JPH01234343A - 赤外光透過ガラス及びそのガラスを用いたガラスファイバー - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、波長域２〜１７μｍで赤外光透過性を持ち、
特に６〜１３μｍの赤外光を低損失で伝送できる赤外光
透過ファイバーの製作に適するガラス材料及びその材料
を用いたガラスファイバーに関するものである。

［従来の技術１ 従来、波長域での赤外光透過ガラス材料としては、赤外
光吸収端が長波長に位置するカルコゲナイドガラス及び
カルコハライドガラスが有望視されている。

カルコゲナイドガラスの例としては、Ａｓ−８系ガラス
、Ｇｅ−８ｅ系ガラス、Ｇｅ−Ａｓ−８ｅ系ガラス及び
Ｇｅ−Ａｓ−３ｅ−Ｔｅ系ガラスファイバーなど組成に
ＳやＳｅ等を含む材料が考えられ゛（いる。

しかしながら、これらの光ファイバーは以下に述べる点
で欠点があり、波長域６〜１３μｍの赤外光を低損失で
透過し、特に炭酸ガスレーザー波長１０．６μｍを低損
失で伝送する長尺で安定な光ファイバーを実現すること
はできなかった。

［発明が解決しようとする課題］ ＳやＳｅを組成として含むカルコゲナイドガラスファイ
バーであるＡｓ−８系ガラスフアイバーでは６μｍ以上
の波長域でＧｅ−８ｅ系ガラスフアイバーでは８μｍ以
上の波長域で、またＧｅ−Ａｓ−８ｅ系ガラスフアイバ
ーでは９μｍ以上の波長域で、Ｇｅ−Ａｓ−８ｃ−Ｔｅ
系ガラスファイバーでは１２μＴｒＬ以上の波長域でそ
れぞれＡｓ−８結合、Ｇｅ−８Ｏ結合及びＡｓ−３ｅ結
合の格子撮動の多音子吸収が存在するため、光経路の長
いファイバーの場合、この多音子吸収により損失が制限
されいるのが現状であり、長波長域で低損失なファイバ
ーを供するには実用上困難である。

一方、カルコハライドガラスの例としてはＡｓ−８（Ｓ
ｅ）−８ｒ　（１）、Ｇｅ−８（Ｓｅ、Ｔｅ）−Ｂｒ（
１）等が知られているが、これらのうち紡糸が比較的容
易なＡｓ−８ｅ−１系、Ｇｅ−３ｅ−Ｉ系のガラスファ
イバーにおいても熱的な安定性が悪く、長尺で安定な光
ファイバーの製作が実用上困難である。

従って、本発明の第１の目的は波長２〜１７μｍの広い
領域で透過性をイ１し、特に波長６〜１３μｍの領域に
おいて低損失な透過率を有する赤外光透過用ファイバー
材を供づることにある。また、第２の目的は上記材料を
用いたガラスファイバーを提供する点にある。

［課題を解決するための手段］ 上記目的を達成するため、本発明はＧｅが５〜１゜ａｔ
％（原子パーセント、以下同じ）、Ａｓが３５〜４５ａ
ｔ％、Ｔｅが３５〜４５ａｔ％及びＩが５〜１ｏａｔ％
がらなり、これらの合計が１００８ｔ％であることを特
徴とするカルコハライドガラスを使用づることにより達
成される。

カルコゲナイド原料を用いた光ファイバーの赤外光に対
り゛る損失の大きさは、ガラス母体の格子振動に依存す
る。カルコゲナイド元素Ｓ及びｓｅを多量に含有づるガ
ラスは、他のガラス原料（Ｇｅ、Ａｓ等）との結合、例
えばＡｓ−３，Ａｓ−３ｅ及びＱｃ−３ｅ結合に基づく
多音子吸収により長波長域での赤外光透過性に制限を生
じている。従って、赤外光に対する損失を小さくするた
めには格子振動による吸収を長波長域に移動させる必要
がある。

格子振動の係数νは、 シー（１／２μ）（ｆ／μ）１／２ で表わされる。ここで、ｆは結合定数、μは構成原子の
換算原子母である。従って、ガラス組成原子の原子量を
大きくすれば、格子振動の波長が大きくなることになる
。

本発明によって提供されるカルコハライドガラス材料は
、原子量が大ぎいカルコゲナイド元素としてＴｅ（原子
１１１２７．６＞及びハロゲンＩ（原子量１２６．９）
を組成に含ませることにより、ガラス材料の格子撮動を
長波長域に移動させることができる。

また、炭酸ガスレーザー波長１０．６μｍ帯で、光透過
損失を大きくする原因であるカルコゲナイド元素Ｓ及び
Ｓｅを含まないことから、長波長域での損失を低下させ
ることが可能となる。しかも、ハロゲン１を含ませるこ
とにより熱的に安定で長尺なファイバーの作製が可能と
なる。

［作　　用］ 本発明の光フアイバー材料を構成するガラス組成は、格
子振動が長波長域にあり、波長２〜１７μｍ領域の赤外
株元を低損失で伝送することが可能である。

また、本発明の組成はハロゲンＩを含むことにより安定
性が良いガラスファイバー材料を作製することが可能と
なる。

［実施例］ 以下、本発明の詳細な説明する。

表１で示した組成比になるように純度９９．９９９９％
のＱｅ、純度９９．９９９９９％のＡｓ、純度９９．９
９９９の１”ｅ及び純度９９．９９９％のＩ原料を混合
し、混合物に原料中の酸素不純物による光吸収に伴う光
透過損失を除去するため、金属Ｍｇを１１００ｐｐ添加
し、石英ガラスアンプル（内径１０ｍφ肉厚１．２ｍｍ
、長さ１２０ｍ）に真空度が１Ｏ−６Ｔｏｒｒになるよ
うに真空封入し、８５０℃で２０時間揺藍炉中で加熱合
成した。その後、炉から取り出し急冷し得られたカルコ
ハライドガラスを石英ガラス製蒸留容器中にて真空蒸留
を行ない、不純物の極めて少ないバルクガラスを得た。

次にこのガラスを評価するため示差走査熱分析を行ない
、ガラスの安定性を調べた。表１にＧｅが５〜１０８ｔ
％、Ａｓが３５〜４！＋ａｔ％、Ｔｅが３５〜４５８【
％及びＩが５〜１０ａｔ％の組成範囲のカルコハライド
ガラスを走査温度１０℃／分で分析し、観測したガラス
転移点（Ｔ　９　）　、結晶化開始温度（ＴＣｒ）及び
温度差（Ｔｃｒ−Ｔ９＞を例示する。

表１ 上も己のようにガラス組成Ｇｅ　　Ａｓ　１−「Ｃ３５
，１０’４５ １１０はＴｃｒ−Ｔｇの値が１７３℃と大きく、紡糸に
必要な温度差１００℃よりもかなり大きい値を示し、熱
的に安定であることを示している。また第１図に、（ａ
）　Ｉを含有するガラスＧｅ１ｏＡｓ４５Ｔｅ３５１１
ｏと、（ｂ）含有しないガラスＧ　ｅ　１ｏＡ　Ｓ　ａ
５−ｒ　ｅ　４５との示差走査分析曲線を例示する。■
を含有するカルコハライドガラスはＩを含有しないガラ
スに比べ、結晶化ピークがほとんど観測されておらず、
非常に安定であることを示している。

以上の結果、ヨウ素を含有するＧｅ−Ａｓ−Ｔｅ−Ｉ系
ガラスは安定性を表わすＴＣｒ−ＴＱの温度差が大きく
、しかも結晶化を抑制する働きをするヨウ素を含むこと
によりファイバー紡糸中の結晶化を防ぐことが可能とな
る。

ガラス組成Ｇｅ５Ａｓ　　　１−ｅ　　　Ｉ　　を例と
１０　　　４５’　　　３５’　　１０して、ガラスブ
ロックから切り出した円板（厚４　Ｍ　）の両端を平面
研磨し、赤外透過率を測定した。第２図に赤外透過率（
％）を例示する。波長１ｉｉ！２〜１７μｍの赤外光を
良く透過している。

、に記の場合と同様に作製したＧｅ　、Ａｓ４５、Ｔｅ
、Ｉ　　ガラスを切断研磨して直線９Ｍ、長さ８０Ｍの
ガラス転移点を得、石英製ノズルから圧力１Ｋｇ　／　
ｃｄで引き出し光ファイバーを作製した。この時のノズ
ル径は２．５＃ｌｌ、加熱温度は２８８℃である。ファ
イバーは表面失透がなく、均一で長尺（３０ｍ）のもの
が作製可能であった。

［発明の効果］ 以上述べたように本発明の赤外光透過ガラスは波長２〜
１７μＴｎにおいて、赤外透過性が良く、結晶化しずら
く熱的に安定なものであり、赤外光を用いた光通信やレ
ーザーパワー伝送が可能となるガラス材料として使用で
きる利点を有している。

【図面の簡単な説明】

第１図はＩを含有するガラスＧｅ１ｏＡｓ４５Ｔｅ３５
ｉ１ｏ（図中ａ）及びＩを含有しないガラスＧｅ１゜Ａ
　Ｓ　４５　Ｔ　ｅ　４ｓ　（図中ｂ）の示差走査曲線
図、第２図はＧｅ−Ａｓ−Ｔｅ−１系ガラスの赤外透過
率（試料厚４　ｍ　）を示す図である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １　Ｇｅ、Ａｓ、Ｔｅ系カルコゲナイドガラスにおいて
   ハロゲンを導入したことを特徴とする赤外光透過ガラス
   。 ２　ガラス組成比として、Ｇｅが５〜１０ａｔ％、Ａｓ
   が３５〜４５ａｔ％、Ｔｅが３５〜４５ａｔ％及びＩが
   ５〜１０ａｔ％からなる組成をもち、その組成比合計が
   １００ａｔ％であるガラスよりなることを特徴とする赤
   外光透過ガラス。 ３　請求項１または２項記載のガラスのうち、結晶化温
   度とガラス転移点との差が１００℃以上であることを特
   徴とする赤外光透過ガラス。 ４　請求項１または２項記載のガラスを用いて紡糸した
   カルコゲナイドガラスファイバー。