JPH02293347A - フッ化物ガラス光ファイバ - Google Patents
フッ化物ガラス光ファイバInfo
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- JPH02293347A JPH02293347A JP1114057A JP11405789A JPH02293347A JP H02293347 A JPH02293347 A JP H02293347A JP 1114057 A JP1114057 A JP 1114057A JP 11405789 A JP11405789 A JP 11405789A JP H02293347 A JPH02293347 A JP H02293347A
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Classifications
-
- 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
- C03C13/042—Fluoride glass compositions
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
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- 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
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- C03C3/32—Non-oxide glass compositions, e.g. binary or ternary halides, sulfides or nitrides of germanium, selenium or tellurium
- C03C3/325—Fluoride glasses
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
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- 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
- C03C4/00—Compositions for glass with special properties
- C03C4/10—Compositions for glass with special properties for infrared transmitting glass
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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］
本発明はフッ化物ガラス光ファイバ、特に波長２〜６μ
ｍの赤外線の伝送に有用なフッ化物ガラス光ファイバ（
以下フッ化物光ファイバと略称することもある）に関す
る。
ｍの赤外線の伝送に有用なフッ化物ガラス光ファイバ（
以下フッ化物光ファイバと略称することもある）に関す
る。
［従来の技術］
近年フッ化物光ファイバは２〜４又は２〜６μｍ帯赤外
線伝送路、例えばＥ ｒ−Ｙ Ａ Ｇレーザー伝送路と
して注目されている。伝送路としての重要な特性の一つ
に、入射光量をどのくらい取り込み易いかを決定するバ
ラメーターである開口数（Ｎｕｍｅｒｉｃａｌ Ａｐｅ
ｒｔｕｒｅ；以下Ｎ，Ａ．と略す）がありＮ．Ａ．が大
きい光ファイバが要求されている。
線伝送路、例えばＥ ｒ−Ｙ Ａ Ｇレーザー伝送路と
して注目されている。伝送路としての重要な特性の一つ
に、入射光量をどのくらい取り込み易いかを決定するバ
ラメーターである開口数（Ｎｕｍｅｒｉｃａｌ Ａｐｅ
ｒｔｕｒｅ；以下Ｎ，Ａ．と略す）がありＮ．Ａ．が大
きい光ファイバが要求されている。
Ｎ． Ａ．を大きくするためには、光ファイバにおける
コア／クラッドの屈折率差（以下八〇と称する）を太き
《しなければならない。
コア／クラッドの屈折率差（以下八〇と称する）を太き
《しなければならない。
フッ化物光ファイバにおいて八〇を大きくする従来法と
しては、例えば特公昭６１−２４３４９号公報に示され
るように屈折率を下げる働きを有するＮａＦをクラッド
ガラスにコアガラスより多く含有させる方法、或は特開
昭５９−１８３７４号公報に示されるように屈折率を下
げる働きを有する ＮａＦ， ＨｒＦ４の両成分をクラ
ッドガラスにコアガラスより多く含有させる方法がある
。
しては、例えば特公昭６１−２４３４９号公報に示され
るように屈折率を下げる働きを有するＮａＦをクラッド
ガラスにコアガラスより多く含有させる方法、或は特開
昭５９−１８３７４号公報に示されるように屈折率を下
げる働きを有する ＮａＦ， ＨｒＦ４の両成分をクラ
ッドガラスにコアガラスより多く含有させる方法がある
。
［発明が解決しようとする課題］
しかしながら上記の従来法においては、母材作製時或は
線引き加熱時の結晶化のために、コア及びクラッドのＮ
ａＦ又は／及びＨｒＦ．の含有量が制限されており、十
分なΔｎを有するフッ化物光ファイバを得ることは困難
であった。
線引き加熱時の結晶化のために、コア及びクラッドのＮ
ａＦ又は／及びＨｒＦ．の含有量が制限されており、十
分なΔｎを有するフッ化物光ファイバを得ることは困難
であった。
本発明は十分なΔｎを有し、しかも母材作製時や線引き
加熱時の結晶化の問題が解消されたフソ化物ガラス光フ
ァイバを目的としてなされたものである。
加熱時の結晶化の問題が解消されたフソ化物ガラス光フ
ァイバを目的としてなされたものである。
［課題を解決するための手段］
本発明者等は上記の目的に沿い鋭意検討を重ねた結果、
新規な組成のフッ化物ガラスファイバに到達できたもの
である。
新規な組成のフッ化物ガラスファイバに到達できたもの
である。
すなわち、本発明はコアガラスと該コアガラスよりも低
屈折率のクラッドガラスからなるガラス光ファイバにお
いて、両ガラスは主にＺ ｒ Ｆ ４ ，Ｂ ａ Ｆ
ｔ ＋ＬａＦｓ＋ ＡＩ２Ｆ３１ ＮａＦ， ＨｆＦ４
及びＰｂＦ ｔからなり、該コアガラスにおける Ｐｂ
Ｆ．の含有量が該クラッドガラスにおけるそれより多く
、かつ該タラッドガラスにおけるＡＱＦｓ＋ ＮａＦ及
びＨｒＦ．の各成分毎での含有量が該コアガラスにおけ
るそれよりも多いことを特徴とするフプ化物ガラス光フ
ァイバである。
屈折率のクラッドガラスからなるガラス光ファイバにお
いて、両ガラスは主にＺ ｒ Ｆ ４ ，Ｂ ａ Ｆ
ｔ ＋ＬａＦｓ＋ ＡＩ２Ｆ３１ ＮａＦ， ＨｆＦ４
及びＰｂＦ ｔからなり、該コアガラスにおける Ｐｂ
Ｆ．の含有量が該クラッドガラスにおけるそれより多く
、かつ該タラッドガラスにおけるＡＱＦｓ＋ ＮａＦ及
びＨｒＦ．の各成分毎での含有量が該コアガラスにおけ
るそれよりも多いことを特徴とするフプ化物ガラス光フ
ァイバである。
該コアガラスと該クラッドガラスにおけるＡＱＦｙ．Ｎ
ａｐ， ＨｆＦ＋及びＰｂＦ ，の含有量は、両者の差
を各々 Δ［ＡＱＦ．］．Δ［ＮａＦ］，Δ［ＨｆＦ．
］及びΔ［ＰｂＦｔ］（モル％）とするとき、下記の式
（１） ０．２４Δ［ＨｆＦ．］＋ １．５Δ［ＡＮＦ３コー３
Δ［ＮａＦ］ ＋ ２．５Δ［ＰｂＦｔ］ｌ≦ ＩＯ・
・・・（１） を満足することを特徴とする上記フッ化物ガラス光ファ
イバは、本発明の特に好ましい実施態様である。
ａｐ， ＨｆＦ＋及びＰｂＦ ，の含有量は、両者の差
を各々 Δ［ＡＱＦ．］．Δ［ＮａＦ］，Δ［ＨｆＦ．
］及びΔ［ＰｂＦｔ］（モル％）とするとき、下記の式
（１） ０．２４Δ［ＨｆＦ．］＋ １．５Δ［ＡＮＦ３コー３
Δ［ＮａＦ］ ＋ ２．５Δ［ＰｂＦｔ］ｌ≦ ＩＯ・
・・・（１） を満足することを特徴とする上記フッ化物ガラス光ファ
イバは、本発明の特に好ましい実施態様である。
本発明のフッ化物光ファイバは屈折率を調整するドーパ
ントとしてＮａＦ及びＨｆＦ．のみではなく、ＡＩ２Ｆ
．， ＰｂＦｔ も考慮して、クラッドガラスにおける
ＮａＦ， ＨｆＰ４， ＡＱＦｓという３成分の含有量
をいずれもコアガラスにおけるそれぞけの含有量より多
《シ、これと同時にコアガラスのＰｂＦ．含有量はクラ
ッドガラスのそれより多くすることで、八〇を更に高め
たことを特徴とする。
ントとしてＮａＦ及びＨｆＦ．のみではなく、ＡＩ２Ｆ
．， ＰｂＦｔ も考慮して、クラッドガラスにおける
ＮａＦ， ＨｆＰ４， ＡＱＦｓという３成分の含有量
をいずれもコアガラスにおけるそれぞけの含有量より多
《シ、これと同時にコアガラスのＰｂＦ．含有量はクラ
ッドガラスのそれより多くすることで、八〇を更に高め
たことを特徴とする。
更にコアガラス及びクラッドガラスにおける肩ａＦ＋■
ｆＦ４， ＡＱＦ＠及びＰｂＦ．の各々の含有量の差を
調整することにより母材作製時及び線引き加熱時に結晶
化しに＜クシたちのである。
ｆＦ４， ＡＱＦ＠及びＰｂＦ．の各々の含有量の差を
調整することにより母材作製時及び線引き加熱時に結晶
化しに＜クシたちのである。
作川］
通常のＺｒ系フッ化物ガラスは、特開昭６２〜２７８１
４４号公報に記載されているように、ＺｒＦ４及び｝Ｉ
ＦＦ．４３〜５５モル％， ＢａＦ， １８〜２８モ
ル％＋ ＬａＦ ｓ ｌ． ５〜７モル％． ＡＩ
２Ｆ３ １．５ 〜７モル％， ＮａＦ １５〜２５モ
ル％の範囲にある組成比を有するものが比較的結晶化し
にくいと考えられている。
４４号公報に記載されているように、ＺｒＦ４及び｝Ｉ
ＦＦ．４３〜５５モル％， ＢａＦ， １８〜２８モ
ル％＋ ＬａＦ ｓ ｌ． ５〜７モル％． ＡＩ
２Ｆ３ １．５ 〜７モル％， ＮａＦ １５〜２５モ
ル％の範囲にある組成比を有するものが比較的結晶化し
にくいと考えられている。
コアガラスとクラッドガラスにおける ＾（！Ｆ３，Ｎ
ａｐ， Ｈｒｐ４． ＰｂＦｔの含有量の差を各々 Δ
［＾ＱＦ３］，Δ［ＮａＰコ，Δ［ＨｒＰ．］及びΔ［
ＰｂＦ，］（モル％）とすれば、フッ化物ガラス組成領
域においては、コアとクラッドとの屈折率差八〇及び軟
化温度の差ΔＴは近似的に以下の式（Ｉ）． （１）に
より与えられることを、本発明者等は本発明の研究途上
に見出した。
ａｐ， Ｈｒｐ４． ＰｂＦｔの含有量の差を各々 Δ
［＾ＱＦ３］，Δ［ＮａＰコ，Δ［ＨｒＰ．］及びΔ［
ＰｂＦ，］（モル％）とすれば、フッ化物ガラス組成領
域においては、コアとクラッドとの屈折率差八〇及び軟
化温度の差ΔＴは近似的に以下の式（Ｉ）． （１）に
より与えられることを、本発明者等は本発明の研究途上
に見出した。
Δｎ ＝ （ ２． ５Ａ［ＡＮＦ，］＋ １０． ５
Ａ［ＮａＦ］ ＋ ９． ０９Ａ［ＨｆＦ４］＋４．
ｔａ［ｐｂｐ，］ｌ ｘ ｔｏ−’． −＝−
（ＤΔＴ＝１．５Δ［Ａｌ２Ｆ．］− ３Δ［ＮａＦ］
＋ ０． ２５Δ［ＨｆＦ４］＋２．５Δ［ｐｂｐ，］
（”Ｃ） ・・・・（引）母材線引き時
の加熱による結晶化を防ぐためには軟化温度の差八Ｔは
零に近い程好ましく、ΔＴができる限り零に近く、かつ
八〇ができる限り大きくなるように、Δ［Ａ１２Ｆ３］
，Δ［ＮａＦ］．Δ［■『Ｆ４］及びΔ［ｐｂｐ＊］を
設定することが、結晶化が抑制され低損失かつ高強度で
あり、なおかつ高い開口数を有するフッ化物光ファイバ
を実現できる組成のポイントである。そして八Ｔの許容
範囲としてフッ化物ガラスの温度粘度依存性を考えて±
１０”Ｃが線引き可能の温度差と推定される。軟化温度
の差が１０゜Ｃを越えるとコア又はクラッドの一方が固
く他方が水のようになるからである。
Ａ［ＮａＦ］ ＋ ９． ０９Ａ［ＨｆＦ４］＋４．
ｔａ［ｐｂｐ，］ｌ ｘ ｔｏ−’． −＝−
（ＤΔＴ＝１．５Δ［Ａｌ２Ｆ．］− ３Δ［ＮａＦ］
＋ ０． ２５Δ［ＨｆＦ４］＋２．５Δ［ｐｂｐ，］
（”Ｃ） ・・・・（引）母材線引き時
の加熱による結晶化を防ぐためには軟化温度の差八Ｔは
零に近い程好ましく、ΔＴができる限り零に近く、かつ
八〇ができる限り大きくなるように、Δ［Ａ１２Ｆ３］
，Δ［ＮａＦ］．Δ［■『Ｆ４］及びΔ［ｐｂｐ＊］を
設定することが、結晶化が抑制され低損失かつ高強度で
あり、なおかつ高い開口数を有するフッ化物光ファイバ
を実現できる組成のポイントである。そして八Ｔの許容
範囲としてフッ化物ガラスの温度粘度依存性を考えて±
１０”Ｃが線引き可能の温度差と推定される。軟化温度
の差が１０゜Ｃを越えるとコア又はクラッドの一方が固
く他方が水のようになるからである。
ここで、従来のコア及びクラッドガラス組成のようにΔ
［ＮａＦ］，Δ［ＨｒＦ．］の２成分のみを大きくした
のでは八〇を増加させるのに十分ではなく、同時にΔ［
Ａｌ２Ｆ，］も大きくした方がΔｎのさらなる増加に有
効であることが判る。また、コアガラスのＰｂＦｔ含有
量はクラッドガラスのそれより多くすることで、Ａｎを
更に高めることができる。
［ＮａＦ］，Δ［ＨｒＦ．］の２成分のみを大きくした
のでは八〇を増加させるのに十分ではなく、同時にΔ［
Ａｌ２Ｆ，］も大きくした方がΔｎのさらなる増加に有
効であることが判る。また、コアガラスのＰｂＦｔ含有
量はクラッドガラスのそれより多くすることで、Ａｎを
更に高めることができる。
以上の知見及び考察から本発明では、
０．２４Δ［ｌＩｆＰ．］ ＋ １． ５Δ［＾（２Ｆ
３］− ３Δ［ＮａＦ］＋２．５Δ［ｐｂＦ，］ ｌ≦
１０ ・・・・（１）の上記（１）式を満足
することが特に好ましい。
３］− ３Δ［ＮａＦ］＋２．５Δ［ｐｂＦ，］ ｌ≦
１０ ・・・・（１）の上記（１）式を満足
することが特に好ましい。
［実施例コ
実施例Ｉ
ＺｒＰａ＋ ＨｒＦ４， Ｂａｉｔ， ＬａＦ３＋ Ａ
ＱＦｓ， ＮａＦ及びＰｂＦ ，の高純度原料を用い、
表１に示す組成のコア用混合粉末及びクラッド用混合粉
末を調合した。これら原料を各々白金ルッポに入れ、Ｎ
，ガス雰囲気下において８６０℃で加熱熔融してガラス
融液とし、ルッポごと急冷することによりガラス固化さ
せた。
ＱＦｓ， ＮａＦ及びＰｂＦ ，の高純度原料を用い、
表１に示す組成のコア用混合粉末及びクラッド用混合粉
末を調合した。これら原料を各々白金ルッポに入れ、Ｎ
，ガス雰囲気下において８６０℃で加熱熔融してガラス
融液とし、ルッポごと急冷することによりガラス固化さ
せた。
得られたガラスは透明度良好であり、アッペ屈折率計に
より屈折率を測定したところ、表２のようになり、比屈
折率差１．６４％（ＮＡ０．２７）であるフッ化物ガラ
スの組み合わせが得られた。
より屈折率を測定したところ、表２のようになり、比屈
折率差１．６４％（ＮＡ０．２７）であるフッ化物ガラ
スの組み合わせが得られた。
表１
表２
また、同じガラスについてペネトレーション法により粘
度を測定したところ第１図の図表のようになり、軟化温
度の差がおおよそ５〜ｌＯ℃であることが判った。第１
図において横軸は温度の逆数を、縦軸は粘度（ボイズ）
を示す。
度を測定したところ第１図の図表のようになり、軟化温
度の差がおおよそ５〜ｌＯ℃であることが判った。第１
図において横軸は温度の逆数を、縦軸は粘度（ボイズ）
を示す。
表１に示す組成のコア用混合粉末及びクラッド用混合部
を各々６０ｇ調合し、上記と同様にして８６０℃で２時
間加熱溶融し、ルッポごと急冷することにより、コア母
材用ガラスブロック及びクラッド母材用ガラスブロック
を得た。各ブロックを外周研磨し、更にクラッド母材用
ブロックについては超音波穴あけ加工してパイプ形状と
した。該コア母材及び該タラッドパイプを光学研磨して
表面を平滑にした後、該クラッドパイプに該コア母材を
挿入したものを、更にテフロンＦＥＰチューブ内に挿入
し、ゾーン加熱して線引きすることにより本発明のフッ
化物光ファイバを作製した。
を各々６０ｇ調合し、上記と同様にして８６０℃で２時
間加熱溶融し、ルッポごと急冷することにより、コア母
材用ガラスブロック及びクラッド母材用ガラスブロック
を得た。各ブロックを外周研磨し、更にクラッド母材用
ブロックについては超音波穴あけ加工してパイプ形状と
した。該コア母材及び該タラッドパイプを光学研磨して
表面を平滑にした後、該クラッドパイプに該コア母材を
挿入したものを、更にテフロンＦＥＰチューブ内に挿入
し、ゾーン加熱して線引きすることにより本発明のフッ
化物光ファイバを作製した。
この組成の母材では線引きの際に微結晶の発生が見られ
ず、比屈折率差１．６％で、波長２．６μｍでの損失が
１００ ｄＢ ／ｋｍと低損失なファイバが得られた。
ず、比屈折率差１．６％で、波長２．６μｍでの損失が
１００ ｄＢ ／ｋｍと低損失なファイバが得られた。
［発明の効果］
以上説明したように本発明のフッ化物光ファイバは、母
材作製時の加熱又は冷却の両過程及び線引き時の再加熱
過程のいずれにおいても結晶化に対する熱安定性が高い
フッ化物ガラスより構成され、かつ大きなコア・クラ，
／ド比屈折率差が付与されるため、波長２μｍ以上の光
を伝送する赤外光ファイバとして低損失・高強度かつ大
きな開口数を有する優れたものである。従って、本発明
はこの波長域を用いる医療用等のレーザー光伝送路とし
て利用すると効果的である。
材作製時の加熱又は冷却の両過程及び線引き時の再加熱
過程のいずれにおいても結晶化に対する熱安定性が高い
フッ化物ガラスより構成され、かつ大きなコア・クラ，
／ド比屈折率差が付与されるため、波長２μｍ以上の光
を伝送する赤外光ファイバとして低損失・高強度かつ大
きな開口数を有する優れたものである。従って、本発明
はこの波長域を用いる医療用等のレーザー光伝送路とし
て利用すると効果的である。
第１図は本発明のフッ化物光ファイバに用いたコアガラ
ス及びクラッドガラスの各々の粘度をペネトレーション
法で測定した結果を、温度の逆数を横軸にとり、粘度を
縦軸にとって示した図表である。 口はコアガラスの粘度、Ｏはタラッドガラスの粘度を表
す。
ス及びクラッドガラスの各々の粘度をペネトレーション
法で測定した結果を、温度の逆数を横軸にとり、粘度を
縦軸にとって示した図表である。 口はコアガラスの粘度、Ｏはタラッドガラスの粘度を表
す。
Claims (3)
- （１）コアガラスと該コアガラスよりも低屈折率のクラ
ッドガラスからなるガラス光ファイバにおいて、両ガラ
スは主にＺｒＦ＿４、ＢａＦ＿２、ＬａＦ＿３、ＡｌＦ
＿３、ＮａＦ、ＨｆＦ＿４及びＰｂＦ＿２からなり、該
コアガラスにおけるＰｂＦ＿２の含有量が該クラッドガ
ラスにおけるそれより多く、かつ該クラッドガラスにお
けるＡｌＦ＿３、ＮａＦ及びＨｆＦ＿４の各成分毎での
含有量が該コアガラスにおけるそれよりも多いことを特
徴とするフッ化物ガラス光ファイバ。 - （２）該コアガラスと該クラッドガラスにおけるＡｌＦ
＿３、ＭａＦ、ＨｆＦ＿４及びＰｂＦ＿２の含有量は、
両者の差を各々Δ［ＡｌＦ＿３］、Δ［ＮａＦ］、Δ［
ＨｆＦ＿４］及びΔ［ＰｂＦ＿２］（モル％）とすると
き、下記の式（ I ）｜０．２４Δ［ＨｆＦ＿４］＋１
．５Δ［ＡｌＦ＿３］−３Δ［ＮａＦ］＋２．５Δ［Ｐ
ｂＦ＿２］｜≦１０・・・（１）を満足することを特徴
とする請求項（１）に記載のフッ化物ガラス光ファイバ
。 - （３）該コアガラスがＺｒＦ＿４５５モル％、ＢａＦ＿
２１９モル％、ＬａＦ＿３４．５モル％、ＡｌＦ２．５
モル％、ＮａＦ１７モル％、ＰｂＦ＿２２モル％からな
り、該クラッドガラスがＺｒＦ＿４１０．５モル％、Ｂ
ａＦ＿２１８．５モル％、ＬａＦ＿３４．５モル％、Ａ
ｌＦ４．５モル％、ＮａＦ２２モル％、ＨｆＦ＿４４０
モル％からなることを特徴とする請求項（２）に記載の
フッ化物ガラス光ファイバ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1114057A JPH02293347A (ja) | 1989-05-09 | 1989-05-09 | フッ化物ガラス光ファイバ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1114057A JPH02293347A (ja) | 1989-05-09 | 1989-05-09 | フッ化物ガラス光ファイバ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02293347A true JPH02293347A (ja) | 1990-12-04 |
Family
ID=14627953
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1114057A Pending JPH02293347A (ja) | 1989-05-09 | 1989-05-09 | フッ化物ガラス光ファイバ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH02293347A (ja) |
-
1989
- 1989-05-09 JP JP1114057A patent/JPH02293347A/ja active Pending
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