JP2004518602A - 多成分ガラス、ガラス繊維、ツイスター、およびテーパー - Google Patents

Abstract

【課題】カドミウムを含まない多成分ガラスの組成範囲であって、ツイスターとテーパーにおけるコアガラスとして特に適合するガラス組成を見つけることができる組成範囲を提供すること。
【解決手段】光学的ツイスターおよびテーパー用のガラス繊維におけるコアガラス（２）として特に使用するための、カドミウムを含まない多成分ガラスであって、当該ガラスが、ランタニドフリントタイプであり、かつ、主成分として、Ｂ_２Ｏ_３ ２０ − ７０、ＺｎＯ １ − １５、ランタニド酸化物 １ − ２３、ＺｒＯ_２および／またはＨｆＯ_２ １ − １０、Ａｓ_２Ｏ_３および／またはＳｂ_２Ｏ_３ ０．１ − ０．３を有する、多成分ガラス。
【選択図】図３

Description

【発明が属する技術分野】
【０００１】本発明は、ガラス繊維内のコアガラスとして使用するための、光伝送体用の多成分ガラスに関する。
【０００２】
【従来の技術】
光路として光伝送ファイバを使用する光学コンポーネントは、さまざまな分野において有用である。その適用に課せられる特殊な要件に起因して、現在市販されているツイスター（ｔｗｉｓｔｅｒ）およびテーパー（ｔａｐｅｒ）用のガラス繊維におけるコアガラスは、カドミウムを含む特定の多成分ガラスしかない。例えば、コアガラスとクラッドガラスとは、反射率が大きく異なることが望ましい。この差が大きいほど、ツイスターまたはテーパーを薄くすることができる。さらに、この用途においては、特に、膨張、硬度、結晶化に関して固有の要件が課せられる。結晶化傾向にある多成分ガラスを材質とするガラス繊維は、例えば、かなりの散乱損失を有する。
【０００３】カドミウムは、ますます、その使用が禁止されつつあるため、これに匹敵するかまたはより良好な特性を有する、カドミウムを含まないコアガラスが求められている。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
従って、本発明の目的は、カドミウムを含まない多成分ガラスの組成範囲であって、ツイスターとテーパーにおけるコアガラスに特に適合するガラス組成を見つけることができる組成範囲を提供することである。
【０００５】本発明のこの目的は、請求項１に定義される組成を特徴とする多成分ガラスによって、達成される。
【０００６】規定されている組成の範囲内において、特に、少なくとも１．７５の反射率ｎと、５２５℃〜７２５℃、特に、６００℃〜７２５℃の（米国）軟化点（（Ａｍｅｒｉｃａｎ） ｓｏｆｔｅｎｉｎｇ ｐｏｉｎｔ）を有するガラスの製造が、可能である。
【０００７】本発明は、前記コアコンポーネントが、本発明によって定義される組成を有するガラスから成ることを特徴とする、光伝送用ガラス繊維、ツイスター、またはテーパーにも関する。本発明は、このようなツイスターを有する夜間視認双眼鏡にも関する。
【０００８】本発明による（コア）ガラスの組成の特性的な特徴は、ガラスが、主成分としてＢ_２Ｏ_３、ＺｎＯ、Ｌａ_２Ｏ_３および／またはＡｓ_２Ｏ_３、Ｌａ_２Ｏ_３または別の希土類（ランタニド）酸化物、ＺｒＯ_２および／またはＨｆＯ_２と、Ｓｂ_２Ｏ_３および／またはＡｓ_２Ｏ_３を有することである。Ｌａ_２Ｏ_３または別の希土類酸化物（Ｙ_２Ｏ_３など）は、この場合にガラス形状化要素（ｇｌａｓｓ ｓｈａｐｅｒ）として機能する。
【０００９】本発明によるガラスは、Ｎａ、Ｋ、Ｌｉ、Ｃｓの酸化物をまったく含まないか、または最小限しか含まないことが望ましい。その理由は、これらの酸化物が、ガラスを軟化させ、反射率を低減させるからである。
【００１０】第一実施例においては、ガラスは、請求項５に定義される組成に従う。
【００１１】第二実施例においては、ガラスは、請求項６に定義される組成に従う。
【００１２】第三実施例においては、ガラスは、請求項７に定義される組成に従う。
【００１３】第一実施例の特性的な特徴は、膨張率αの好ましい値（６７〜７３×１０^−７Ｋ^−１の範囲内）（３０℃〜３００℃）と、粘性（６７５℃〜７２５℃の範囲の米国軟化点）との組合せにおける、わずかに高い反射率（１．７５〜１．７９の範囲）である。
第二実施例の特徴的な特徴は、αの値の範囲６３〜７１×１０^−７Ｋ^−１と、６００℃〜６９０℃の範囲の米国軟化点との組合せにおける、さらにわずかに高い反射率（１．７６〜１．７９）である。
【００１４】第三実施例の特徴的な特徴は、αの値の範囲６５〜７３×１０^−７Ｋ^−１と、６５０℃〜７２５℃の範囲の米国軟化点との組合せにおいて、さらに高い反射率値が達成できることである。
【００１５】これらの組成における主成分は、カドミウムが含まれないコアガラスにその基本特性を与えるために必要である。
【００１６】請求項に定義されるオプションの成分は、基本的な特性を微調整するため、および／または、ガラスの特性に影響することなく、付加的な特性をガラスに与えるために使用される。
【００１７】請求項８に定義される組成を有するガラスは、反射率ｎが１．８、米国軟化点７１８℃、固有伝送Ｔｉが少なくとも０．９９であり、認識される目的に対して非常に適合することが判明している。コアガラスロッドは、必要な組成を有する溶融液体から引き上げる（ｄｒａｗ）ことができる。代替えの方法は、専用の鋳型において溶融液体を形成することである。光伝送ガラス繊維は、本発明によるコアガラスと、公知の方法（例えば、二重るつぼ法（ｄｏｕｂｌｅ ｃｒｕｃｉｂｌｅ ｍｅｔｈｏｄ）またはロッドインチューブ法（ｒｏｄ−ｉｎ−ｔｕｂｅ ｍｅｔｈｏｄ））によるクラッドガラスとによって製造することができる。ファイバの束は、複数のガラス繊維から製作することができる。ファイバの束をより合わせる（ｔｗｉｓｔ）ことによって、ツイスターが得られる。このツイスターは、例えば、光電子増倍管から送られる画像を回転させ、夜間視認望遠鏡で使用される。これらの製造工程のすべてに準拠できるようにするため、この場合にもカドミウムを含まない特殊なコアガラスが必要である。（より合わされている、またはより合わされていない）ファイバの束には、小から大に拡がる断面を与えることもできる。この場合、テーパーと呼ばれるファイバの束が、関係する。
【００１８】本発明の上記およびその他の観点は、以下に説明される実施例を参照しながら明確に解明されるであろう。
【００１９】
【発明を実施するための形態】
一般的な実施例（図１）の夜間視認望遠鏡１０には、電源１１と、光ファイバシステム１２（光子が入射する入口面１３を有する）と、光電陰極１４が設けられている出口面とが、設けられている。光電陰極１４によって発せられる電子ｅは、ＭＣＰデバイスにおいて増倍（ｍｕｌｔｉｐｌｙ）される。増倍された電子は、蛍光体層１５に入射する。蛍光体層１５は、光子を発し、この光子は、ツイスターの入口面１７から、束状の伝送ファイバを介して出口面１８に進行する。
【００２０】ツイスター１６の伝送ファイバは、図２と図３に詳細に示されているように、本発明によるコアガラス２のみならず、クラッドガラス３、ＥＭＡ（強力な吸収ガラス）４と、場合によってはクラッドなどの円筒形のツイスター１６を囲む外囲ガラスを有する（図５）。実際には、クラッドガラス３は、約１．５の反射率を有することが多い。適合する材料は、例えば、Ｓｃｈｏｔｔ ８２５０である。本発明によるコアガラス２は、以下に説明される。発明者の認識に基づくと、このコアガラスは、ツイスターにおいて使用される場合、望ましくは以下の要件の１つ以上に準拠する必要がある。
【００２１】
１． 反射率：少なくとも１．７５（光の波長５９８．２９ｍｍにおいて）
２． 膨張率（３０℃〜３００℃）： ６０〜８０×１０^−７Ｋ^−１
３． 成型中の結晶化なし
４． Ｔｉ： ２５ｍｍにおいて少なくとも０．９５（Ｔｉは固有伝送、すなわち表面損失のない伝送）
５． 粘性： ６００℃〜７２５℃の（米国）軟化点
【００２２】
例：
本発明による組成の範囲内のさまざまな組成の複数のコアガラスが、ロッド形状に製作された。組成と、ロッドに対して測定された物理値とが、以下に示されている。
【００２３】

【００２４】要約すると、本発明は、光学的ツイスター、テーパーなどのための伝送ファイバにおけるコアガラスとして特に使用するための、カドミウムを含まない多成分ガラスであって、ランタニドフリント（ｌａｎｔｈａｎｉｄｅ ｆｌｉｎｔ）タイプであり、かつ次の主成分（ｍｏｌ％）を有する多成分ガラスに関する。
Ｂ_２Ｏ_３ ２０ − ７０
ＺｎＯ １ − １５
ランタニド酸化物 １ − ２３
ＺｒＯ_２および／またはＨｆＯ_２ １ − １０
Ａｓ_２Ｏ_３ ０．１ − ０．３

【図面の簡単な説明】
【図１】夜間視認望遠鏡におけるツイスターの構成を線図的に示す。
【図２】ツイスターを線図的に示す。
【図３】ツイスターの線図的な平面図を示す。図４は、図３の拡大された細部を示す。図５は、図４の拡大された細部を示す。
【符号の説明】
１０ 夜間視認望遠鏡
１１ 電源
１２ 光ファイバシステム
１３ 入口面
１４ 光電陰極
１５ 蛍光体層
１６ ツイスター
１７ 入口面
１８ 出口面
２ コアガラス
３ クラッドガラス
４ ＥＭＡ

Claims (9)

1. ガラス繊維内のコアガラスとして使用するための光伝送体用の多成分ガラスにおいて、前記ガラスが、次の組成
   ＳｉＯ_２ ０ − ４０
   Ｂ_２Ｏ_３ ２０ − ７０
   ＺｎＯ １ − １５
   ＰｂＯ ０ − ３５
   ランタニド酸化物 １ − ２３
   ＺｒＯ_２および／またはＨｆＯ_２ １ − １０
   ＭｇＯおよび／またはＣａＯ ０ − ７
   ＳｒＯおよび／またはＢａＯ ０ − ９
   ＴｉＯ_２ ０ − ４
   Ｓｂ_２Ｏ_３および／またはＡｓ_２Ｏ_３ ０．１ − ０．３
   Ｎｂ_２Ｏ_５ ０ − ５
   Ｔａ_２Ｏ_５ ０ − ３
   ＷＯ_３ ０ − ２
   Ａｌ_２Ｏ_３ ０ − ８
   Ｆ ０ − １５
   を有し（単位ｍｏｌ％）、ＣｄＯを含まず、かつ少なくとも１．７４の反射率ｎと、米国軟化点５２５℃〜７２５℃と、３０℃〜３００℃の膨張率６０〜８０×１０^−７とを有する、多成分ガラス。
2. 前記コアコンポーネントが、請求項１に記載のガラスを有することを特徴とする、光伝送用のガラス繊維。
3. 前記コアコンポーネントが、請求項１に記載のガラスを有することを特徴とする、光伝送用のツイスター。
4. 前記コアコンポーネントが、請求項１に記載のガラスを有することを特徴とする、光伝送用のテーパー。
5. 次の組成
   

   

   を有する、請求項１に記載の多成分ガラス。
6. 次の組成
   

   

   を有する、請求項１に記載の多成分ガラス。
7. 次の組成
   

   

   を有する、請求項１に記載の多成分ガラス。
8. 次の組成
   化学組成
   

   

   を有する、請求項７に記載の多成分ガラス。
9. 請求項３に記載のツイスターが設けられている夜間視認望遠鏡。

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