JP2000313654A - 温度補償用部材及びそれを用いた光通信デバイス - Google Patents
温度補償用部材及びそれを用いた光通信デバイスInfo
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Abstract
可能であり、安価に製造可能な温度補償用部材と、それ
を用いた光通信デバイスを提供することを目的とする。 【構成】 本発明の温度補償用部材は、結晶粉末、結晶
析出性ガラス粉末、部分結晶化ガラス粉末の群から選択
された1種又は2種以上を焼成することによって得られ
る焼結体からなり、内部に熱膨張係数に異方性を示す結
晶を含み、負の熱膨張係数を有することを特徴とする。
Description
る温度補償用部材と、それを用いた光通信デバイスに関
するものである。
用いたネットワークが急速に整備されつつある。ネット
ワークの中では、複数の波長の光を一括して伝送する波
長多重技術が用いられるようになり、波長フィルタやカ
プラ、導波路等が重要なデバイスになりつつある。
特性が変化し、屋外での使用に支障を来すものがあるた
め、このようなデバイスの特性を温度変化によらずに一
定に保つ技術、いわゆる温度補償技術が必要とされてい
る。
表的なものとして、ファイバブラッググレーティング
(以下、FBGという)がある。FBGは、光ファイバ
のコア内に格子状に屈折率変化を持たせた部分、いわゆ
るグレーティングを形成したデバイスであり、下記の数
1の式に示した関係に従って、特定の波長の光を反射す
る特徴を有している。このため、波長の異なる光信号が
1本の光ファイバを介して多重伝送される波長分割多重
伝送方式の光通信システムにおける重要な光デバイスと
して注目を浴びている。
折率、Λは格子状に屈折率に変化を設けた部分の格子間
隔を表す。
周囲温度が変化すると反射波長が変動するという問題が
ある。反射波長の温度依存性は数1の式を温度Tで微分
して得られる下記の数2の式で示される。
T)/Λは光ファイバの熱膨張係数に相当し、その値は
およそ0.6×10−6/℃である。一方、右辺第1項
は光ファイバのコア部分の屈折率の温度依存性であり、
その値はおよそ7.5×10−6/℃である。つまり、
反射波長の温度依存性はコア部分の屈折率変化と熱膨張
による格子間隔の変化の双方に依存するが、大部分は屈
折率の温度変化に起因していることが分かる。
の手段として、温度変化に応じた張力をFBGに印加し
格子間隔を変化させることによって、屈折率変化に起因
する成分を相殺する方法が知られている。
係数の小さい合金や石英ガラス等の材料と熱膨張係数の
大きなアルミニウム等の金属とを組み合わせた温度補償
用部材にFBGを固定する方法が提案されている。すな
わち、図2に示すように、熱膨張係数の小さいインバー
(商標)棒10の両端にそれぞれ熱膨張係数の比較的大
きいアルミニウム製ブラケット11a、11bを取り付
け、これらのアルミニウム製ブラケット11a、11b
に、留め金12a、12bを用いて光ファイバ13を所
定の張力で引っ張った状態で固定するようにしている。
この時、光ファイバ13のグレーティング部分13aが
2つの留め金12a、12bの中間にくるようにする。
ニウム製ブラケット11a、11bが伸張し、2つの留
め金12a、12b間の距離が短縮するため、光ファイ
バ13のグレーティング部分13aに印加されている張
力が減少する。一方、周囲温度が低下するとアルミニウ
ム製ブラケット11a、11bが収縮し、2つの留め金
12a、12b間の距離が増加するため、光ファイバ1
3のグレーティング部分13aに印加されている張力が
増加する。この様に、温度変化によってFBGにかかる
張力を変化させることによってグレーティング部の格子
間隔を調節することができ、これによって反射中心波長
の温度依存性を相殺することができる。
は、機構的に複雑になり、その取り扱いが難しいという
問題がある。
WO97/28480には、図3に示すように、予め板
状に成形した原ガラス体を熱処理することによって結晶
化し、負の熱膨張係数を有するガラスセラミック基板1
4に、FBG15を固定することによってFBG15の
張力をコントロールする方法が示されている。尚、図3
中、16はグレーティング部分、17は接着固定部、1
8は錘を示している。
に開示の方法は、単一部材で温度補償が行えるため、機
構的に簡単であり、取り扱いが容易であるという利点は
あるが、使用するガラスセラミックの失透性が強いた
め、得られる形状としては、板状のような単純な形状に
限定され、複雑な形状の部材は製造できないという問題
がある。
27号公報には、Zr−タングステン酸塩系、またはH
f−タングステン酸塩系からなる負の熱膨張係数を有す
る温度補償用部材が開示されているが、これらの原料は
非常に高価であり、工業製品としての実用化は困難であ
る。しかもこの温度補償用部材は、熱膨張係数が負の方
向に大きくなり過ぎるため、FBGの反射中心波長の温
度依存性を良好に相殺することが困難となる。さらに、
この温度補償用部材は、Al2O3等の正の熱膨張係数を
有する材料を添加することによって熱膨張係数を正の方
向に調整することもできるが、このようなAl2O3等の
材料を添加すると、使用する各材料の膨張差が大きいこ
とに起因して強度が低下するため、工業製品としての実
用化は困難である。
あり、負の熱膨張係数を有し、複雑な形状でも成形可能
であり、安価に製造可能な温度補償用部材と、それを用
いた光通信デバイスを提供することを目的とする。
を達成すべく種々の実験を行った結果、多数の粉末粒子
を焼結させ、その焼結体の内部に熱膨張係数に異方性を
示す結晶を含有させることによって、負の熱膨張係数を
有し、複雑な形状に成形可能な温度補償用部材を安価に
製造することができることを見いだし、本発明を提案す
るに到った。
粉末、結晶析出性ガラス粉末、部分結晶化ガラス粉末の
群から選択された1種又は2種以上を焼成することによ
って得られる焼結体からなり、内部に熱膨張係数に異方
性を示す結晶を含み、負の熱膨張係数を有することを特
徴とする。
は、結晶粉末、結晶析出性ガラス粉末、部分結晶化ガラ
ス粉末の群から選択された1種又は2種以上の粉末と、
非晶質ガラス粉末、ゾル−ゲル法により作製したガラス
粉末、ゾル、ゲルの群から選択された1種又は2種以上
の添加剤とを混合し、焼成することによって得られる焼
結体からなり、内部に熱膨張係数に異方性を示す結晶を
含み、負の熱膨張係数を有することを特徴とする。
晶析出性ガラス粉末、部分結晶化ガラス粉末の群から選
択された1種又は2種以上を焼成することによって得ら
れる焼結体からなり、内部に熱膨張係数に異方性を示す
結晶を含み、負の熱膨張係数を有する温度補償用部材を
用いてなることを特徴とする。
は、結晶粉末、結晶析出性ガラス粉末、部分結晶化ガラ
ス粉末の群から選択された1種又は2種以上の粉末と、
非晶質ガラス粉末、ゾル−ゲル法により作製したガラス
粉末、ゾル、ゲルの群から選択された1種又は2種以上
の添加剤とを混合し、焼成することによって得られる焼
結体からなり、内部に熱膨張係数に異方性を示す結晶を
含み、負の熱膨張係数を有する温度補償用部材を用いて
なることを特徴とする。
粉末、結晶析出性ガラス粉末、部分結晶化ガラス粉末の
群から選択された1種又は2種以上の粉末を多数集積さ
せてから、焼結させることによって作製されるため、複
雑な形状であっても、プレス成形、キャスト成形、押し
出し成形等の方法によって容易に、低コストで成形する
ことが可能である。
ように、ガラス原料を溶融し、所望の形状に成形した
後、熱処理することによって結晶化させることで負の熱
膨張係数を有する結晶化ガラスを得る方法では、ガラス
融液の失透性がきわめて強く複雑な形状に成形すること
は不可能である。つまり、得られる結晶化ガラスが温度
補償に十分な負の熱膨張係数を有するためには、その結
晶化度が100%に近く、かつ析出結晶の組成が純粋な
結晶のそれに近いことが必要であるため、原ガラスの組
成は必然的に結晶組成に極めて類似したものにならざる
を得ない。そのような原ガラス融液は極めて失透性が強
く、ノズルからの射出、キャスト、ロールアウト、冷却
等の一連の成形プロセスのあらゆる場面で粗大結晶が析
出し、ガラス中に大きな膨張差が発生しやすい。その結
果、成形時や加工時に表面クラックが生じやすくなるた
め、複雑な形状の製品は勿論、工業的歩留まりでの生産
はほとんど不可能に近い。
は、そもそもガラスを溶融する必要がなく、既存の方法
で製造された結晶粉末を焼結させるだけで製造でき、ま
た結晶析出性ガラス粉末や部分結晶化ガラス粉末を使用
する場合には、一旦ガラスや結晶化ガラスを粉末にして
から所望の形状に焼結させるため、溶融ガラスの失透を
配慮する必要がなく、複雑な形状の製品を量産すること
が可能となる。つまり結晶析出性ガラス粉末や部分結晶
化ガラス粉末は、成形工程で粗大結晶が析出しても、粉
砕工程で微粒子状となり、均質化されるため、生産性を
低下させるといった問題は起きない。
膨張係数に異方性を示す結晶を含んでなるため、焼結過
程で成長した結晶粒子の冷却中に結晶粒界に多数のマイ
クロクラックが発生し、全体として負の熱膨張係数、具
体的には、−40〜100℃の温度範囲において、−1
0〜−120×10-7/℃(好ましくは−30〜−90
×10-7/℃)の熱膨張係数が得られる。そのため、こ
れをFBGの温度補償用部材として用いると、温度変化
に応じた張力をFBGに印加し、格子間隔を変化させる
ことによって、屈折率変化に起因する成分を相殺するこ
とが可能となる。
各結晶粒子が、熱処理中にそれぞれの結晶軸方向の熱膨
張係数に従って様々な方向に膨張又は収縮し、各結晶粒
子が互いに再配列されて充填密度が高くなり、各粒子同
士の接触面積が増加する。このことは熱処理中に結晶粒
子が互いに融着しあって表面エネルギーを最小にしよう
とする傾向を促進させ、その結果、高い強度、具体的に
は、10MPa以上の曲げ強度を有するセラミック部材
が得られるようになる。また本発明においては粉末粒子
同士の接触面積を大きくするため、粉末の粒径は50μ
m以下であることが望ましい。
少なくとも一つの結晶軸方向の熱膨張係数が負であり、
他の軸方向には正であるような結晶のことを指す。本発
明における結晶粉末としては、β−ユークリプタイトに
代表される珪酸塩、PbTiO3等のチタン酸塩又はN
bZr(PO4)3等のリン酸塩等及びLa、Nb、V、
Ta等の酸化物の粉末が使用可能であるが、その中で
も、特にβ−ユークリプタイト結晶粉末は、熱膨張係数
の異方性が大きいため適しており、さらに原料粉末を混
合して焼成するいわゆる固相法によって作製されたβ−
ユークリプタイト結晶粉末は、原料を一旦溶融する溶融
法によって作製されたものに比べ、低温で合成でき粉砕
も容易であるため安価に製造できるという利点を有す
る。
析出性ガラス粉末及び/又は部分結晶化ガラス粉末とを
混合してから焼結させると、焼結体の曲げ強度をより向
上させることができるため好ましい。これらの混合割合
は、結晶粉末を30〜99体積%と、結晶析出性ガラス
粉末及び/又は部分結晶化ガラス粉末を1〜70体積%
が適当である。
析出性ガラス粉末、部分結晶化ガラス粉末の群から選択
された1種又は2種以上の粉末と、非晶質ガラス粉末、
ゾルーゲル法により作製したガラス粉末、ゾル及びゲル
の1種又は2種以上の添加剤とを混合してから焼結させ
ると、焼成温度が低下し、作業性の向上とコストダウン
を図ることができる。これらの混合割合は、結晶粉末、
結晶析出性ガラス粉末、部分結晶化ガラス粉末の1種又
は2種以上を50〜99.9体積%と、添加剤の1種又
は2種以上を0.1〜50体積%が適当である。
することによって内部に結晶を析出する性質を有するガ
ラス粉末のことであり、また部分結晶化ガラス粉末と
は、ガラス中に結晶を析出した結晶化ガラス粉末のこと
である。さらに本発明においては、上記の結晶粉末とは
異なる他の種類の結晶粉末(例えばAl2O3粉末)を混
合すると、熱膨張係数や強度あるいは化学的性質の調整
がより容易になるといった効果が得られる。
にプレス成形法、キャスト成形法、押し出し成形法等に
より、複雑な形状の焼結体を容易に作製することが可能
であり、例えば焼結体の所定箇所に光学デバイスを配設
するための溝や貫通孔を容易に形成することができ、こ
のことは光通信デバイスを作製する上で大きな利点とな
る。
部材に接着剤を用いて接着固定されるが、温度補償用部
材の所定箇所に光学デバイスを配設するための溝や貫通
孔が形成されていると、接着加工の際、組み立ての自動
化が容易になるため、製造コストが安価になる。尚、溝
や貫通孔は、1ケ所に限定されず、複数箇所に形成して
も良い。
バイスを温度補償用部材に固定するにあたっては、温度
補償用部材が固定時の長さより収縮する際に光学デバイ
スがたわまないよう、予め光学デバイスに張力を付与す
ることが必要であるが、上記の溝や貫通孔の直径を光学
デバイスの直径に近づけることにより、使用する接着剤
の量を少なくし、薄い接着剤層での固定が可能となる。
接着剤層が薄くなれば、接着剤と光学デバイス、温度補
償用部材との間の熱膨張差による応力が低減されるた
め、溝や貫通孔の全長に亘って接着固定することが可能
となり、温度補償用部材が固定時の長さより収縮する場
合でも光学デバイスがたわむことがなく、予め張力を付
与する必要がなくなり、より簡便な工程で温度補償機能
付き光学デバイスを製造することができる。特に温度補
償用部材に精密な貫通孔を形成し、その中に光学デバイ
スが挿入される場合には、温度補償用部材が光学デバイ
スの位置決め部品としての機能を併せ持つことにもな
り、温度補償機能付きデバイスを光ファイバや他のデバ
イスと接続する際に、それ自身が接続部品としても機能
することになる。
接着する際に使用する接着剤としては、低融点ガラスフ
リットやエポキシ樹脂が適しているが、特に長期安定性
に優れ、低温で接着できるという理由から、アルカリ珪
酸塩水溶液(特にケイ酸ナトリウム水溶液、ケイ酸カリ
ウム水溶液)と無機粉末(特にβ−スポジュメン、β−
スポジュメン固溶体、β−ユークリプタイト又はβ−石
英固溶体を析出したLi2O−Al2O3−SiO2系結晶
化ガラス粉末)からなる接着剤が好適である。
詳細に説明する。
結晶を粉砕することによって、平均粒径が10μm以下
の結晶粉末を得た。その後、この結晶粉末を金型に入れ
20MPaの圧力でプレス成形することによって、図1
に示すような、幅4mm、厚み3mm、長さ40mmの
角柱形状で、長手方向の上面中央に亘って、幅1mm、
深さ1mmの溝19aが形成された成形体(圧粉体)1
9を作製した。
0℃、2時間の条件で焼成し、焼結後室温に冷却させる
ことによって、結晶粒界に多数のマイクロクラックが形
成されたβ−ユークリプタイトから成るセラミック焼結
体を作製した。
0.5Nb0.5)0.5Ti0.5O3の結晶を粉砕
し、平均粒径が10μm以下の結晶粉末を得た。その
後、この結晶粉末を実施例1と同様にプレス成形してか
ら、その成形体を空気中で1320℃、10時間の条件
で焼成し、焼結させることによって、結晶粒界に多数の
マイクロクラックが形成されたPb0.9Ca0.1
(Fe0.5Nb0.5)0.5Ti0.5O3から成
るセラミック焼結体を作製した。
結晶を粉砕することによって、平均粒径が10μm以下
の結晶粉末を得た。次いでこの粉末と同じ平均粒径を有
し、主成分がSiO2、Al2O3、MgOからなり、加
熱によってコーディエライトを析出するガラスの粉末を
体積で35%混合したのち、実施例1と同様にプレス成
形してから、その成形体を空気中で1300℃、10時
間の条件で焼成し、焼結させることによって結晶粒界に
多数のマイクロクラックが形成されたβ−ユークリプタ
イト固溶体を含む焼結体を作製した。
晶を粉砕することによって、平均粒径が10μm以下の
結晶粉末を得た。次いでこの粉末と同じ平均粒径を有
し、Al2O3粉末を10%混合した後、水を加えてスラ
リー状に混練した後、所定の形状を有する石膏型に流し
込んで乾燥脱型した後、空気中で1350℃、5時間の
条件で焼成し、焼結させることによって、実施例1と同
様の形状を有し、結晶粒界に多数のマイクロクラックが
形成されたNbZr(PO4)3を含む焼結体を作製し
た。
結晶を粉砕することによって、平均粒径が10μm以下
の結晶粉末を得た。次いでこの粉末と同じ平均粒径を有
し、主成分がSiO2、Al2O3、Li2Oからなり、加
熱によってβ−石英固溶体またはβ−スポジュメン固溶
体を析出するガラスの粉末を体積で35%混合したの
ち、実施例4と同様にキャスト成形してから、その成形
体を空気中で1300℃、2時間の条件で焼成し、焼結
させることによって、結晶粒界に多数のマイクロクラッ
クが形成されたβ−ユークリプタイト固溶体の結晶を含
む焼結体を作製した。
結晶を粉砕することによって、平均粒径が10μm以下
の結晶粉末を得た。次いでこの粉末と同じ平均粒径を有
するNbZr(PO4)3結晶を体積で30%混合した
後、実施例1と同様にプレス成形してから、その成形体
を空気中で1300℃、5時間の条件で焼成し、焼結さ
せることによって、β−ユークリプタイト結晶とNbZ
r(PO4)3結晶とを含み、結晶粒界に多数のマイクロ
クラックが形成された焼結体を作製した。
46%、Al2O3 41%、Li2O 9%、TiO2
1%、ZrO2 3%の組成となるようにガラス原料
を調合した後、白金坩堝内で1550℃で6時間溶融
し、次いでこれを水砕した後、ボールミルで粉砕し、分
級して平均粒径が10μmの結晶析出性ガラス粉末を得
た。
1と同様にプレス成形し、得られた成形体を1350
℃、10時間の条件で加熱してから、降温速度200℃
/時間の条件で冷却することによってセラミック焼結体
を作製した。
有するガラスの水砕物を900℃、1時間の条件で加熱
した後、降温速度200℃/時間の条件で冷却すること
によって、内部にβ−石英固溶体結晶を析出し、結晶化
度が約80%の部分結晶化ガラスを得た。
で粉砕し、分級することによって平均粒径が10μmの
部分結晶化ガラス粉末とした後、この粉末を実施例1と
同様にプレス成形し、得られた成形体を1350℃、1
0時間の条件で加熱してから、降温速度200℃/時間
の条件で冷却することによってセラミック焼結体を作製
した。
を粉砕し、平均粒径が10μmの結晶粉末を作製すると
共に、重量百分率で、SiO2 63%、Na2O 6
%、Al2O3 6%、B2O3 20%、K2O 2%、
BaO 3%の組成を有する非晶質ガラス粉末(平均粒
径10μm)を作製した。その後、上記の結晶粉末85
体積%と、非晶質ガラス粉末15体積%体積を混合し、
これらを金型に入れ、20MPaの圧力でプレス成形す
ることによって、実施例1と同様の成形体を作製した。
℃、1時間の条件で焼成し、焼結させることによって、
内部にβ−ユークリプタイト結晶を含み、結晶相中に多
数のマイクロクラックが形成されたセラミック焼結体を
作製した。
e0.5Nb0.5)0.5Ti0.5O3の結晶を粉
砕することによって、平均粒径が10μmの結晶粉末を
作製すると共に、重量百分率で、SiO2 65%、A
l2O3 22%、Li2O 5%、K2O 2%、P2O5
2%、MgO 1%、ZnO 3%の組成を有し、加
熱することによって内部にβ−石英固溶体結晶を析出す
る性質の結晶析出性ガラス粉末(平均粒径10μm)を
作製した。
晶析出性ガラス粉末15体積%を混合し、これらを金型
に入れ、20MPaの圧力でプレス成形することによっ
て実施例1と同様の成形体を作製した。
℃、3時間の条件で焼成し、焼結させることによって、
内部にPb0.9Ca0.1(Fe0.5Nb0.5)
0.5Ti0.5O3の結晶とβ−ユークリプタイト結
晶を含み、結晶相中に多数のマイクロクラックが形成さ
れたセラミック焼結体を作製した。
石英固溶体粉末を準備すると共に、重量百分率で、Si
O2 67%、Al2O3 23%、Li2O 5%、P2
O5 1.4%、ZrO2 2.3%、SnO2 1.3
%の組成を有し、加熱することによってβ−石英固溶体
結晶を析出する性質の結晶析出性ガラス粉末(平均粒径
10μm)を作製した。
晶析出性ガラス粉末40体積%を混合し、これらを金型
に入れ、20MPaの圧力でプレス成形することによっ
て実施例1と同様の成形体を作製した。
℃、5時間の条件で焼成し、焼結させることによって、
内部にβ−石英固溶体結晶相中に多数のマイクロクラッ
クが形成されたセラミック焼結体を作製した。
クリプタイト結晶粉末80体積%と、ゾルーゲル法で作
製したSiO2ガラス粉末(平均粒径5μm)20体積
%を混合してから、水を加えて粘土状にした後、押し出
し成形によって、外径3mm、内径0.3mmのチュー
ブ状成形体を作製した。
℃、12時間の条件で焼成し、焼結させることによっ
て、内部に多数のβ−ユークリプタイト結晶を含み、結
晶中に多数のマイクロクラックが形成されたセラミック
焼結体を作製した。
クリプタイト結晶粉末60重量%と、濃度10%のAl
(OC4H9)3溶液40重量%を混合し、120℃の温
度で乾燥させた後、金型に入れ、20MPaの圧力でプ
レス成形することによって実施例1と同様の成形体を作
製した。
℃、5時間の条件で焼成し、焼結させることによって、
内部にβ−ユークリプタイトおよびアルミナの結晶を含
み、結晶相中に多数のマイクロクラックが形成されたセ
ラミック焼結体を作製した。
Zr(PO4)3結晶粉末80体積%と、重量百分率で、
SiO2 65%、Al2O3 6%、Li2O 1%、B
2O3 20%、BaO3%、F 0.5%、Na2O
2.5%、K2O 2%からなる非晶質ガラス粉末(平
均粒径10μm)20体積%を混合し、これらを金型に
入れ、20MPaの圧力でプレス成形することによって
実施例1と同様の成形体を作製した。
℃、2時間の条件で焼成し、焼結させることによって、
内部にNbZr(PO4)3結晶を含み、結晶中に多数の
マイクロクラックが形成されたセラミック焼結体を作製
した。
2粉末50体積%と、β−ユークリプタイト結晶を80
体積%析出した部分結晶化ガラス粉末50体積%を混合
し、これらを金型に入れ、20MPaの圧力でプレス成
形することによって実施例1と同様の成形体を作製し
た。
℃、10時間の条件で焼成し、焼結させることによっ
て、内部にSnO2およびβ−ユークリプタイトの結晶
を含み、結晶中に多数のマイクロクラックが形成された
セラミック焼結体を作製しした。
クリプタイト結晶粉末55体積%と、重量百分率で、S
iO2 65%、Al2O3 22%、Li2O 5%、K
2O 2%、P2O52%、MgO 1%、ZnO 3%
の組成を有し、加熱することによって内部にβ−石英固
溶体結晶を析出する性質の結晶析出性ガラス粉末(平均
粒径10μm)を45体積%を混合し、これらを金型に
入れ、20MPaの圧力でプレス成形することによって
実施例1と同様の成形体を作製した。
℃、5時間の条件で焼成し、焼結させることによって、
内部にβ−ユークリプタイト結晶を含み、結晶相中に多
数のマイクロクラックが形成されたセラミック焼結体を
作製した。
のモル比が1:1:2であるようなガラス融液を金型に
鋳込んで冷却し、実施例1と同様の形状に成形した後、
1300℃で15時間焼成することによって結晶相中に
多数のマイクロクラックを含むβ−ユークリプタイトか
ら成る結晶化ガラスを得た。
2粉末60体積%と、主成分がSiO2、Al2O3、Li
2Oからなり、加熱によってβ−石英固溶体またはβ−
スポジュウメン固溶体を析出し、平均粒径が10μmの
ガラス粉末40体積%を混合し、これらを金型に入れ、
20MPaの圧力することによって実施例1と同様の形
状にプレス成形した後、この成形体を空気中で1400
℃、15時間の条件で焼成し、焼結させることによっ
て、セラミック焼結体を作製した。この焼結体は、内部
にSnO2の結晶を含んでいたが、結晶相中にマイクロ
クラックは形成されていなかった。
粉末を実施例1と同様の形状にプレス成形した後、空気
中で1400℃、15時間の条件で焼成し、焼結させる
ことによってセラミック焼結体を作製した。この焼結体
は、内部にSnO2結晶を含んでいたが、結晶中にマイ
クロクラックは形成されていなかった。
ック焼結体について、熱膨張係数と曲げ強度を測定し、
その結果を表1に示した。
ック焼結体は、−30〜−85×10-7/℃の負の熱膨
張係数を有し、曲げ強度が15MPa以上と高く、しか
も所望形状の溝が形成されており、特にFBGに使用す
る温度補償用部材として適していた。
に著しい失透を生じて粗大結晶が析出し、表面に多数の
クラックが発生した。また比較例2、3のセラミック焼
結体は、熱膨張係数が正であるため、温度補償用部材と
しては使用できないものであった。
ーによって−40〜100℃の温度範囲における熱膨張
係数を測定したものであり、曲げ強度は、各セラミック
焼結体を3mm×4mm×35mmの板状に成形加工
し、JIS R1601に準拠して三点加重曲げ試験法
によって測定したものである。また成形性は、図1に示
す成形体を精度良く作製できた場合は良、成形体の表面
にクラックが発生して精度良く作製できなかった場合は
不良とした。さらに結晶相の同定は、X線回折によって
調べ、また走査型電子顕微鏡を用いてマイクロクラック
の有無を観察した。
は、負の熱膨張係数を有し、複雑な形状の部材であって
も容易に、しかも低コストで成形することが可能であ
り、FBGを始めとして、カプラ、導波路等の光通信デ
バイスの温度補償用部材として適している。
体を示す斜視図である。
動を防止する装置を示す正面図である。
るガラスセラミック基板を示す斜視図である。
Claims (10)
- 【請求項1】 結晶粉末、結晶析出性ガラス粉末、部分
結晶化ガラス粉末の群から選択された1種又は2種以上
を焼成することによって得られる焼結体からなり、内部
に熱膨張係数に異方性を示す結晶を含み、負の熱膨張係
数を有することを特徴とする温度補償用部材。 - 【請求項2】 結晶粉末が、珪酸塩、リン酸塩、チタン
酸塩及びLa、Nd、V、Taの酸化物の群から選択さ
れた1種又は2種以上の粉末であることを特徴とする請
求項1記載の温度補償用部材。 - 【請求項3】 結晶粉末が、固相法によって作製された
β−ユークリプタイト結晶の粉末であることを特徴とす
る請求項1記載の温度補償用部材。 - 【請求項4】 粉末の平均粒径が、50μm以下である
ことを特徴とする請求項1記載の温度補償用部材。 - 【請求項5】 熱膨張係数が、−40〜100℃の温度
範囲において、−10〜−120×10-7/℃であるこ
とを特徴とする請求項1記載の温度補償用部材。 - 【請求項6】 結晶粉末と、結晶析出性ガラス粉末及び
/又は部分結晶化ガラス粉末とを混合し、焼成すること
によって得られる焼結体からなり、内部に熱膨張係数に
異方性を示す結晶を含み、負の熱膨張係数を有すること
を特徴とする請求項1記載の温度補償用部材。 - 【請求項7】 結晶粉末、結晶析出性ガラス粉末、部分
結晶化ガラス粉末の群から選択された1種又は2種以上
の粉末と、非晶質ガラス粉末、ゾルーゲル法により作製
したガラス粉末、ゾル、ゲルの群から選択された1種又
は2種以上の添加剤とを混合し、焼成することによって
得られる焼結体からなり、内部に熱膨張係数に異方性を
示す結晶を含み、負の熱膨張係数を有することを特徴と
する温度補償用部材。 - 【請求項8】 結晶粉末、結晶析出性ガラス粉末、部分
結晶化ガラス粉末の群から選択された1種又は2種以上
を焼成することによって得られる焼結体からなり、内部
に熱膨張係数に異方性を示す結晶を含み、負の熱膨張係
数を有する温度補償用部材を用いてなることを特徴とす
る光通信デバイス。 - 【請求項9】 結晶粉末と、結晶析出性ガラス粉末及び
/又は部分結晶化ガラス粉末とを混合し、焼成すること
によって得られる焼結体からなり、内部に熱膨張係数に
異方性を示す結晶を含み、負の熱膨張係数を有する温度
補償用部材を用いてなることを特徴とする請求項8記載
の光通信デバイス。 - 【請求項10】 結晶粉末、結晶析出性ガラス粉末、部
分結晶化ガラス粉末の群から選択された1種又は2種以
上の粉末と、非晶質ガラス粉末、ゾルーゲル法により作
製したガラス粉末、ゾル、ゲルの群から選択された1種
又は2種以上の添加剤とを混合し、焼成することによっ
て得られる焼結体からなり、内部に熱膨張係数に異方性
を示す結晶を含み、負の熱膨張係数を有する温度補償用
部材を用いてなることを特徴とする光通信デバイス。
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