JP2001348250A - Ｌｉ２Ｏ−Ａｌ２Ｏ３−ＳｉＯ２系透明結晶化ガラス物品及びそれを用いた光通信デバイス - Google Patents
Ｌｉ２Ｏ−Ａｌ２Ｏ３−ＳｉＯ２系透明結晶化ガラス物品及びそれを用いた光通信デバイスInfo
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- JP2001348250A JP2001348250A JP2000143988A JP2000143988A JP2001348250A JP 2001348250 A JP2001348250 A JP 2001348250A JP 2000143988 A JP2000143988 A JP 2000143988A JP 2000143988 A JP2000143988 A JP 2000143988A JP 2001348250 A JP2001348250 A JP 2001348250A
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- crystallized glass
- transmittance
- thermal expansion
- optical communication
- communication device
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 光カプラー等の光通信デバイスのケース材料
として好適に使用可能なＬｉ2Ｏ−Ａｌ2Ｏ3−ＳｉＯ2系
の透明結晶化ガラス物品とこれを用いた光通信デバイス
を提供することである。 【解決手段】 主結晶としてβ−石英固溶体を析出し、
−４０〜１００℃の温度範囲の熱膨張係数が−６〜２０
×１０-7／℃であり、肉厚１ｍｍで３４０ｎｍ波長の紫
外線透過率が１５％以上であることを特徴とする。
として好適に使用可能なＬｉ2Ｏ−Ａｌ2Ｏ3−ＳｉＯ2系
の透明結晶化ガラス物品とこれを用いた光通信デバイス
を提供することである。 【解決手段】 主結晶としてβ−石英固溶体を析出し、
−４０〜１００℃の温度範囲の熱膨張係数が−６〜２０
×１０-7／℃であり、肉厚１ｍｍで３４０ｎｍ波長の紫
外線透過率が１５％以上であることを特徴とする。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、Ｌｉ2Ｏ−Ａｌ2Ｏ
3−ＳｉＯ2系の結晶化ガラス物品とこれを用いた光通信
デバイスに関するものである。
3−ＳｉＯ2系の結晶化ガラス物品とこれを用いた光通信
デバイスに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】Ｌｉ2Ｏ−Ａｌ2Ｏ3−ＳｉＯ2系結晶化ガ
ラスは、熱的、機械的強度に優れており、種々の用途に
利用されている。これらの材料として例えば、特公昭３
９−２１０４９、特公昭４０−２０１８２、特開平１−
３０８８４５等には主結晶としてβ−石英固溶体〔Ｌｉ
2Ｏ・Ａｌ2Ｏ3・ｎＳｉＯ2、（ｎ≧２）〕を析出してな
るＬｉ2Ｏ−Ａｌ2Ｏ3−ＳｉＯ2系の結晶化ガラスが開示
されている。
ラスは、熱的、機械的強度に優れており、種々の用途に
利用されている。これらの材料として例えば、特公昭３
９−２１０４９、特公昭４０−２０１８２、特開平１−
３０８８４５等には主結晶としてβ−石英固溶体〔Ｌｉ
2Ｏ・Ａｌ2Ｏ3・ｎＳｉＯ2、（ｎ≧２）〕を析出してな
るＬｉ2Ｏ−Ａｌ2Ｏ3−ＳｉＯ2系の結晶化ガラスが開示
されている。
【０００３】上記結晶化ガラスは、熱膨張係数が石英ガ
ラスに近似しており、可視光線を透過し、機械的強度も
高く、タンク窯でガラスを連続的に製造することができ
るため、低コストな透明結晶化ガラス物品として広く用
いられている。
ラスに近似しており、可視光線を透過し、機械的強度も
高く、タンク窯でガラスを連続的に製造することができ
るため、低コストな透明結晶化ガラス物品として広く用
いられている。
【０００４】近年、情報通信分野においてＬｉ2Ｏ−Ａ
ｌ2Ｏ3−ＳｉＯ2系の結晶化ガラスが多く使用されてい
る。特に光通信分野では、光カプラーケースとして多量
に使用されつつある。
ｌ2Ｏ3−ＳｉＯ2系の結晶化ガラスが多く使用されてい
る。特に光通信分野では、光カプラーケースとして多量
に使用されつつある。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記結
晶化ガラスからなる光カプラーケースは、光ファイバー
を固定する際に紫外線硬化樹脂を使用できない等の不都
合がある。そこで紫外線硬化樹脂の代わりに熱硬化樹脂
が使用されるが、加熱により光学特性が劣化する等の恐
れがある。
晶化ガラスからなる光カプラーケースは、光ファイバー
を固定する際に紫外線硬化樹脂を使用できない等の不都
合がある。そこで紫外線硬化樹脂の代わりに熱硬化樹脂
が使用されるが、加熱により光学特性が劣化する等の恐
れがある。
【０００６】本発明の目的は、光カプラー等の光通信デ
バイスのケース材料として好適に使用可能なＬｉ2Ｏ−
Ａｌ2Ｏ3−ＳｉＯ2系の透明結晶化ガラス物品とこれを
用いた光通信デバイスを提供することである。
バイスのケース材料として好適に使用可能なＬｉ2Ｏ−
Ａｌ2Ｏ3−ＳｉＯ2系の透明結晶化ガラス物品とこれを
用いた光通信デバイスを提供することである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明の透明結晶化ガラ
ス物品は、主結晶としてβ−石英固溶体を析出し、−４
０〜１００℃の温度範囲の熱膨張係数が−６〜２０×１
０-7／℃であり、肉厚１ｍｍで３４０ｎｍ波長の紫外線
透過率が１５％以上であることを特徴とする。
ス物品は、主結晶としてβ−石英固溶体を析出し、−４
０〜１００℃の温度範囲の熱膨張係数が−６〜２０×１
０-7／℃であり、肉厚１ｍｍで３４０ｎｍ波長の紫外線
透過率が１５％以上であることを特徴とする。
【０００８】また、本発明の光通信デバイスは、主結晶
としてβ−石英固溶体を析出し、−４０〜１００℃の温
度範囲の熱膨張係数が−６〜２０×１０-7／℃であり、
肉厚１ｍｍで３４０ｎｍ波長の紫外線透過率が１５％以
上であることを特徴とするＬｉ2Ｏ−Ａｌ2Ｏ3−ＳｉＯ2
系透明結晶化ガラス物品を用いてなることを特徴とす
る。
としてβ−石英固溶体を析出し、−４０〜１００℃の温
度範囲の熱膨張係数が−６〜２０×１０-7／℃であり、
肉厚１ｍｍで３４０ｎｍ波長の紫外線透過率が１５％以
上であることを特徴とするＬｉ2Ｏ−Ａｌ2Ｏ3−ＳｉＯ2
系透明結晶化ガラス物品を用いてなることを特徴とす
る。
【０００９】
【発明の実施の形態】本発明のＬｉ2Ｏ−Ａｌ2Ｏ3−Ｓ
ｉＯ2系の結晶化ガラス物品は、主結晶としてβ−石英
固溶体を析出することにより−４０〜１００℃の温度範
囲で光ファイバー材料である石英ガラスと近似した−６
〜２０×１０-7／℃の熱膨張係数を有する。カプラーケ
ースと光ファイバーの熱膨張係数が近似していること
は、気温の変化によって光ファイバに応力が発生するこ
とを抑えることができるので、本発明の結晶化ガラス物
品を用いれば、カプラー特性を安定化することができ
る。
ｉＯ2系の結晶化ガラス物品は、主結晶としてβ−石英
固溶体を析出することにより−４０〜１００℃の温度範
囲で光ファイバー材料である石英ガラスと近似した−６
〜２０×１０-7／℃の熱膨張係数を有する。カプラーケ
ースと光ファイバーの熱膨張係数が近似していること
は、気温の変化によって光ファイバに応力が発生するこ
とを抑えることができるので、本発明の結晶化ガラス物
品を用いれば、カプラー特性を安定化することができ
る。
【００１０】主結晶として析出するβ−石英固溶体は、
結晶の大きさが可視光線の波長(約３８０〜７８０ｎｍ)
より小さいため光の散乱が抑えられて、肉厚１ｍｍにお
ける可視光平均透過率が５５％以上になるので本発明の
結晶化ガラス物品は透明となる。
結晶の大きさが可視光線の波長(約３８０〜７８０ｎｍ)
より小さいため光の散乱が抑えられて、肉厚１ｍｍにお
ける可視光平均透過率が５５％以上になるので本発明の
結晶化ガラス物品は透明となる。
【００１１】ところで、従来のＬｉ2Ｏ−Ａｌ2Ｏ3−Ｓ
ｉＯ2系結晶化ガラス物品は、可視光の透過率は高いが
紫外線の透過率が低い。光通信用途に使用されるカプラ
ーケース等では、光ファイバーとカプラーケースの固定
に際して紫外線硬化樹脂を用いることが一般化しつつあ
る。その理由は、紫外線硬化樹脂が熱硬化樹脂にくらべ
て短時間で硬化できるためである。従ってカプラーケー
スには紫外線透過率が高いことが望まれている。
ｉＯ2系結晶化ガラス物品は、可視光の透過率は高いが
紫外線の透過率が低い。光通信用途に使用されるカプラ
ーケース等では、光ファイバーとカプラーケースの固定
に際して紫外線硬化樹脂を用いることが一般化しつつあ
る。その理由は、紫外線硬化樹脂が熱硬化樹脂にくらべ
て短時間で硬化できるためである。従ってカプラーケー
スには紫外線透過率が高いことが望まれている。
【００１２】これに対して本発明の結晶化ガラス物品
は、３４０ｎｍ波長の紫外線を１５％以上透過し、紫外
線硬化樹脂の使用が可能である。ところで紫外線透過率
の高い結晶化ガラスを作製するための手段として、２つ
の方法がある。１つの方法は、紫外線領域で吸収のある
ＴｉＯ2やＦｅ2Ｏ3等の成分を低減させることであり、
特にＦｅ2Ｏ3を５０ｐｐｍ以下にする。もう１つの方法
は、結晶化ガラス構成成分及び結晶相と結晶粒子径を調
節することである。前者については、Ｆｅ2Ｏ3はバッチ
原料から不純物として通常５００ｐｐｍ程度混入してく
るので、Ｆｅ2Ｏ3を低減することはコスト高になる。一
方、後者については、組成の調整により比較的容易に達
成可能である。例えば、約１００ｎｍ以下の微細なβ―
石英固溶体結晶を析出させて光の散乱を低減させる。こ
のためには、核形成剤として作用し、焼成条件の変動に
対しても安定に微細なβ―石英固溶体結晶を析出させる
働きを持つＴｉＯ2を、Ｌｉ2Ｏ−Ａｌ2Ｏ3−ＳｉＯ2系
結晶化ガラスに少量添加すればよい。また、ＺｎＯとＢ
ａＯを必須成分として加え、ＺｎＯ＋ＢａＯの合量及び
ＢａＯ＋Ｎａ2Ｏ＋Ｋ2Ｏの合量を調整することによって
紫外線の透過率を大きくできる。
は、３４０ｎｍ波長の紫外線を１５％以上透過し、紫外
線硬化樹脂の使用が可能である。ところで紫外線透過率
の高い結晶化ガラスを作製するための手段として、２つ
の方法がある。１つの方法は、紫外線領域で吸収のある
ＴｉＯ2やＦｅ2Ｏ3等の成分を低減させることであり、
特にＦｅ2Ｏ3を５０ｐｐｍ以下にする。もう１つの方法
は、結晶化ガラス構成成分及び結晶相と結晶粒子径を調
節することである。前者については、Ｆｅ2Ｏ3はバッチ
原料から不純物として通常５００ｐｐｍ程度混入してく
るので、Ｆｅ2Ｏ3を低減することはコスト高になる。一
方、後者については、組成の調整により比較的容易に達
成可能である。例えば、約１００ｎｍ以下の微細なβ―
石英固溶体結晶を析出させて光の散乱を低減させる。こ
のためには、核形成剤として作用し、焼成条件の変動に
対しても安定に微細なβ―石英固溶体結晶を析出させる
働きを持つＴｉＯ2を、Ｌｉ2Ｏ−Ａｌ2Ｏ3−ＳｉＯ2系
結晶化ガラスに少量添加すればよい。また、ＺｎＯとＢ
ａＯを必須成分として加え、ＺｎＯ＋ＢａＯの合量及び
ＢａＯ＋Ｎａ2Ｏ＋Ｋ2Ｏの合量を調整することによって
紫外線の透過率を大きくできる。
【００１３】本発明においては、実用上、後者の方法を
用いることが好ましい。なお、後者の方法において高純
度のバッチ原料を使用してＦｅ2Ｏ3量を５０ｐｐｍ以下
にすると更に紫外線及び可視光線の透過率を大幅に改善
され好ましい。
用いることが好ましい。なお、後者の方法において高純
度のバッチ原料を使用してＦｅ2Ｏ3量を５０ｐｐｍ以下
にすると更に紫外線及び可視光線の透過率を大幅に改善
され好ましい。
【００１４】また本発明の結晶化ガラス物品は、結晶が
析出しているのでガラスよりも機械的強度が高い。カプ
ラーケースとして用いる場合、紫外線硬化樹脂の硬化収
縮によってカプラーケースに応力が加わる場合がある。
この応力や各種の取り扱いによっても破損が生じないよ
う、機械的強度の高い材料が望まれる。この点から結晶
化ガラスは有利である。
析出しているのでガラスよりも機械的強度が高い。カプ
ラーケースとして用いる場合、紫外線硬化樹脂の硬化収
縮によってカプラーケースに応力が加わる場合がある。
この応力や各種の取り扱いによっても破損が生じないよ
う、機械的強度の高い材料が望まれる。この点から結晶
化ガラスは有利である。
【００１５】本発明において使用する結晶化ガラスの好
ましい組成は、質量％でＳｉＯ2 ６０〜７５％、Ａｌ2
Ｏ3 １７〜２７％、Ｌｉ2Ｏ ３〜６％、ＭｇＯ ０〜
３％、ＺｎＯ ０．１〜３％、ＢａＯ ０．１〜４％、
Ｎａ2Ｏ＋Ｋ2Ｏ ０〜６％、ＴｉＯ2 ０．０１〜２％、
ＺｒＯ2 １〜４％、Ｐ2Ｏ5 ０〜４％、ＳｎＯ2 ０．０
５〜３％、ＺｎＯ＋ＢａＯ ０．２〜７％、４．２≦Ｂ
ａＯ＋Ｎａ2Ｏ＋Ｋ2Ｏ≦１０である。
ましい組成は、質量％でＳｉＯ2 ６０〜７５％、Ａｌ2
Ｏ3 １７〜２７％、Ｌｉ2Ｏ ３〜６％、ＭｇＯ ０〜
３％、ＺｎＯ ０．１〜３％、ＢａＯ ０．１〜４％、
Ｎａ2Ｏ＋Ｋ2Ｏ ０〜６％、ＴｉＯ2 ０．０１〜２％、
ＺｒＯ2 １〜４％、Ｐ2Ｏ5 ０〜４％、ＳｎＯ2 ０．０
５〜３％、ＺｎＯ＋ＢａＯ ０．２〜７％、４．２≦Ｂ
ａＯ＋Ｎａ2Ｏ＋Ｋ2Ｏ≦１０である。
【００１６】上記のように組成範囲を限定した理由を述
べる。
べる。
【００１７】ＳｉＯ2は、ガラスの骨格を形成するとと
もに結晶を構成する成分であり、その含有量は、６０〜
７５％、好ましくは６０〜７１％である。ＳｉＯ2が６
０％より少ないと熱膨張係数が大きくなりすぎ、７５％
より多いとガラスの溶融が困難になる。
もに結晶を構成する成分であり、その含有量は、６０〜
７５％、好ましくは６０〜７１％である。ＳｉＯ2が６
０％より少ないと熱膨張係数が大きくなりすぎ、７５％
より多いとガラスの溶融が困難になる。
【００１８】Ａｌ2Ｏ3は、ガラスの骨格を形成するとと
もに結晶を構成する成分であり、その含有量は、１７〜
２７％、好ましくは１７〜２４％である。Ａｌ2Ｏ3が１
７％より少ないと化学耐久性が低下し、また、ガラスが
失透しやすくなる。一方、２７％より多いとガラスの粘
度が高くなりすぎてガラスの溶融が困難になる。
もに結晶を構成する成分であり、その含有量は、１７〜
２７％、好ましくは１７〜２４％である。Ａｌ2Ｏ3が１
７％より少ないと化学耐久性が低下し、また、ガラスが
失透しやすくなる。一方、２７％より多いとガラスの粘
度が高くなりすぎてガラスの溶融が困難になる。
【００１９】Ｌｉ2Ｏは、結晶を構成する成分であり、
結晶性に大きな影響を与えるとともにガラスの粘性を低
下させる働きがあり、その含有量は、３〜６％、好まし
くは３〜５％である。Ｌｉ2Ｏが３％より少ないとガラ
スの結晶性が弱くなり、熱膨張係数が大きくなりすぎ
る。また、結晶物が白濁し易くなり、透明性を低下させ
やすくなる。一方、６％より多いと結晶性が強くなりす
ぎ、ガラスが失透しやすくなる。
結晶性に大きな影響を与えるとともにガラスの粘性を低
下させる働きがあり、その含有量は、３〜６％、好まし
くは３〜５％である。Ｌｉ2Ｏが３％より少ないとガラ
スの結晶性が弱くなり、熱膨張係数が大きくなりすぎ
る。また、結晶物が白濁し易くなり、透明性を低下させ
やすくなる。一方、６％より多いと結晶性が強くなりす
ぎ、ガラスが失透しやすくなる。
【００２０】ＭｇＯは、０〜３％、好ましくは、０〜２
％である。ＭｇＯは結晶構造に取り込まれるが、ＭｇＯ
の含有量が３％より多いと結晶性が低下し、熱膨張係数
が大きくなり、また、ＭｇＯが残存ガラスマトリックス
相に多く含まれることになるため、Ｆｅ3+イオンの着色
を助長し紫外線の透過率を低下させる。
％である。ＭｇＯは結晶構造に取り込まれるが、ＭｇＯ
の含有量が３％より多いと結晶性が低下し、熱膨張係数
が大きくなり、また、ＭｇＯが残存ガラスマトリックス
相に多く含まれることになるため、Ｆｅ3+イオンの着色
を助長し紫外線の透過率を低下させる。
【００２１】ＺｎＯは、０．１〜３％、好ましくは、
０．５〜２．５％である。ＺｎＯは、結晶構造に取り込
まれて熱膨張特性を調整し易い働きとＦｅ3+イオンの発
色を抑えて紫外線の透過を向上させる働きがある。Ｚｎ
Ｏの含有量が０．１％より少ない場合、Ｆｅ3+イオンの
発色が抑えられない。ＺｎＯの含有量が３％より多いと
結晶性が低下し、熱膨張係数が大きくなる。またＦｅ3+
イオンの発色を抑える作用が低下する。
０．５〜２．５％である。ＺｎＯは、結晶構造に取り込
まれて熱膨張特性を調整し易い働きとＦｅ3+イオンの発
色を抑えて紫外線の透過を向上させる働きがある。Ｚｎ
Ｏの含有量が０．１％より少ない場合、Ｆｅ3+イオンの
発色が抑えられない。ＺｎＯの含有量が３％より多いと
結晶性が低下し、熱膨張係数が大きくなる。またＦｅ3+
イオンの発色を抑える作用が低下する。
【００２２】ＢａＯは、Ｆｅ3+イオンの発色を抑える働
きがあり、また清澄性を高めたり、失透性を低下させる
効果もあるで、その含有量は、０．１〜４％、好ましく
は０．２〜３．５％である。ＢａＯが４％より多いと結
晶性が低下し、０．１％より少ないとＦｅ3+イオンの発
色を抑える効果なく、失透性が高くなる。ＢａＯは、他
のＺｎＯ、ＭｇＯ等のアルカリ土類成分やＮａ2Ｏ、Ｋ2
Ｏ等のアルカリ成分に比べて、失透性を抑える効果が大
きいとともに熱膨張係数の調整作用も有する。
きがあり、また清澄性を高めたり、失透性を低下させる
効果もあるで、その含有量は、０．１〜４％、好ましく
は０．２〜３．５％である。ＢａＯが４％より多いと結
晶性が低下し、０．１％より少ないとＦｅ3+イオンの発
色を抑える効果なく、失透性が高くなる。ＢａＯは、他
のＺｎＯ、ＭｇＯ等のアルカリ土類成分やＮａ2Ｏ、Ｋ2
Ｏ等のアルカリ成分に比べて、失透性を抑える効果が大
きいとともに熱膨張係数の調整作用も有する。
【００２３】ＺｎＯ＋ＢａＯの含有量は、合量で０．２
〜７％で、好ましくは０．５〜６．５である。その含有
量が、７％より多いと熱膨張係数が大きくなり、０．２
％より少ないと失透性が強くなり、原ガラスの成形が困
難になり、また紫外線の透過率を悪くする。
〜７％で、好ましくは０．５〜６．５である。その含有
量が、７％より多いと熱膨張係数が大きくなり、０．２
％より少ないと失透性が強くなり、原ガラスの成形が困
難になり、また紫外線の透過率を悪くする。
【００２４】Ｎａ2ＯとＫ2Ｏの合量は、０〜６％、好ま
しくは、０〜５％に制限される。これらの成分は、熱膨
張係数を調整する働きとＦｅ3+の発色を抑える働きがあ
る。合量が６％を越えると熱膨張係数が大きくなりす
ぎ、Ｆｅ3+の発色を抑える働きがなくなる。
しくは、０〜５％に制限される。これらの成分は、熱膨
張係数を調整する働きとＦｅ3+の発色を抑える働きがあ
る。合量が６％を越えると熱膨張係数が大きくなりす
ぎ、Ｆｅ3+の発色を抑える働きがなくなる。
【００２５】ＢａＯ＋Ｎａ2Ｏ＋Ｋ2Ｏの合量は、４．２
〜１０％、好ましくは４．２〜８．５％である。これら
の成分の合量が４．２％より少ないと紫外線の透過率が
悪くなり、１０％より多いと熱膨張係数が大きくなりす
ぎる。
〜１０％、好ましくは４．２〜８．５％である。これら
の成分の合量が４．２％より少ないと紫外線の透過率が
悪くなり、１０％より多いと熱膨張係数が大きくなりす
ぎる。
【００２６】加えて、ＺｎＯ／（ＢａＯ＋Ｎａ2Ｏ＋Ｋ2
Ｏ）の比が、０．１以上になると紫外線の透過率が更に
向上して好ましい。
Ｏ）の比が、０．１以上になると紫外線の透過率が更に
向上して好ましい。
【００２７】ＴｉＯ2は、主結晶であるβ−石英固溶体
の核となる働きをもっており、その含有量は、０．０１
〜２％、好ましくは、０．０５〜２％である。ＴｉＯ2
が０．０１％よりも少ないと主結晶が析出する際の核形
成剤としての働きが小さくなるため、焼成条件等のバラ
ツキによって析出結晶量が変動し、熱膨張係数の安定し
た材料が得にくい。また、ＴｉＯ2が２％より多くなる
と紫外線の透過率が低下する。これは、Ｆｅ2Ｏ3のＦｅ
3+イオンの発色を助長することによる。
の核となる働きをもっており、その含有量は、０．０１
〜２％、好ましくは、０．０５〜２％である。ＴｉＯ2
が０．０１％よりも少ないと主結晶が析出する際の核形
成剤としての働きが小さくなるため、焼成条件等のバラ
ツキによって析出結晶量が変動し、熱膨張係数の安定し
た材料が得にくい。また、ＴｉＯ2が２％より多くなる
と紫外線の透過率が低下する。これは、Ｆｅ2Ｏ3のＦｅ
3+イオンの発色を助長することによる。
【００２８】ＺｒＯ2は、ＴｉＯ2と同様に核形成剤とし
て働く成分であり、その含有量は、１〜４％、好ましく
は１．２〜３．８％である。含有量が４％より多いと溶
解性が悪くなると共に、失透性が強くなり、原ガラスの
成形が困難になる。また、含有量が１％より少ないと、
結晶量が少なく、熱膨張係数が大きくなり、得られる曲
げ強度も小さくなる。
て働く成分であり、その含有量は、１〜４％、好ましく
は１．２〜３．８％である。含有量が４％より多いと溶
解性が悪くなると共に、失透性が強くなり、原ガラスの
成形が困難になる。また、含有量が１％より少ないと、
結晶量が少なく、熱膨張係数が大きくなり、得られる曲
げ強度も小さくなる。
【００２９】Ｐ2Ｏ5は、核形成を促進する成分であり、
０〜４％、好ましくは０．２〜３．８％である。含有量
が４％より多いと熱膨張係数が大きくなり、また、得ら
れる結晶化ガラスが白濁する。
０〜４％、好ましくは０．２〜３．８％である。含有量
が４％より多いと熱膨張係数が大きくなり、また、得ら
れる結晶化ガラスが白濁する。
【００３０】ＳｎＯ2の含有量は、０．０５〜３％、好
ましくは０．１〜２％である。ＳｎＯ2は、核形成成分
であると同時に清澄剤として作用する。含有量が３％よ
り多いと失透性が強くなり、原ガラスの成形が困難にな
る。０．０５％より少ないと清澄効果がえられず、得ら
れた原ガラスに泡が多く残り、曲げ強度と紫外線の透過
率を低下させる。
ましくは０．１〜２％である。ＳｎＯ2は、核形成成分
であると同時に清澄剤として作用する。含有量が３％よ
り多いと失透性が強くなり、原ガラスの成形が困難にな
る。０．０５％より少ないと清澄効果がえられず、得ら
れた原ガラスに泡が多く残り、曲げ強度と紫外線の透過
率を低下させる。
【００３１】上記組成を有する本発明のＬｉ2Ｏ−Ａｌ2
Ｏ3−ＳｉＯ2系の透明結晶化ガラス物品は、以下のよう
にして製造することができる。
Ｏ3−ＳｉＯ2系の透明結晶化ガラス物品は、以下のよう
にして製造することができる。
【００３２】まず、質量％でＳｉＯ2 ６０〜７５％、Ａ
ｌ2Ｏ3 １７〜２７％、Ｌｉ2Ｏ ３〜６％、ＭｇＯ ０
〜３％、ＺｎＯ ０．１〜３％、ＢａＯ ０．１〜４
％、Ｎａ2Ｏ＋Ｋ2Ｏ ０〜６％、ＴｉＯ2 ０．０１〜２
％、ＺｒＯ2 １〜４％、Ｐ2Ｏ5０〜４％、ＳｎＯ2 ０．
０５〜３％、ＺｎＯ＋ＢａＯ ０．２〜７％、４．２≦
ＢａＯ＋Ｎａ2Ｏ＋Ｋ2Ｏ≦１０％の組成となるよう原料
を調合する。このとき、不純物として混入するＦｅ2Ｏ3
量を５０ｐｐｍ以下になるように調整するとより高い紫
外線透過率を得ることができる。
ｌ2Ｏ3 １７〜２７％、Ｌｉ2Ｏ ３〜６％、ＭｇＯ ０
〜３％、ＺｎＯ ０．１〜３％、ＢａＯ ０．１〜４
％、Ｎａ2Ｏ＋Ｋ2Ｏ ０〜６％、ＴｉＯ2 ０．０１〜２
％、ＺｒＯ2 １〜４％、Ｐ2Ｏ5０〜４％、ＳｎＯ2 ０．
０５〜３％、ＺｎＯ＋ＢａＯ ０．２〜７％、４．２≦
ＢａＯ＋Ｎａ2Ｏ＋Ｋ2Ｏ≦１０％の組成となるよう原料
を調合する。このとき、不純物として混入するＦｅ2Ｏ3
量を５０ｐｐｍ以下になるように調整するとより高い紫
外線透過率を得ることができる。
【００３３】次に調合した原料を１５５０〜１６５０℃
で８〜２０時間溶融した後、成形する。
で８〜２０時間溶融した後、成形する。
【００３４】続いて、ガラス成形体を７００〜８２０℃
で１〜４時間保持して核形成を行い、８２０〜９５０℃
で０．５〜２時間熱処理してβ−石英固溶体結晶を析出
させることにより本発明の結晶化ガラス物品を得ること
ができる。
で１〜４時間保持して核形成を行い、８２０〜９５０℃
で０．５〜２時間熱処理してβ−石英固溶体結晶を析出
させることにより本発明の結晶化ガラス物品を得ること
ができる。
【００３５】本発明の光通信用デバイスは、その構成材
料の１つに上記した結晶化ガラス物品を用いたものであ
る。デバイスの一例としてカプラーが挙げられる。
料の１つに上記した結晶化ガラス物品を用いたものであ
る。デバイスの一例としてカプラーが挙げられる。
【００３６】光通信用デバイスのカプラーは、１つの入
力端子に入射した光を２つ以上の出力端子に出射する分
岐機能と、２つ以上の入力端子に入射した光を１つの出
力端子に出射する結合機能を有する光分岐結合器であ
る。このカプラーに用いられるカプラーケースは、光フ
ァイバー融着によるファイバー型カプラーの安定した固
定材料となる。そのため、カプラーケースは、光ファイ
バーである石英ガラスの諸特性（特に、熱膨張係数）に
等しく、また機械的強度が高く紫外線透過率も高く長期
信頼性の優れたものが要求される。よって、このデバイ
スには上記結晶化ガラス物品からなるカプラーケースが
用いられる。
力端子に入射した光を２つ以上の出力端子に出射する分
岐機能と、２つ以上の入力端子に入射した光を１つの出
力端子に出射する結合機能を有する光分岐結合器であ
る。このカプラーに用いられるカプラーケースは、光フ
ァイバー融着によるファイバー型カプラーの安定した固
定材料となる。そのため、カプラーケースは、光ファイ
バーである石英ガラスの諸特性（特に、熱膨張係数）に
等しく、また機械的強度が高く紫外線透過率も高く長期
信頼性の優れたものが要求される。よって、このデバイ
スには上記結晶化ガラス物品からなるカプラーケースが
用いられる。
【００３７】
【実施例】以下、実施例に基づいて本発明のＬｉ2Ｏ−
Ａｌ2Ｏ3−ＳｉＯ2系の透明結晶化ガラス物品を説明す
る。
Ａｌ2Ｏ3−ＳｉＯ2系の透明結晶化ガラス物品を説明す
る。
【００３８】
【表１】
【００３９】
【表２】
【００４０】
【表３】
【００４１】
【表４】
【００４２】表１、２は、本発明の実施例（試料Ｎｏ．
１〜１０）、表３は、比較例（Ｎｏ．１１〜１３）、表
４は、Ｆｅ2Ｏ3を低減した実施例を示している。
１〜１０）、表３は、比較例（Ｎｏ．１１〜１３）、表
４は、Ｆｅ2Ｏ3を低減した実施例を示している。
【００４３】各試料は次のように調整した。
【００４４】まず、表の組成となるように各原料を酸化
物、水酸化物、ハロゲン化物、炭酸塩、硝酸塩等の形態
で調合し、均一に混合した後白金坩堝を用いて電気炉で
１５５０〜１６５０℃で８〜２０時間溶融した。次いで
溶融したガラスをカーボン定盤上に流しだし、ステンレ
スローラーを用いて５ｍｍ厚さに成形してさらに徐冷炉
を用いて室温まで冷却した。このガラス成形体を電気炉
に入れ、熱処理を行った。その熱処理条件は、核形成を
７８０℃−２時間、結晶成長を９００℃−１時間であっ
た。なお、昇温速度は、室温から核形成温度までを３０
０℃／時間、核形成から結晶成長温度までを６０℃／時
間とし、降温速度は、炉冷にて行った。
物、水酸化物、ハロゲン化物、炭酸塩、硝酸塩等の形態
で調合し、均一に混合した後白金坩堝を用いて電気炉で
１５５０〜１６５０℃で８〜２０時間溶融した。次いで
溶融したガラスをカーボン定盤上に流しだし、ステンレ
スローラーを用いて５ｍｍ厚さに成形してさらに徐冷炉
を用いて室温まで冷却した。このガラス成形体を電気炉
に入れ、熱処理を行った。その熱処理条件は、核形成を
７８０℃−２時間、結晶成長を９００℃−１時間であっ
た。なお、昇温速度は、室温から核形成温度までを３０
０℃／時間、核形成から結晶成長温度までを６０℃／時
間とし、降温速度は、炉冷にて行った。
【００４５】得られた各試料について、透過率、熱膨張
係数、曲げ強度、液相温度、結晶相、耐環境性を評価し
た。その結果、実施例であるＮｏ．１〜１０の各試料の
紫外線透過率は、１７〜３２％であり、熱膨張係数は、
−４０〜１００℃の範囲において−３〜１０×１０-7／
℃であった。また、曲げ強度は、９５ＭＰａ以上であ
り、同じ測定条件での石英ガラスの曲げ強度（７０ＭＰ
ａ）より大きな値を示した。液相温度は、１２２０〜１
２６０℃でいずれも量産を行う連続炉で生産可能な範囲
であった。この結晶化ガラスを、大きさ３×３×８０ｍ
ｍ板の上面に幅０．８×深さ０．８ｍｍの溝加工を施し
たカラプーケース形状に加工し、石英ファイバーを実装
し、紫外線硬化樹脂を塗布した後側面より紫外線（１０
０Ｖ、２００ｍＡ）を照射し接着状態を確認した。その
結果、いずれも強固な接着がなされていることが確認で
きた。ところで、カプラーケースと光ファイバーの熱膨
張係数が近似していること及び紫外線透過率の高い基板
によるカプラーケースと光ファイバーの良好な樹脂接着
性は、長期信頼性が優れている。この長期信頼性は、組
み立てられた光デバイスをヒートサイクルにかけた後、
光ファイバーの光学ロスを測定する耐環境性試験によっ
て評価した。実施例Ｎｏ．１〜１０の光学ロスは、±
０．１ｄＢ以内と良好であった。
係数、曲げ強度、液相温度、結晶相、耐環境性を評価し
た。その結果、実施例であるＮｏ．１〜１０の各試料の
紫外線透過率は、１７〜３２％であり、熱膨張係数は、
−４０〜１００℃の範囲において−３〜１０×１０-7／
℃であった。また、曲げ強度は、９５ＭＰａ以上であ
り、同じ測定条件での石英ガラスの曲げ強度（７０ＭＰ
ａ）より大きな値を示した。液相温度は、１２２０〜１
２６０℃でいずれも量産を行う連続炉で生産可能な範囲
であった。この結晶化ガラスを、大きさ３×３×８０ｍ
ｍ板の上面に幅０．８×深さ０．８ｍｍの溝加工を施し
たカラプーケース形状に加工し、石英ファイバーを実装
し、紫外線硬化樹脂を塗布した後側面より紫外線（１０
０Ｖ、２００ｍＡ）を照射し接着状態を確認した。その
結果、いずれも強固な接着がなされていることが確認で
きた。ところで、カプラーケースと光ファイバーの熱膨
張係数が近似していること及び紫外線透過率の高い基板
によるカプラーケースと光ファイバーの良好な樹脂接着
性は、長期信頼性が優れている。この長期信頼性は、組
み立てられた光デバイスをヒートサイクルにかけた後、
光ファイバーの光学ロスを測定する耐環境性試験によっ
て評価した。実施例Ｎｏ．１〜１０の光学ロスは、±
０．１ｄＢ以内と良好であった。
【００４６】一方、比較例であるＮｏ．１１〜１３の試
料は、紫外線透過率が２〜１２％と低く、紫外線硬化樹
脂での接着ができなかった。このため、熱硬化樹脂を塗
布し、１４０℃で６０分間加熱してデバイスを作製した
後、評価に供した。その結果光学ロスは０．１ｄＢ以上
と悪かった。
料は、紫外線透過率が２〜１２％と低く、紫外線硬化樹
脂での接着ができなかった。このため、熱硬化樹脂を塗
布し、１４０℃で６０分間加熱してデバイスを作製した
後、評価に供した。その結果光学ロスは０．１ｄＢ以上
と悪かった。
【００４７】なお、実施例及び比較例について、結晶相
は、すべてβ―石英固溶体であった。また実施例の可視
光平均透過率は、８２％以上で全て透明な結晶化ガラス
物品が得られた。
は、すべてβ―石英固溶体であった。また実施例の可視
光平均透過率は、８２％以上で全て透明な結晶化ガラス
物品が得られた。
【００４８】表４の試料Ｎｏ．１４は、表１のＮｏ．１
と同じ基本組成でＦｅ2Ｏ3を４８ｐｐｍに調整したもの
である。表から明らかのようにＦｅ2Ｏ3が低減すること
によって３４０ｎｍでの紫外線透過率が３０％→４４％
に向上した。また可視光平均透過率も８４→８８%と高
くなった。
と同じ基本組成でＦｅ2Ｏ3を４８ｐｐｍに調整したもの
である。表から明らかのようにＦｅ2Ｏ3が低減すること
によって３４０ｎｍでの紫外線透過率が３０％→４４％
に向上した。また可視光平均透過率も８４→８８%と高
くなった。
【００４９】透過率は、試料を１ｍｍ厚に鏡面研磨し、
分光光度計を用い測定を行った。熱膨張係数は、試料を
５ｍｍφ×２０ｍｍの棒に加工し、−４０〜１００℃の
温度域で測定を行った。曲げ強度は、ＪＩＳ Ｒ−１６
０１に準じて測定を行った。液相温度は温度傾斜炉を用
いてβ―スポジュメン固溶体結晶の析出温度を測定して
評価した。なお結晶相はＸ線回折装置を用いて評価し
た。耐環境性は、光デバイスを−４０〜８５℃のヒート
サイクル試験に４サイクルかけた後の光学ロスを測定す
ることによって評価した。
分光光度計を用い測定を行った。熱膨張係数は、試料を
５ｍｍφ×２０ｍｍの棒に加工し、−４０〜１００℃の
温度域で測定を行った。曲げ強度は、ＪＩＳ Ｒ−１６
０１に準じて測定を行った。液相温度は温度傾斜炉を用
いてβ―スポジュメン固溶体結晶の析出温度を測定して
評価した。なお結晶相はＸ線回折装置を用いて評価し
た。耐環境性は、光デバイスを−４０〜８５℃のヒート
サイクル試験に４サイクルかけた後の光学ロスを測定す
ることによって評価した。
【００５０】なお、本実施例では光カプラーケースとし
て利用する場合を説明したが、本発明の結晶化ガラス物
品はこれに限られるものではなく、種々の光通信デバイ
ス、例えば導波路を形成する結晶化ガラス基板として使
用可能である。
て利用する場合を説明したが、本発明の結晶化ガラス物
品はこれに限られるものではなく、種々の光通信デバイ
ス、例えば導波路を形成する結晶化ガラス基板として使
用可能である。
【００５１】
【発明の効果】以上説明をしたように本発明のＬｉ2Ｏ
−Ａｌ2Ｏ3−ＳｉＯ2系の透明結晶化ガラス物品は、紫
外線透過率が高くいため紫外線硬化樹脂を用いた接着固
定が可能となり、かつ熱膨張係数が石英ガラスのそれに
近く高強度であるため、光カプラー等の光通信デバイス
のケース材料として好適である。
−Ａｌ2Ｏ3−ＳｉＯ2系の透明結晶化ガラス物品は、紫
外線透過率が高くいため紫外線硬化樹脂を用いた接着固
定が可能となり、かつ熱膨張係数が石英ガラスのそれに
近く高強度であるため、光カプラー等の光通信デバイス
のケース材料として好適である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 4G062 AA11 BB01 DA06 DA07 DB04 DC01 DD01 DD02 DD03 DE02 DE03 DF01 EA03 EB01 EB02 EB03 EC01 EC02 EC03 ED01 ED02 ED03 EE01 EF01 EG02 EG03 FA01 FB02 FB03 FC03 FD01 FE02 FE03 FF01 FG01 FH01 FJ01 FK01 FL01 GA01 GA10 GB01 GC01 GD01 GE01 HH01 HH03 HH05 HH07 HH09 HH11 HH13 HH15 HH17 HH20 JJ01 JJ03 JJ05 JJ07 JJ10 KK01 KK03 KK05 KK07 KK10 MM04 NN16 NN29 QQ02
Claims (3)
- 【請求項１】 主結晶としてβ−石英固溶体を析出し、
−４０〜１００℃の温度範囲の熱膨張係数が−６〜２０
×１０-7／℃であり、肉厚１ｍｍで３４０ｎｍ波長の紫
外線透過率が１５％以上であることを特徴とするＬｉ2
Ｏ−Ａｌ2Ｏ3−ＳｉＯ2系透明結晶化ガラス物品。 - 【請求項２】 質量％でＳｉＯ2 ６０〜７５％、Ａｌ2
Ｏ3 １７〜２７％、Ｌｉ2Ｏ ３〜６％、ＭｇＯ ０〜
３％、ＺｎＯ ０．１〜３％、ＢａＯ ０．１〜４％、
Ｎａ2Ｏ＋Ｋ2Ｏ ０〜６％、ＴｉＯ2 ０．０１〜２％、
ＺｒＯ2 １〜４％、Ｐ2Ｏ5 ０〜４％、ＳｎＯ2 ０．０
５〜３％、ＺｎＯ＋ＢａＯ ０．２〜７％、４．２≦Ｂ
ａＯ＋Ｎａ2Ｏ＋Ｋ2Ｏ≦１０であることを特徴とする請
求項１のＬｉ2Ｏ−Ａｌ2Ｏ3−ＳｉＯ2系透明結晶化ガラ
ス物品。 - 【請求項３】 主結晶としてβ−石英固溶体を析出し、
−４０〜１００℃の温度範囲の熱膨張係数が−６〜２０
×１０-7／℃であり、肉厚１ｍｍで３４０ｎｍ波長の紫
外線透過率が１５％以上であることを特徴とするＬｉ2
Ｏ−Ａｌ2Ｏ3−ＳｉＯ2系透明結晶化ガラス物品を用い
てなることを特徴とする光通信デバイス。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000143988A JP2001348250A (ja) | 2000-04-03 | 2000-05-16 | Ｌｉ２Ｏ−Ａｌ２Ｏ３−ＳｉＯ２系透明結晶化ガラス物品及びそれを用いた光通信デバイス |
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000-101492 | 2000-04-03 | ||
| JP2000101492 | 2000-04-03 | ||
| JP2000143988A JP2001348250A (ja) | 2000-04-03 | 2000-05-16 | Ｌｉ２Ｏ−Ａｌ２Ｏ３−ＳｉＯ２系透明結晶化ガラス物品及びそれを用いた光通信デバイス |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001348250A true JP2001348250A (ja) | 2001-12-18 |
Family
ID=26589382
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000143988A Pending JP2001348250A (ja) | 2000-04-03 | 2000-05-16 | Ｌｉ２Ｏ−Ａｌ２Ｏ３−ＳｉＯ２系透明結晶化ガラス物品及びそれを用いた光通信デバイス |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2001348250A (ja) |
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-
2000
- 2000-05-16 JP JP2000143988A patent/JP2001348250A/ja active Pending
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