JPH02293346A - 光学繊維用ガラス - Google Patents

光学繊維用ガラス

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JPH02293346A
JPH02293346A JP1111495A JP11149589A JPH02293346A JP H02293346 A JPH02293346 A JP H02293346A JP 1111495 A JP1111495 A JP 1111495A JP 11149589 A JP11149589 A JP 11149589A JP H02293346 A JPH02293346 A JP H02293346A
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    • C03GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
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    • C03C13/00Fibre or filament compositions
    • C03C13/04Fibre optics, e.g. core and clad fibre compositions
    • C03C13/045Silica-containing oxide glass compositions
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  • Optical Fibers, Optical Fiber Cores, And Optical Fiber Bundles (AREA)
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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。

Description

【発明の詳細な説明】 「産業」二の利用分野] 本発明は光学繊維用ガラスに係り、特に、照明装置、検
査機器、測定機器、医療機器等でライトガイドあるいは
イメージガイドとして用いる光学繊維ガラスのコア材に
好適な光学繊維用ガラスに関する。
し従来の技術コ 光学繊維ガラスは、屈折率の高い中心部(コア)と、こ
れをくるむ低屈折率層(クラッド)とを有している。
照明装置、検査機器、測定機器、医療機器等でライトガ
イドあるいはイメージガイドとして用いられる光学繊維
ガラスは、クラッドとコアの境界に屈折率の段差がある
ステップインデックス型の光学繊維ガラスが用いられて
おり、通常、クラッド材としてはソーダ・ライムガラス
が用いられている。またコア材としては、上記クラッド
材より十分に高い屈折率を有している点、上記クラッド
材と比較的良く適合する熱的特性を有している点、紡糸
するに十分な耐失透性および化学的耐久性を有している
点等から、F2のようなPbO系ガラスが用いられてい
る。
[発明が解決しようとする課題] しかしながら、F2のようなPbO系ガラスは多量のP
bOを含有し紫外部のカットオフ波長が長波長側にあり
、紫外部および可視部の短波長領域の波長がカットされ
るため、コア材としてPbO系ガラスを用いた光学繊維
ガラスは、伝送経路を長くした場合には透過光が黄色味
を帯びるという難点があり、特に照明装置や医療機器で
は演色性が低下するという問題があった。
したがって本発明は、ソーダ・ライムガラスからなるク
ラッド材に適合する、転移点520〜560℃、平均線
膨張係数90〜IIOXIO−7/℃なる熱的特性を有
するとともに、1.60以上の高い屈折率、紡糸するに
十分な耐失透性および化学的耐久性を有し、かつ光学繊
維ガラスのコア材として用いて伝送経路を長くした場合
でも、透過光の演色性の低下が小さい、光学繊維ガラス
のコア材として好適な光学繊維用ガラスを提供すること
にある。
[課題を解決するための手段] 本発明は、上記目的を解決するためになされたもので、
本発明の光学繊維用ガラスは、SiO+十B2O334
〜49wt% (ただし、SiO+   34〜49wt%Bl 03
    0〜15wt%) N幻0+K2O       6〜13wt%(ただし
、Nan0     1 〜1 0wt%K;0   
 1〜10wt%) BaO         1 0 〜3 0wt%Zロ
0                       6
〜 16wt%La2O3+2rO+      1 
〜15wt%(ただし、La+Ox  0.  5 〜
15wt%lro+     O 〜6 wt%)Pb
O             O 〜20wt%なる組
成を有し(ただし、これらの成分の合計量は100wt
%である)、さらに前記成分の合計量に対してAS!0
3 および/またはSb+O>を0〜2wt%含有して
なり、転移点(Tg )が520〜560℃、平均線膨
張係数(α100〜300 )が90〜11 0 x 
1 0−7/’Cであり、屈折率(nd)が1.60以
上であることを特徴とするものである。
本発明の光学繊維用ガラスにおいて、SiO+の量が4
9wt%を超えると所望の屈折率が得られないため、ま
た34wt%未満では化学的耐久性が低下するため、と
もに好ましくないので、SiO+の量は34〜49wt
%に限定される。なお34wt%を超えてSiQ1を含
有させる場合には、SiQ)の一部をB2O3で置換す
ることができるが、この置換量が15wt%を超えると
化学的耐久性が低下するため、B;01の置換量は15
wt%以下に限定される。SiO+とB201とを併用
する場合においても、これらの合計量は34〜49wt
%に限定される。
Na+ OおよびK2Oは耐失透性に優れたガラスを得
るうえで、また熱的特性を調整するうえで不可欠の成分
であり、両者の合計量が6wt%未満では転移点が高く
なりすぎるとともに線膨張係数が小さくなりすぎるため
、好ましくなく、また逆に、両者の合計量が13wt%
を超えると転移点が低くなりすぎるとともに線膨張係数
が大きくなりすぎるため、好ましくないので、Na+ 
OおよびK+Oの合計量は6〜13wt%に限定される
。なお、NanoおよびK2Oは、それぞれ1〜10w
t%の範囲で共存させることが望ましい。
BaOおよびZnOは高い屈折率を得るうえで、また耐
失透性に優れたガラスを得るうえで不可欠の成分であり
、BaOは10wt%以上、2nOは6wt%以上必要
とするが、BaOの量が3Qwt%を超えると転移点が
高くなりすぎるため、またZnOの量が16wt%を超
えると線膨張係数が小さくなりすぎるため、ともに好ま
しくないので、BaOの量は10〜30wt.%に、Z
nOの量は6〜16wt%にそれぞれ限定される。
La+O+ およびlrOIは、耐失透性および化学的
耐久性の改善に顕著な効果があり、かつ高い屈折率を与
える成分なので、La+Os とZ『02との合計量で
lwt%以上含有させる必要があるが、高価な原料であ
るため15wt%を超える割合で含有させることは好ま
しくないので、La2O3 とlto+との合計量は1
〜15wt%に限定される。特にLa+Os は上記効
果に優れるため、単独で用いる場合はlwt%以上の添
加量が必要であるが、Z『01と併用する場合には、L
a2O3の量を更に低下させることもでき、0.  5
wt%以上でlwt%未満でもよい。lrcJHについ
ては、6wt%を超えると耐失透性が低下するため好ま
しくない。
PbOは必ずしも必要な成分ではないが、転移点を高め
ることなく高い屈折率が得られる利点があり、必要に応
じて20wt%までの範囲で添加することができる。
ASIOIおよびSb2O3 は、消色剤もしくは脱泡
剤として作用するものであり、必要に応じて添加しても
よいが、添加する場合には、前述の各成分の合計量に対
して2wt%以下で十分である。
なお、本発明の光学繊維用ガラスにおいては、上述した
成分の他に、ガラスの特性を悪化させない範囲で、少量
のF , Li+O、AI!03 、T!105等を添
加することもできる。
本発明の光学繊維用ガラスは、原料としてできるだけ高
純度の硅石粉、硼酸、炭酸ナトリウム、硝酸ナトリウム
、炭酸カリウム、硝酸カリウム、炭酸バリウム、酸化亜
鉛(亜鉛華)、酸化ランタン、酸化ジルコニウム、一酸
化鉛(リサージ)、亜砒酸、酸化アンチモン等を用い、
これらの原料からなる混合物をシリカ坩堝等で粗熔解さ
せて得たカレットを、白金製坩堝等の耐熱性容器に入れ
て1300〜1450℃に加熱して熔解させ、撹拌して
均質化、泡切れを行った後、適当な温度に予熱した金型
に鋳込み徐冷することにより得ることができる。また、
本発明の光学繊維用ガラスをコア材として用いた光学繊
維ガラスは、従来と同様に、2重坩堝法、ロッド法等に
より紡糸することにより得ることができる。
[実施例] 以下、本発明の実施例について説明する。
実施例1 出発原料として、高純度の硅石粉、硼酸、炭酸ナトリウ
ム、硝酸カリウム、炭酸バリウム、酸化亜鉛、酸化ラン
タン、酸化ジルコニウムおよび酸化アンチモンを用い、
これらの出発原料を、最終的に得られるガラスの組成が
SiO+ 3 9.  5wt%、B2O35.  O
wt%、NaHO7.  8wt%、X2O 2.  
3wt%、BaO 25.  Owt%、ZnO 1 
2.  Owt%、La2O35. 4wt%、ZrO
+3.  Owt%、Sb2O3  0.2wt%とな
るように秤量して、LtlS TW乳鉢で十分に混合し
た後、得られた混合物をシリカ坩堝で粗熔解させてカレ
ットを得た。
次いで、得られたカレットを白金製坩堝に入れて140
0℃に加熱して熔解させ、撹拌して均質化を図り、泡切
れを行った後、540℃に予熱した金型に鋳込み徐冷し
て、スラブ状の光学繊維用ガラスを得た。
このようにして得られた光学繊維用ガラスの、ヘリウム
ランプのd線に対する屈折率(nd )、転移温度(T
g)、100〜300℃の平均線膨張係数(αtoo−
300 ) 、J OG I S (日本光学硝子工業
会規格>  o61975に基づく耐酸性(Da)、J
OGIS  06−1975に基づく耐水性(Dw )
 、および紡糸温度近辺での耐失透性(800℃で2時
間保持)を測定、試験したところ、ndが1. 608
、Tgが535℃、α100−300がIOOXIO−
’/℃、Daが0. 03wt%、Dwが0.02wt
%であり、失透は認められなかった。この結果を、表−
1に示す。
このように、本実施例で得られた光学繊維用ガラスは、
表−1に熱的特性を示したソーダ・ライムガラスからな
るクラッド材に適合する熱的特性を有するとともに、1
.608という高い屈折率、紡糸するに十分な耐失透性
および化学的耐久性を存していることが確認された。
次に、本実施例で得られた光学繊維用ガラスをコア材と
し、クラッド材として表−1に示す組成および物性を有
するソーダ・ライムガラスを用いて、ロッド法により紡
糸温度1000℃、紡糸速度33m/minで紡糸して
、長さ2mの光学繊維ガラスを得た。
このようにして得られた光学繊維ガラスの紫外部におけ
るカットオフ波長(光透過率が0%になる波長)は35
0nmであり、伝送経路を長くした場合でも、透過光の
演色性の低下が小さいことが確認された。なお、この光
学繊維ガラスの550nmの光に対する透過率を100
%としたときの分光透過率曲線を第1図に示す。
実施例2〜8 各成分の割合を、表−1に示すように種々変えた以外は
実施例1と同様にして、計7種の本発明に基づく光学繊
維用ガラスを得、各ガラスのnd、TgSα100〜3
00 SDa 、Dw ,および耐失透性の測定、試験
を実施例1と同様にして行ったところ、ndが1. 6
03 〜1. 612、Tgが522〜552℃、α1
00〜300が93〜102×10−7/℃、Daが0
. 02 〜0. 08wt%、Dwが0.  0 2
 〜0.  0 3wt%であり、失透はいずれのガラ
スにおいても認められなかった。
このように、各実施例で得られた光学繊維用ガラスはい
ずれも、ソーダ・ライムガラスからなるクラッド材に適
合する熱的特性を有するとともに、1.600以上とい
う高い屈折率、紡糸するに十分な耐失透性および化学的
耐久性を有していることが確認された。
次に、各実施例で得られた光学繊維用ガラスをコア材と
して用い、実施例1と同様にして、計7種の長さ2mの
光学繊維ガラスを得た。
このようにして得られた各光学繊維ガラスの紫外部にお
けるカットオフ波長く光透過率が0%になる波長)は、
345〜385nmの範囲にあり、いずれの光学繊維ガ
ラスにおいても、伝送経路を長くした場合でも、透過光
の演色性の低下が小さいことが確認された。なお、これ
らの光学繊維ガラスのうち、実施例2で得られた光学繊
維ガラスの550旧の光に対する透過率を100%とし
たときの分光透過率曲線を第1図に示す。
比較例1 実施例1〜8の比較例として、コア材として一般に用い
られているF2の組成の一例およびその物性を表−1に
示す。
また、このF2をコア材とし、実施例1と同様にして得
た光学繊維ガラスの550nmの光に対する透過率を1
00%としたときの分光透過率曲線を第1図に示す。
第1図から明らかなように、本比較例の光学繊維ガラス
の紫外部におけるカットオフ波長は、390止と実施例
の光学繊維ガラスに比べて長波長側にあり、実施例1〜
8で得られた光学繊維ガラスに比べて、伝送経路を長く
した場合の透過光の演色性の低下が大きいことが確認さ
れた。
(以下、余白) [発明の効果コ 以−1二説明したように、本発明の光学繊維用ガラスは
、ソーダ・ライムガラスからなるクラッド材に適合する
熱的特性を有するとともに、1.60以上の高い屈折率
、紡糸するに十分な耐失透性および化学的耐久性を有し
、かつ光学繊維ガラスのコア材として用いて伝送経路を
長くした場合でも、透過光の演色性の低下が小さい。
したがって本発明を実施することにより、照明装置、検
査機器、測定機器、医療機器等でライトガイドあるいは
イメージガイドとして用いる光学繊維ガラスの光学的性
能を更に向」ニさせることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
第1図は、実施例1、2および比較例1で得られた光学
繊維ガラスの550nmの光に対する透過率を100%
としたときの分光透過率曲線を示すグラフである。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)SiO_2+B_2O_334〜49wt%(た
    だし、SiO_234〜49wt% B_2O_30〜15wt%) Na_2O+K_2O6〜13wt% (ただし、Na_2O1〜10wt% K_2O1〜10wt%) BaO10〜30wt% ZnO6〜16wt% La_2O_3+ZrO_21〜15wt%(ただし、
    La_2O_30.5〜15wt%ZrO_20〜6w
    t%) PbO0〜20wt% なる組成を有し(ただし、これらの成分の合計量は10
    0wt%である)、さらに前記成分の合計量に対してA
    s_2O_3および/またはSb_2O_3を0〜2w
    t%含有してなり、転移点(Tg)が520〜560℃
    、平均線膨張係数(α_1_0_0_〜_3_0_0)
    が90〜110×10^−^7/℃であり、屈折率(n
    _d)が1.60以上であることを特徴とする光学繊維
    用ガラス。
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