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直線収束ビーム超音波顕微鏡による光ファイバ・プリフォームの弾性特性評価

使用线性聚焦束超声显微镜评估光纤预制棒的弹性性能

基本信息

批准号：
10750219
负责人：
小野雄
金额：
$ 1.28万
依托单位：
Tohoku University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Encouragement of Young Scientists (A)
财政年份：
1998
资助国家：
日本
起止时间：
1998 至 1999
项目状态：
已结题

项目摘要

本研究は、直線集束ビーム(LFB)超音波顕微鏡による光ファイバ・プリフォームの弾性特性評価法の確立を目指したものである。気相軸付け(VAD)法により純粋な石英ガラスロッド、及び単一ドーパントを添加した石英ガラスロッドを作製した。ドーパントとしては、F,GeO_2,P_2O_5、及びB_2O_3を取り上げ、不純物濃度の異なる複数のガラスロッドを作製した。各ロッドから厚さ4mm程度の円盤を切り出し、両面を光学研磨し試料とした。Fをドープした試料に対して、まず、LFB超音波顕微鏡による漏洩弾性表面波(LSAW)速度の測定、およびEPMA法による元素分析を行い、F濃度およびプリフォームの製造過程において残留する塩素濃度と音響特性の関係を明らかにした。Fおよび塩素濃度に対するLSAW速度の変化率は、それぞれ-115.6(m/s)/wt%、および-47.4(m/s)/wt%であった。LSAW速度の測定分解能を0.3m/s(0.01%)とすると、F濃度および塩素濃度の変化に対する感度は、それぞれ2.6×10^<-3>wt%および6.3×10^<-3>wt%となる。次に、光導波路部のコア部が純粋石英で、クラッド部および構造的クラッド部にFがドープされたプリフォーム試料に対して、径方向におけるLSAW速度の分布を測定した。元素濃度分布の分析結果から見積もったLSAW速度の分布と比較したところ、そのプロファイルがよく一致し、不純物濃度の分布をLSAW速度の変化として敏感に捉えられることを明らかにした。本手法が光ファイバープリフォーム及びその作製プロセス評価において極めて有用であることが示された。また、GeO_2,P_2O_5,B_2O_3試料の切り出しにおいて、クラックが生じやすいことから、これらの試料には内部残留応力が存在すると考えられる。今後、これらの試料に対しても音響特性の測定を行い、元素濃度分布と比較することにより、内部残留応力の評価も可能であると考える。

This study aims to establish a method for evaluating the properties of linear beam bundle (LFB) ultrasonic microscopes. The VAD method is used to control both pure quartz and pure quartz. The concentration of impurities varies according to the concentration of impurities. The thickness of each plate is about 4 mm. The surface of the plate is optically polished. The relationship between F concentration and residual F concentration in the production process and acoustic characteristics of F samples, LSAW velocity measurement by LFB ultrasonic microscope and EPMA method The variation rate of LSAW velocity in response to F and P concentrations is-115.6(m/s)/wt% and-47.4(m/s)/wt%. The resolution energy of LSAW velocity measurement is 0.3m/s(0.01%), F concentration is 2.6×10 ^wt %, F concentration is <-3>6.3×10^ wt%, F concentration is 2.6× 10 ^<-3>wt%. In addition, the distribution of LSAW velocity in the radial direction of the sample was measured in the optical waveguide section of pure quartz and in the optical waveguide section of structure. The results of the analysis of elemental concentration show that the distribution of LSAW velocity is consistent with that of impurity concentration, and the distribution of LSAW velocity is sensitive to impurity concentration. This method is very useful for evaluating the quality of products. A study on the existence of internal residual forces in the samples of GeO_2, P_2O_5, B_2O_3 and P_2O_3. In the future, the determination of acoustic characteristics of the sample, the comparison of elemental concentration distribution, and the evaluation of internal residual force may be examined.