JPH02275732A - コアクラッド構造を有するAs―Sガラスファイバー - Google Patents
コアクラッド構造を有するAs―SガラスファイバーInfo
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- JPH02275732A JPH02275732A JP1094331A JP9433189A JPH02275732A JP H02275732 A JPH02275732 A JP H02275732A JP 1094331 A JP1094331 A JP 1094331A JP 9433189 A JP9433189 A JP 9433189A JP H02275732 A JPH02275732 A JP H02275732A
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-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
- C03C—CHEMICAL COMPOSITION OF GLASSES, GLAZES OR VITREOUS ENAMELS; SURFACE TREATMENT OF GLASS; SURFACE TREATMENT OF FIBRES OR FILAMENTS MADE FROM GLASS, MINERALS OR SLAGS; JOINING GLASS TO GLASS OR OTHER MATERIALS
- C03C13/00—Fibre or filament compositions
- C03C13/04—Fibre optics, e.g. core and clad fibre compositions
- C03C13/041—Non-oxide glass compositions
- C03C13/043—Chalcogenide glass compositions
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- C03C3/00—Glass compositions
- C03C3/32—Non-oxide glass compositions, e.g. binary or ternary halides, sulfides or nitrides of germanium, selenium or tellurium
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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。
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]
本発明は光の透過性、及びCOレーザーのパワー伝送特
性に優れたコアクラッド構造を有するAs−Sガラスフ
ァイバーに関する。
性に優れたコアクラッド構造を有するAs−Sガラスフ
ァイバーに関する。
[従来の技術]
カルコゲナイドガラスは赤外透過性、化学的安定性耐熱
性に優れた赤外線透過材料として知られている。カルコ
ゲナイドガラスは赤外線透過用の窓、フィルター、など
に一部用いられているが、このガラスをファイバー状に
成形できれば、既にシリカガラスファイバーで実施され
ている情報伝達用の導波路に応用できるばかりでなく、
COレーザーやCO2レーザーなどのエネルギー伝送用
及び放射温度計用の導波路としても利用することができ
る。カルコゲナイドガラスの中で最もよく知られている
のはAs−5ガラスである。As−5ガラスは結晶化に
対する安定性や耐候性に優れており、かつ1〜6μmの
赤外線をよく透過することから、ファイバー用材料とし
て注目されている。
性に優れた赤外線透過材料として知られている。カルコ
ゲナイドガラスは赤外線透過用の窓、フィルター、など
に一部用いられているが、このガラスをファイバー状に
成形できれば、既にシリカガラスファイバーで実施され
ている情報伝達用の導波路に応用できるばかりでなく、
COレーザーやCO2レーザーなどのエネルギー伝送用
及び放射温度計用の導波路としても利用することができ
る。カルコゲナイドガラスの中で最もよく知られている
のはAs−5ガラスである。As−5ガラスは結晶化に
対する安定性や耐候性に優れており、かつ1〜6μmの
赤外線をよく透過することから、ファイバー用材料とし
て注目されている。
一般に光ファイバーは中心部分のコアとその周囲を該コ
アよりも屈折率の低いクラッドで取り囲んだ2重構造に
することが好ましいことはよく知られている。しかしA
s−5ガラスは、溶融状態の高温において蒸気圧が非常
に高くかつ酸素や水と反応しやすいので、石英アンプル
中に真空封入して溶かさなければならない。そのためA
s−5ガラスでコアクラッド構造を形成するのは極めて
困難である。全課らは、2重ルツボ法でコアクラッド構
造のAs−5フアイバーを作製したと報告している(J
、 Lightwave Tech、 LT−2(19
84)607)。
アよりも屈折率の低いクラッドで取り囲んだ2重構造に
することが好ましいことはよく知られている。しかしA
s−5ガラスは、溶融状態の高温において蒸気圧が非常
に高くかつ酸素や水と反応しやすいので、石英アンプル
中に真空封入して溶かさなければならない。そのためA
s−5ガラスでコアクラッド構造を形成するのは極めて
困難である。全課らは、2重ルツボ法でコアクラッド構
造のAs−5フアイバーを作製したと報告している(J
、 Lightwave Tech、 LT−2(19
84)607)。
しかし、紡糸中にガラス成分の一部が発揮するために結
晶化がおこり、損失の低いファイバーが得られていない
。
晶化がおこり、損失の低いファイバーが得られていない
。
一方、As−5ガラスフアイバのクラッドとしてテフロ
ン(登録商標)を用いることが提案されている(M、
5a1to、 M、 Takizawa、 S、 Sa
kuragi and r’、 Tanei、
AI)pHed 0ptics 24 (198
5) 2304) 。
ン(登録商標)を用いることが提案されている(M、
5a1to、 M、 Takizawa、 S、 Sa
kuragi and r’、 Tanei、
AI)pHed 0ptics 24 (198
5) 2304) 。
これは、As−5ガラスのプリフォームロッドの外周に
あらかじめテフロンチューブを密着させておき、ガラス
とテフロンとを一緒に紡糸することによって得られる。
あらかじめテフロンチューブを密着させておき、ガラス
とテフロンとを一緒に紡糸することによって得られる。
しかしこの方法によって得られるファイバーの損失は、
例えば、COレーザーの発振波長である5、4μmにお
いては、1dB/m以上であり、アンクラッドファイバ
ーの損失(J。
例えば、COレーザーの発振波長である5、4μmにお
いては、1dB/m以上であり、アンクラッドファイバ
ーの損失(J。
Llghtwave Tech、 LT−2(1984
)607)と比べると0.5dB/m以上高い。これは
おそらくクラッドのテフロンの吸収が生じるためであろ
う。
)607)と比べると0.5dB/m以上高い。これは
おそらくクラッドのテフロンの吸収が生じるためであろ
う。
[発明が解決しようとする課題]
本発明者等は先に、下部にノズルを設けた円筒状のルツ
ボの中にカルコゲナイドガラスのコアロッドとクラッド
チューブを垂直に入れて、該ルツボのノズル近傍のみを
局所的に加熱しながら該ガラスを連続的に線引きする方
法を提案した(特願昭63−38474、昭63.02
.23出願)。この方法によれば、コアとクラッドとの
界面の密着性のよい低損失なカルコゲナイドファイバー
を作製することができる。だがこの方法を適用するため
には、紡糸温度域におけるコアガラスとクラッドガラス
の粘性が同じで、かつコアガラスの屈折率がクラッドガ
ラスのそれよりも高くなるように組成設計しなければな
らない。ところがAsとSの2成分系ではこのような条
件を満足する組成は存在しないため、上記ルツボ紡糸法
はコアクラッド構造を有するAs−5フアイバーの紡糸
には適用できなかった。
ボの中にカルコゲナイドガラスのコアロッドとクラッド
チューブを垂直に入れて、該ルツボのノズル近傍のみを
局所的に加熱しながら該ガラスを連続的に線引きする方
法を提案した(特願昭63−38474、昭63.02
.23出願)。この方法によれば、コアとクラッドとの
界面の密着性のよい低損失なカルコゲナイドファイバー
を作製することができる。だがこの方法を適用するため
には、紡糸温度域におけるコアガラスとクラッドガラス
の粘性が同じで、かつコアガラスの屈折率がクラッドガ
ラスのそれよりも高くなるように組成設計しなければな
らない。ところがAsとSの2成分系ではこのような条
件を満足する組成は存在しないため、上記ルツボ紡糸法
はコアクラッド構造を有するAs−5フアイバーの紡糸
には適用できなかった。
[課題を解決するための手段]
本発明にかかるコアクラッド構造を有するAsSガラス
ファイバーは、コアガラスにセレン(Se)を含有する
ことを特徴としており、コアガラスがひ素(As)、イ
オウ(S)、セレン(Se)の3元素から構成されてお
り、かつクラッドガラスがAs5Sの2元素から構成さ
れている。すなわちAsが35〜44at%、Sが50
〜62at%、Seが0.5〜L5at%、好ましくは
Asが38〜41at%、Sが55〜60at%、Se
が1〜5at%からなる組成をもち、該組成の合計が1
00at%であるコアガラスと、Asが30〜44at
%、Sが56〜70at%、好ましくはAsが36〜4
Lat%、Sが59〜65at%からなる組成をもち、
該組成組成の合計が1oOat%であるクラッドガラス
とで構成されている。
ファイバーは、コアガラスにセレン(Se)を含有する
ことを特徴としており、コアガラスがひ素(As)、イ
オウ(S)、セレン(Se)の3元素から構成されてお
り、かつクラッドガラスがAs5Sの2元素から構成さ
れている。すなわちAsが35〜44at%、Sが50
〜62at%、Seが0.5〜L5at%、好ましくは
Asが38〜41at%、Sが55〜60at%、Se
が1〜5at%からなる組成をもち、該組成の合計が1
00at%であるコアガラスと、Asが30〜44at
%、Sが56〜70at%、好ましくはAsが36〜4
Lat%、Sが59〜65at%からなる組成をもち、
該組成組成の合計が1oOat%であるクラッドガラス
とで構成されている。
コアガラスクラッドガラス共にAsの含有量が上記限定
範囲の上限を越えると、ガラスが結晶化しやすくなり、
紡糸ができなくなる。また、コアガラスクラッドガラス
共にAsの含有量が上記限定範囲の下限よりも低くなる
と、ガラスの耐熱性が悪くなるので、例えばCOレーザ
ーのパワー伝送などに用いるには好ましくない。Seの
含ffff1はファイバーの開口数NAを調節するため
のドーパントであるため、たとえばNA=0.4のファ
イバーを得るためには2.5〜4at%で十分である。
範囲の上限を越えると、ガラスが結晶化しやすくなり、
紡糸ができなくなる。また、コアガラスクラッドガラス
共にAsの含有量が上記限定範囲の下限よりも低くなる
と、ガラスの耐熱性が悪くなるので、例えばCOレーザ
ーのパワー伝送などに用いるには好ましくない。Seの
含ffff1はファイバーの開口数NAを調節するため
のドーパントであるため、たとえばNA=0.4のファ
イバーを得るためには2.5〜4at%で十分である。
[実施例]
次に本発明の方法を実施例に基づいて、さらに詳細に説
明する。
明する。
実施例−1
As:40at%、S : 56at%、Se:4at
%、の組成からなるコアロッドを、As:40at%、
S:60at%の組成からなるクラッドチューブの中に
挿太し、これそ下部にノズルを有するルツボの中に垂直
に設置し、ルツボ内部をアルゴンガスで置換した。その
後、ルツボの下端近傍のみをクラッドチューブ及びコア
ロッドの粘度が106ボイスになる温度まで加熱した。
%、の組成からなるコアロッドを、As:40at%、
S:60at%の組成からなるクラッドチューブの中に
挿太し、これそ下部にノズルを有するルツボの中に垂直
に設置し、ルツボ内部をアルゴンガスで置換した。その
後、ルツボの下端近傍のみをクラッドチューブ及びコア
ロッドの粘度が106ボイスになる温度まで加熱した。
クラッドチューブとコアロッドが融着し、力りクラッド
チューブがルツボ下端のノズルの周囲に均一に融着した
後に、クラッドチューブの周囲を1.5kg/ an?
の圧力で加圧すると同時にクラッドチューブとコアロッ
ドとの間隙を1O−2torrに減圧した。これらの作
業によってクラッドチューブとコアロッドとは完全に一
体化し、ノズルよりコア径650μm1クラツド径80
0μmのファイバーを連続的に紡糸することができた。
チューブがルツボ下端のノズルの周囲に均一に融着した
後に、クラッドチューブの周囲を1.5kg/ an?
の圧力で加圧すると同時にクラッドチューブとコアロッ
ドとの間隙を1O−2torrに減圧した。これらの作
業によってクラッドチューブとコアロッドとは完全に一
体化し、ノズルよりコア径650μm1クラツド径80
0μmのファイバーを連続的に紡糸することができた。
ファイバーは直ちに樹脂でコーティングした後にドラム
に巻取った。
に巻取った。
得られたファイバーの透過損失を第1図中、実線aに示
す。参考のためにコアガラスと同じ組成のアンクラッド
ファイバーの損失を第1図中、点線すに示す。両ファイ
バー共に、最低損失は2.3μm付近で0.2dB/m
以下であり、またCoレーザーの発振波長である5、4
μmでの透過損失は0.4dB/mであった。ただしア
ンクラッドファイバーは表面に傷が着くため、非常に折
れやすかった。
す。参考のためにコアガラスと同じ組成のアンクラッド
ファイバーの損失を第1図中、点線すに示す。両ファイ
バー共に、最低損失は2.3μm付近で0.2dB/m
以下であり、またCoレーザーの発振波長である5、4
μmでの透過損失は0.4dB/mであった。ただしア
ンクラッドファイバーは表面に傷が着くため、非常に折
れやすかった。
ファイバーのNAは0.5だあった。このファイバーを
用いてCoレーザーのパワー伝送を試みたところ、長さ
50cmのファイバー110Wの出射エネルギーを得る
ことができ、その際の光軸調節は極めて容易であった。
用いてCoレーザーのパワー伝送を試みたところ、長さ
50cmのファイバー110Wの出射エネルギーを得る
ことができ、その際の光軸調節は極めて容易であった。
実施例−2および3
下記表1に示す組成からなるコアロッド及びクラッドチ
ューブを作製して、実施例−1と同じ手法でコア径65
0μm1クラツド径800μmのファイバーを連続的に
紡糸した。得られたファイバーの透過損失を測定したと
ころ、最低損失は実施例−2のファイバーでO,ldB
/m(2,3μm) 、また実施例−3のファイバーで
°0.2dB/m(2,3,czm)が達成された、C
oレーザーの発振波長である5、4μmでの透過損失は
いずれのファイバーでも0.4dB/mであった。また
これらのファイバー50cmを用いてCoレーザーのパ
ワー伝送を行ったところ、いずれのファイバーでも10
0W以上のパワーを出射できた。
ューブを作製して、実施例−1と同じ手法でコア径65
0μm1クラツド径800μmのファイバーを連続的に
紡糸した。得られたファイバーの透過損失を測定したと
ころ、最低損失は実施例−2のファイバーでO,ldB
/m(2,3μm) 、また実施例−3のファイバーで
°0.2dB/m(2,3,czm)が達成された、C
oレーザーの発振波長である5、4μmでの透過損失は
いずれのファイバーでも0.4dB/mであった。また
これらのファイバー50cmを用いてCoレーザーのパ
ワー伝送を行ったところ、いずれのファイバーでも10
0W以上のパワーを出射できた。
表1
註、表中コア、クラッド゛の数値はat%。
比較例−1
A s : 40at%、s : 60at%の組成か
らなるコア0ツドを、As:38at%、S : 62
at%の組成からなるクラッドチューブの中に挿入し、
実施例−1と同じ手法で紡糸を試みた。しかし、紡糸温
度域でのクラッドガラスの粘度とコアガラスの粘度とが
大きく異なったため、連続的な紡糸ができなかった。
らなるコア0ツドを、As:38at%、S : 62
at%の組成からなるクラッドチューブの中に挿入し、
実施例−1と同じ手法で紡糸を試みた。しかし、紡糸温
度域でのクラッドガラスの粘度とコアガラスの粘度とが
大きく異なったため、連続的な紡糸ができなかった。
比較例−2
As:36at%、S : 44at%、S e :
20at%の組成からなるコアロッドを、As:38a
t%、S:62at%の組成からなるクラッドチューブ
の中に挿入し、実施例−1と同じ手法で紡糸を試みた。
20at%の組成からなるコアロッドを、As:38a
t%、S:62at%の組成からなるクラッドチューブ
の中に挿入し、実施例−1と同じ手法で紡糸を試みた。
しかし、紡糸温度域でのクラッドガラスの粘度とコアガ
ラスの粘度とが異なったため、連続的な紡糸が困難であ
った。またコアガラスとクラッドガラスの屈折率からフ
ァイバーのNAを求めたところ、0.9以上になってお
り、NAの調節のためのSeのドープ量はせいぜい1O
at%で十分であることがわかった。
ラスの粘度とが異なったため、連続的な紡糸が困難であ
った。またコアガラスとクラッドガラスの屈折率からフ
ァイバーのNAを求めたところ、0.9以上になってお
り、NAの調節のためのSeのドープ量はせいぜい1O
at%で十分であることがわかった。
比較例−3
A s : 40at%、 S : 80at%の組成
からなるガラスロッドを、テフロンチューブの中に挿入
し、As : 38at%、S : 62at%の組成
からなるクラッドチューブの中に挿入し、ガラスロッド
とテフロンチューブとを一緒に紡糸することによって、
コア径650μm1クラツド径700μmのファイバー
を得た。このファイバーの透過損失を測定したところ、
最低損失は0.2dB/m(2,3μm) 、またC。
からなるガラスロッドを、テフロンチューブの中に挿入
し、As : 38at%、S : 62at%の組成
からなるクラッドチューブの中に挿入し、ガラスロッド
とテフロンチューブとを一緒に紡糸することによって、
コア径650μm1クラツド径700μmのファイバー
を得た。このファイバーの透過損失を測定したところ、
最低損失は0.2dB/m(2,3μm) 、またC。
レーザの発振波長である5、4μmでの透過損失は0.
9dB/mであった。このファイバー50cm合用いて
COレーザーのパワー伝送を行ったところ、入射商社面
でレーザービームが少しでもテフロン側に照射されてい
る場合、非常に低いパワーでも入射面が溶けた。さらに
、入射面から20mmの部分のテフロンをはがしてパワ
ー伝送を行った場合、入射パワ40Wでファイバーを固
定している部分、今回は入射面から50mm、でファイ
バーが溶けた。これはファイバーの固定によって、その
部分でのファイバーとテフロンとの密着性が増した状態
になり、レーザー光の一部分がテフロンにしみだしたた
めであると考えられる。
9dB/mであった。このファイバー50cm合用いて
COレーザーのパワー伝送を行ったところ、入射商社面
でレーザービームが少しでもテフロン側に照射されてい
る場合、非常に低いパワーでも入射面が溶けた。さらに
、入射面から20mmの部分のテフロンをはがしてパワ
ー伝送を行った場合、入射パワ40Wでファイバーを固
定している部分、今回は入射面から50mm、でファイ
バーが溶けた。これはファイバーの固定によって、その
部分でのファイバーとテフロンとの密着性が増した状態
になり、レーザー光の一部分がテフロンにしみだしたた
めであると考えられる。
[発明の効果]
本発明によれば、従来は製造が困難であったコア・クラ
ッド構造を有し、赤外透過性に優れたAs−Sガラスフ
ァイバーを製造することができ、その透過損失は、アン
クラッドファイバーの損失とほぼ同じであった。また、
このファイバーを用いて、COレーザーのパワー伝送を
行ったところ、光軸合わせが極めて容易であり、入射面
及びファイバー固定部分でのファイバーの損傷が起こら
ず、長さ50cmのファイバーの場合、LIOW異常の
パワーが伝送できた。
ッド構造を有し、赤外透過性に優れたAs−Sガラスフ
ァイバーを製造することができ、その透過損失は、アン
クラッドファイバーの損失とほぼ同じであった。また、
このファイバーを用いて、COレーザーのパワー伝送を
行ったところ、光軸合わせが極めて容易であり、入射面
及びファイバー固定部分でのファイバーの損傷が起こら
ず、長さ50cmのファイバーの場合、LIOW異常の
パワーが伝送できた。
第1図はコア・クラッド型ファイバーの透過損失スペク
トルである。 非酸化物ガラス研究開発株式会社 代理人 朝 倉 正 幸
トルである。 非酸化物ガラス研究開発株式会社 代理人 朝 倉 正 幸
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 1 コアガラスにセレン(Se)を含有していることを
特徴とするコアクラッド構造を有するAs−Sガラスフ
ァイバー。 2 コアガラスがひ素(As)、イオウ(S)、セレン
(Se)の3元素から構成されており、かつクラッドガ
ラスがAs、Sの2元素から構成されていることを特徴
とする請求項1記載のコアクラッド構造を有するAs−
Sガラスファイバー。 3 Asが35〜44at%、Sが50〜62at%、
Seが0.5〜15at%からなる組成をもち、該組成
の合計が100at%であるコアガラスと、Asが30
〜44at%、Sが56〜70at%からなる組成をも
ち、該組成の合計が100at%であるクラッドガラス
とで構成されていることを特徴とする請求項1または2
記載のコアクラッド構造を有するAs−Sガラスファイ
バー。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP1094331A JPH02275732A (ja) | 1989-04-15 | 1989-04-15 | コアクラッド構造を有するAs―Sガラスファイバー |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP1094331A JPH02275732A (ja) | 1989-04-15 | 1989-04-15 | コアクラッド構造を有するAs―Sガラスファイバー |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH02275732A true JPH02275732A (ja) | 1990-11-09 |
Family
ID=14107302
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP1094331A Pending JPH02275732A (ja) | 1989-04-15 | 1989-04-15 | コアクラッド構造を有するAs―Sガラスファイバー |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH02275732A (ja) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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-
1989
- 1989-04-15 JP JP1094331A patent/JPH02275732A/ja active Pending
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