JPH0312341A

JPH0312341A - 光ファイバー用クラッドガラス

Info

Publication number: JPH0312341A
Application number: JP14859689A
Authority: JP
Inventors: Minoru Tokita; 時田　稔; Toshiharu Yamashita; 俊晴山下; Hidemi Tajima; 田島　英身
Original assignee: Hoya Corp
Current assignee: Hoya Corp
Priority date: 1989-06-12
Filing date: 1989-06-12
Publication date: 1991-01-21
Anticipated expiration: 2009-09-28
Also published as: JPH0676231B2

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、光通信、ライドガイド、光導波路等に用いら
れる光ファイバーのクラッド用ガラスに係り、特に、多
成分系光ファイバーで高開口数（高ＮＡ）を有する光フ
ァイバーのクラッドとして好ましく用いられる。

［従来の技術］光ファイバーの代表的なものとして多成分ガラス系光フ
ァイバー、石英ガラス系光ファイバープラスチック系光
ファイバーがある。

多成分ガラス系光ファイバーは、石英ガラス系光ファイ
バーに比べ安価であり、プラスチック系光ファイバーよ
り光の伝送損失が少ないという理由から中距離通信用と
して用いられている。

さらに、多成分ガラス系光ファイバーにはコア及びクラ
ッドとして使用するガラスの成分や組成比を種々変える
ことで、屈折率を変化させることができ、種々の開口数
（ＮＡ）を有する低損失な光ファイバーを得ることがで
きるという利点がある。そして、特に高開口数の光ファ
イバーが容易に作成できるということが多成分ガラス系
光ファイバーをライトガイドや先導波路として用いられ
る大きな理由である。

さて、開口数はコアとクラッドのガラスの屈折率差が大
きいほど大きくなるので、コアガラスには透過率が高く
、光の損失が少なく、かつ屈折率が高いという条件が要
求される。その内でも特に屈折率が＾いということが高
開口数の光ファイバーを作成するためには重要である。

このような条件に合うコアガラスとしてＰｂＯを含有す
るシリケート系やボロシリケート系の光学ガラスでｐｂ
Ｏ及び５ｉ０２を主成分としたものがある。

例えば、Ｆ２ガラスでは屈折率（ｎｄ）が１゜６２００
４であり、Ｆ３ガラスのｎｄは１．６１２９３、Ｆ５ガ
ラスのｎｄは１．６０３４２、ＦＤ２ガラスのｎｄは１
．６４７６９、ＦＤ６ガラスのｎｄ＋、ｔｌ、８０５１
８、ＦＤ７ガラスのｎｄは１．６３９８０、ＢａＦ７０
ガラスのｎｄは１゜６０４５０である（Ｆ２．Ｆ３．Ｆ
５．ＦＤ２゜ＦＤ６．ＦＤ７．ＢａＦ７０：ＨＯＹＡ＠
Ｊ製商品名）。

これらのガラスは光学ガラスとして一般に多く使用され
ているものであり、高品質で、安価なガラスである。そ
こで、これらのガラスをコアとして用いれば高品質で安
価な光ファイバーが作成できるという利点がある。

又、クラッドガラスとしては次に挙げられるような条件
を満足したものが要求される。それは、■屈折率がコア
ガラスより低い、■化学的耐久性が良い、■熱膨張係数
（α）がコアガラスと近い値である、■ファイバー線引
き時に結晶が析出しない、■コアガラスとの融着性が良
い等である。

このような多成分ガラス系光ファイバー用クラッドガラ
スとしては特公昭６３−１３９４７号公報や特公昭６３
−１６３４９号公報に記載されている。

これらの公報によれば、ＳｉＯ２及びアルカリ金ｊＩ酸
化物を主成分とするガラスにＡｉ、＋０３、Ｃａｂ、Ｚ
ｎＯ，ＺｒＯ２，又はＴｉＯ＋を加えアルカリ成分が外
部に溶出することをおさえて化学的耐久性の改善をはか
っている。

又、特開昭６０−１５５５５１号公報によれば、クラッ
ド用ガラスはＳｉＯ２、アルカリ金属酸化物、ＡＪＬ２
０３　、Ｂ２０３及びＦ等の成分から成り、ガラスの低
屈折率化、低粘性化をはかっている。

［発明が解決するための課題］しかしながら、上記ＰｂＯ及びＳｉＯ２を主成分とした
光学ガラスをコアした場合、前記特公昭６３−１３９４
７号公報、特公昭６３−１６３４９号公報、特開昭６０
−１５５５５１号公報に記載されているクラッドガラス
では、ガラス成分としてＰｂＯを含有していないため、
前記屈折率の高い光学ガラスをコアした場合に、コアと
クラッドのガラスの界面で変質が起ったり、コアとクラ
ッドの融着性が良くないという欠点があり、光ファイバ
ーとした場合伝送損失を増大させるものである。

そこで、本発明の目的は、光学ガラスとして一般に多く
使用されているＰｂＯを含有した屈折率の＾いガラスを
コアとした、高品質で安価な開口数の大きな化学的耐久
性に優れた光ファイバーを作製するために、コアとクラ
ッドの界面で変質を起こさず、コアガラスと融着性及び
化学的耐久性に優れたクラッド用ガラスを提供するもの
である。

［課題を解決するための手段１本発明は上記の目的を達成するためになされたものであ
り、本発明の光ファイバー用クラッドガラスは、重量％
にして、ＳｉＯ２が５５〜７５％、Ｐｂｏが３〜１５％
、Ａｊ１２０３が０〜１０％、Ｂ２０３が０〜１０％、
かつＡｊ１２０３とＢ２Ｏ３との合量が０〜１５％、Ｌ
ｉ２Ｏが０〜１５％、Ｎａ２Ｏが０〜２０％、Ｋ２Ｏが
０〜２０％、か”）Ｌｉ２０とＮａ２ＯとＫ２Ｏとの合
量が１０〜３３％であることを特徴としている。

又、重量％にして、ＳｉＯ２が５５〜７５％、ＰｂＯが
３〜１５％、ＡＬ２ｏ３が０〜１０％、Ｂ２０ｓが０〜
１０％、かつＡＪｔ２ｏ３とＢ２Ｏ３との合同が１〜１
６％、Ｌｉ２Ｏが０〜１５％、Ｎａ２Ｏが０〜２０％、
Ｋ２Ｏが０〜２０％、かつｉ　ｉ　２０とＮａ２ＯとＫ
２Ｏとの合量が１０〜３３％、ＭｇＯが０〜５％、Ｃａ
Ｏが０〜５％、ＺｎＯが０〜５％、か”）ＭｇＯとＣａ
ＯとＺｎＯとの合量が１〜１０％であることを特徴とし
ている。

本発明は、前記ＰｂＯを含有する屈折率の高い光学ガラ
スをコアとした場合にコアとの融着性を良くするために
ＰｂＯを必須成分として用いたものである。

ＰｂＯは、一般に屈折率を高める成分として、光学ガラ
スに使用されてきたものである。逆に、ＰｂＯを使用す
るとガラスの屈折率は高くなるのでクラッド等屈折率の
低いガラスを得たい場合、ガラス成分として用いられて
いなかった。しかしナカラ、本発明ハ、Ｓ　ｉ　０２　
とＰｂＯとＡｌ２Ｏ２とＢ２Ｏ３とアルカリ金属酸化物
とを主成分とするガラスが、ＰｂＯを含有しているにも
かかわらず屈折率が高くならないという発見に基づいて
なされたものであり、本発明のクラッドガラスは、Ｐｂ
Ｏをガラス成分として含有しても屈折率が低く前記Ｐｂ
ｏを含む屈折率の高い光学ガラスとの融着性に優れたも
のである。

次に、各成分の限定量及びその理由を述べると、ＳｉＯ
２はガラス骨格を形成する成分であり、その量は５５〜
７５重Ｍ％である。このＭが５５％未満では結晶が析出
し易く、屈折率も高くなるのでクラッドガラスとして好
ましくなく、７５％を超えるとガラスの粘性が高くなり
、ガラスに気泡が残り易くなるので好ましくない。Ｐｂ
ｏはコアガラスとの融着性を良くする成分であり、その
量は３〜１５重社％である。このｍが３％未満ではコア
ガラスとの融着性を良くする効果が少なく、化学的耐久
性も悪くなるので好ましくなく、１５％を超えると屈折
率が高くなるので好ましくない。

Ａ１．２０３及びＢ２Ｏ３は共に化学的耐久性及びガラ
スの結晶化に対する安定性を高くする成分である。その
量は、ＡｆＬ２０３がＯ〜１０重ａ％であり、Ｂ２Ｏ３
は０〜１０重量％である。かつＡｊ１２０３とＢ２Ｏ３
の合量は１〜１６重世％である。Ａ１．２０３の間が１
０％を超えるとガラスの粘性が高くなり好ましくない。

又、Ｂ２Ｏ３の量が１０％を超えると屈折率が＾くなり
好ましくない。さらに、ＡｆＬ２０３とＢ２Ｏ３との合
量が１％未満では化学的耐久性及びガラスの結晶化に対
する安定性を高くする効果が少なく、１６％を超えると
ガラスの粘性及び屈折率が高くなるので好ましくない。

Ｌ１２０とＮａ２ＯとＫ２Ｏはガラスの粘性を下げ、熱
膨張係数を調整する成分である。その伍は、Ｌｉ２Ｏが
Ｏ〜１５重Ｒ％であり、Ｎａ２Ｏが０〜２０重量％であ
り、Ｋ２Ｏが０〜２０重量％である。かつＬｉ２ＯとＮ
ａ２ＯとＫ２Ｏとの合量は１０〜３３重量％である。Ｌ
２０の量が１５％をＮａ２Ｏが２０％をＫ２Ｏが２０％
をそれぞれ超えると屈折率が高くなり、化学的耐久性が
悪くなるので好ましくない。さらに、Ｌ１２０とＮａ２
ＯとＫ２Ｏとの合量が１０％未満ではガラスの粘性が高
くなり好ましくなく、３３％を超えると屈折率が高くな
り、化学的耐久性が悪くなるので好ましくない。

さらに、上記成分の他に、化学的耐久性及びガラスの結
晶化に対する安定性を高め、ガラスの粘性及び熱膨張係
数を調整する目的でＭｇＯ，ＣａｏＳｚｎｏを追加成分
として加えることができる。

その量は、ＭＧＯが０〜５重量％であり、ＣａＯが０〜
５重量％であり、ＺｎＯが０〜５重最％である。かつＭ
ｇＯとＣａ　ＯとＺｎＯとの合量は１〜１０重１％であ
る。Ｍａ○の指が５％をＣａＯが５％をＺｎ○が５％を
それぞれ超えると屈折率が高くなるので好ましくない。

さらに、ＭｇＯとＣａｏとＺｎＯとの合同が１％未満で
は追加成分を入れた目的が達成できず、１０％を超える
とガラスの屈折率が高くなるので好ましくない。

又、ガラスを溶融する過程でガラス融液中の泡をとる脱
泡剤としてＡＳ２０３や５ｂ２０３を加えることができ
る。その量は、ガラス組成１００重量％に対して０．５
重量％以下で良いが、ガラスの特性を損なわない邑まで
加えてもさしつかえない。

［実施例］以下、本発明の詳細な説明するが、本発明はこれらの実
施に限定されるものではない。

（実施例１）出発材料として、Ｓ　ｉ０２、ＰｂＯ５Ａｉ（ＯＨ）３
　、Ｌ　１２ＣＯ３、Ｎａ２ＣＯ３、ＮａＮＯ３、ＫＮ
Ｏ２を用い、重１％Ｆｓ　ｉ　０２　カ６７゜６％、Ｐ
ｂＯが１３．６％、Ａｌ２Ｏ２が２．５％、Ｌｉ２Ｏが
５．２％、Ｎａ２Ｏが４．５％、Ｋ２Ｏが６．６％とな
るように全量で２００ｇ秤量混合し、白金製のルツボに
入れ約１３６０℃で２時間溶融し均一なガラス融液とし
た。次に、このガラス融液を約１５０℃の鋼板上にキャ
ストした後、約４２０℃にあらかじめ設定された電気炉
に入れ、約２０時間かけて室温まで冷却し、透明なガラ
スを得た。

得られた本実施例のガラスを日本光学硝子工業会規格Ｊ
ＯＧＩＳ−１９７５に基づいて屈折率ｎｄ。

分散シｄ１ガラス転移点Ｔｏ、熱膨張係数α、耐水重量
減ＤＷ及び比重を測定した。

その結果、このガラスは、ｎｄが１．５２９０゜νｄが
５５．０ＳＴｏが４３６℃、αが１０１×１０−７／’
Ｃ１［）ｗが０．０３ｉ！！ｆｆｉ％、比重が２゜６３
という特性を有するものであった。特に耐水重量減ＤＷ
は光学硝子の分類では１級に相当し、化学的耐久性に優
れたガラスであった。

又、本実施例のガラスを４００〜１１００℃の温度に設
定された傾斜炉で１時間保持したときの結晶の析出状態
を調べた（失透試験）。

その結果、光学顕微鏡で観察してガラス中には結晶がな
いことが確認された。したがって、このガラスは結晶化
に対する安定性に優れているものであることがわかった
。

さらに、光ファイバーのコアガラスとなる、５ｉ０２及
びＰｂＯを主成分とするｎｄが１．６２０５、νｄが３
６．３、Ｔｇが４３４℃、αが１０１ｘ１（１７／’Ｃ
のＦ２ガラスとの融着性の試験を行なった結果、融着さ
れた本実施例のガラスの界面において、結晶は析出され
ておらず、本実施例のガラスには変質やクラックもみら
れず融着性に優れているものであった。

したがって、本実施例で得られたガラスを光ファイバー
用のクラッドガラスとして、例えば、前記ＳｉＯ２及び
ＰｂＯを主成分とする屈折率の高いＦ２ガラス（ｎｄ−
１，６２０５）をコアガラスとして、ファイバー線引き
を行なえば、化学的耐久性に優れ、結晶による散乱のな
い高開口数（ＮＡ＝０．５４＞の光ファイバーが得られ
る。

（実施例２〜１７）実施例１と同様の出発原料の他にＨａ　ＢＯ３、ＡＳ２
０３　、Ｓｂ２０３を加えて出発原料として用い、各成
分を種々変化させた他は実施例１と同様にしてガラスを
得た。これら実施例２〜１７のガラスを実施例１と同様
に種々の特性を測定した結果及びそのガラス組成を実施
例１と合せて表＝１に示す。融着用のガラスとしては、
コアガラスとなるＦ２、Ｆ３、Ｆ４、Ｆ５、ＦＤ２、Ｆ
Ｄ７．３ａＦ７０等の８１０２とＰｂＯを主成分とする
ガラスを適宜選定した。

その結果、これら本実施例のガラスは屈折率が低く、化
学的耐久性に優れ、結晶化に対する安定性も轟く、ガラ
スの変質やクランクもみられず、ＳｉＯ２及びＰｂＯを
含有する光学ガラスとの融着性に優れていた。

（実施例１８〜３６）実施例２〜１７と同様の出発材料の他にＭＱＣ０３、Ｃ
ａＣＯ３、ＺｎＯを加えて出発材料トシて用い、各成分
を種々変化させた他は実施例２〜１７と同様にしてガラ
スを得た。これら実施例１８〜３６のガラスの特性及び
そのガラス組成も実施例１〜１７と同様に表−１に示す
。

その結果、これらのガラスは屈折率が低く、化学的耐久
性に優れ、結晶化に対する安定性も高く、ガラスの変質
やクラックもみられず５ｉ０２及びＰｂＯを含有する光
学ガラスとの融着性に優れていた。

以上、前記実施例では、融着試論用のガラスとして、コ
アガラスとして使用できる光学ガラスＦ２、Ｆ３、Ｆ５
、ＦＤ２、ＦＤ７、ＢａＦ７０を用いたが、他のｐｂ○
とＳｉＯ２を含有する光学ガラスをコアガラスとして用
いても良い。

そして、これらの光学ガラスをコアとして、本発明のガ
ラスをクラッドとして、ファイバーを作［発明の効果］本発明のクラッド用ガラスによれば、ガラス転移点Ｔｇ
や熱膨張係数α等を調整して光学ガラスとして一般に多
く使用されている種々のＰｂＯを含有した屈折率の高い
ガラスをコアガラスとして使用でき、コアとクラッドの
界面での変質や結晶を生じない融着性に優れた高品質で
安価な開口数の大きな化学的耐久性に優れた光ファイバ
ーを提供することができる。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）重量％にして、ＳｉＯ＿２が５５〜７５％、Ｐｂ
Ｏが３〜１５％、Ａｌ＿２Ｏ＿３が０〜１０％、Ｂ＿２
Ｏ＿３が０〜１０％、かつＡｌ＿２Ｏ＿３とＢ＿２Ｏ＿
３との合量が１〜１６％、Ｌｉ＿２Ｏが０〜１５％、Ｎ
ａ＿２Ｏが０〜２０％、Ｋ＿２Ｏが０〜２０％、かつＬ
ｉ＿２ＯとＮａ＿２ＯとＫ＿２Ｏとの合量が１０〜３３
％であることを特徴とする光ファイバー用クラッドガラ
ス。
（２）重量％にして、ＳｉＯ＿２が５５〜７５％、Ｐｂ
Ｏが３〜１５％、Ａｌ＿２Ｏ＿３が０〜１０％、Ｂ＿２
Ｏ＿３が０〜１０％、かつＡｌ＿２Ｏ＿３とＢ＿２Ｏ＿
３との合量が１〜１６％、Ｌｉ＿２Ｏが０〜１５％、Ｎ
ａ＿２Ｏが０〜２０％、Ｋ＿２Ｏが０〜２０％、かつＬ
ｉ＿２ＯとＮａ＿２ＯとＫ＿２Ｏとの合量が１０〜３３
％、ＭｇＯが０〜５％、ＣａＯが０〜５％、ＺｎＯが０
〜５％、かつＭｇＯとＣａＯとＺｎＯとの合量が１〜１
０％であることを特徴とする光ファイバー用クラッドガ
ラス。