JP2004067404A - アモルファスガラス組成物 - Google Patents
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Abstract
【課題】光導波路用基板材に適した各種特性（屈折率，機械的強度等）を有し、且つ光導波路の作成において、特に良好なイオン交換性を有した光導波路用のガラス組成物を提供することにある。
【解決手段】酸化物基準の質量％でＳｉＯ２＝５０〜６０％，Ｂ２Ｏ３＝１９〜２７％，Ａｌ２Ｏ３＝７〜１５％，Ｎａ２Ｏ＝６〜１３％，Ｓｂ２Ｏ３および／またはＡｓ２Ｏ３＝０．１〜１．０％，および上記金属酸化物の一部または全部を置換した弗化物のＦ（弗素）としての合計量として０．５〜６％を含有し、［ＳｉＯ２＋Ｂ２Ｏ３］／Ａｌ２Ｏ３＝５．５〜９．０（質量％比），Ｎａ２Ｏ／Ｆ＝２．０〜４．０（質量％比）であることを特徴とするガラス組成物。
【選択図】 なし
【解決手段】酸化物基準の質量％でＳｉＯ２＝５０〜６０％，Ｂ２Ｏ３＝１９〜２７％，Ａｌ２Ｏ３＝７〜１５％，Ｎａ２Ｏ＝６〜１３％，Ｓｂ２Ｏ３および／またはＡｓ２Ｏ３＝０．１〜１．０％，および上記金属酸化物の一部または全部を置換した弗化物のＦ（弗素）としての合計量として０．５〜６％を含有し、［ＳｉＯ２＋Ｂ２Ｏ３］／Ａｌ２Ｏ３＝５．５〜９．０（質量％比），Ｎａ２Ｏ／Ｆ＝２．０〜４．０（質量％比）であることを特徴とするガラス組成物。
【選択図】 なし
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、新規なガラス組成物に関するものであり、特に光通信産業分野において、同一波長光を複数本に分割する光分岐回路、光を波長によって分ける光分波回路、その他光スイッチや光変調機器等に利用されるような、光導波路を作成するための基板に適した、ガラス組成物に関するものである。尚、本明細書に於いて、ガラス組成物とは何らの析出結晶を含まない、アモルファス状態のガラスを指しているものである。
【０００２】
【従来の技術】
各種の光通信用伝送素子，光集積回路等では、ガラス状物質からなる基板上に光導波路を形成する技術が用いられており、従来この種の光導波路の形成にはイオン交換法が採用されている。
現在、各種の光通信用伝送素子、光集積回路、あるいは光センサ用素子などの実現のためには、ガラス系光導波路を形成する技術が必要となる。この種の光導波路の形成法の一つにイオン交換法がある。イオン交換法による光導波回路の形成に関しては、Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｎｏｎ ｃｒｙｓｔａｌｌｉｎｅ Ｓｏｌｉｄｓ ４７：１９１−２００（１９８２）に一般的な総説が記載されているように、Ｌｉ２Ｏ含有ガラス，Ｎａ２Ｏ含有ガラス，Ｋ２Ｏ含有ガラス等をイオン交換した基板から製造することができる。
平面構造の光導波回路においても同様に、屈折率を増加させるイオンであるＡｇイオン，Ｔｌイオン等によりＮａイオン，Ｋイオンを交換し、ガラスに屈折率変化をもたせることによって、製造することができる。その基材ガラス材料としては、アルカリ含有アルミノケイ酸ガラス，アルカリ含有アルミノホウケイ酸ガラスやソーダライムガラスに代表されるような一般的に広く用いられているガラスが流用されている。
【０００３】
特に最近では、基板表面の散乱による伝播損失を低減するし、更に光ファイバとの低損失結合を目的として、最近では基板内部に光導波路を埋め込むという方法が広く検討されている。これは光導波路を基板表面に形成するという従来の方法では、基板表面の表面あれや基板表面上の材料などにより、導波光の散乱や吸収が発生し、導波光のエネルギーのしみ出しが基板表面上までも起こっているため、この影響を回避すべく、光導波路を基板内部に埋め込むというものである。この方法は、ガラス基板表面に平面（２次元）的な所望の導波路パターンに対応する高屈折率領域を作成し、基板中に埋め込むというものであり、この技術は、特に線幅の異なる埋め込み型光導波路を有する光集積回路の製造に好適な方法である。
【０００４】
特にイオン交換法で光導波路を形成する場合、基板表面の散乱による基板損失を低減することを目的として、基板内部に所望の光導波路を埋め込む２段階イオン交換法（例えば特開２００１−２２１９２６号公報等）を用いるのが有用である。２段階イオン交換法は、熱イオン交換により所望の屈折率増加領域を形成する第１のイオン交換工程と、電界印加電圧により該屈折率増加領域を基板深さ方向に埋め込む第２のイオン交換工程を組み合わせる方法である。第１のイオン交換工程では、アルカリを含むガラス基板上に、Ｔｉ膜等で形成した所望の光導波路パターンを有するイオン交換制御膜を形成し、屈折率を増加させる１価イオン（ＡｇあるいはＴｌ等）を含む硝酸塩や硫酸塩の溶融塩に適当な時間浸漬してイオン交換を行なうことにより、基板表面に所望の光導波路領域となるための屈折率増加領域を形成する。そして、この第１のイオン交換工程後、前記イオン交換制御膜をエッチング等により除去する。次いで第２のイオン交換工程では、ガラス基板をＮａまたはＫイオンのいずれか一方を含む溶融塩中に浸漬し、電界を印加しながらイオン交換することによって、ＡｇあるいはＴｌイオンによる屈折率増加領域をガラス基板の深さ方向に埋め込む。尚、第１のイオン交換工程でＡｇイオンと交換を行なわせる場合には第２のイオン交換における溶融塩としてＮａイオンのみを含む硝酸塩や硫酸塩を用い、第１のイオン交換工程でＴｌイオン交換を行なわせる場合には第２のイオン交換における溶融塩としてＫイオンのみを含む硝酸塩や硫酸塩を用いる場合が多い。
【０００５】
尚、２段階イオン交換法で形成される光導波路において、ガラス基板中に第２のイオン交換が行われた領域のガラス組成は、第２のイオン交換工程で使用する溶融塩の種類，その組成，処理温度や時間の影響を大きく受ける。もし、第２のイオン交換によりイオン交換された光導波路近傍のガラス組成と元々のガラス基板のガラス組成とが異なってしまと、ガラス基板の表面と内部との間に応力を生じ、ガラス基板が反るように変形する等の問題が生じる。ガラス基板が反ると、光分岐回路のように多数の光導波路を並べて埋設する場合、多芯の光ファイバーケーブルや他の光導波路素子と結合において位置ずれが生じ、結合損失が大きくなる。また、上記のように第２のイオン交換によりイオン交換された領域のガラス組成と元々のガラス基板のガラス組成とが異なると、光導波路領域の周囲にあるガラスの屈折率が一定でなくなってしまうため、光伝播損失も大きくなる。
【０００６】
光導波路を作成する上で、前記のようなアルミノホウケイ酸ガラスやソーダライムガラスに代表されるような一般目的用に製造されたガラスを用いるのは決して得策とは言い難い。それはこれらのガラスにおいて、アルカリ成分を単独で用いる（すなわちＫのみを含むガラスやＮａのみを含むというガラス）ということは、ほとんど行われていない。これは、耐候性や強度をより高めるという目的を達成するためである。しかし第２のイオン交換（電界印加イオン交換）における溶融塩は、単に元々のガラス組成のアルカリの比率に合わせればよいというものではなく、その他の諸条件によりそのアルカリの比率を調整しなければならず、これには十分な経験の蓄積が必要となる。このため電界印加イオン交換領域（第２のイオン交換領域）と元々のガラス内部ではそのアルカリ成分の組成を同一にすることが難しく、前述のような問題が生じてしまう。例えば、特開２００１−３３６４５号公報「光導波路素子及びその製造方法」では、電界印加イオン交換（第２のイオン交換）時の溶融塩の組成において、Ｋ成分およびＮａ成分の比率を元々の基板用ガラスの組成に応じて調整し、光導波路周辺のガラスと元々の基板用ガラスの組成をほぼ等しくさせる技術について開示している。しかし、この調整については前述のように十分な経験を必要とするものであり、光導波路周辺のガラスと元々の基板用ガラスの組成をほぼ等しくさせるということを容易に実現できるものではない。更に、ＮａおよびＫを含むガラス基板にＴｌイオン交換を行なった光導波路では、等価屈折率差（複屈折）は５．８×１０−４程度であるのに対し、Ｎａイオンのみを含むガラス基板にＴｌイオン交換した光導波路では、その等価屈折率差（複屈折）は２桁以上も小さくなる。
【０００７】
特開平８−８６９２７号公報には光導波路デバイスが、また特開２００１−２１７４５公報には埋め込み型光導波路の製造方法について開示がなされている。この方法はアルミノホウケイ酸塩系ガラスにイオン交換を施し、光導波路を形成する製造方法に関するものであるが、光導波路を形成するガラス材料として、複数種類のアルカリ成分を含有しているため、前述のような理由により好適なものとは言えず、またその詳細なガラス組成については何ら言及されていない。
【０００８】
特開平３−５４１３２号公報には、重量％でＳｉＯ２：４８〜５５％，Ｂ２Ｏ３：２３〜２８％，Ａｌ２Ｏ３：７〜１２％，Ｎａ２Ｏ：７〜９％，Ｋ２Ｏ：０〜２．５％および分析による４〜８％のＦから実質的に成る組成範囲を有し、約１．４６５以下の屈折率と８０×１０−７／℃以下の熱膨張率を有するフルオロホウケイ酸塩ガラスおよびクラッド品を開示しているが、このガラスは特にクラッドガラス繊維用ガラスとして、ファイバーオプティックバンドルに適しているものであるが、開示されているガラスはＦに対するＮａ２Ｏの質量％の比が適切ではないため、イオン交換の際に十分なイオン拡散速度を得ることが困難である。したがって、光導波路の作成に適したイオン交換特性を有した光導波路用基板ガラスとは言い難い。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
光導波路と接合される光ファイバは、一般的にＧｅを添加した石英ガラスが用いられており、伝播損失を低減させるためには光ファイバと光導波路とを接合したとき、光ファイバのコア部分と光導波路の導波路部分の屈折率が同一であることが望まれ、更に、伝播損失を低減させるための技術も必要となってくる。したがって本発明の目的は、このような光導波路用基板材に適した各種特性を有し、且つ光導波路の作成において、特に良好なイオン交換性を有した光導波路用のガラス組成物を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明者による試験研究の結果、光導波路用基板材に適した諸特性を有し、且つ光導波路の作成に特に適したイオン交換性を有する、光導波路用に好適なアモルファスガラス組成物を見出した。すなわち請求項１に記載の発明は、酸化物基準の質量％で
ＳｉＯ２ ５０〜６０％、
Ｂ２Ｏ３ １９〜２７％、
Ａｌ２Ｏ３ ７〜１５％、
Ｎａ２Ｏ ６〜１３％、
Ｓｂ２Ｏ３および／またはＡｓ２Ｏ３ ０．１〜１．０％、
および上記金属酸化物の一部または全部を置換した弗化物のＦ（弗素）としての合計量として０．５〜６％を含有し、
［ＳｉＯ２＋Ｂ２Ｏ３］／Ａｌ２Ｏ３＝５．５〜９．０（質量％比）、
Ｎａ２Ｏ／Ｆ＝２．０〜４．０（質量％比）であることを特徴とするガラス組成物であり、請求項２に記載の発明は、屈折率（ｎｄ）が１．４５〜１．４９、アッベ数が６０〜６７であることを特徴とする請求項１に記載のガラス組成物であり、請求項３に記載の発明は、Ｎａイオンより大きなイオン半径を有する一価の金属イオンで置換されたことを特徴とする、請求項１または２に記載のイオン交換されたガラス組成物であり、請求項４に記載の発明は、Ａｇイオン，Ｔｌイオン，Ｃｓイオンの中から選ばれる少なくとも１種以上の金属イオンで置換されたことを特徴とする、請求項１〜３のいずれかに記載のイオン交換されたガラス組成物であり、請求項５に記載の発明は、Ａｇイオンでイオン交換されたことを特徴とする、請求項１〜４のいずれかに記載のガラス組成物であり、請求項６に記載の発明は、Ａｇイオンで部分的にイオン交換されたことを特徴とする、請求項１〜５のいずれかに記載のガラス組成物であり、請求項７に記載の発明は、Ｓｉ成分，Ｂ成分，Ａｌ成分，Ｎａ成分，Ｆ成分を含有し、これら組成物（酸化物基準の質量％）において、［ＳｉＯ２＋Ｂ２Ｏ３］／Ａｌ２Ｏ３＝５．５〜９．０（質量％比）、Ｎａ２Ｏ／Ｆ＝２．０〜４．０（質量％比）であることを特徴とする光導波路用ガラスであり、請求項８に記載の発明は、酸化物基準の質量％で、ＳｉＯ２＝５０〜６０％、および含有する金属酸化物の一部または全部を置換した弗化物のＦ（弗素）としての合計量として０．５〜６％を含有し、［ＳｉＯ２＋Ｂ２Ｏ３］／Ａｌ２Ｏ３＝５．５〜９．０（質量％比）、Ｎａ２Ｏ／Ｆ＝２．０〜４．０（質量％比）であることを特徴とする光導波路用ガラスであり、請求項９に記載の発明は、酸化物基準の質量％で、Ｂ２Ｏ３＝１９〜２７％、および含有する金属酸化物の一部または全部を置換した弗化物のＦ（弗素）としての合計量として０．５〜６％を含有し、［ＳｉＯ２＋Ｂ２Ｏ３］／Ａｌ２Ｏ３＝５．５〜９．０（質量％比）、Ｎａ２Ｏ／Ｆ＝２．０〜４．０（質量％比）であることを特徴とする光導波路用ガラスであり、請求項１０に記載の発明は、酸化物基準の質量％で、Ａｌ２Ｏ３＝７〜１５％、および含有する金属酸化物の一部または全部を置換した弗化物のＦ（弗素）としての合計量として０．５〜６％を含有し、［ＳｉＯ２＋Ｂ２Ｏ３］／Ａｌ２Ｏ３＝５．５〜９．０（質量％比）、Ｎａ２Ｏ／Ｆ＝２．０〜４．０（質量％比）であることを特徴とする光導波路用ガラスであり、請求項１１に記載の発明は、酸化物基準の質量％で、Ｎａ２Ｏ＝６〜１３％、および含有する金属酸化物の一部または全部を置換した弗化物のＦ（弗素）としての合計量として０．５〜６％を含有し、［ＳｉＯ２＋Ｂ２Ｏ３］／Ａｌ２Ｏ３＝５．５〜９．０（質量％比）、Ｎａ２Ｏ／Ｆ＝２．０〜４．０（質量％比）であることを特徴とする光導波路用ガラスである。
【００１１】
以下、本発明の光導波路用ガラス組成物において、ガラス組成を上記のように限定した理由を示す。尚、組成は酸化物に換算した時の質量％により表されたものである。また、Ｆについては上記金属酸化物の一部または全部を置換した弗化物のＦ（弗素）としての合計量を質量％で表したものである。ＳｉＯ２はガラスを形成する上で主要な成分であるとともに、光導波路基板用として所望の屈折率を得るために重要な成分であるが、５０％未満では所望とする屈折率を得ることが困難となり、また耐水性や耐酸性も低下する。また６０％を超えると溶解が困難になると共に、均質なガラスを得難くなる。尚、上記効果をより高めるためには、下限が５１％、上限が５９％とすると好ましく、更に下限が５２％、上限が５８％とするのがより好ましい。
【００１２】
Ｂ２Ｏ３もガラスを形成する上で主要な成分であるとともに、光導波路基板用として好適な屈折率を得るために重要な成分であるが、Ｂ２Ｏ３が１９％未満では所望とする屈折率を得難く、また溶解性が悪化し、均質なガラスを得難くなる。また２７％を超えると耐水性が劣化する傾向となる。尚、上記効果をより高めるためには、下限が２０％、上限が２６％とすると好ましく、更に下限が２１％、上限が２６％とするのがより好ましい。
【００１３】
Ａｌ２Ｏ３はＦを安定化させ、溶融中ガラス内に維持させるという効果を有するため、本願に於いて重要な役割を担う成分であるが、７％未満では化学的耐久性が劣化する傾向となり、また１５％を超えると溶解性が低下する傾向となって、均質なガラスを得難くなる。尚、上記効果をより高めるためには、下限が８％、上限が１４％とすると好ましく、更に下限が９％、上限が１３％とするのがより好ましい。
【００１４】
尚、所望の屈折率と化学的耐久性を両立させるためには、［ＳｉＯ２＋Ｂ２Ｏ３］／Ａｌ２Ｏ３の下限を５．５、上限を９．０（質量％比）とすることが好ましい。尚、より好ましくは下限が６．０、上限が８．５であり、最も好ましくは下限が６．２、上限が８．２である。
【００１５】
Ｎａ２Ｏは光導波路を形成する際のイオン交換に必要な成分で、特にＡｇとのイオン交換に於いて良好なイオン交換を可能とする重要な成分であるが、６％未満では光導波路を形成する際のイオン交換が困難となり易く、また溶解性が低下する傾向となる。また１３％を超えると屈折率が必要以上に増加する傾向となり、また耐水性や耐酸性といった化学的耐久性も低下する傾向となる。尚、上記効果をより高めるためには、下限が７％、上限が１２％とすると好ましく、更に下限が８％、上限が１１％とするのがより好ましい。
【００１６】
Ｆは１．４５〜１．５０の屈折率を維持するために必要な成分であり、０．５％未満では光導波路基板用として好適な屈折率を得難く、また溶解性が低下する傾向となる。更にイオン交換する際の拡散速度も低下する傾向が認められることから、拡散作用に全体にも悪影響を及ぼすものと思われる。また６％を超えると均質なガラスを得難くなる。尚、上記効果をより高めるためには、下限が１．５％、上限が５．０％とすると好ましく、更に下限が２．０％、上限が４．０％とするのがより好ましい。
【００１７】
イオン交換において十分なイオン拡散速度を維持するためには上記組成範囲の他に、Ｆに対するＮａ２Ｏの質量％の比が２．０〜４．０であることが好ましい。尚、より好ましくは下限が２．２、上限が３．７であり、最も好ましくは下限が２．５、上限が３．５である。
【００１８】
また、Ｓｂ２Ｏ３および／またはＡｓ２Ｏ３はガラスの清澄剤として加えられるが、Ｓｂ２Ｏ３および／またはＡｓ２Ｏ３のは０．１％ではその効果が得られず、また１．０％を超えると屈折率を必要以上に増大させる傾向がある。尚、上記効果をより高めるためには、上限が０．７％とするのが好ましい。
【００１９】
得られるガラス組成物の屈折率（ｎｄ）およびアッベ数（νｄ）については、光導波路のイオン交換後におけるイオン交換部分の屈折率が、接合される光ファイバのコア部分と同一または近似していることが望ましい。通常、光通信に於いて用いられる光ファイバのコア部分は屈折率（ｎｄ）が１．４９〜１．５０の範囲内であるため、本願の光導波路基板用に好適なガラス組成物の屈折率（ｎｄ）は導波路部のイオン交換による屈折率上昇を鑑みて、１．４５〜１．４９の範囲内とすることが好ましい。またアッベ数については、光導波路の設計上の観点から６０〜６７であることが好ましい。尚、光ファイバとの接合について、より高度な最適化を実現すべく、本願の光導波路基板用に好適なガラス組成物の屈折率（ｎｄ）は１．４６〜１．４８５、アッベ数（νｄ）が６１〜６６の範囲にあるものがより好ましく、更に、屈折率（ｎｄ）が１．４７〜１．４８５、アッベ数（νｄ）が６２〜６６の範囲にあるものが最も好ましい。
【００２０】
また、本願の光導波路基板用に好適なガラス組成物においては、▲１▼ガラスを着色させる効果を有する成分（特にＣｒ成分，Ｃｕ成分，Ｆｅ成分，Ｃｏ成分，Ｎｉ成分，Ｃｄ成分，Ｍｎ成分，Ｓｎ成分）、▲２▼ガラスの失透傾向を増加させる効果のある成分（特にＺｒ成分，Ｔｉ成分）、▲３▼ガラスの化学的耐久性を低下させ易くする効果を有する成分（特にＭｇ成分，Ｃａ成分，Ｓｒ成分，Ｂａ成分等のアルカリ土類成分、またはＺｎ成分，Ｐ成分）、▲４▼イオン交換に於いて悪影響を及ぼしやすい成分（特にＬｉ成分、更にＡｇとのイオン交換においてはＫ成分，Ｃｓ成分）、▲５▼揮発性が高いのために組成変動を生じさせ易くする効果を有するＮ成分、▲６▼所望の屈折率を得難くする傾向のあるＴｅ成分，Ｔａ成分，Ｍｏ成分，Ｎｂ成分，Ｗ成分，Ｂｉ成分、または希土類元素成分（特にＣｅ成分，Ｐｒ成分，Ｎｄ成分，Ｓｍ成分，Ｅｕ成分，Ｇｄ成分，Ｔｂ成分，Ｄｙ成分，Ｈｏ成分，Ｅｒ成分，Ｔｍ成分，Ｙｂ成分，Ｌｕ成分）、▲７▼環境上好ましくないＰｂ成分を実質的に含まないことが好ましい。
【００２１】
【発明の実施の形態】
表のガラス組成に示したそれぞれの酸化物原料の所定量を十分混合して調合物を得た。この調合物を白金ルツボに入れ、１２５０℃〜１４８０℃の電気炉中で６〜９時間溶解した。十分攪拌してガラスを均質化した後、金型枠に流し込み、徐冷して表１に示したガラスを得た。イオン交換については、第１のイオン交換では３００℃の硝酸銀の溶融塩中にガラスを１時間浸漬し、第２のイオン交換では電圧１００Ｖを印加した３００℃の硝酸ナトリウムの溶融塩中にガラスを１時間浸漬して行なった。表１には、本願発明のガラス組成物の組成と得られたガラス組成物の特性を示し、表２は本発明の範囲外となる組成のガラス組成物について、表１の実施例と同様な方法で作成しテストを行った結果を示した。尚、特性としては、屈折率（ｎｄ）およびアッベ数、ならびにＡｇイオンによるイオン交換後の屈折率、光導波路形成の容易性を示した。屈折率測定はＣａｒｌ Ｚｅｉｓｓ Ｊｅｎａ屈折計 ＰＲ−２型により測定した。
【実施例】
【表１】
【表２】
【００２２】
いずれの実施例においても、屈折率（ｎｄ）は１．４７〜１．４８５およびアッベ数は６２〜６５の範囲を満足するガラス組成物が得られた。また、このガラス組成物は、失透，脈理，スジの発生が少なく、高均質であり、溶解性および成形性も優れていた。更にＫ２Ｏを含有していないために、第２のイオン交換（電界印加イオン交換）時の溶融塩調整に於いて、ＫとＮａの比率を元々のガラスの組成に応じて調整する必要がないため、光導波路を形成するのが容易であるとともに、ガラス内部に不必要な圧縮応力を生じることがないので、従来のガラスを用いるよりも導波路の形成に好適であった。また光透過率については、一般的に使用される通信帯の波長（１５５０ｎｍ付近）において９０％以上を示しており、この点も導波路基板用として好適なものであることがいえる。
【００２３】
また、実施例１および実施例２のガラス組成物のイオン交換後の屈折率（ｎｄ）は実施例１では１．４９２、実施例２では１．４９１であった。
一方、本発明に含まれない４種の比較例のガラス組成およびガラスの特性を表２に示す。比較例ａからｃはイオン交換に使用されているような一般的に市販されているガラスである。比較例ａはソーダライムガラス、比較例ｂはアルミノホウケイ酸塩ガラス、比較例ｃはアルミノケイ酸塩ガラスである。比較例ｄは特開平３−５４１３２の実施例１に記載された組成である。比較例ａ、比較例ｂはいずれもＮａ２Ｏ成分の他にＫ２Ｏ成分を含んでおり、電解印加イオン交換（第２のイオン交換）領域は元々のガラスに比べて、アルカリ成分の組成が異なるため、好適な光導波路を形成するのが困難であった。また、Ｎａ２Ｏ成分とＫ２Ｏ成分の両方を含む溶融塩を調整してイオン交換を行ってみたものの、元々のガラスの組成とほぼ同一となるようにするのは困難であった。実施例ｃに至っては、イオン交換されるべきアルカリイオン量が少なく、十分なイオン交換ができない。実施例ｄはＦ含有量が多過ぎるため、ガラスの溶解、成形時にＦ成分の揮発が影響し、ガラス内部に脈理が生じやすくなる。そのため均質なガラスが得難く、またイオン交換後に光導波路として使用する際、この脈理部分の影響で光の散乱等が起こってしまい、光導波路用のガラスとして適切ではない。
【００２４】
【発明の効果】
以上のように本発明の光導波路用ガラス組成物によれば、高品質なガラスの製造が容易であり、さらに光導波路用基板材に適した諸特性を有する光導波路基板用に好適なガラス組成物が得られ、これにＡｇイオン等によるイオン交換処理を行って作成した光導波路は、光導波路として良好な性能を示したる
【発明の属する技術分野】
本発明は、新規なガラス組成物に関するものであり、特に光通信産業分野において、同一波長光を複数本に分割する光分岐回路、光を波長によって分ける光分波回路、その他光スイッチや光変調機器等に利用されるような、光導波路を作成するための基板に適した、ガラス組成物に関するものである。尚、本明細書に於いて、ガラス組成物とは何らの析出結晶を含まない、アモルファス状態のガラスを指しているものである。
【０００２】
【従来の技術】
各種の光通信用伝送素子，光集積回路等では、ガラス状物質からなる基板上に光導波路を形成する技術が用いられており、従来この種の光導波路の形成にはイオン交換法が採用されている。
現在、各種の光通信用伝送素子、光集積回路、あるいは光センサ用素子などの実現のためには、ガラス系光導波路を形成する技術が必要となる。この種の光導波路の形成法の一つにイオン交換法がある。イオン交換法による光導波回路の形成に関しては、Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｎｏｎ ｃｒｙｓｔａｌｌｉｎｅ Ｓｏｌｉｄｓ ４７：１９１−２００（１９８２）に一般的な総説が記載されているように、Ｌｉ２Ｏ含有ガラス，Ｎａ２Ｏ含有ガラス，Ｋ２Ｏ含有ガラス等をイオン交換した基板から製造することができる。
平面構造の光導波回路においても同様に、屈折率を増加させるイオンであるＡｇイオン，Ｔｌイオン等によりＮａイオン，Ｋイオンを交換し、ガラスに屈折率変化をもたせることによって、製造することができる。その基材ガラス材料としては、アルカリ含有アルミノケイ酸ガラス，アルカリ含有アルミノホウケイ酸ガラスやソーダライムガラスに代表されるような一般的に広く用いられているガラスが流用されている。
【０００３】
特に最近では、基板表面の散乱による伝播損失を低減するし、更に光ファイバとの低損失結合を目的として、最近では基板内部に光導波路を埋め込むという方法が広く検討されている。これは光導波路を基板表面に形成するという従来の方法では、基板表面の表面あれや基板表面上の材料などにより、導波光の散乱や吸収が発生し、導波光のエネルギーのしみ出しが基板表面上までも起こっているため、この影響を回避すべく、光導波路を基板内部に埋め込むというものである。この方法は、ガラス基板表面に平面（２次元）的な所望の導波路パターンに対応する高屈折率領域を作成し、基板中に埋め込むというものであり、この技術は、特に線幅の異なる埋め込み型光導波路を有する光集積回路の製造に好適な方法である。
【０００４】
特にイオン交換法で光導波路を形成する場合、基板表面の散乱による基板損失を低減することを目的として、基板内部に所望の光導波路を埋め込む２段階イオン交換法（例えば特開２００１−２２１９２６号公報等）を用いるのが有用である。２段階イオン交換法は、熱イオン交換により所望の屈折率増加領域を形成する第１のイオン交換工程と、電界印加電圧により該屈折率増加領域を基板深さ方向に埋め込む第２のイオン交換工程を組み合わせる方法である。第１のイオン交換工程では、アルカリを含むガラス基板上に、Ｔｉ膜等で形成した所望の光導波路パターンを有するイオン交換制御膜を形成し、屈折率を増加させる１価イオン（ＡｇあるいはＴｌ等）を含む硝酸塩や硫酸塩の溶融塩に適当な時間浸漬してイオン交換を行なうことにより、基板表面に所望の光導波路領域となるための屈折率増加領域を形成する。そして、この第１のイオン交換工程後、前記イオン交換制御膜をエッチング等により除去する。次いで第２のイオン交換工程では、ガラス基板をＮａまたはＫイオンのいずれか一方を含む溶融塩中に浸漬し、電界を印加しながらイオン交換することによって、ＡｇあるいはＴｌイオンによる屈折率増加領域をガラス基板の深さ方向に埋め込む。尚、第１のイオン交換工程でＡｇイオンと交換を行なわせる場合には第２のイオン交換における溶融塩としてＮａイオンのみを含む硝酸塩や硫酸塩を用い、第１のイオン交換工程でＴｌイオン交換を行なわせる場合には第２のイオン交換における溶融塩としてＫイオンのみを含む硝酸塩や硫酸塩を用いる場合が多い。
【０００５】
尚、２段階イオン交換法で形成される光導波路において、ガラス基板中に第２のイオン交換が行われた領域のガラス組成は、第２のイオン交換工程で使用する溶融塩の種類，その組成，処理温度や時間の影響を大きく受ける。もし、第２のイオン交換によりイオン交換された光導波路近傍のガラス組成と元々のガラス基板のガラス組成とが異なってしまと、ガラス基板の表面と内部との間に応力を生じ、ガラス基板が反るように変形する等の問題が生じる。ガラス基板が反ると、光分岐回路のように多数の光導波路を並べて埋設する場合、多芯の光ファイバーケーブルや他の光導波路素子と結合において位置ずれが生じ、結合損失が大きくなる。また、上記のように第２のイオン交換によりイオン交換された領域のガラス組成と元々のガラス基板のガラス組成とが異なると、光導波路領域の周囲にあるガラスの屈折率が一定でなくなってしまうため、光伝播損失も大きくなる。
【０００６】
光導波路を作成する上で、前記のようなアルミノホウケイ酸ガラスやソーダライムガラスに代表されるような一般目的用に製造されたガラスを用いるのは決して得策とは言い難い。それはこれらのガラスにおいて、アルカリ成分を単独で用いる（すなわちＫのみを含むガラスやＮａのみを含むというガラス）ということは、ほとんど行われていない。これは、耐候性や強度をより高めるという目的を達成するためである。しかし第２のイオン交換（電界印加イオン交換）における溶融塩は、単に元々のガラス組成のアルカリの比率に合わせればよいというものではなく、その他の諸条件によりそのアルカリの比率を調整しなければならず、これには十分な経験の蓄積が必要となる。このため電界印加イオン交換領域（第２のイオン交換領域）と元々のガラス内部ではそのアルカリ成分の組成を同一にすることが難しく、前述のような問題が生じてしまう。例えば、特開２００１−３３６４５号公報「光導波路素子及びその製造方法」では、電界印加イオン交換（第２のイオン交換）時の溶融塩の組成において、Ｋ成分およびＮａ成分の比率を元々の基板用ガラスの組成に応じて調整し、光導波路周辺のガラスと元々の基板用ガラスの組成をほぼ等しくさせる技術について開示している。しかし、この調整については前述のように十分な経験を必要とするものであり、光導波路周辺のガラスと元々の基板用ガラスの組成をほぼ等しくさせるということを容易に実現できるものではない。更に、ＮａおよびＫを含むガラス基板にＴｌイオン交換を行なった光導波路では、等価屈折率差（複屈折）は５．８×１０−４程度であるのに対し、Ｎａイオンのみを含むガラス基板にＴｌイオン交換した光導波路では、その等価屈折率差（複屈折）は２桁以上も小さくなる。
【０００７】
特開平８−８６９２７号公報には光導波路デバイスが、また特開２００１−２１７４５公報には埋め込み型光導波路の製造方法について開示がなされている。この方法はアルミノホウケイ酸塩系ガラスにイオン交換を施し、光導波路を形成する製造方法に関するものであるが、光導波路を形成するガラス材料として、複数種類のアルカリ成分を含有しているため、前述のような理由により好適なものとは言えず、またその詳細なガラス組成については何ら言及されていない。
【０００８】
特開平３−５４１３２号公報には、重量％でＳｉＯ２：４８〜５５％，Ｂ２Ｏ３：２３〜２８％，Ａｌ２Ｏ３：７〜１２％，Ｎａ２Ｏ：７〜９％，Ｋ２Ｏ：０〜２．５％および分析による４〜８％のＦから実質的に成る組成範囲を有し、約１．４６５以下の屈折率と８０×１０−７／℃以下の熱膨張率を有するフルオロホウケイ酸塩ガラスおよびクラッド品を開示しているが、このガラスは特にクラッドガラス繊維用ガラスとして、ファイバーオプティックバンドルに適しているものであるが、開示されているガラスはＦに対するＮａ２Ｏの質量％の比が適切ではないため、イオン交換の際に十分なイオン拡散速度を得ることが困難である。したがって、光導波路の作成に適したイオン交換特性を有した光導波路用基板ガラスとは言い難い。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
光導波路と接合される光ファイバは、一般的にＧｅを添加した石英ガラスが用いられており、伝播損失を低減させるためには光ファイバと光導波路とを接合したとき、光ファイバのコア部分と光導波路の導波路部分の屈折率が同一であることが望まれ、更に、伝播損失を低減させるための技術も必要となってくる。したがって本発明の目的は、このような光導波路用基板材に適した各種特性を有し、且つ光導波路の作成において、特に良好なイオン交換性を有した光導波路用のガラス組成物を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明者による試験研究の結果、光導波路用基板材に適した諸特性を有し、且つ光導波路の作成に特に適したイオン交換性を有する、光導波路用に好適なアモルファスガラス組成物を見出した。すなわち請求項１に記載の発明は、酸化物基準の質量％で
ＳｉＯ２ ５０〜６０％、
Ｂ２Ｏ３ １９〜２７％、
Ａｌ２Ｏ３ ７〜１５％、
Ｎａ２Ｏ ６〜１３％、
Ｓｂ２Ｏ３および／またはＡｓ２Ｏ３ ０．１〜１．０％、
および上記金属酸化物の一部または全部を置換した弗化物のＦ（弗素）としての合計量として０．５〜６％を含有し、
［ＳｉＯ２＋Ｂ２Ｏ３］／Ａｌ２Ｏ３＝５．５〜９．０（質量％比）、
Ｎａ２Ｏ／Ｆ＝２．０〜４．０（質量％比）であることを特徴とするガラス組成物であり、請求項２に記載の発明は、屈折率（ｎｄ）が１．４５〜１．４９、アッベ数が６０〜６７であることを特徴とする請求項１に記載のガラス組成物であり、請求項３に記載の発明は、Ｎａイオンより大きなイオン半径を有する一価の金属イオンで置換されたことを特徴とする、請求項１または２に記載のイオン交換されたガラス組成物であり、請求項４に記載の発明は、Ａｇイオン，Ｔｌイオン，Ｃｓイオンの中から選ばれる少なくとも１種以上の金属イオンで置換されたことを特徴とする、請求項１〜３のいずれかに記載のイオン交換されたガラス組成物であり、請求項５に記載の発明は、Ａｇイオンでイオン交換されたことを特徴とする、請求項１〜４のいずれかに記載のガラス組成物であり、請求項６に記載の発明は、Ａｇイオンで部分的にイオン交換されたことを特徴とする、請求項１〜５のいずれかに記載のガラス組成物であり、請求項７に記載の発明は、Ｓｉ成分，Ｂ成分，Ａｌ成分，Ｎａ成分，Ｆ成分を含有し、これら組成物（酸化物基準の質量％）において、［ＳｉＯ２＋Ｂ２Ｏ３］／Ａｌ２Ｏ３＝５．５〜９．０（質量％比）、Ｎａ２Ｏ／Ｆ＝２．０〜４．０（質量％比）であることを特徴とする光導波路用ガラスであり、請求項８に記載の発明は、酸化物基準の質量％で、ＳｉＯ２＝５０〜６０％、および含有する金属酸化物の一部または全部を置換した弗化物のＦ（弗素）としての合計量として０．５〜６％を含有し、［ＳｉＯ２＋Ｂ２Ｏ３］／Ａｌ２Ｏ３＝５．５〜９．０（質量％比）、Ｎａ２Ｏ／Ｆ＝２．０〜４．０（質量％比）であることを特徴とする光導波路用ガラスであり、請求項９に記載の発明は、酸化物基準の質量％で、Ｂ２Ｏ３＝１９〜２７％、および含有する金属酸化物の一部または全部を置換した弗化物のＦ（弗素）としての合計量として０．５〜６％を含有し、［ＳｉＯ２＋Ｂ２Ｏ３］／Ａｌ２Ｏ３＝５．５〜９．０（質量％比）、Ｎａ２Ｏ／Ｆ＝２．０〜４．０（質量％比）であることを特徴とする光導波路用ガラスであり、請求項１０に記載の発明は、酸化物基準の質量％で、Ａｌ２Ｏ３＝７〜１５％、および含有する金属酸化物の一部または全部を置換した弗化物のＦ（弗素）としての合計量として０．５〜６％を含有し、［ＳｉＯ２＋Ｂ２Ｏ３］／Ａｌ２Ｏ３＝５．５〜９．０（質量％比）、Ｎａ２Ｏ／Ｆ＝２．０〜４．０（質量％比）であることを特徴とする光導波路用ガラスであり、請求項１１に記載の発明は、酸化物基準の質量％で、Ｎａ２Ｏ＝６〜１３％、および含有する金属酸化物の一部または全部を置換した弗化物のＦ（弗素）としての合計量として０．５〜６％を含有し、［ＳｉＯ２＋Ｂ２Ｏ３］／Ａｌ２Ｏ３＝５．５〜９．０（質量％比）、Ｎａ２Ｏ／Ｆ＝２．０〜４．０（質量％比）であることを特徴とする光導波路用ガラスである。
【００１１】
以下、本発明の光導波路用ガラス組成物において、ガラス組成を上記のように限定した理由を示す。尚、組成は酸化物に換算した時の質量％により表されたものである。また、Ｆについては上記金属酸化物の一部または全部を置換した弗化物のＦ（弗素）としての合計量を質量％で表したものである。ＳｉＯ２はガラスを形成する上で主要な成分であるとともに、光導波路基板用として所望の屈折率を得るために重要な成分であるが、５０％未満では所望とする屈折率を得ることが困難となり、また耐水性や耐酸性も低下する。また６０％を超えると溶解が困難になると共に、均質なガラスを得難くなる。尚、上記効果をより高めるためには、下限が５１％、上限が５９％とすると好ましく、更に下限が５２％、上限が５８％とするのがより好ましい。
【００１２】
Ｂ２Ｏ３もガラスを形成する上で主要な成分であるとともに、光導波路基板用として好適な屈折率を得るために重要な成分であるが、Ｂ２Ｏ３が１９％未満では所望とする屈折率を得難く、また溶解性が悪化し、均質なガラスを得難くなる。また２７％を超えると耐水性が劣化する傾向となる。尚、上記効果をより高めるためには、下限が２０％、上限が２６％とすると好ましく、更に下限が２１％、上限が２６％とするのがより好ましい。
【００１３】
Ａｌ２Ｏ３はＦを安定化させ、溶融中ガラス内に維持させるという効果を有するため、本願に於いて重要な役割を担う成分であるが、７％未満では化学的耐久性が劣化する傾向となり、また１５％を超えると溶解性が低下する傾向となって、均質なガラスを得難くなる。尚、上記効果をより高めるためには、下限が８％、上限が１４％とすると好ましく、更に下限が９％、上限が１３％とするのがより好ましい。
【００１４】
尚、所望の屈折率と化学的耐久性を両立させるためには、［ＳｉＯ２＋Ｂ２Ｏ３］／Ａｌ２Ｏ３の下限を５．５、上限を９．０（質量％比）とすることが好ましい。尚、より好ましくは下限が６．０、上限が８．５であり、最も好ましくは下限が６．２、上限が８．２である。
【００１５】
Ｎａ２Ｏは光導波路を形成する際のイオン交換に必要な成分で、特にＡｇとのイオン交換に於いて良好なイオン交換を可能とする重要な成分であるが、６％未満では光導波路を形成する際のイオン交換が困難となり易く、また溶解性が低下する傾向となる。また１３％を超えると屈折率が必要以上に増加する傾向となり、また耐水性や耐酸性といった化学的耐久性も低下する傾向となる。尚、上記効果をより高めるためには、下限が７％、上限が１２％とすると好ましく、更に下限が８％、上限が１１％とするのがより好ましい。
【００１６】
Ｆは１．４５〜１．５０の屈折率を維持するために必要な成分であり、０．５％未満では光導波路基板用として好適な屈折率を得難く、また溶解性が低下する傾向となる。更にイオン交換する際の拡散速度も低下する傾向が認められることから、拡散作用に全体にも悪影響を及ぼすものと思われる。また６％を超えると均質なガラスを得難くなる。尚、上記効果をより高めるためには、下限が１．５％、上限が５．０％とすると好ましく、更に下限が２．０％、上限が４．０％とするのがより好ましい。
【００１７】
イオン交換において十分なイオン拡散速度を維持するためには上記組成範囲の他に、Ｆに対するＮａ２Ｏの質量％の比が２．０〜４．０であることが好ましい。尚、より好ましくは下限が２．２、上限が３．７であり、最も好ましくは下限が２．５、上限が３．５である。
【００１８】
また、Ｓｂ２Ｏ３および／またはＡｓ２Ｏ３はガラスの清澄剤として加えられるが、Ｓｂ２Ｏ３および／またはＡｓ２Ｏ３のは０．１％ではその効果が得られず、また１．０％を超えると屈折率を必要以上に増大させる傾向がある。尚、上記効果をより高めるためには、上限が０．７％とするのが好ましい。
【００１９】
得られるガラス組成物の屈折率（ｎｄ）およびアッベ数（νｄ）については、光導波路のイオン交換後におけるイオン交換部分の屈折率が、接合される光ファイバのコア部分と同一または近似していることが望ましい。通常、光通信に於いて用いられる光ファイバのコア部分は屈折率（ｎｄ）が１．４９〜１．５０の範囲内であるため、本願の光導波路基板用に好適なガラス組成物の屈折率（ｎｄ）は導波路部のイオン交換による屈折率上昇を鑑みて、１．４５〜１．４９の範囲内とすることが好ましい。またアッベ数については、光導波路の設計上の観点から６０〜６７であることが好ましい。尚、光ファイバとの接合について、より高度な最適化を実現すべく、本願の光導波路基板用に好適なガラス組成物の屈折率（ｎｄ）は１．４６〜１．４８５、アッベ数（νｄ）が６１〜６６の範囲にあるものがより好ましく、更に、屈折率（ｎｄ）が１．４７〜１．４８５、アッベ数（νｄ）が６２〜６６の範囲にあるものが最も好ましい。
【００２０】
また、本願の光導波路基板用に好適なガラス組成物においては、▲１▼ガラスを着色させる効果を有する成分（特にＣｒ成分，Ｃｕ成分，Ｆｅ成分，Ｃｏ成分，Ｎｉ成分，Ｃｄ成分，Ｍｎ成分，Ｓｎ成分）、▲２▼ガラスの失透傾向を増加させる効果のある成分（特にＺｒ成分，Ｔｉ成分）、▲３▼ガラスの化学的耐久性を低下させ易くする効果を有する成分（特にＭｇ成分，Ｃａ成分，Ｓｒ成分，Ｂａ成分等のアルカリ土類成分、またはＺｎ成分，Ｐ成分）、▲４▼イオン交換に於いて悪影響を及ぼしやすい成分（特にＬｉ成分、更にＡｇとのイオン交換においてはＫ成分，Ｃｓ成分）、▲５▼揮発性が高いのために組成変動を生じさせ易くする効果を有するＮ成分、▲６▼所望の屈折率を得難くする傾向のあるＴｅ成分，Ｔａ成分，Ｍｏ成分，Ｎｂ成分，Ｗ成分，Ｂｉ成分、または希土類元素成分（特にＣｅ成分，Ｐｒ成分，Ｎｄ成分，Ｓｍ成分，Ｅｕ成分，Ｇｄ成分，Ｔｂ成分，Ｄｙ成分，Ｈｏ成分，Ｅｒ成分，Ｔｍ成分，Ｙｂ成分，Ｌｕ成分）、▲７▼環境上好ましくないＰｂ成分を実質的に含まないことが好ましい。
【００２１】
【発明の実施の形態】
表のガラス組成に示したそれぞれの酸化物原料の所定量を十分混合して調合物を得た。この調合物を白金ルツボに入れ、１２５０℃〜１４８０℃の電気炉中で６〜９時間溶解した。十分攪拌してガラスを均質化した後、金型枠に流し込み、徐冷して表１に示したガラスを得た。イオン交換については、第１のイオン交換では３００℃の硝酸銀の溶融塩中にガラスを１時間浸漬し、第２のイオン交換では電圧１００Ｖを印加した３００℃の硝酸ナトリウムの溶融塩中にガラスを１時間浸漬して行なった。表１には、本願発明のガラス組成物の組成と得られたガラス組成物の特性を示し、表２は本発明の範囲外となる組成のガラス組成物について、表１の実施例と同様な方法で作成しテストを行った結果を示した。尚、特性としては、屈折率（ｎｄ）およびアッベ数、ならびにＡｇイオンによるイオン交換後の屈折率、光導波路形成の容易性を示した。屈折率測定はＣａｒｌ Ｚｅｉｓｓ Ｊｅｎａ屈折計 ＰＲ−２型により測定した。
【実施例】
【表１】
いずれの実施例においても、屈折率（ｎｄ）は１．４７〜１．４８５およびアッベ数は６２〜６５の範囲を満足するガラス組成物が得られた。また、このガラス組成物は、失透，脈理，スジの発生が少なく、高均質であり、溶解性および成形性も優れていた。更にＫ２Ｏを含有していないために、第２のイオン交換（電界印加イオン交換）時の溶融塩調整に於いて、ＫとＮａの比率を元々のガラスの組成に応じて調整する必要がないため、光導波路を形成するのが容易であるとともに、ガラス内部に不必要な圧縮応力を生じることがないので、従来のガラスを用いるよりも導波路の形成に好適であった。また光透過率については、一般的に使用される通信帯の波長（１５５０ｎｍ付近）において９０％以上を示しており、この点も導波路基板用として好適なものであることがいえる。
【００２３】
また、実施例１および実施例２のガラス組成物のイオン交換後の屈折率（ｎｄ）は実施例１では１．４９２、実施例２では１．４９１であった。
一方、本発明に含まれない４種の比較例のガラス組成およびガラスの特性を表２に示す。比較例ａからｃはイオン交換に使用されているような一般的に市販されているガラスである。比較例ａはソーダライムガラス、比較例ｂはアルミノホウケイ酸塩ガラス、比較例ｃはアルミノケイ酸塩ガラスである。比較例ｄは特開平３−５４１３２の実施例１に記載された組成である。比較例ａ、比較例ｂはいずれもＮａ２Ｏ成分の他にＫ２Ｏ成分を含んでおり、電解印加イオン交換（第２のイオン交換）領域は元々のガラスに比べて、アルカリ成分の組成が異なるため、好適な光導波路を形成するのが困難であった。また、Ｎａ２Ｏ成分とＫ２Ｏ成分の両方を含む溶融塩を調整してイオン交換を行ってみたものの、元々のガラスの組成とほぼ同一となるようにするのは困難であった。実施例ｃに至っては、イオン交換されるべきアルカリイオン量が少なく、十分なイオン交換ができない。実施例ｄはＦ含有量が多過ぎるため、ガラスの溶解、成形時にＦ成分の揮発が影響し、ガラス内部に脈理が生じやすくなる。そのため均質なガラスが得難く、またイオン交換後に光導波路として使用する際、この脈理部分の影響で光の散乱等が起こってしまい、光導波路用のガラスとして適切ではない。
【００２４】
【発明の効果】
以上のように本発明の光導波路用ガラス組成物によれば、高品質なガラスの製造が容易であり、さらに光導波路用基板材に適した諸特性を有する光導波路基板用に好適なガラス組成物が得られ、これにＡｇイオン等によるイオン交換処理を行って作成した光導波路は、光導波路として良好な性能を示したる
Claims (11)
- 酸化物基準の質量％で
ＳｉＯ２ ５０〜６０％、
Ｂ２Ｏ３ １９〜２７％、
Ａｌ２Ｏ３ ７〜１５％、
Ｎａ２Ｏ ６〜１３％、
Ｓｂ２Ｏ３および／またはＡｓ２Ｏ３ ０．１〜１．０％、
および上記金属酸化物の一部または全部を置換した弗化物のＦ（弗素）としての合計量として０．５〜６％を含有し、
［ＳｉＯ２＋Ｂ２Ｏ３］／Ａｌ２Ｏ３＝５．５〜９．０（質量％比）、
Ｎａ２Ｏ／Ｆ＝２．０〜４．０（質量％比）であることを特徴とするガラス組成物。 - 屈折率（ｎｄ）が１．４５〜１．４９、アッベ数が６０〜６７であることを特徴とする請求項１に記載のガラス組成物。
- Ｎａイオンより大きなイオン半径を有する一価の金属イオンで置換されたことを特徴とする、請求項１または２に記載のイオン交換されたガラス組成物。
- Ａｇイオン，Ｔｌイオン，Ｃｓイオンの中から選ばれる少なくとも１種以上の金属イオンで置換されたことを特徴とする、請求項１〜３のいずれかに記載のイオン交換されたガラス組成物。
- Ａｇイオンでイオン交換されたことを特徴とする、請求項１〜４のいずれかに記載のガラス組成物。
- Ａｇイオンで部分的にイオン交換されたことを特徴とする、請求項１〜５のいずれかに記載のガラス組成物。
- Ｓｉ成分，Ｂ成分，Ａｌ成分，Ｎａ成分，Ｆ成分を含有し、これら組成物（酸化物基準の質量％）において
［ＳｉＯ２＋Ｂ２Ｏ３］／Ａｌ２Ｏ３＝５．５〜９．０（質量％比）、
Ｎａ２Ｏ／Ｆ＝２．０〜４．０（質量％比）であることを特徴とする光導波路用ガラス。 - 酸化物基準の質量％で、ＳｉＯ２＝５０〜６０％、および含有する金属酸化物の一部または全部を置換した弗化物のＦ（弗素）としての合計量として０．５〜６％を含有し、
［ＳｉＯ２＋Ｂ２Ｏ３］／Ａｌ２Ｏ３＝５．５〜９．０（質量％比）、
Ｎａ２Ｏ／Ｆ＝２．０〜４．０（質量％比）であることを特徴とする光導波路用ガラス。 - 酸化物基準の質量％で、Ｂ２Ｏ３＝１９〜２７％、および含有する金属酸化物の一部または全部を置換した弗化物のＦ（弗素）としての合計量として０．５〜６％を含有し、
［ＳｉＯ２＋Ｂ２Ｏ３］／Ａｌ２Ｏ３＝５．５〜９．０（質量％比）、
Ｎａ２Ｏ／Ｆ＝２．０〜４．０（質量％比）であることを特徴とする光導波路用ガラス。 - 酸化物基準の質量％で、Ａｌ２Ｏ３＝７〜１５％、および含有する金属酸化物の一部または全部を置換した弗化物のＦ（弗素）としての合計量として０．５〜６％を含有し、
［ＳｉＯ２＋Ｂ２Ｏ３］／Ａｌ２Ｏ３＝５．５〜９．０（質量％比）、
Ｎａ２Ｏ／Ｆ＝２．０〜４．０（質量％比）であることを特徴とする光導波路用ガラス。 - 酸化物基準の質量％で、Ｎａ２Ｏ＝６〜１３％、および含有する金属酸化物の一部または全部を置換した弗化物のＦ（弗素）としての合計量として０．５〜６％を含有し、
［ＳｉＯ２＋Ｂ２Ｏ３］／Ａｌ２Ｏ３＝５．５〜９．０（質量％比）、
Ｎａ２Ｏ／Ｆ＝２．０〜４．０（質量％比）であることを特徴とする光導波路用ガラス。
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| JP4179821B2 (ja) | 2008-11-12 |
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