CN1341085A - 温度补偿用构件及用该构件的光通讯器件 - Google Patents

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Abstract

从结晶粉末、结晶析出性玻璃粉末以及部分结晶化玻璃粉末构成的一组中至少选择1种或2种以上,通过焙烧得到的烧结体而构成的,具有负的热膨胀系数,内部含有热膨胀系数显示各向异性的结晶。

Description

温度补偿用构件及用该构件的光通讯器件
技术领域
本发明涉及具有负的热膨胀系数的温度补偿用构件，和用该构件体的光通讯器件
背景技术
伴随着光通讯技术的进步，采用光学纤维的网络正在快速发展。在网络中，通过采用把几种不同波长的光一起传递的波长复用技术，滤波器及耦合器、导波线路等正变成重要的器件。
在这种器件中，特性受温度影响而变化，由于在室外使用会引起故障，因此，必须要有使这类器件特性不随温度变化而保持一定的技术，即要有所谓温度补偿技术。
作为光通讯器件必须的温度补偿的代表性器件有光纤布拉格光栅(下面称作FBG)。FBG是在光学光纤芯线内具有格型折射率变化的部分，即所谓形成光栅的器件，根据下式(1)所示的关系，具有反射特定波长光的特性。因此，波长不同的光信号，在通过1根光学纤维传送多种波长的复用传送方式的光通信系统中，作为重要的光学器件而受到注目。
               λ＝2nΛ    (1)
式中，λ表示反射波长，n为芯线的实际折射率，Λ表示把折射率设定成格型变化部分的晶格间隔。
然而，这样的FBG，其问题是当其周围温度变化时，反射波长也变动。反射波长的温度依赖性用下列(2)式表示，该式是把数学公式(1)对温度T进行微分求出的。
αλ/αT＝2[(αn/αT)Λ＋n(αΛ/αT)]
        ＝2Λ[(αn/αT)＋n(αΛ/αT)/Λ]  …  (2)
该式(2)右边第2项的(αΛ/αT)/Λ，相当于光学纤维的热膨胀系数，该值大约为0.6×10-6/℃。另一方面，右边第1项为光学纤维芯线部分折射率对温度的依赖性，该值大约为7.5×10-6/℃。即，反射波长的温度依赖性取决于芯线部分的折射率变化和热膨胀引起的晶格间隔变化两者，然而，大部分起因于折射率的温度变化。
作为用于防止这种反射波长变动的手段，已知有把对应于温度变化的张力加到FBG上，通过使晶格间隔发生变化，使起因于折射率变化的成分相抵销的方法。
作为该方法的具体例子，例如，有人提出，在热膨胀系数小的合金和石英玻璃等材料，和热膨胀系数大的铝等金属组合成的温度补偿用构件上把FBG加以固定的方法。也就是说，如图1所示在热膨胀系数小的殷钢(invar)(商标)棒10的两端分别设置热膨胀系数比较大的铝制托架11a、11b上，用夹杆12a、12b以规定的张力拉紧光学纤维13的状态加以固定到这些铝制托架11a、11b上。此时，光学纤维13的光栅部分13a夹在2个夹杆12a、12b之间。
在该状态下，当周围温度上升时，铝制托架11a、11b伸张开来，2个夹杆12a、12b之间的距离缩短，所以在光学纤维13的光栅部分13a上施加的张力减少。另一方面，当周围温度降低时，铝制托架11a、11b收缩，2个夹杆12a、12b之间的距离增加，所以光学纤维13的光栅部分13a上施加的张力增加。在这样的情况下，由于温度变化而使FBG这种张力发生变化，可以调节光栅部分的晶格间隔，由此可以把反射中心波长的温度依赖性相抵销。
然而，这种温度补偿装置，其问题是由于结构复杂，难以操作。
作为解决上述问题的方法，WO97/28480公开了一种方法，如图2所示，把预先成形为板状的原玻璃体，通过热处理使其结晶，把FBG15固定在具有负的热膨胀系数的玻璃陶瓷基板14上，由此控制FBG15张力的方法。另外，图2中16示出光栅部分，17示出粘合固定部分，18示出砝码。
WO97/28480公开的方法，由于是用单一构件进行温度补偿，所以结构简单，操作容易，这是优点，然而，由于使用的玻璃陶瓷的失透性强，作为所得到的形状，限于板状那样的简单的形状，无法制造复杂形状的构件，这是个问题。
另外，除上述以外，特开平10-96827号公报公开了一种，由Zr-钨酸盐体系，或者Hf-钨酸盐体系构成的具有负的热膨胀系数的温度补偿用构件，然而，这些材料非常昂贵，难以作为在工业制品实际使用。而且，这种温度补偿用构件，由于热膨胀系数负值过大，难以与FBG的反射中心波长的温度依赖性良好的相抵销。而且，这种温度补偿用构件，通过添加具有正的热膨胀系数的Al2O3等材料，也可以把热膨胀系数调整到正的方向，然而，当添加这种Al2O3等材料时，因所用的各种材料的膨胀系数相差大而使强度降低，所以难以作为工业制品实际使用。
因此，本发明的目的是提供一种，具有负的热膨胀系数，即使形状复杂也能成型，可廉价制造的温度补偿用构件。
本发明的其它目的在于，提供使用上述温度补偿用构件的光通讯器件。
发明的公开
本发明人为了达到上述目的进行种种试验的结果发现，通过把多种粉末粒子烧结，在该烧结体内部含有热膨胀系数显示各向异性的结晶，具有负的热膨胀系数，可以廉价的制造出可成型为复杂形状的温度补偿用构件，完成本发明。
按照本发明，制得的温度补偿用构件，其特征是，该温度补偿用构件是由从结晶粉末，结晶析出性玻璃粉末以及部分结晶化的玻璃粉末构成的一组中选择至少一种加以焙烧得到的烧结体而构成的，其内部含有热膨胀系数显示各向异性的结晶，具有负的热膨胀系数。
按照本发明制得的温度补偿用构件，其特征是，从结晶粉末、结晶析出性玻璃粉末以及部分结晶化的玻璃粉末构成的一组中选择至少一种粉末，和从非晶质玻璃粉末、溶胶－凝胶法制得的玻璃粉末、溶胶及凝胶构成的一组中选择的至少1种添加剂加以混合，通过焙烧制得烧结体而构成的，其内部含有热膨胀系数显示各向异性的结晶，具有负的热膨胀系数。
按照本发明制得的光通讯器件，其特征是，该光通讯器件采用的温度补偿用构件是从结晶粉末、结晶析出性玻璃粉末、以及部分结晶化玻璃粉末的一种中至少选择1种通过焙烧制得烧结体而构成的，其内部含有热膨胀系数显示各向异性的结晶，具有负的热膨胀系数。
按照本发明制得的光通讯器件，其特征是，该光通讯器件采用的温度补偿用构件是从结晶粉末、结晶析出性玻璃粉末、以及部分结晶化玻璃粉末构成的一组中选择的至少1种粉末和，从非晶质玻璃粉末、溶胶－凝胶法制成的玻璃粉末、溶胶、以及凝胶构成的一组中选择的至少1种添加剂加以混合，通过焙烧得到的烧结体构成的，其内部含有热膨胀系数显示各向异性的结晶，具有负的热膨胀系数。
附图的简单说明
图1为示出防止传统的FBG反射波长对温度变化产生变动的装置的正视图。
图2为示出在表面固定了FBG，具有负的热膨胀系数的玻璃陶瓷基板的侧视图。
图3为示出构成本发明的温度补偿用构件的陶瓷烧结体侧视图。
实施本发明的最佳方案
本发明的温度补偿用构件，是从结晶粉末、结晶析出性玻璃粉末、以及部分结晶化玻璃粉末构成的一组中选择的1种或者2种以上粉末，使其多层叠层后，通过烧结制成的。可是，复杂的形状也可以采用加压成型、铸造成型、挤出成型等方法容易地、低成本地进行成型。
如同上述WO97/28480号那样，把玻璃原料熔融，成型为所希望的形状后，通过热处理使其结晶，制得具有负的热膨胀系数的结晶化玻璃的方法，采用该法，玻璃熔融液失透性极强，复杂形状不可能成型，现说明如下。
为使所得到的结晶化玻璃具有足够的负热膨胀系数，必须使其结晶度接近100％，并且，析出结晶的组成接近纯结晶的组成，所以，原玻璃的组成不得不成为极类似于必然的结晶组成。这样的原玻璃熔融液失透性极强，用喷咀喷出、铸造、轧制、冷却等一系列成型工序的所有一切场合，均析出粗大结晶，在玻璃中易产生大的膨胀差。结果是，在成型和加工时，由于易生成表面裂缝，不要说复杂形状的制品，以工业成品率进行生产也几乎是不可能的。
与此相反，在使用结晶粉末的场合，总结起来说，没有必要使玻璃熔融，只把用原有的方法制造的结晶粉末进行烧结就可以制造。另外，在使用结晶析出性玻璃粉末及部分结晶化玻璃粉末的场合，一旦玻璃和结晶化玻璃形成粉末后，就可以烧结成所希望的形状。可是，熔融玻璃的失透不必考虑，复杂形状的制品可以批量生产。即，结晶析出性玻璃粉末及部分结晶化玻璃粉末，在成型工序，即使析出粗大结晶，由于在粉碎工序变成微粒，使质量均匀，也不会产生使生产性下降等问题。
另外，本发明的温度补偿用构件，由于内部含有热膨胀系数各向异性的结晶，在烧结过程中成长的结晶粒子冷却中，在结晶晶粒边界上发生许多微裂，作为整体的负热膨胀系数，具体的是在-40～100℃的温度范围内，所得到的热膨胀系数为-10～-120×10-7/℃(理想的为-30～-90×10-7/℃)。因此，当用其作为FBG的温度补偿用构件时，把因温度变化产生的张力施加到FBG上，通过使晶格间隔发生变化，可与起因于折射率变化的成分相抵销。
在本发明中，具有各向异性的热膨胀系数的各种结晶粒子，在热处理中，根据各自的结晶晶轴方向的热膨胀系数，沿各自的方向进行膨胀或收缩，各结晶粒子互相再取向，充填密度变高，各粒子间彼此的接触面积增加。这样，在热处理中，结晶粒子互相熔融粘合，促进表面能趋于最小，结果是，可以得到高强度，具体的可以得到具有10MPa以上的弯曲强度的陶瓷构件。另外，在本发明中，为了加大粉末粒子彼此的接触面积，希望粉末粒径在50μm以下。
还有，所谓热膨胀系数显示各向异性的结晶指的是至少一个结晶晶轴方向的热膨胀系数为负，其他轴方向为正的结晶。作为本发明中的结晶粉末，可以使用β-锂霞石为代表的硅酸盐、PbTiO3等钛酸盐或NbZr(PO4)3等磷酸盐等以及La、Nb、V、Ta等的氧化物粉末，然而，其中，特别是β-锂霞石结晶粉末，由于热膨胀系数的各向异性大，是适用的。而且，采用把原料粉末进行混合，加以焙烧的所谓固相法制成的β-锂霞石结晶粉末，与把原料采用一次熔融的熔融法制成的粉末相比，可在低温合成，粉碎容易，制造成本低，这是有利点。
在本发明中，当结晶粉末和，结晶析出性玻璃粉末及/或部分结晶粉末加以混合后进行烧结时，烧结体的弯曲强度可以更加提高，是理想的。这些粉末的混合比例，当结晶粉末达到30～99体积％时，结晶析出性玻璃粉末及/或部分结晶化玻璃粉末达到1～70体积％是适当的。
在本发明中，从结晶粉末、结晶析出性玻璃粉末、以及部分结晶化玻璃粉末构成的一组中选择1种或2种以上粉末和，非晶质玻璃粉末、溶胶－凝胶法制成的玻璃粉末、溶胶及凝胶的1种或2种以上的添加剂加以混合后进行烧结时，可以谋求焙烧温度降低，作业性提高和成本下降。这些粉末的混合比例，当结晶粉末、结晶析出性玻璃粉末以及部分结晶化玻璃粉末的1种或2种以上达到50～99.9体积％时，添加剂的1种或2种以上达到0.1～50体积％是适当的。
因此，所谓结晶析出性玻璃粉末，是通过热处理、具有析出内部结晶性质的玻璃粉末。而所谓部分结晶化玻璃粉末，是玻璃中析出来结晶的结晶化玻璃粉末。而且，在本发明中，当和上述结晶粉末不同的其他种类结晶粉末(例如Al2O3粉末)混合时，可以得到更容易对热膨胀系数及强度或化学性质的调整的上述效果。
本发明的温度补偿用构件，通过采用加压成型法、铸造法、挤出成型法等，可容易地制成复杂形状的烧结体。例如，可以容易地在烧结体的指定场所形成用于配置光学器件的沟及贯穿孔。这在制作光学通讯器件方面有下列明显的优点。
例如，FBG光学纤维，用粘合剂粘合固定在温度补偿用构件上。当在温度补偿用构件的指定场所，形成用于配置光学器件的沟及贯穿孔时，在光学纤维粘合加工时，容易自动化组装。并且，制造成本低廉。还有，沟和贯穿孔，并不限定在1个场所，在几个场所形成也可。
另外，一般情况下，在把FBG等纤维状光学器件固定在温度补偿用构件上时，温度补偿用构件因固定时的长度收缩时，为使光学器件不发生弯曲，必须预先赋予光学器件以张力，然而，上述沟及贯穿孔的直径接近光学器件的直径，所以，使用的粘合剂量少，或以薄的粘合剂层加以固定成为可能。如果粘合剂层变薄，取决于粘合剂和光学器件，起因于温度补偿用构件之间的热膨胀差的应力降低，则在沟及贯穿孔的全部长度上粘合固定成为可能，温度补偿用构件即使因固定时的长度收缩的情况下，光学器件也不发生弯曲，没有必要预先赋予张力，可以用最简单的工序制造出具有温度补偿功能的光学器件。特别是，在温度补偿用构件上形成精密的贯穿孔，把光学器件插入其中时，温度补偿用构件同时具有作为决定光学器件位置的部件的功能，在把具有温度补偿功能的器件与光学纤维及其他器件连接时，其自身还有作为连接部件的功能。
在把光学器件连接到本发明的温度补偿用构件上时，作为所用的粘合剂，低熔点玻璃料及环氧树脂是合适的，然而，特别是从优良的长期稳定性、低温粘合性能考虑，由碱性硅酸盐水溶液(特别是硅酸钠水溶液、硅酸钾水溶液)和无机粉末(特别是析出β-锂辉石、β-锂辉石固溶体、β-锂霞石或β-石英固溶体的Li2O-Al2O3-SiO2类结晶化玻璃粉末)构成的粘合剂是合适的。
下面按照各种实施例及比较例详细地说明本发明。
实施例1
首先，把β-锂霞石结晶粉碎，得到平均粒径10μm以下的结晶粉末。然后，把该结晶粉末放入模具中，以20MPa的压力加压成型。制成如图3所示的制品(压粉体)19，其宽4mm、厚3mm、长40mm的方柱状，在长度方向的上面中央，形成宽1mm、深1mm的沟19a。
然后，把该制品19置于空气中，于1300℃焙烧2小时，烧结后，冷却至室温，制成陶瓷烧结体，该陶瓷烧结体是由在结晶晶粒边界形成许多微裂的β-锂霞石构成的。
实施例2
把Pb0.9Ca0.1(Fe0.5Nb0.5)0.5Ti0.5O3的结晶粉碎，得到平均粒径10μm以下的结晶粉末。把该结晶粉末，与实施例1同样进行加压成型，制成成型制品。把该成型制品在空气中，于1320℃焙烧10小时，使其烧结，制成烧结体，该烧结体是由在结晶晶粒界面形成了许多微裂的Pb0.9Ca0.1(Fe0.5Nb0.5)0.5Ti0.5O3构成的陶瓷烧结体。
实施例3
首先，把β-锂霞石结晶粉碎，得到平均粒径10μm以下的结晶粉末。然后，往该结晶粉末中混入按体积计为35体积％的、与其具有相同的平均粒径、并且主要成分由SiO2、Al2O3、MgO构成的、通过加热析出堇青石的玻璃粉末，然后，与实施例1同样进行加压成型，制成成型制品。该成型制品在空气中，于1300℃焙烧10小时，通过烧结，制成烧结体，该烧结体含有在结晶晶粒界面形成了许多微裂的β-锂霞石固溶体。
实施例4
首先，把NbZr(PO4)3结晶粉碎，得到平均粒径10μm以下的结晶粉末。然后，往该结晶粉末中混入与其具有相同平均粒径的Al2O3粉末10％，得到混合粉末。往该混合粉末中加水，混炼成淤浆状后，流入具有预定形状的石膏模型中，干燥，脱模，制成铸造成型制品。把该铸造成型制品在空气中，于1350℃焙烧5小时，通过烧结，制成与实施例1具有同样形状，在结晶晶粒界面含有形成了许多微裂的NbZr(PO4)3烧结体。
实施例5
首先，把β-锂霞石结晶粉碎，得到平均粒径10μm以下的结晶粉末。然后，往该结晶粉末中混入按体积计为35体积％的、与其具有相同平均粒径、且其主成分由SiO2、Al2O3、Li2O构成的、通过加热析出β-石英固溶体或β-锂辉石固溶体的玻璃粉末，得到混合粉末。把该混合粉末与实施例4同样进行铸造成型，制成铸造成型制品。把该铸造成型制品在空气中，于1300℃焙烧2小时，通过烧结，制成烧结体，该烧结体含有在结晶晶粒界面形成许多微裂的β-锂霞石固溶体结晶。
实施例6
首先，把β-锂霞石结晶粉碎，得到平均粒径10μm以下的结晶粉末。然后，往该结晶粉末中混入30体积％的、与其具有相同平均粒径的NbZr(PO4)3结晶，得到混合粉末。将该混合粉末与实施例1同样进行加压成型，制成成型制品。把该成型制品在空气中，于1300℃焙烧5小时，通过烧结，制成含有β-锂霞石结晶和NbZr(PO4)3结晶的、在结晶晶粒边界形成许多微裂的烧结体。
实施例7
首先获得，按重量百分率计，使调合达到SiO2 46％、Al2O3 41％、Li2O9％、TiO2 1％、ZrO2 3％的组成的玻璃原料。把该玻璃原料在白金坩锅内于1550℃熔融6小时，然后，将其水碎后，用球磨机加以粉碎、分级，得到平均粒径10μm的结晶析出性玻璃粉末。
其次，把该结晶析出性玻璃粉末，与实施例1同样加压成型，制成成型制品。把该成型制品于1350℃加热10小时后，以200℃/小时的降温速度进行冷却，制成陶瓷烧结体。
实施例8
首先，把具有与实施例7同样组成的玻璃水碎物，于900℃加热1小时后，以200℃/小时的降温速度冷却，内部析出β-石英固溶体结晶，得到结晶化度约80％的部分结晶化玻璃。
其次，把该部分结晶化玻璃用球磨机粉碎，进行分级，得到平均粒径10μm的部分结晶化玻璃粉末。把该玻璃化粉末，与实施例1同样加压成型，制成成型制品。把该制品于1350℃加热10小时后，以200℃/小时的降温速度加以冷却，制成陶瓷烧结体。
实施例9
把β-锂霞石结晶粉碎，制成平均粒径10μm的结晶粉末。另外，制成具有下列重量百分率组成的非晶质玻璃粉末(平均粒径10μm)：SiO2 63％、Na2O 6％、Al2O3 6％、B2O3 20％、K2O 2％、BaO 3％。然后，把上述结晶粉末85体积％和非晶质玻璃粉末15体积％加以混合，将它们放入模具内，以20MPa的压力加压成型，制成与实施例1同样的成型制品。
其次，把该成型制品在空气中，于1000℃焙烧1小时，通过烧结，制成内部含有β-锂霞石结晶，在结晶相中形成许多微裂的陶瓷烧结体。
实施例10
把Pb0.9Ca0.1(Fe0.5Nb0.5)0.5Ti0.5O3的结晶加以粉碎，制成平均粒径10μm的结晶粉末。另外，制成按重量百分率计，具有组成为SiO2 65％、Al2O3 22％、Li2O 5％、K2O 2％、P2O5 2％、MgO 1％、ZnO 3％，且具有通过加热内部析出β-石英固溶体结晶的性质的结晶性玻璃粉末(平均粒径10μm)。
然后，把上述结晶粉末85体积％和结晶析出性玻璃粉末15体积％加以混合，将它们放入模具，用20MPa的压力加压成型，制成与实施例1同样的成型制品。
其次，把该制品在空气中，于1200℃焙烧3小时，通过烧结，制成内部含有Pb0.9Ca 0.1(Fe0.5Nb0.5)0.5Ti0.5O3的结晶和β-锂霞石结晶，在结晶相中形成许多微裂的陶瓷烧结体。
实施例11
准备平均粒径10μm的β-石英固溶体粉末。另外，制成按重量百分率计，具有组成为SiO2 67％、Al2O3 23％、Li2O 5％、P2O5 1.4％、ZrO22.3％、SnO2 1.3％，且具有通过加热可以析出β-石英固溶体结晶的性质的玻璃粉末(平均粒径10μm)结晶析出性。
然后，把上述结晶粉末60体积％和结晶析出性玻璃粉末40体积％加以混合，将它们放入模具内，用20MPa加压成型，制成与实施例1同样的成型制品。
其次，把该成型制品在空气中于1200℃焙烧5小时，通过烧结，制成在内部在β-石英固溶体结晶相中形成许多微裂的陶瓷烧结体。
实施例12
与实施例1同样的β-锂霞石结晶粉末80体积％和，溶胶一凝胶法制成的SiO2玻璃粉末(平均粒径5μm)20体积％加以混合，得到混合粉末。往该混合粉末中加水使成粘土状后，采用挤压成型，制成外径3mm、内径0.3mm的管状成型制品。
然后，把该成型制品在空气中，于1200℃焙烧12小时，使其烧结，制成内部含有许多β-锂霞石结晶，在结晶中形成许多微裂的陶瓷烧结体。
实施例13
与实施例1同样的β-锂霞石结晶粉末60重量％和，浓度10％的Al(OC4H9)3溶液40重量％加以混合，得到混合原料。把该混合原料于120℃的温度干燥后，放入模具，用20Mpa的压力加压成型，制成与实施例1同样的成型制品。
然后，把该制品在空气中，于900℃焙烧5小时，使其烧结，制成的内部含有β-锂霞石及氧化铝结晶，在结晶相中形成许多微裂的陶瓷烧结体。
实施例14
把平均粒径15μm的NbZr(PO4)3结晶粉末80体积％和重量百分率为SiO2 65％、Al2O3 6％、Li2O 1％、B2O3 20％、BaO 3％、F 0.5％、Na2O 2.5％、K2O 2％构成的非晶质玻璃粉末(平均粒径10μm)20体积％加以混合，制得混合粉末。把该混合粉末放入模具内，用20MPa的压力加压成型，制成与实施例1同样的成型制品。
其次，把该成型制品在空气中，于1100℃焙烧2小时，通过烧结，制成内部含有NbZr(PO4)3结晶，在结晶中形成许多微裂的烧结体。
实施例15
把平均粒径5μm的SnO2粉末50体积％和β-锂霞石结晶80体积％析出的部分结晶化玻璃粉末50体积％加以混合，得到混合粉末。把该混合粉末放入模具，用20MPa的压力加压成型，制成与实施例1同样的成型制品。
其次，把该制品在空气中，于1300℃焙烧10小时，通过烧结，制成内部含有SnO2及β-锂霞石结晶，在结晶中形成许多微裂的陶瓷烧结体。
实施例16
把与实施例1同样的β-锂霞石结晶粉末55体积％和，组成具有重量百分率为SiO2 65％、Al2O3 22％、Li2O 5％、K2O 2％、P2O5 2％ MgO 1％、ZnO 3％，通过加热，具有析出内部β-石英固溶体结晶性质的结晶析出性玻璃粉末(平均粒径10μm)45体积％加以混合，得到混合粉末。把该混合粉末放入模具内，用20MPa的压力加压成型，制成与实施例1同样的成型制品。
其次，把该成型制品在空气中，于1250℃焙烧5小时，通过烧结，制成内部含有β-锂霞石结晶，在结晶相中形成许多微裂的陶瓷。
比较例1
把Li2O∶Al2O3∶SiO2的摩尔比为1∶1∶2构成的熔融液，在模具内浇注冷却，形成与实施例1同样的形状后，于1300℃焙烧15小时，制成结晶相中含有许多微裂的β-锂霞石构成的结晶化玻璃。
比较例2
把平均粒径10μm的SnO2粉末60体积％和以SnO2，Al2O3、Li2O为主要成分构成的、通过加热可以析出β-石英固溶体或β-锂辉石固溶体、且平均粒径10μm的玻璃粉末40体积％加以混合，制成混合粉末。把该混合粉末放入模具内，采用20MPa的压力，制成与实施例1同样形状的加压成型的成型制品。把该制品在空气中，于1400℃焙烧15小时，通过烧结，制成陶瓷烧结体。该烧结体内部含有SnO2结晶，而在结晶相中不形成微裂。
比较例3
把平均粒径5μm的SnO2粉末加压成型为与实施例1同样的形状，制成成型制品。把该成型制品在空气中，于1400℃焙烧15小时，通过烧结，制成陶瓷烧结体。该烧结体内部含有SnO2结晶，而在结晶中不形成微裂。
对这样制成的实施例和比较例的陶瓷烧结体，测定热膨胀系数和弯曲强度，结果示于表1。
                       表1
  热膨胀系数(×10-7/℃)   弯曲强度(MPa)   成型性
实施例1      -80      15     良
实施例2      -45      20     良
实施例3      -66      30     良
实施例4      -51      25     良
实施例5      -78      30     良
实施例6      -60      25     良
实施例7      -69      28     良
实施例8      -69      28     良
实施例9      -72      45     良
实施例10      -55      30     良
实施例11      -45      20     良
实施例12      -85      35     良
实施例13      -80      20     良
实施例14      -40      40     良
实施例15      -30      20     良
实施例16      -80      20     良
比较例1      -80      20     不良
比较例2      +30      25     良
比较例3      +40      20     良
如表1所示，实施例的各陶瓷烧结体，具有-30～-85×10-7/℃的负膨胀系数，弯曲强度高达15MPa以上，并且，形成所希望形状的沟，特别适于FBG中使用的温度补偿用构件。
另一方面，比较例1的结晶化玻璃，成型时，失透显著，粗大的结晶析出，表面产生许多裂纹。另外，比较例2、3的陶瓷烧结体由于具有正的热膨胀系数，不能用作温度补偿用构件。
还有，表1中的热膨胀系数，用膨胀计测定-40～100℃温度范围内的热膨胀胀系数，而弯曲强度是把各陶瓷烧结体成型加工成3mm×4mm×35mm的板状，按照JISR1601，用三点加重弯曲试验法进行测定。成型性，可精确制作图1所示的成型制品的场合为“良”，而在成型制品表面发生裂纹，无法精确制作的场合为“不良”。而且，结晶相的鉴定，用X线衍射进行调查，并用扫描型电子显微镜观察有无微裂。
上述实施例1～16的温度补偿用构件任何一种均具有负的热膨胀系数，可以容易地、低成本地成型为复杂形状的构件。
工业上利用的可能性
本发明的温度补偿用构件，适于用作以FBG为首、耦合器、波导等的光通讯器件的温度补偿用构件。

Claims (10)

1.一种温度补偿用构件，其特征是，该温度补偿用构件是由通过焙烧从结晶粉末、结晶析出性玻璃粉末、以及部分结晶化玻璃粉末构成的一组中选择的至少1种得到的烧结体构成的、且其内部含有热膨胀系数显示各向异性的结晶，并具有负的热膨胀系数。
2.按照权利要求1所述的温度补偿用构件，其中，结晶粉末为从硅酸盐、磷酸盐、钛酸盐及La、Nd、V及Ta的各种氧化物构成的一组中选择的至少1种粉末。
3.按照权利要求1所述的温度补偿用构件，其中，结晶粉末为用固相法制成的β-锂霞石结晶粉末。
4.按照权利要求1所述的温度补偿用构件，其特征在于，粉末的平均粒径为50μm以下。
5.按照权利要求1所述的温度补偿用构件，其中，热膨胀系数在-40～100℃的温度范围内为-10～-120×10-7/℃。
6.按照权利要求1所述的温度补偿用构件，其中，该温度补偿用构件是由通过把结晶粉末，和结晶析出性玻璃粉末及部分结晶化玻璃粉末中的至少一种加以混合，并进行焙烧而得到的烧结体构成的，其内部含有热膨胀系数显示各向异性的结晶，并具有负的热膨胀系数。
7.一种温度补偿用构件，其特征是，该温度补偿用构件是将从结晶粉末、结晶析出性玻璃粉末，以及部分结晶化玻璃粉末的一组中选择至少1种粉末，和从非晶质玻璃粉末、溶胶-凝胶法制成的玻璃粉末、溶胶及凝胶构成的一组中选择的至少1种添加剂加以混合，通过焙烧得到的烧结体构成的，且其内部含有热膨胀系数显示各向异性的结晶，并具有负的热膨胀系数。
8.一种光通讯器件，其特征是，该通讯器件是使用温度补偿用构件构成的，而该温度补偿用构件是由通过焙烧从结晶粉末、结晶析出性玻璃粉末以及结晶化玻璃粉末构成的一组中选择的至少1种得到的烧结体构成的，且其内部含有热膨胀系数显示各向异性的结晶，并具有负的热膨胀系数。
9.按照权利要求8所述的光通讯器件，其中，该通讯器件是使用温度补偿用构件构成的，而该温度补偿用构件是由使从结晶粉末，和结晶析出性玻璃粉末及部分结晶化玻璃粉末构成的一组中选出的至少一种进行混合，并通过焙烧得到的烧结体构成的，且其内部含有热膨胀系数显示各向异性的结晶，并具有负的热膨胀系数。
10.一种光通讯器件，其特征是，该通讯器件是使用温度补偿用构件构成的，而该温度补偿用构件是由使从结晶粉末、结晶析出性玻璃粉末以及部分结晶化玻璃粉末构成的一组中选择的至少1种粉末，和从非晶质玻璃粉末、溶胶－凝胶法制成的玻璃粉末、溶胶及凝胶构成的一组中选择的至少1种添加剂加以混合，并通过焙烧得到的烧结体构成的，且其内部含有热膨胀系数显示各向异性的结晶，并具有负的热膨胀系数。
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