前記第１塩素系ガスの分圧比の３倍以上であり、
前記第１塩素系ガスは、塩化チオニル（ＳＯＣｌ ２ ）である、光ファイバ用ガラス体の製造方法。
【請求項3】
前記脱水処理ガスに対する前記第２塩素系ガスの分圧比が、前記脱水処理ガスに対する前記第１塩素系ガスの分圧比の５倍以下である、請求項２に記載の光ファイバ用ガラス体の製造方法。
【請求項4】
前記第１塩素系ガスが塩素である、請求項１に記載の光ファイバ用ガラス体の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、光ファイバ用ガラス体の製造方法に関する。
【背景技術】
【0002】
光ファイバ用ガラス体は一般に、ＶＡＤ（Vapor-phase Axial Deposition）法等によって生成された多孔質ガラス体を脱水処理した後、焼結により透明ガラス化処理することによって製造される。光ファイバを低損失化するためにはコアにシリカ（ＳｉＯ２）を用いるのがよい。この場合、コアの外側に、ダウンドーパントであるフッ素をＳｉＯ２に添加してなるクラッドが設けられると、光ファイバ用ガラス体は、ＳｉＯ２からなるコア部と、その外側でＳｉＯ２にフッ素を添加してなるクラッド部とで構成されることになる。しかし、この場合、クラッド部の粘度が低くなり、コア部とクラッド部との粘度差が大きくなる。このため、光ファイバ用ガラス体の線引時にコア部に引張応力が集中し、得られる光ファイバのコアにおいてレイリー散乱が増加してしまう。そのため、光ファイバ用ガラス体において、コア部とクラッド部との間の比屈折率差を保ちつつ、コア部とクラッド部の粘度差を低減するために、クラッド部におけるフッ素の添加量を低減し、コア部にアップドーパントである塩素が添加されることがある。また、光ファイバ用ガラス体はコア部のみで構成されたり、クラッド部のみで構成されたりすることもあり、これらのコア部又はクラッド部に塩素が添加されることもある。
【0003】
塩素を添加した光ファイバ用ガラス体の製造方法として、従来、例えば下記特許文献１に記載される製造方法が知られている。同文献には、多孔質ガラス体を脱水焼結装置の炉心管内に配置し、炉心管内に四塩化ケイ素（ＳｉＣｌ４）と不活性ガスとを混合した脱水処理ガスを供給し、炉心管内のガスを、炉心管に接続された排気管を通して排気することによって脱水処理を行った後、透明ガラス化処理（焼結処理）を行い、光ファイバ用ガラス体を製造することが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
【文献】特開平１０－５３４２３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
しかし、上記特許文献１に記載の光ファイバ用ガラス体の製造方法は、光ファイバ用ガラス体に十分に塩素を添加できるものの、以下に示す課題を有していた。
【0006】
すなわち、上記特許文献１に記載の光ファイバ用ガラス体の製造方法では、脱水処理時に供給されるＳｉＣｌ４が、多孔質ガラス体の表面に付着した水分と反応してＳｉＯ２の粉体を生成し、このＳｉＯ２の粉体が雰囲気中に浮遊して排ガス中に混入し、短期間で排気管を閉塞させやすくなる。その結果、排気管の交換や清掃のために脱水焼結装置を停止させることが必要となり、連続して製造できる光ファイバ用ガラス体の本数が減少し、光ファイバ用ガラス体を効率よく製造できなくなる。
【0007】
ここで、排気管の閉塞を抑制するためには、多孔質ガラス体の脱水処理時に、炉心管に供給する脱水処理ガスとして、ＳｉＣｌ４に代えて、それよりも多孔質ガラス体に対する反応性の低い塩素系ガス（例えば塩素）を用いることも考えられる。しかし、この場合、光ファイバ用ガラス体に十分に塩素を添加することができない。
【0008】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、塩素が十分に添加された光ファイバ用ガラス体を効率よく製造できる光ファイバ用ガラス体の製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0009】
上記課題を解決するため、本発明は、多孔質ガラス体を炉心管内で脱水処理する脱水処理工程と、前記多孔質ガラス体をヒータで加熱して焼結して光ファイバ用ガラス体を得る焼結工程とを含む光ファイバ用ガラス体の製造方法であって、前記脱水処理工程において、塩素系ガスを含む脱水処理ガスを前記炉心管内に供給しながら、前記炉心管内のガスを、前記炉心管に接続された排気管を通して排気し、前記脱水処理工程が、前記塩素系ガスとして第１塩素系ガスを用いる前脱水処理工程と、前記塩素系ガスとして第２塩素系ガスを用いる後脱水処理工程とを含み、前記後脱水処理工程において、前記多孔質ガラス体に対する前記第２塩素系ガスの反応性を、前記前脱水処理工程における前記多孔質ガラス体に対する前記第１塩素系ガスの反応性よりも高くする、光ファイバ用ガラス体の製造方法である。
【0010】
本発明の光ファイバ用ガラス体の製造方法によれば、脱水処理工程の前脱水処理工程では、多孔質ガラス体に対する第１塩素系ガスの反応性が、後脱水処理工程における多孔質ガラス体に対する第２塩素系ガスの反応性よりも低いため、多孔質ガラス体と第１塩素系ガスとの反応により生成されるＳｉＣｌ４の濃度が低くなる。そのため、前脱水処理工程において、生成されたＳｉＣｌ４が、多孔質ガラス体の表面に付着した水分と反応しても、生成されるＳｉＯ２の粉体の濃度も低くなる。そのため、炉心管内のガスが排気管を通して排気されても排気管の閉塞が十分に抑制される。そして、後脱水処理工程では、多孔質ガラス体に対する第２塩素系ガスの反応性が、多孔質ガラス体に対する第１塩素系ガスの反応性よりも高くなっているため、光ファイバ用ガラス体に塩素を十分に添加することができる。このとき、多孔質ガラス体と第２塩素系ガスとの反応によりＳｉＣｌ４が生成されるが、このときには、前脱水処理工程において多孔質ガラス体の表面に付着した水分が十分に除去されている。このため、ＳｉＣｌ４と多孔質ガラス体の表面に付着した水分との反応により生成されるＳｉＯ２の粉体の濃度は十分に低くなる。そのため、炉心管内のガスが排気管を通して排気されても排気管の閉塞が十分に抑制される。以上より、本発明の光ファイバ用ガラス体によれば、塩素が十分に添加された光ファイバ用ガラス体を効率よく製造できる。
【0011】
上記光ファイバ用ガラス体の製造方法においては、前記第２塩素系ガスが前記第１塩素系ガスと異なり、前記第２塩素系ガスは、前記ヒータの温度、及び、前記脱水処理ガスに対する分圧比が前記第１塩素系ガス及び前記第２塩素系ガスで同一である条件下に置かれる場合に、前記第１塩素系ガスよりも、前記多孔質ガラス体に対して高い反応性を有するガスであることが好ましい。
【0012】
この場合、光ファイバ用ガラス体に効果的に塩素を添加することができる。
【0013】
上記光ファイバ用ガラス体の製造方法においては、前記第２塩素系ガスが前記第１塩素系ガスと同一であることが好ましい。
【0014】
この場合、第２塩素系ガスが第１塩素系ガスと同一であるため、脱水処理工程において、塩素系ガスを第１塩素系ガスから第２塩素系ガスに切り替えずに済む。このため、塩素系ガスの切換えの手間が省け、光ファイバ用ガラス体を容易に製造できる。
【0015】
上記光ファイバ用ガラス体の製造方法においては、前記第２塩素系ガスが前記第１塩素系ガスと同一である場合、前記前脱水処理工程と前記後脱水処理工程とで、前記脱水処理ガスに対する前記塩素系ガスの分圧比が異なり、前記脱水処理ガスに対する前記第２塩素系ガスの分圧比が、前記脱水処理ガスに対する前記第１塩素系ガスの分圧比よりも大きいことが好ましい。
【0016】
この場合、後脱水処理工程において、脱水処理ガス中の塩素系ガスの濃度が高まるので、多孔質ガラス体に対する塩素系ガスの反応性を、前脱水処理工程における塩素系ガスの反応性より高めることができる。また、ＳｉＯ２に対する比屈折率差の増加量は一般に、塩素系ガスの分圧比の１／４乗の増加量に比例するので、後脱水処理工程における塩素系ガスの分圧比を、前脱水処理工程における塩素系ガスの分圧比よりも大きくすることで、得られる光ファイバ用ガラス体の屈折率を容易に調整できる。
【0017】
上記光ファイバ用ガラス体の製造方法においては、前記第２塩素系ガスが前記第１塩素系ガスと同一である場合、前記前脱水処理工程と前記後脱水処理工程とで、前記ヒータの温度が異なり、前記後脱水処理工程における前記ヒータの温度が、前記前脱水処理工程における前記ヒータの温度よりも高いことが好ましい。
【0018】
この場合、後脱水処理工程において、脱水処理ガス中の塩素系ガスがさらに高い温度に加熱されるため、塩素系ガスの活性がより高まる。このため、多孔質ガラス体に対する塩素系ガスの反応性を、前脱水処理工程における塩素系ガスの反応性より高めることができる。
【0019】
上記光ファイバ用ガラス体の製造方法においては、前記第１塩素系ガスが塩素であることが好ましい。
【0020】
この場合、塩素系ガスの中でも塩素は多孔質ガラス体に対する反応性が相対的に低く、多孔質ガラス体と第１塩素系ガスとの反応により生成されるＳｉＣｌ４の濃度が特に低くなる。そのため、前脱水処理工程において、生成されたＳｉＣｌ４が、多孔質ガラス体の表面に付着した水分と反応しても、生成されるＳｉＯ２の粉体の濃度もより低くなる。そのため、炉心管内のガスが排気管を通して排気されても排気管の閉塞がより十分に抑制される。
【0021】
なお、本発明において、「多孔質ガラス体に対する反応性」とは、ＳｉＯ２に対する多孔質ガラス体の波長６３２．８ｎｍにおける比屈折率差を上昇させる能力をいい、後脱水処理工程における多孔質ガラス体に対する反応性が前脱水処理工程における多孔質ガラス体に対する反応性よりも高いかどうかは、ＳｉＯ２に対する光ファイバ用ガラス体の波長６３２．８ｎｍにおける比屈折率差が、前脱水処理工程後のＳｉＯ２に対する多孔質ガラス体の波長６３２．８ｎｍにおける比屈折率差より大きくなるかどうかによって判別できる。ここで、比屈折率差は以下のように定義される。
比屈折率差＝（ｎ１ ２－ｎ２ ２）／２ｎ１ ２
（上記式中、ｎ１は波長６３２．８ｎｍにおける多孔質ガラス体の屈折率を示し、ｎ２は波長６３２．８ｎｍにおけるＳｉＯ２の屈折率を示す）
「多孔質ガラス体に対する反応性」は、塩素系ガスの種類だけでなく、塩素系ガスの分圧比、温度を変更することによって変更することができる。
比屈折率差＝（ｎ１ ２－ｎ２ ２）／２ｎ１ ２
（上記式中、ｎ１は波長６３２．８ｎｍにおける多孔質ガラス体の屈折率を示し、ｎ２は波長６３２．８ｎｍにおけるＳｉＯ２の屈折率を示す）
「多孔質ガラス体に対する反応性」は、塩素系ガスの種類だけでなく、塩素系ガスの分圧比、温度を変更することによって変更することができる。
【0022】
また、本発明において、「塩素系ガス」とは、塩素原子を含有するガスを言うものとする。
【発明の効果】
【0023】
本発明によれば、塩素が十分に添加された光ファイバ用ガラス体を効率よく製造できる光ファイバ用ガラス体の製造方法が提供される。
【図面の簡単な説明】
【0024】
【図1】本発明の光ファイバ用ガラス体の製造方法を実施するための脱水焼結装置の一例を示す概略切断面端面図である。
【発明を実施するための形態】
【0025】
以下、本発明の光ファイバ用ガラス体の製造方法の実施形態について詳細に説明する。
【0026】
まず、本発明の光ファイバ用ガラス体の製造方法の実施形態の説明に先立ち、本発明の光ファイバ用ガラス体の製造方法を実施するための脱水焼結装置について図１を用いて説明する。図１は、本発明の光ファイバ用ガラス体の製造方法を実施するための脱水焼結装置の一例を示す概略切断面端面図である。
【0027】
図１に示すように、脱水焼結装置１００は、多孔質ガラス体Ｐを収容するための炉心管１と、炉心管１を包囲する加熱炉２とを備えている。炉心管１は、炉心管本体１ａと、炉心管本体１ａの上端開口１ｂを塞ぐ蓋部１ｃとを有する。蓋部１ｃには、多孔質ガラス体Ｐを吊り下げる支持棒４を挿入するための挿入孔１ｄが形成されている。支持棒４の下端には多孔質ガラス体Ｐを吊り下げるための接続部５が取り付けられ、接続部５は多孔質ガラス体Ｐに接続されている。炉心管１には、塩素系ガスを含む脱水処理ガスを供給するためのガス供給口１ｅと、炉心管１内のガスを排気するための排気口１ｆとが形成されている。排気口１ｆには排気管３が接続され、排気管３には排ガス処理装置（図示せず）が設けられている。
【0028】
加熱炉２は、外壁部２ａと、外壁部と炉心管１との間のヒータ室２ｂと、ヒータ室２ｂ内に配置され、炉心管１を包囲するように配置されるヒータ２ｃとを備えている。
【0029】
次に、脱水焼結装置１００を用いた光ファイバ用ガラス体の製造方法の実施形態について説明する。
【0030】
本実施形態の光ファイバ用ガラス体の製造方法においては、まず、多孔質ガラス体Ｐを用意する。ここで、多孔質ガラス体Ｐは、例えばスート部と、そのスート部の両端から延びる、ダミーとなるガラスロッドとを含んでいる。そして、支持棒４を、多孔質ガラス体Ｐを取り付け可能な位置（図示せず）まで引き上げた後に、用意した多孔質ガラス体Ｐを、接続部５を介して支持棒４に吊り下げる。そして支持棒４を下方へと下げることで、炉心管１内に多孔質ガラス体Ｐを収容し、蓋部１ｃで炉心管本体１ａの上端開口１ｂを塞ぐ。
【0031】
次に、多孔質ガラス体Ｐを炉心管１内で脱水処理する（脱水処理工程）。
【0032】
次に、多孔質ガラス体Ｐを焼結して光ファイバ用ガラス体を得る（焼結工程）。
【0033】
そして、脱水処理工程においては、塩素系ガスを含む脱水処理ガスを炉心管１内に供給しながら、炉心管１内のガスを、炉心管１の排気口１ｆに接続された排気管３を通して排ガス処理装置へ排気する。脱水処理工程では、塩素系ガスとして第１塩素系ガスを用いる前脱水処理工程を行った後、塩素系ガスとして第２塩素系ガスを用いる後脱水処理工程を行う。そして、後脱水処理工程においては、多孔質ガラス体Ｐに対する第２塩素系ガスの反応性を、多孔質ガラス体Ｐに対する第１塩素系ガスの反応性よりも高くする。
【0034】
本実施形態の光ファイバ用ガラス体の製造方法によれば、脱水処理工程の前脱水処理工程では、多孔質ガラス体Ｐに対する第１塩素系ガスの反応性が、多孔質ガラス体Ｐに対する第２塩素系ガスの反応性よりも低いため、多孔質ガラス体Ｐと第１塩素系ガスとの反応により生成されるＳｉＣｌ４の濃度が低くなる。そのため、前脱水処理工程において、生成されたＳｉＣｌ４が雰囲気中の水分と反応しても、生成されるＳｉＯ２の粉体の濃度も低くなる。そのため、炉心管１内のガスが排気管３を通して排気されても排気管３の閉塞が十分に抑制される。そして、後脱水処理工程では、多孔質ガラス体Ｐに対する第２塩素系ガスの反応性が、多孔質ガラス体Ｐに対する第１塩素系ガスの反応性よりも高くなっているため、光ファイバ用ガラス体に塩素を十分に添加することができる。このとき、多孔質ガラス体Ｐと第２塩素系ガスとの反応によりＳｉＣｌ４が生成されるが、このときには、前脱水処理工程において、多孔質ガラス体Ｐの表面に付着した水分が十分に除去されている。このため、ＳｉＣｌ４と多孔質ガラス体Ｐの表面に付着した水分との反応により生成されるＳｉＯ２の粉体の濃度は十分に低くなる。そのため、炉心管１内のガスが排気管３を通して排気されても排気管３の閉塞が十分に抑制される。以上より、本発明の光ファイバ用ガラス体によれば、塩素が十分に添加された光ファイバ用ガラス体を効率よく製造できる。
【0035】
次に、上記脱水処理工程及び焼結工程について詳細に説明する。
【0036】
（Ａ）脱水処理工程
脱水処理工程は、多孔質ガラス体Ｐを炉心管１内で脱水処理する工程である。脱水処理工程は、上述したように、前脱水処理工程と、後脱水処理工程とを含む。
脱水処理工程は、多孔質ガラス体Ｐを炉心管１内で脱水処理する工程である。脱水処理工程は、上述したように、前脱水処理工程と、後脱水処理工程とを含む。
【0037】
脱水処理ガスは、塩素系ガスに加えて、キャリアガスとしての不活性ガスをさらに含む。不活性ガスとしては、例えばＨｅ、Ｎｅ、Ａｒ、Ｎ２などを用いることができる。
【0038】
（多孔質ガラス体）
多孔質ガラス体Ｐは、ＶＡＤ法や外付け法などのスート法によって得ることができる。スート法では以下のようにして多孔質ガラス体Ｐが得られる。すなわち、まず予め、支持棒４の下端の接続部５と接続可能な形状を持つダミーロッドと、ガラス微粒子を堆積させるガラスロッドとを溶着させておく。そして、バーナーを設置し、このバーナーに酸素ガス、水素ガス、不活性ガスを流して反応させた火炎中に、ＳｉＣｌ４などのガラス原料ガスを供給し、回転するガラスロッドにガラス微粒子を生成させる。こうして多孔質ガラス体Ｐが得られる。
多孔質ガラス体Ｐは、ＶＡＤ法や外付け法などのスート法によって得ることができる。スート法では以下のようにして多孔質ガラス体Ｐが得られる。すなわち、まず予め、支持棒４の下端の接続部５と接続可能な形状を持つダミーロッドと、ガラス微粒子を堆積させるガラスロッドとを溶着させておく。そして、バーナーを設置し、このバーナーに酸素ガス、水素ガス、不活性ガスを流して反応させた火炎中に、ＳｉＣｌ４などのガラス原料ガスを供給し、回転するガラスロッドにガラス微粒子を生成させる。こうして多孔質ガラス体Ｐが得られる。
【0039】
多孔質ガラス体Ｐは、コア部と、その外側のクラッド部とで構成されるものでもよいし、コア部のみで構成されるものでも、クラッド部のみで構成されるものであってもよい。
【0040】
多孔質ガラス体Ｐは、例えばＳｉＯ２を含む。
【0041】
（前脱水処理工程）
前脱水処理工程においては、塩素系ガスとして第１塩素系ガスを用いる。第１塩素系ガスとしては、例えば塩素、塩化チオニル（ＳＯＣｌ２）、ＳｉＣｌ４、四塩化炭素（ＣＣｌ４）などを用いることができる。
前脱水処理工程においては、塩素系ガスとして第１塩素系ガスを用いる。第１塩素系ガスとしては、例えば塩素、塩化チオニル（ＳＯＣｌ２）、ＳｉＣｌ４、四塩化炭素（ＣＣｌ４）などを用いることができる。
【0042】
中でも、第１塩素系ガスとしては、塩素が好ましい。この場合、以下の式（１）及び（２）によって、多孔質ガラス体Ｐの表面におけるＯＨ基や表面に付着した水分が除去される。
２ＳｉＯＨ（多孔質ガラス体Ｐ）＋Ｃｌ２→２Ｓｉ－Ｃｌ＋２ＨＣｌ＋Ｏ２・・・（１）
２Ｈ２Ｏ＋２Ｃｌ２→４ＨＣｌ＋Ｏ２・・・（２）
一方、塩素は多孔質ガラス体Ｐと以下の（３）の反応を引き起こす。
ＳｉＯ２（多孔質ガラス体Ｐ）＋２Ｃｌ２→ＳｉＣｌ４＋Ｏ２・・・（３）
そして、このとき生成されるＳｉＣｌ４は、雰囲気中のＨ２Ｏと下記式（４）の反応を起こしてＳｉＯ２の粉体を生成する。
ＳｉＣｌ４＋２Ｈ２Ｏ→ＳｉＯ２（粉体）＋４ＨＣｌ・・・（４）
しかし、塩素系ガスの中でも塩素は多孔質ガラス体Ｐに対する反応性が低く、多孔質ガラス体Ｐと第１塩素系ガスとの反応（式（３）の反応）により生成されるＳｉＣｌ４の濃度が特に低くなる。そのため、前脱水処理工程において、生成されたＳｉＣｌ４が、多孔質ガラス体Ｐの表面に付着した水分と反応しても、生成されるＳｉＯ２の粉体の濃度もより低くなる（式（４）参照）。そのため、炉心管１内のガスが排気管３を通して排気されても排気管３の閉塞がより十分に抑制される。
２ＳｉＯＨ（多孔質ガラス体Ｐ）＋Ｃｌ２→２Ｓｉ－Ｃｌ＋２ＨＣｌ＋Ｏ２・・・（１）
２Ｈ２Ｏ＋２Ｃｌ２→４ＨＣｌ＋Ｏ２・・・（２）
一方、塩素は多孔質ガラス体Ｐと以下の（３）の反応を引き起こす。
ＳｉＯ２（多孔質ガラス体Ｐ）＋２Ｃｌ２→ＳｉＣｌ４＋Ｏ２・・・（３）
そして、このとき生成されるＳｉＣｌ４は、雰囲気中のＨ２Ｏと下記式（４）の反応を起こしてＳｉＯ２の粉体を生成する。
ＳｉＣｌ４＋２Ｈ２Ｏ→ＳｉＯ２（粉体）＋４ＨＣｌ・・・（４）
しかし、塩素系ガスの中でも塩素は多孔質ガラス体Ｐに対する反応性が低く、多孔質ガラス体Ｐと第１塩素系ガスとの反応（式（３）の反応）により生成されるＳｉＣｌ４の濃度が特に低くなる。そのため、前脱水処理工程において、生成されたＳｉＣｌ４が、多孔質ガラス体Ｐの表面に付着した水分と反応しても、生成されるＳｉＯ２の粉体の濃度もより低くなる（式（４）参照）。そのため、炉心管１内のガスが排気管３を通して排気されても排気管３の閉塞がより十分に抑制される。
【0043】
脱水処理ガスに対する第１塩素系ガスの分圧比（Ｒ１）は、特に制限されるものではないが、０．０１以上であることが好ましい。この場合、分圧比Ｒ１が０．０１未満である場合に比べて、より効率よく多孔質ガラス体Ｐの脱水処理を行うことができる。
【0044】
分圧比Ｒ１は、０．２５以上であることがより好ましい。
【0045】
ヒータ２ｃの温度は多孔質ガラス体Ｐの焼結温度よりも低い温度で且つ多孔質ガラス体Ｐの表面におけるＯＨ基や表面に付着した水分を脱水可能な温度であれば特に制限されるものではないが、多孔質ガラス体Ｐへの第１塩素系ガスの拡散を促進する観点からは、１０００℃以上であることが好ましい。但し、ヒータ２ｃの温度は多孔質ガラス体Ｐへの第１塩素系ガスの拡散を促進するとともに多孔質ガラス体Ｐの軟化を十分に抑制する観点からは、１２００℃以下であることが好ましい。
【0046】
（後脱水処理工程）
後脱水処理工程においては、塩素系ガスとして第２塩素系ガスを用いる。第２塩素系ガスとしては、例えばＳＯＣｌ２、ＳｉＣｌ４、ＣＣｌ４などを用いることができる。第２塩素系ガスとしては、本実施形態では、第１塩素系ガスと異なるガスを用いる。この場合、第２塩素系ガスは、ヒータ２ｃの温度、及び、脱水処理ガスに対する分圧比が第１塩素系ガス及び第２塩素系ガスで同一である条件下に置かれる場合に、第１塩素系ガスよりも、多孔質ガラス体Ｐに対して高い反応性を有するガスであることが好ましい。この場合、光ファイバ用ガラス体に効果的に塩素を添加することができる。例えば第１塩素系ガスとして塩素を用いる場合には、第２塩素系ガスとして、ＳＯＣｌ２、ＳｉＣｌ４、ＣＣｌ４などを用いることができる。なお、ヒータ２ｃの温度、及び、脱水処理ガスに対する分圧比が同一である条件下に置かれる場合における塩素系ガスの多孔質ガラス体Ｐに対する反応性は、塩素系ガスの分圧比の１／４乗と、ＳｉＯ２に対する光ファイバ用ガラス体の比屈折率差との関係を示す直線の傾きを指標とすることができる。
後脱水処理工程においては、塩素系ガスとして第２塩素系ガスを用いる。第２塩素系ガスとしては、例えばＳＯＣｌ２、ＳｉＣｌ４、ＣＣｌ４などを用いることができる。第２塩素系ガスとしては、本実施形態では、第１塩素系ガスと異なるガスを用いる。この場合、第２塩素系ガスは、ヒータ２ｃの温度、及び、脱水処理ガスに対する分圧比が第１塩素系ガス及び第２塩素系ガスで同一である条件下に置かれる場合に、第１塩素系ガスよりも、多孔質ガラス体Ｐに対して高い反応性を有するガスであることが好ましい。この場合、光ファイバ用ガラス体に効果的に塩素を添加することができる。例えば第１塩素系ガスとして塩素を用いる場合には、第２塩素系ガスとして、ＳＯＣｌ２、ＳｉＣｌ４、ＣＣｌ４などを用いることができる。なお、ヒータ２ｃの温度、及び、脱水処理ガスに対する分圧比が同一である条件下に置かれる場合における塩素系ガスの多孔質ガラス体Ｐに対する反応性は、塩素系ガスの分圧比の１／４乗と、ＳｉＯ２に対する光ファイバ用ガラス体の比屈折率差との関係を示す直線の傾きを指標とすることができる。
【0047】
脱水処理ガスに対する第２塩素系ガスの分圧比（Ｒ２）は、第２塩素系ガスの種類にもよるので一概には言えないが、例えば第２塩素系ガスが塩化チオニルである場合には、０．０３以上であることが好ましい。この場合、分圧比Ｒ２が０．０３未満である場合に比べて、より効率よく多孔質ガラス体Ｐに塩素を添加させることができる。
【0048】
分圧比Ｒ２は、例えば第２塩素系ガスが塩化チオニルである場合には、０．０５以上であることがより好ましい。
【0049】
但し、分圧比Ｒ２は、第２塩素系ガスを炉心管１内に供給するための配管の温度において第２塩素系ガスの分圧が第２塩素系ガスの飽和蒸気圧と同一となる分圧比Ｒａより小さいことが好ましい。この場合、分圧比Ｒ２がＲａ以上である場合と異なり、第２塩素系ガスが上記配管を通して炉心管１内に供給される際に、上記配管内において第２塩素系ガスの結露を抑制でき、結露によって配管が腐食したり劣化したりすることを十分に抑制することができる。また、分圧比Ｒ２がＲａより小さい場合、予め決められた量の第２塩素系ガスを炉心管１内に供給することができる。
【0050】
ヒータ２ｃの温度は特に制限されるものではないが、多孔質ガラス体Ｐに塩素をより十分に添加する観点からは、１１００℃以上であることが好ましい。但し、ヒータ２ｃの温度は、多孔質ガラス体Ｐへの第２塩素系ガスの拡散を促進するとともに多孔質ガラス体Ｐの軟化を十分に抑制する観点からは、１２００℃以下であることが好ましい。
【0051】
（Ｂ）焼結工程
焼結工程は、多孔質ガラス体Ｐを焼結して光ファイバ用ガラス体を得る工程である。焼結工程においては、ガス供給口１ｅから炉心管１内に焼結処理用ガスを供給するとともに、炉心管１内のガスを、炉心管１の排気口１ｆに接続された排気管３を通して排ガス処理装置へ排気する。焼結工程は、脱水処理工程を経た多孔質ガラス体Ｐをヒータ２ｃの上方に移動させた後、多孔質ガラス体Ｐの下端をヒータ２ｃの内側に配置し、多孔質ガラス体Ｐをヒータ２ｃによって加熱しながら下降させることによって行ったり、脱水処理工程を経た多孔質ガラス体Ｐを移動させることなく、多孔質ガラス体Ｐをヒータ２ｃによって加熱することによって行うことができる。
焼結工程は、多孔質ガラス体Ｐを焼結して光ファイバ用ガラス体を得る工程である。焼結工程においては、ガス供給口１ｅから炉心管１内に焼結処理用ガスを供給するとともに、炉心管１内のガスを、炉心管１の排気口１ｆに接続された排気管３を通して排ガス処理装置へ排気する。焼結工程は、脱水処理工程を経た多孔質ガラス体Ｐをヒータ２ｃの上方に移動させた後、多孔質ガラス体Ｐの下端をヒータ２ｃの内側に配置し、多孔質ガラス体Ｐをヒータ２ｃによって加熱しながら下降させることによって行ったり、脱水処理工程を経た多孔質ガラス体Ｐを移動させることなく、多孔質ガラス体Ｐをヒータ２ｃによって加熱することによって行うことができる。
【0052】
焼結工程においては、ヒータ２ｃの温度を多孔質ガラス体Ｐの焼結温度以上する。ここで、多孔質ガラス体Ｐの焼結温度は、多孔質ガラス体Ｐを透明ガラス化させることが可能なヒータ２ｃの温度の最低値である。焼結処理用ガスは不活性ガスを含む。
【0053】
不活性ガスとしては、例えばＨｅ、Ａｒなどを用いることができる。不活性ガスは脱水処理工程で使用される不活性ガスと同一でも異なるものでもよい。
【0054】
本発明は、上記実施形態に限定されるものではない。例えば上記実施形態では、後脱水処理工程において、第２塩素系ガスとして第１塩素系ガスと異なるガスを用いているが、第２塩素系ガスを第１塩素系ガスと同一としてもよい。この場合、後脱水処理工程においては、脱水処理ガスに対する第２塩素系ガスの分圧比（Ｒ２）は、第１塩素系ガスの分圧比Ｒ１より大きくする必要がある。すなわち、Ｒ１に対するＲ２の比は１より大きくする必要がある。この場合、後脱水処理工程において、脱水処理ガス中の塩素系ガスの濃度が高まるので、多孔質ガラス体Ｐに対する塩素系ガスの反応性を、前脱水処理工程における塩素系ガスの反応性より高めることができる。また、ＳｉＯ２ガラスに対する比屈折率差の増加量は一般に、塩素系ガスの分圧比の１／４乗の増加量に比例するので、後脱水処理工程における塩素系ガスの分圧比を、前脱水処理工程における塩素系ガスの分圧比よりも大きくすることで、得られる光ファイバ用ガラス体の屈折率を容易に調整できる。
【0055】
上記比（Ｒ２／Ｒ１）は１より大きければ特に制限されるものではないが、１．５以上であることが好ましい。この場合、上記比が１．５未満である場合に比べて、より効率よく多孔質ガラス体Ｐに塩素を添加させることができる。上記比（Ｒ２／Ｒ１）は、２．５以上であることがより好ましく、１６．５以上がさらにより好ましい。
【0056】
あるいは、第２塩素系ガスを第１塩素系ガスと同一とする場合、後脱水処理工程においては、ヒータ２ｃの温度（Ｔ２）を、前脱水処理工程におけるヒータ２ｃの温度（Ｔ１）より高くしてもよい。すなわち、Ｔ１に対するＴ２の温度比（Ｔ２／Ｔ１）は１より大きくする必要がある。この場合、後脱水処理工程において、脱水処理ガス中の塩素系ガスがさらに高い温度に加熱されるため、塩素系ガスの活性がより高まる。このため、多孔質ガラス体に対する塩素系ガスの反応性を、前脱水処理工程における塩素系ガスの反応性より高めることができる。
【0057】
上記温度比は１より大きければ特に制限されるものではないが、１．０８以上であることが好ましい。この場合、上記温度比が１．０８未満である場合に比べて、より効率よく多孔質ガラス体Ｐに塩素を添加させることができる。なお、上記温度比（Ｔ２／Ｔ１）において、Ｔ１及びＴ２は絶対温度であるものとする。
【0058】
但し、上記温度比は、１．１６以下であることが好ましい。この場合、上記温度比が１．１６を超える場合に比べて、排気管３の閉塞をより十分に抑制できる。
【実施例】
【0059】
以下、実施例を挙げて本発明の内容をより具体的に説明するが、本発明は、以下の実施例に限定されるものではない。
【0060】
（実施例１～１１）
まず以下のようにして多孔質ガラス体Ｐを作製した。すなわち、まず予め、支持棒４の下端の接続部５と接続可能な形状を持つダミーロッドと、ガラス微粒子を堆積させるガラスロッドとを用意し、これらを溶着させた。そして、バーナーを設置し、このバーナーに酸素ガス、水素ガス、不活性ガスであるＡｒを流して反応させた火炎中に、ガラス原料としてのＳｉＣｌ４を供給し、回転するガラスロッドにガラス微粒子からなるスート部を形成した。このとき、ガラスロッドは、ＳｉＯ２で構成した。こうして多孔質ガラス体Ｐを得た。得られた多孔質ガラス体Ｐは、スート部と、そのスート部の両端から延びる、ダミーとなるガラスロッドとで構成されていた。
まず以下のようにして多孔質ガラス体Ｐを作製した。すなわち、まず予め、支持棒４の下端の接続部５と接続可能な形状を持つダミーロッドと、ガラス微粒子を堆積させるガラスロッドとを用意し、これらを溶着させた。そして、バーナーを設置し、このバーナーに酸素ガス、水素ガス、不活性ガスであるＡｒを流して反応させた火炎中に、ガラス原料としてのＳｉＣｌ４を供給し、回転するガラスロッドにガラス微粒子からなるスート部を形成した。このとき、ガラスロッドは、ＳｉＯ２で構成した。こうして多孔質ガラス体Ｐを得た。得られた多孔質ガラス体Ｐは、スート部と、そのスート部の両端から延びる、ダミーとなるガラスロッドとで構成されていた。
【0061】
得られた多孔質ガラス体Ｐについては、スート部の全長が３００ｍｍ、直径は３０ｍｍであった。そして、支持棒４を、多孔質ガラス体Ｐを取り付け可能な位置（図示せず）まで引き上げた後に、用意した多孔質ガラス体Ｐを、接続部５を介して支持棒４に吊り下げた。そして支持棒４を下方へと下げることで、炉心管１内に多孔質ガラス体Ｐを収容し、蓋部１ｃで炉心管本体１ａの上端開口１ｂを塞いだ（図１参照）。
【0062】
次に、この多孔質ガラス体Ｐに対し、脱水焼結装置１００にて脱水処理工程及び焼結工程を順次行った。
【0063】
脱水処理工程においては、まず、多孔質ガラス体Ｐに対して前脱水処理工程を行った。具体的には、支持棒４を下降させることにより多孔質ガラス体Ｐをヒータ２ｃの内側に挿入した。そして、炉心管１内にガス供給口１ｅから、表１に示す第１塩素系ガスと不活性ガスとしてのＨｅとからなる脱水処理ガスを３Ｌ／分の流量で供給する一方、炉心管１内のガスを、排気口１ｆに接続された排気管３を通して排ガス処理装置へ排気した。このとき、脱水処理ガスに対する第１塩素系ガスの分圧比Ｒ１は、表１の前脱水処理工程の第１塩素系ガスの分圧比の通りとした。なお、分圧比Ｒ１は、脱水処理ガスの圧力を１としたときの第１塩素系ガスの分圧の比である。また、前脱水処理工程におけるヒータ２ｃの温度Ｔ１は表１に示す通りとした。
【0064】
３時間経過した後、後脱水処理工程を行った。具体的には、炉心管１内にガス供給口１ｅから、表１に示す第２塩素系ガスと不活性ガスとしてのＨｅとからなる脱水処理ガスを３Ｌ／分の流量で供給した。このとき、排ガス処理装置は作動させたままとし、炉心管１内のガスは、排気口１ｆに接続された排気管３を通して排ガス処理装置へ排気した。このとき、脱水処理ガスに対する第２塩素系ガスの分圧比Ｒ２は、表１に示す後脱水処理工程の第２塩素系ガスの分圧比の通りとした。なお、分圧比Ｒ２は、脱水処理ガスの圧力を１としたときの第２塩素系ガスの分圧の比である。また、後脱水処理工程におけるヒータ２ｃの温度Ｔ２は表１に示す通りとした。
【0065】
そして、３時間経過して脱水処理工程を完了した後、焼結工程を行った。具体的には、多孔質ガラス体Ｐを移動させずにそのままとし、ヒータ２ｃを１４５０℃まで昇温させて、焼結させた。なお、多孔質ガラス体Ｐの焼結温度は１４５０℃であった。こうして、全長が１５０ｍｍの光ファイバ用ガラス体を作製した。
【0066】
（比較例１～８）
前脱水処理工程において第１塩素系ガスの種類、分圧比Ｒ１及び温度Ｔ１を表１に示す通りとし、後脱水処理工程において第２塩素系ガスの種類、分圧比Ｒ２、ヒータ２ｃの温度Ｔ２を表１に示す通りとし、第１塩素系ガスの種類と第２塩素系ガスの種類、分圧比Ｒ１と分圧比Ｒ２、温度Ｔ１と温度Ｔ２をそれぞれ同一としたこと以外は実施例１と同様にして光ファイバ用ガラス体を作製した。
［評価］
実施例１～１１及び比較例１～８の光ファイバ用ガラス体の製造方法について以下のようにして塩素添加効果及び排気管閉塞抑制効果の評価を行った。
前脱水処理工程において第１塩素系ガスの種類、分圧比Ｒ１及び温度Ｔ１を表１に示す通りとし、後脱水処理工程において第２塩素系ガスの種類、分圧比Ｒ２、ヒータ２ｃの温度Ｔ２を表１に示す通りとし、第１塩素系ガスの種類と第２塩素系ガスの種類、分圧比Ｒ１と分圧比Ｒ２、温度Ｔ１と温度Ｔ２をそれぞれ同一としたこと以外は実施例１と同様にして光ファイバ用ガラス体を作製した。
［評価］
実施例１～１１及び比較例１～８の光ファイバ用ガラス体の製造方法について以下のようにして塩素添加効果及び排気管閉塞抑制効果の評価を行った。
【0067】
（塩素添加効果）
実施例１～１１及び比較例１～８で得られた光ファイバ用ガラス体の波長６３２．８ｎｍにおける屈折率を測定し、下記式に基づいて比屈折率差を算出し、この比屈折率差を塩素添加効果の指標とした。結果を表１に示す。
比屈折率差＝（ｎ１ ２－ｎ２ ２）／２ｎ１ ２
（上記式中、ｎ１は波長６３２．８ｎｍにおける光ファイバ用ガラス体の屈折率を示し、ｎ２は波長６３２．８ｎｍにおけるＳｉＯ２の屈折率を示す）
このとき、塩素添加効果の合格基準は以下の通りとした。
（合格基準） 光ファイバ用ガラス体の比屈折率差が０．０５０％以上であること
実施例１～１１及び比較例１～８で得られた光ファイバ用ガラス体の波長６３２．８ｎｍにおける屈折率を測定し、下記式に基づいて比屈折率差を算出し、この比屈折率差を塩素添加効果の指標とした。結果を表１に示す。
比屈折率差＝（ｎ１ ２－ｎ２ ２）／２ｎ１ ２
（上記式中、ｎ１は波長６３２．８ｎｍにおける光ファイバ用ガラス体の屈折率を示し、ｎ２は波長６３２．８ｎｍにおけるＳｉＯ２の屈折率を示す）
このとき、塩素添加効果の合格基準は以下の通りとした。
（合格基準） 光ファイバ用ガラス体の比屈折率差が０．０５０％以上であること
【0068】
なお、上記比較例３（第１塩素系ガスである塩素の分圧比Ｒ１：０．３０、温度Ｔ１：１２００℃）で得られた光ファイバ用ガラス体の比屈折率差は０．０４１％であったのに対し、実施例１～３（第１塩素系ガスである塩素の分圧比Ｒ１：０．３０、温度Ｔ１：１２００℃）で得られた光ファイバ用ガラス体の比屈折率差は０．０５０～０．０８０％であったことから、実施例１～３の後脱水処理工程では、第２塩素系ガスである塩化チオニル（ＳＯＣｌ２）の反応性は、前脱水処理工程で使用された第１塩素系ガスである塩素の反応性よりも高いことが分かる。また、上記比較例５（第１塩素系ガスである塩化チオニル（ＳＯＣｌ２）の分圧比Ｒ１：０．０１、温度Ｔ１：１２００℃）で得られた光ファイバ用ガラス体の比屈折率差は０．０４３％であったのに対し、実施例４～６（第１塩素系ガスである塩化チオニル（ＳＯＣｌ２）の分圧比Ｒ１：０．０１、温度Ｔ１：１２００℃）で得られた光ファイバ用ガラス体の比屈折率差は０．０５０～０．０５７％であったことから、実施例４～６の後脱水処理工程では、第２塩素系ガスである塩化チオニル（ＳＯＣｌ２）の反応性は、前脱水処理工程で使用された第１塩素系ガスである塩化チオニル（ＳＯＣｌ２）の反応性よりも高いことが分かる。また、上記比較例７（第１塩素系ガスである塩化チオニル（ＳＯＣｌ２）の分圧比Ｒ１：０．０５、温度Ｔ１：１０００℃）で得られた光ファイバ用ガラス体の比屈折率差は０．０４０％であったのに対し、実施例７（第１塩素系ガスである塩化チオニル（ＳＯＣｌ２）の分圧比Ｒ１：０．０５、温度Ｔ１：１０００℃）で得られた光ファイバ用ガラス体の比屈折率差は０．０５７％であったことから、実施例７の後脱水処理工程では、第２塩素系ガスである塩化チオニル（ＳＯＣｌ２）の反応性は、前脱水処理工程で使用された第１塩素系ガスである塩化チオニル（ＳＯＣｌ２）の反応性よりも高いことが分かる。さらに、上記比較例２（第１塩素系ガスである塩素の分圧比：０．３０、温度１１５０℃）で得られた光ファイバ用ガラス体の比屈折率差は０．０４０％であったのに対し、実施例８～１１（第１塩素系ガスである塩素の分圧比Ｒ１：０．３０、温度Ｔ１：１１５０℃）で得られた光ファイバ用ガラス体の比屈折率差は０．０５０～０．０８０％であったことから、実施例８～１１の後脱水処理工程では、第２塩素系ガスである塩化チオニル（ＳＯＣｌ２）の反応性は、前脱水処理工程で使用された第１塩素系ガスである塩素の反応性よりも高いことが分かる。
【0069】
（排気管の閉塞抑制効果）
実施例１～１１及び比較例１～８で光ファイバ用ガラス体を連続して作製し、排気管が閉塞するまでに連続して製造される光ファイバ用ガラス体の本数を測定した。このとき、このときの光ファイバ用ガラス体の本数を排気管の閉塞抑制効果の指標とした。結果を表１に示す。このとき、排気管の閉塞抑制効果の合格基準は以下の通りとした。
（合格基準） 連続して作製された光ファイバ用ガラス体の本数が２０本以上であること
実施例１～１１及び比較例１～８で光ファイバ用ガラス体を連続して作製し、排気管が閉塞するまでに連続して製造される光ファイバ用ガラス体の本数を測定した。このとき、このときの光ファイバ用ガラス体の本数を排気管の閉塞抑制効果の指標とした。結果を表１に示す。このとき、排気管の閉塞抑制効果の合格基準は以下の通りとした。
（合格基準） 連続して作製された光ファイバ用ガラス体の本数が２０本以上であること
【表1】
【0070】
表１に示す結果より、実施例１～１１の光ファイバ用ガラス体の製造方法は、塩素添加効果及び排気管の閉塞抑制効果の点で合格基準を満たすことが分かった。これに対し、比較例１～８の光ファイバ用ガラス体の製造方法は、塩素添加効果及び排気管の閉塞抑制効果のいずれかの点で合格基準を満たさないことが分かった。
【0071】
以上のことから、本発明の光ファイバ用ガラス体の製造方法によれば、塩素が十分に添加された光ファイバ用ガラス体を効率よく製造できることが確認された。
【符号の説明】
【0072】
１…炉心管
２ｃ…ヒータ
３…排気管
Ｐ…多孔質ガラス体
２ｃ…ヒータ
３…排気管
Ｐ…多孔質ガラス体
【図1】