JPH02243521A

JPH02243521A - フッ化物ガラスロッドレンズ並びにその製造方法及び装置

Info

Publication number: JPH02243521A
Application number: JP1062286A
Authority: JP
Inventors: Yasutake Oishi; 泰丈大石; Kazuo Fujiura; 和夫藤浦; Shiro Takahashi; 志郎高橋
Original assignee: Nippon Telegraph and Telephone Corp
Current assignee: Nippon Telegraph and Telephone Corp
Priority date: 1989-03-16
Filing date: 1989-03-16
Publication date: 1990-09-27

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、中赤外域を利用した光伝送システムや光セン
シングシステムに必要なフッ化物ガラスロッドレンズ並
びにその製造方法及び装置に関する。

〈従来の技術〉近年、フッ化物光ファイバやカルコゲナイドガラス光フ
ァイバを用い、中赤外域の波長を利用した光通信、セン
シングシステム又はパワー伝送などが盛んに研究されて
いる。これらのシステムを構築するためには、上記光フ
ァイバの他、中赤外域で動作する光源や光検出器と共に
、これら光ファイバと光源及び光検出器とを結合させる
ための赤外用の光部品が必要である。すなわち、システ
ムの小型化を図るために光源としては半導体レーザが一
般に用いられるが、この半導体レーザからの光を効率よ
く光ファイバに入射させるためのレンズ系が必要となる
。

〈発明が解決しようとする課題〉しかしながら、従来においては中赤外域の波長の光を透
過するマイクロレンズは存在しなかった。

石英光ファイバを用いた可視光の種々のシステムでは、
各種のタイプのマイクロレンズが開発され実用化されて
いる。しかし、これらのレンズは、一般に４μｍ以下の
波長の光しか透過しない酸化物ガラスで作られているの
で、１０μｍの波長に及ぶような長波長の光を利用する
センシングシステムには用いることはできない。

一方、フッ化物ガラスは、８〜１０μｍまでの赤外光を
透過するため赤外光部品材料として有望である。しかし
、かかるフッ化物ガラスを用いてマイクロレンズを作製
する技術はなく、その作製法の開発が待望されている。

本発明はこのような事情に鑑み、中赤外域で動作する各
種光システムに使用可能なフッ化物ガラス製のマイクロ
レンズ並びにその製造方法及び装置を提供することを目
的とする。

〈課題を解決するための手段〉前記目的を達成する本発明は、フッ化物ガラスからな９
、中心部から周辺に向ってその組成比が変化して屈折率
が減少する屈折率分布を有することを特徴とするフッ化
物ガラスロッドレンズにある。又、そのフッ化物ガラス
ロッドレンズの製造方法は、フッ化物ガラスからなるフ
ッ化物ファイバを反応容器内に設置し、フッ化物ガラス
の原料となる有機金属化合物の気体を少なくとも一種含
む原料ガスと含フッ素ガスとを上記反応容器に導入しつ
つ当該反応容器内を加熱して且つこの際上記有機金属化
合物のうち少なくとも一種の混入量を時間と共に変化さ
せ、有機金属化合物と含フッ素ガスとが反応することに
より生成したフッ化物ガラス粉末を上記フッ化物ファイ
バの周囲に堆積させ、その後、この堆積物を加熱するこ
とにより透明化することを特徴とし、さらにフッ化物ガ
ラスロッドレンズの製造装置は反応容器と、二重管構造
からなりフッ化物ガラスの原料となる有機金属化合物の
気体を少なくとも一種含む原料ガス及び含フッ素ガスを
別途上記反応容器の内部に導入する二重管供給管と、上
記反応容器の内部の雰囲気ガスを外部に排気する排気管
と、上記反応容器内にフッ化物ファイバを保持し且つそ
の軸回りに回転させる保持具と、上記反応容器を加熱す
る電気炉とから構成されることを特徴とする。

く作　　　用〉フッ化物ガラスロッドレンズはフッ化物ガラスの組成比
の変化により屈折率が中心部から周辺に向って減少して
いるので、例えば中赤外域の半導体レーザと赤外光ファ
イバとを高効率で結合するマイクロレンズとして最適で
ある。そして、そのフッ化物ロッドレンズは、反応容器
に導入する原料ガスと含フッ素ガスとを気相反応させ、
反応によゆ生じたフッ化物ガラス粉末をフッ化物ファイ
バの周囲に堆積させ且つその際原料ガスの組成を変化さ
せろことにより、容易に製造できる。又、この製造は、
反応容器内にフッ化物ファイバを軸回りに回転させなが
ら保持具により保持し、この反応容器を電気炉により加
熱しながら原料ガスと含フッ素ガスとを二重管供給管か
ら導入すれば容易に実施でき、未堆積のフフッ化ガラス
粉末等は排気管から外部へ排気するようにする。

く実　施　例〉以下、本発明を実施例に基づいて説明する。

第１図には本発明の実施例に用いるフッ化物ロッドレン
ズの製造装置を示す。図中、１はフッ化物ガラスからな
るフッ化物ファイバ、２はこのフッ化物ガラスを保持す
るチャック、３はアルミニウム製の反応容器であるリア
クターであり、チャック２は固設されたりアクタ−３内
にシール部４を介して挿入されろと共に保持台５を介し
て軸回りに回転可能に支持されている。又、保持台５は
レール６上に軸方向（図中左右方向）に移動可能となっ
ている。したがって、フッ化物ファイバ１はチャック２
と共に軸回りに回転しつつ軸方向（図中左右方向）に往
復移動するようになっている。

ここで、シール部４は、第２図に示すように、リアクタ
ー３の端部のシール取付ｍ　３　ａにねじ込まれる袋ね
じ７内にＯリング８及びスペーサ９が封入された構造と
なっており、袋ねじ７をねじ込むことによってスペーサ
７を介して０リング８がチャック２に当接させ、リアク
ター３内の雰囲気をシールしている。

一方、リアクター３には、原料ガス及び含フッ素ガスを
導入するための二重管供給管１０が配設され、その先端
はフッ化物ファイバ１の近傍に開口してお性、その周囲
には加熱ヒータ１１が設けられている。また、リアクタ
ー３にはりアクタ−３内の雰囲気ガスを外部へ排気する
排気管１２が配設されており、その開口はフッ化物ファ
イバ１を挾んで二重管供給管１０に相対向している。さ
らに、リアクター３の周囲には当該リアクターを加熱す
るための電気炉１３が設けられている。

辺上説明した装置を用いてのフッ化物ガラスロッドレン
ズの一例を次に示す。

まず、Ｚ　ｒ　Ｆ、（４９）−Ｂ　ａ　Ｆ２（２０）−
Ｌ　ａ　Ｆ、（４５）−ｋｌ　Ｆ３（３，５）−Ｎ　ａ
　Ｆ　（１８）−Ｐ　ｂ　Ｆ２（５モル％）の組成のフ
ッ化物ガラス製のフッ化物ファイバ１をチャック２にか
ませ、リアクター３内にセットし、電気炉１３によりこ
のファイバ１が２４０℃になるように加熱した。

次に、Ｚ　ｒ　（ｈｆａ）４．　Ｂ　ａ　（ｆａｄ）２
．　Ｌ　ａ　（ｈｆａ）３．　Ａ　ｌ　（ｆｏｒｄ、。

Ｎａ（ｆｏｄ）、　Ｐｂ（ｈｆａ）２（ここで、ｈｆａ
は１．１．１．５゜５、５−ｈｅｘａｆｌｕｏｒｏ−２
，４−ｐｅｎｔａｎｅｄｉｏｎｅＨｒｏｄは１、１．１
．２．２．３．３−ｈｅｐｔａｆｌｕｏｒｏ−７，７−
ｄｉｍｅｔｈｙｌ−４，６−ｏｃｔａｎａｄｉｏｎｅで
ある）をそれぞれ加熱気化してキャリアーガスとしてア
ルゴンを用い、各法ｔを制御することにより上記６糎類
の有機金属原料気体が所定のモル比になるように調節し
、混合気体原料を２３０℃に加熱された二重管供給管１
０の内側に導いてリアクター３内に供給した。このとき
同時にフッ化水素ガスを二重管供給管１０の外管からり
アククー３内に供給した。

この際、フッ化物ファイバ１を保持台５により軸回りに
回転させ、且つ該保持台５をレール６上で往復移動させ
ることにより第３図に示すようにファイバ１を供給管１
０に対して図中左右方向に往復移動するようにした。

すなわち、供給管１０の先端がファイバ１の右端部に対
応する場所（第３図（ａ））から左端部に対応する場所
（第３図（ｂ））まで往復移動するようにした。

そして、ファイバ１が一往復する度に、Ｐ　ｂ　（ｈｆ
ａ）のモル比を減少させていき、最終的にＰ　ｂ　（ｈ
ｆａ）の濃度が零になるまで徐々に減少させた。

これにより、二重管供給管１０の内管から供給された原
料混合ガスは外管からのフッ化水素ガス（ＨＦガス）に
よりフッ素化され、ＺｒＦ４．ＢａＦ２．ＬａＦ３．Ａ
ｌＦ３．ＮａＦ、ＰｂＦ２からなるガラス粉末となりフ
ァイバ１に付着することになるが、この際、ＰｂＦ２の
割合が徐々に減少していき、付着するフッ化ガラスの組
成が内側から外側まで徐々に変化する。なお、付着しな
かったガラス粉末及び反応生成ガスは排気管１２を介し
てリアクター３外に放出される。

かくて、第４図（ａｌに示すようなフッ化物ガラスの多
孔質体１４を得ることができた。そして、この多孔質体
１４をそのままりアクタ−３内で２５０〜３００℃の温
度で加熱することにより、第４図（ｂ）に示すように体
積が収縮した透明ガラスロッド１５を得ることができた
。

このガラスロッド１５の半径方向の屈折率分布を測定し
たところ、第５図に示すようにクレーデッドインデック
ス型の集束性屈折率分布を有していた。このような屈折
率分布を有するのは、上述したように原料混合ガス中の
Ｐ　ｂ　（ｂｆａ）Ｑの含有量を徐々に減じることによ
りガラス中のＰｂＦ、の組成比が外側にいくほど小さく
なったなめである。

このガラスロッド１５を所定の長さに切り出し、両端面
を光学研摩することにより、ロッドレンズが得られた。

なお、ガラスロッドを板状に切り出してもロッドレンズ
として使用することができる。

次に、ガラス組成比の異なるロッドレンズの製造例のい
（つかを以下に示す。

上記実施例のガラス組成比中のＡｊＦ３の濃度のｌｌｌ
ｏＩ％をＢｉＦ３で置換するように、原料ガス中にＢ　
ｉ　（ｆｏｄ）３を混入して、上記実施例と同様に製造
した場合、第５図に示すような集束性屈折率分布を有す
るロッドレンズを得ろことができた。

また、上記実施例と同様にしてＣｄ　Ｆ２（２８）　−
Ｌ　ｉ　Ｆ　（１０）−Ａ　Ｉ　Ｆ３（３０）−Ｐ　ｂ
　Ｆ２（３４モル％）の組成のフッ化物ガラス製のフッ
化物ファイバ１をリアクター３内に設置し、Ｃｄ　（ｄ
ｐｍ）、、　Ｌ　ｉ　（ｆｏｄ）　。

Ａ　Ｉ　（ｆａｄ）３及びＰ　ｂ　（ｈｆａ）２からな
る混合気体をリアクター３内に供給し、ｐｂ（ｈｆａ）
２の混入量を徐々に減じつつフッ化物ガラス粉末をファ
イバ１の周囲に堆積させた。これによっても、第５図に
示されるような集束性屈折率分布を有するロッドレンズ
を得ることができた。

さらに、同様に、Ｂ　ａ　Ｆ２（２２）　−Ｃａ　Ｆ２
（２２）　−Ｙ　Ｆ３（１６）−Ａ　Ｉ　Ｆ、　（４０
モル％）の組成のフッ化物ガラス製のフッ化物ファイバ
１をリアクター３内に設置し、Ｃａ　（ｐｐｍ）２．　
Ｂ　ａ　（ｆｏｄ）２．　Ｙ　（ｄｍｐ）３及びＡ　Ｉ
　（ｒｏｄ）３からなる混合気体をリアクター３内に供
給し、Ａ　ｌ　（ｒｏｄ）３の混入量を徐々に減じつつ
フッ化物ガラス粉末をファイバ１の周囲に堆積させた。

これによっても第５図で示されるような集束性屈折率分
布を有するロッドレンズを得ることができた。なお、Ｐ
Ｐｆｆ１（よ１、１．１．２．２−Ｐｅｎｔａｆｌｕｏ
ｒｏ−６，６−ｄｉ＋ｎｅｔｈｙｌ−３，５−ｈｅｐｔ
ａｎｅｄｉｏｎｅを示す。

〈発明の効果〉以上説明したように、本発明によればクレーデッドイン
デックス型の集束性屈折率分布を有するフッ化物ガラス
ロッドを容易に得ることができるので、例えば中赤外域
で発生する半導体レーザと赤外光ファイバとを高効率で
結合できるマイクロロッドレンズとすることができ、各
種の赤外線を応用したシステムの構成が容易となるとい
う効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例に用いた製造装置の構成を示す
説明図、第２図はそのシール部を示す断面図、第３図及
び第４図は実施例におけろ製造過程を示す説明図、第５
図は得られたフッ化物ガラスロッドレンズの屈折率分布
を示す説明図である。図面中、１はフッ化物ファイバ、２はチャック、３はリアクター４はシール部、５は保持台、６はレール、７は袋ねじ、８ば０リング、９はスペーサ、１０は二重管供給管、１１はヒータ、１３は電気炉、１４は多孔質体、１５は透明ガラスロンドである。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）フッ化物ガラスからなり、中心部から周辺に向っ
てその組成比が変化して屈折率が減少する屈折率分布を
有することを特徴とするフッ化物ガラスロッドレンズ。
（２）フッ化物ガラスからなるフッ化物ファイバを反応
容器内に設置し、フッ化物ガラスの原料となる有機金属
化合物の気体を少なくとも一種含む原料ガスと含フッ素
ガスとを上記反応容器に導入しつつ当該反応容器内を加
熱して且つこの際上記有機金属化合物のうち少なくとも
一種の混入量を時間と共に変化させ、有機金属化合物と
含フッ素ガスとが反応することにより生成したフッ化物
ガラス粉末を上記フッ化物ファイバの周囲に堆積させ、
その後、この堆積物を加熱することにより透明化するこ
とを特徴とするフッ化物ガラスロッドレンズの製造方法
。
（３）反応容器と、二重管構造からなりフッ化物ガラス
の原料となる有機金属化合物の気体を少なくとも一種含
む原料ガス及び含フッ素ガスを別途上記反応容器の内部
に導入する二重管供給管と、上記反応容器の内部の雰囲
気ガスを外部に排気する排気管と、上記反応容器内にフ
ッ化物ファイバを保持し且つその軸回りに回転させる保
持具と、上記反応容器を加熱する電気炉とから構成され
ることを特徴とするフッ化物ガラスロッドレンズの製造
装置。