JP3097947B2 - カルコゲナイドガラスファイバ - Google Patents

カルコゲナイドガラスファイバ

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JP3097947B2
JP3097947B2 JP07045865A JP4586595A JP3097947B2 JP 3097947 B2 JP3097947 B2 JP 3097947B2 JP 07045865 A JP07045865 A JP 07045865A JP 4586595 A JP4586595 A JP 4586595A JP 3097947 B2 JP3097947 B2 JP 3097947B2
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Nippon Sheet Glass Co Ltd
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  • Optical Fibers, Optical Fiber Cores, And Optical Fiber Bundles (AREA)
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、赤外光の透過性に優
れ、特に赤外信号光を伝送するのに適したコア・クラッ
ド構造を有するカルコゲナイドガラスファイバに関す
る。
【0002】
【従来の技術】従来、コア・クラッド構造を有するカル
コゲナイドガラスファイバとして、例えば特開平3−8
742号公報に開示される技術が知られている。この技
術はパワー伝送用のファイバとして、特に耐熱性を向上
させるためコアガラスとクラッドガラスの夫々をAs
(ひ素)、S(硫黄)、Ge(ゲルマニウム)の三元素
から構成し、且つファイバの開口数(NA)を調整する
ためコアガラスのS(硫黄)の一部をSe(セレン)で
置換するようにしている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】ところで、上記技術の
場合、パワー伝送用の赤外線ファイバの耐熱性を高める
ため、コアガラス、クラッドガラス共にGe元素が含ま
れており、このGeを含むことによって基本的に損失を
ある程度以下に低下させることが困難となっている。ま
た、両ガラスにGeが含まれていることからファイバ成
形時に両者間に充分な熱膨張差が得られず、ファイバの
機械的強度を高めることができない。更に、上記のよう
なコア・クラッド構造の場合、光信号を伝送する際にク
ラッド側を通過する赤外光がノイズとなり、コア中を伝
送される光信号が外乱を受けるという問題がある。
【0004】
【課題を解決するための手段】そこで、赤外信号光を伝
送するにあたり、ファイバの損失を低下させるとともに
ファイバの機械的強度を向上させるため、本願の第1発
明(請求項1)は、コア・クラッド構造を有するカルコ
ゲナイドガラスファイバのコアガラスをAs(ひ素)、
S(硫黄)の二元素から構成し、クラッドガラスをAs
(ひ素)、S(硫黄)、Ge(ゲルマニウム)の三元素
から構成した。
【0005】尚、上記のコアガラスの組成は、例えばA
s:25〜55atm%、S:45〜75atm%で組成の合
計100atm%とし、クラッドガラスの組成は、As:
18〜54atm%、S:46〜80atm%、Ge:0.5
〜7atm%で組成の合計100atm%とする。
【0006】また、外乱を防止して伝送特性を向上させ
るため、本願の第2発明(請求項3)は上記カルコゲナ
イドガラスファイバの周囲を、コアガラスの屈折率より
低く、クラッドガラスの屈折率より高い第2のクラッド
ガラスで被覆し、この第2のクラッドガラスをAs(ひ
素)、S(硫黄)、Ge(ゲルマニウム)の三元素から
構成した。
【0007】尚、上記のコアガラスの組成は、例えば、
As:25〜55atm%、S:45〜75atm%で組成の
合計100atm%とし、クラッドガラスと第2のクラッ
ドガラスの組成は、As:18〜54atm%、S:46
〜80atm%、Ge:0.5〜7atm%で夫々の組成の合
計100atm%とする。
【0008】
【作用】第1発明のようにコアガラスをAs(ひ素)、
S(硫黄)の二元素から構成し、クラッドガラスにはそ
の他にGe(ゲルマニウム)を含ませることで、クラッ
ドガラスの屈折率をコアガラスより低くすることができ
る。しかもコアガラスにはGe(ゲルマニウム)が含ま
れないことから、コアガラスの損失を基本的に低下させ
ることができる。
【0009】また、クラッドガラスにGe(ゲルマニウ
ム)を含ませることでコアガラスより熱膨張率が小さく
なり、ファイバ成形時にクラッドガラスに圧縮応力を与
えることができて機械的強度を高めるのに効果がある。
そして、コアガラスとクラッドガラスの組成範囲が所定
の範囲を外れるとガラスが不安定になる。即ち、Ge
(ゲルマニウム)が0.5atm%以下ではクラッドガラ
スとして充分な屈折率差を設けることができず、7atm
%以上ではコアガラスとクラッドガラスの性質が違い過
ぎてクラッドガラスとして望ましくない。
【0010】また、第2発明のように、ガラスファイバ
の周囲を、更にコアガラスの屈折率より低く、クラッド
ガラスの屈折率より高い第2のクラッドガラスで被覆す
ることで、内側のクラッドガラスを通った光は第2のク
ラッドガラスに吸収、発散され、コアを通った信号光に
ノイズ光として外乱を与えるような悪影響を防止でき
る。この際、第2のクラッドガラスの組成範囲を所定の
範囲に限定することで、第1発明と同様な効果がある。
【0011】
【実施例】以下に本発明を具体的な実施例に基づいて詳
細に説明する。ここで、図1は本発明のカルコゲナイド
ガラスファイバの製造装置の概略断面図、図2は実施例
1のファイバの断面図、図3は実施例2のファイバの断
面図である。
【0012】カルコゲナイドガラスファイバの製造装置
は、図1に示すように、中央を大径にし下部にルツボを
形成した紡糸用ノズル管8の下位に局部加熱用ヒータ1
7、雰囲気調整箱12、ファイバ線径測定器13、樹脂
コータ14、紫外線照射箱15及びプリントローラ16
を配置している。紡糸用ノズル管8の上部には、接続用
樹脂チューブ5を介して加圧用不活性ガス入口9と減圧
用吸引口10を有する蓋4を被せている。
【0013】減圧用吸引口10には、吸引用樹脂チュー
ブ7を接続し、下端に接続用樹脂チューブ6を介してル
ツボを形成する石英チューブ3の内部に挿入したクラッ
ド用ガラスチューブ2の上縁を包持している。石英チュ
ーブ3の下端には、クラッド用ガラスチューブ2の外径
より小さく、コア用ガラスロッド1より大径のノズル8
aが開口している。
【0014】(実施例1)図1に示す製造装置を用いて
コア・クラッド構造を有するカルコゲナイドガラスファ
イバを製造した。As:40atm%、S:60atm%の組
成からなるコアガラスを外径8mmφのロッド状に研磨
加工する一方、As:34atm%、S:62atm%、G
e:4atm%の組成からなるクラッドガラスを外径1
0mmφ、内径8.5mmφのチューブ状に研磨加工
し、このチューブ状のクラッド用ガラスチューブ2内に
ロッド状のコア用ガラスロッド1を挿入する。そして、
このクラッド用ガラスチューブ2とコア用ガラスロッド
1を、下部にノズル8aを有する石英チューブ(ルツ
ボ)3に中にセットし、ルツボ3内をアルゴンガスで置
換した。
【0015】次いで、ルツボ3の下端近傍のクラッド用
ガラスチューブ2とコア用ガラスロッド1の粘度が10
ポイズになる温度まで局部加熱用ヒータ17で局部的
に加熱して、同部のクラッド用ガラスチューブ2とコア
用ガラスロッド1を融着させるとともに、クラッド用ガ
ラスチューブ2をルツボ3下端のノズル8aの周囲に均
一に溶融させた。
【0016】そして、クラッド用ガラスチューブ2の周
囲を1.5kg/cm2の圧力で加圧すると同時に、ク
ラッド用ガラスチューブ2とコア用ガラスロッド1の隙
間を10-2Torrに減圧することでクラッド用ガラス
チューブ2とコア用ガラスロッド1を完全に一体化し、
ノズル3からコア径200μmφ、クラッド径250μ
mφのファイバを連続的に紡糸した。
【0017】そして、このファイバは紡糸直後に樹脂コ
ータ14にて紫外線硬化型樹脂でコーティングされ、更
に紫外線照射箱15にてコーティングされた樹脂が硬化
され、ドラム(不図示)に巻き取られた。こうして得ら
れたファイバを測定した結果、波長2.4μmにおける
損失は0.1dB/mと低く、引張り強度は15kg/
mm2と高く、開口数NAは0.5であった。
【0018】以上のようにして紡糸されたカルコゲナイ
ドガラスファイバは、図2に示すように、As(ひ
素)、S(硫黄)の二元素から構成されたコアガラス2
0の周囲を、As(ひ素)、S(硫黄)、Ge(ゲルマ
ニウム)の三元素から構成されたクラッドガラス21で
被覆した構造を有する。
【0019】(実施例2)As:40atm%、S:60a
tm%の組成からなるコアガラスを外径2mmφのロッド
状に研磨加工するとともに、As:34atm%、S:6
2atm%、Ge:4atm%の組成からなる第1のクラッド
ガラスを外径50mmφ、内径3mmφのチューブ状に
研磨加工し、更にAs:37atm%、S:62atm%、G
e:1atm%の組成からなる第2のクラッドガラスを外
径110mmφ、内径55mmφのチューブ状に研磨加
工した。そして、第2のクラッドガラス内に第1のクラ
ッドガラスを挿入し、第1のクラッドガラス内にコアガ
ラスを挿入して、ルツボ内にセットした。そして、実施
例1と同様な方法で、コア径2.4μmφ、クラッド径
125μmφのシングルモードファイバを連続的に紡糸
した。
【0020】そして、このファイバは実施例1と同様に
紡糸直後に樹脂でコーティングされ、ドラムに巻き取ら
れた。この結果、第2のクラッドガラスの屈折率は第1
のクラッドガラスの屈折率より高くコアガラスの屈折率
より低くなる。こうして得られたファイバを測定した結
果、波長2.4μmにおける損失は0.1dB/mと低
く、引張り強度は14kg/mm2と高く、開口数NA
は0.5であった。また、クラッドを通った外乱光は殆
ど観察されなかった。
【0021】以上のようにして紡糸されたカルコゲナイ
ドガラスファイバは、図3に示すように、コアガラス2
0の周囲をクラッドガラス21で被覆したファイバを、
更にAs(ひ素)、S(硫黄)、Ge(ゲルマニウム)
の三元素から構成された第2のクラッドガラス22で被
覆した構造を有する。
【0022】(実施例3〜11)実施例1,2と同様な
方法で、表1に示すような各種の組成のガラス(実施例
3〜11)についてファイバを作製し、測定した結果を
表2に示す。ここで、表1の単位はatm%であり、表2
の損失は波長2.4μmにおける損失で単位はdB/
m、強度の単位はkg/mm2である。また、最後の比
較例はコアガラスとクラッドガラスの両方にGeを含有
させた例である。
【0023】
【表1】
【0024】
【表2】
【0025】この結果、比較例との対比から明らかなよ
うにGeを含有しないコアガラスとGeを含有するクラ
ッドガラスを用いた本案は、両方にGeを含有する場合
より明らかに損失は低下しており、引張り強度は向上し
ている。また、特にコアガラスの組成がAs:25〜5
5atm%、S:45〜75atm%の範囲で、クラッドガラ
スの組成が、As:18〜54atm%、S:46〜80a
tm%、Ge:0.5〜7atm%の範囲であれば、損失の
低下及び機械的強度の向上共に効果があった。
【0026】また、ファイバの周囲を第2のクラッドガ
ラスで覆った実施例3、4、5、7、10はいずれも第
2のクラッドガラスの屈折率が第1のクラッドガラスの
屈折率より高くコアガラスの屈折率より低くなり、特に
第2のクラッドガラスの組成がAs:18〜54atm
%、S:46〜80atm%、Ge:0.5〜7atm%の範
囲であればいずれも外乱光を防止するのに効果があるこ
とが判明した。
【0027】
【発明の効果】以上のように本発明は、クラッドガラス
にGe(ゲルマニウム)を含有させてコアガラスより屈
折率を低く抑えるとともに、コアガラスにはGe(ゲル
マニウム)を含有させないようにしたため、コアガラス
の損失を基本的に低下させることが可能となる。また、
クラッドガラスにGe(ゲルマニウム)を含有させるこ
とでコアガラスより熱膨張率が小さくなり、ファイバと
して成形した際にクラッドガラスに圧縮応力を発生させ
ることができる。すなわち、ファイバの機械的強度の向
上が図られる。
【0028】更に、ファイバの周囲を第2のクラッドガ
ラスで被覆し、この第2のクラッドガラスの屈折率を内
側のクラッドガラスの屈折率より高くコアガラスの屈折
率より低くした場合には、内側のクラッドガラスを通っ
た光は第2のクラッドガラスによって吸収、発散され、
コアを通る信号光に外乱が入るのを防止することができ
る。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明のカルコゲナイドガラスファイバの製造
装置の概略断面図
【図2】実施例1のファイバの断面図
【図3】実施例2のファイバの断面図
【符号の説明】
1…コア用ガラスロッド、2…クラッド用ガラスチュー
ブ、3…石英チューブ(ルツボ)、8…紡糸用ノズル
管、8a…ノズル、9…加圧用不活性ガス入口、10…
減圧用吸引口、12…雰囲気調整箱、13…ファイバ線
径測定器、14…樹脂コータ、15…紫外線照射箱、2
0…コアガラス、21…クラッドガラス、22…第2の
クラッドガラス。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 森本 詔三 大阪府大阪市中央区道修町3丁目5番11 号 日本板硝子株式会社内 (56)参考文献 特開 平4−333029(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) C03C 1/00 - 14/00 WPI JICSTファイル(JOIS)

Claims (4)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 コア・クラッド構造を有し、コアガラス
    がAs(ひ素)、S(硫黄)の二元素から構成され、ク
    ラッドガラスがAs(ひ素)、S(硫黄)、Ge(ゲル
    マニウム)の三元素から構成されることを特徴とするカ
    ルコゲナイドガラスファイバ。
  2. 【請求項2】 請求項1に記載のカルコゲナイドガラス
    ファイバにおいて、前記コアガラスの組成は、As:2
    5〜55atm%、S:45〜75atm%で組成の合計10
    0atm%であり、前記クラッドガラスの組成は、As:
    18〜54atm%、S:46〜80atm%、Ge:0.5
    〜7atm%で組成の合計100atm%であることを特徴と
    するカルコゲナイドガラスファイバ。
  3. 【請求項3】 請求項1に記載のカルコゲナイドガラス
    ファイバの周囲を、前記コアガラスの屈折率より低く、
    前記クラッドガラスの屈折率より高い第2のクラッドガ
    ラスで被覆し、この第2のクラッドガラスをAs(ひ
    素)、S(硫黄)、Ge(ゲルマニウム)の三元素から
    構成したことを特徴とするカルコゲナイドガラスファイ
    バ。
  4. 【請求項4】 請求項3に記載のカルコゲナイドガラス
    ファイバにおいて、前記コアガラスの組成は、As:2
    5〜55atm%、S:45〜75atm%で組成の合計10
    0atm%であり、前記クラッドガラスと第2のクラッド
    ガラスの組成は、As:18〜54atm%、S:46〜
    80atm%、Ge:0.5〜7atm%で夫々の組成の合計
    100atm%であることを特徴とするカルコゲナイドガ
    ラスファイバ。
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