JPH0660036B2 - 赤外光用光ファイバの製造方法 - Google Patents
赤外光用光ファイバの製造方法Info
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- JPH0660036B2 JPH0660036B2 JP59078556A JP7855684A JPH0660036B2 JP H0660036 B2 JPH0660036 B2 JP H0660036B2 JP 59078556 A JP59078556 A JP 59078556A JP 7855684 A JP7855684 A JP 7855684A JP H0660036 B2 JPH0660036 B2 JP H0660036B2
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- Japan
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- infrared
- absorption
- composition
- wavelength
- Prior art date
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- Expired - Lifetime
Links
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
- C03C13/043—Chalcogenide glass compositions
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
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- Engineering & Computer Science (AREA)
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- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Geochemistry & Mineralogy (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Glass Compositions (AREA)
- Optical Fibers, Optical Fiber Cores, And Optical Fiber Bundles (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 〔発明の利用分野〕 本発明は波長２μｍから１０μｍ以上の赤外光に対し高
い透過率を有する赤外光用光ファイバの製造方法に関す
る。
い透過率を有する赤外光用光ファイバの製造方法に関す
る。
〔発明の背景〕 波長２μｍ以上の赤外領域の波長において高い透過率を
有する赤外透過材料は、たとえばレーザメスやレーザ溶
接などに用いられる波長１０．６μｍのＣＯ２レーザの
窓などの材料として有用であり、またこのような材料を
線引して得られる赤外透過光フアイバは上記ＣＯ２レー
ザ伝送路や、あるいは温度計測用の伝送路としても非常
に有用である。このため波長２μｍ以上で透明な材料の
探索が行なわれ、カルコゲナイトガラスあるいはフツ化
物ガラスなどが研究されている。一般に赤外領域におけ
る損失の原因は不純物による吸収損失と、ガラスを形成
する原子・分子の格子振動による吸収損失とが主要なも
のである。両者のうち格子振動に起因する吸収損失は多
くは各種の不純物の吸収ピークよりも長波側に存在し、
実用上、重要であるＣＯ２レーザの波長（１０．６μ
ｍ）における吸収損失に多大の悪影響をおよぼす。この
ため１０．６μｍにおいて透過率の高い材料は、格子振
動による吸収の位置ができるかぎり長波長側に存在する
ことが望ましい。このような見地から各種の材料のうち
長波長まで高い透過率を有するカルコゲナイドガラスが
もつとも有望視されている。
有する赤外透過材料は、たとえばレーザメスやレーザ溶
接などに用いられる波長１０．６μｍのＣＯ２レーザの
窓などの材料として有用であり、またこのような材料を
線引して得られる赤外透過光フアイバは上記ＣＯ２レー
ザ伝送路や、あるいは温度計測用の伝送路としても非常
に有用である。このため波長２μｍ以上で透明な材料の
探索が行なわれ、カルコゲナイトガラスあるいはフツ化
物ガラスなどが研究されている。一般に赤外領域におけ
る損失の原因は不純物による吸収損失と、ガラスを形成
する原子・分子の格子振動による吸収損失とが主要なも
のである。両者のうち格子振動に起因する吸収損失は多
くは各種の不純物の吸収ピークよりも長波側に存在し、
実用上、重要であるＣＯ２レーザの波長（１０．６μ
ｍ）における吸収損失に多大の悪影響をおよぼす。この
ため１０．６μｍにおいて透過率の高い材料は、格子振
動による吸収の位置ができるかぎり長波長側に存在する
ことが望ましい。このような見地から各種の材料のうち
長波長まで高い透過率を有するカルコゲナイドガラスが
もつとも有望視されている。
レーザメスやレーザ溶接に用いるＣＯ２レーザのパワー
は数十ワツトと高いために、これを透過するバルクある
いはフアイバ材料の透過率は、伝送損失で０．５ｄＢ／
ｍ以下、望ましくは０．１ｄＢ／ｍ以下でなければなら
ない。（これらの値は透過率に換算すると各々１．２×
１０−３cm−１および２．３×１０−４cm−１に対応す
る。）一方赤外透過材料としてのカルコゲナイトガラス
としてはＧｅ−Ｓ，Ｇｅ−Ｓｅ，Ａｓ−Ｓ，Ａｓ−Ｓ
ｅ，Ｇｅ−Ａｓ−Ｓｅ，Ｇｅ−Ｓｂ−Ｓｅ，Ｇｅ−Ｓｅ
−Ｔｅ、さらにはこれらを組み合わせた４元系の組成に
いたるまで多種の例が報告されている。これらの報告例
の中でＣＯ２レーザ波長である波長が１０．６μｍにお
いてもつとも光透過率の高いものは、たとえばＧｅ−Ｓ
ｂ−Ｓｅのバルクについて吸収係数の値が０．００８cm
−１（Ｊournal of Ｅlectronic Ｍoterials，Ｖol.
４，No.２，１９７５ pp３４７−３６２）の例がありま
たＧｅ−Ａｓ−Ｓｅのフアイバにおいて伝送損失４．５
ｄＢ／ｍ（吸収係数に換算すると０．０１cm−１に対応
する）（I00C′８３，３０Ａ２−４）などの例がある。
しかしながらこれらの値は上に述べた値にくらべまだ不
充分な値であり、実用に耐え得る赤外光用光フアイバ材
料としてはより透過度の高い、言い換えると吸収係数の
値がより低い材料が必要である。上にあげた２つの報告
例においては、その論文内容によれば１０．６μｍにお
ける損失の主要な原因は、この波長よりも長波長側に存
在する格子振動の吸収ピークの裾の影響によるもので、
材料固有のものであり、同組成においてはこれ以上の透
過率を有する赤外透過材料は実現できない。またＡｓを
含む化合物はその強い毒性のため実用上問題を生じる。
は数十ワツトと高いために、これを透過するバルクある
いはフアイバ材料の透過率は、伝送損失で０．５ｄＢ／
ｍ以下、望ましくは０．１ｄＢ／ｍ以下でなければなら
ない。（これらの値は透過率に換算すると各々１．２×
１０−３cm−１および２．３×１０−４cm−１に対応す
る。）一方赤外透過材料としてのカルコゲナイトガラス
としてはＧｅ−Ｓ，Ｇｅ−Ｓｅ，Ａｓ−Ｓ，Ａｓ−Ｓ
ｅ，Ｇｅ−Ａｓ−Ｓｅ，Ｇｅ−Ｓｂ−Ｓｅ，Ｇｅ−Ｓｅ
−Ｔｅ、さらにはこれらを組み合わせた４元系の組成に
いたるまで多種の例が報告されている。これらの報告例
の中でＣＯ２レーザ波長である波長が１０．６μｍにお
いてもつとも光透過率の高いものは、たとえばＧｅ−Ｓ
ｂ−Ｓｅのバルクについて吸収係数の値が０．００８cm
−１（Ｊournal of Ｅlectronic Ｍoterials，Ｖol.
４，No.２，１９７５ pp３４７−３６２）の例がありま
たＧｅ−Ａｓ−Ｓｅのフアイバにおいて伝送損失４．５
ｄＢ／ｍ（吸収係数に換算すると０．０１cm−１に対応
する）（I00C′８３，３０Ａ２−４）などの例がある。
しかしながらこれらの値は上に述べた値にくらべまだ不
充分な値であり、実用に耐え得る赤外光用光フアイバ材
料としてはより透過度の高い、言い換えると吸収係数の
値がより低い材料が必要である。上にあげた２つの報告
例においては、その論文内容によれば１０．６μｍにお
ける損失の主要な原因は、この波長よりも長波長側に存
在する格子振動の吸収ピークの裾の影響によるもので、
材料固有のものであり、同組成においてはこれ以上の透
過率を有する赤外透過材料は実現できない。またＡｓを
含む化合物はその強い毒性のため実用上問題を生じる。
さらに重要なことはカルコゲナイトなどの赤外光用ガラ
スにおいては石英系ガラスにくらべ、ガラスとしての安
定度が低いために、フアイバとすることが難かしいこと
である。たとえば文献（電子通信学会技術研究報告ＣＰ
Ｍ８２−３９）に記載されているごとく、Ｇｅ−Ｐ−Ｓ
系、Ａｓ−Ｓ系およびＧｅ−Ａｓ−Ｓｅ系のいずれの組
成においても、均質なフアイバを得ることのできる領域
はガラス形成領域よりもはるかに狭い領域である。した
がつて吸収が低いという特性を持つ組成と、光フアイバ
として好適な組成とは必ずしも一致しない。すなわちバ
ルクガラスとしては非常に透明であつても、これを線引
してフアイバとすることが出来ないか、あるいは出来た
としても線引時の再加熱による結晶化のために散乱損失
が増加し、フアイバとしての損失が大きくなる場合があ
る。
スにおいては石英系ガラスにくらべ、ガラスとしての安
定度が低いために、フアイバとすることが難かしいこと
である。たとえば文献（電子通信学会技術研究報告ＣＰ
Ｍ８２−３９）に記載されているごとく、Ｇｅ−Ｐ−Ｓ
系、Ａｓ−Ｓ系およびＧｅ−Ａｓ−Ｓｅ系のいずれの組
成においても、均質なフアイバを得ることのできる領域
はガラス形成領域よりもはるかに狭い領域である。した
がつて吸収が低いという特性を持つ組成と、光フアイバ
として好適な組成とは必ずしも一致しない。すなわちバ
ルクガラスとしては非常に透明であつても、これを線引
してフアイバとすることが出来ないか、あるいは出来た
としても線引時の再加熱による結晶化のために散乱損失
が増加し、フアイバとしての損失が大きくなる場合があ
る。
〔発明の目的〕 本発明の目的は上述したカルコゲナイド赤外光フアイバ
材料の問題点、すなわち波長１０．６μｍにおいてこれ
よりも長波長側に存在する格子振動の吸収ピークの裾に
よる損失増加が少なくて、かつ散乱損失などの増加をと
もなわずに光フアイバ化が可能であるように毒性の少な
い赤外光用光フアイバの製造方法を提供することにあ
る。
材料の問題点、すなわち波長１０．６μｍにおいてこれ
よりも長波長側に存在する格子振動の吸収ピークの裾に
よる損失増加が少なくて、かつ散乱損失などの増加をと
もなわずに光フアイバ化が可能であるように毒性の少な
い赤外光用光フアイバの製造方法を提供することにあ
る。
本発明はＧｅ−ＳｅカルコゲナイドガラスにＳｂを添加
することによつて、１０．６μｍのCO2レーザ光の透過
率に悪影響をおよぼす１１．８および１３．２μｍに存
在する格子振動による吸収損失を低下させるようにした
ものである。すなわち本発明はモル％で示したＧｅ−Ｓ
ｂ−Ｓｅ３成分系カルコゲナイドガラスの状態図におい
て、Ａ点（３Ｇｅ，１０Ｓｂ，８７Ｓｅ）、Ｂ点（３０
Ｇｅ，１０Ｓｂ，６０Ｓｅ）、Ｃ点（３０Ｇｅ，１５Ｓ
ｂ，５５Ｓｅ）、Ｅ点（１５Ｇｅ，３０Ｓｂ，５５Ｓ
ｅ）、Ｆ点（３Ｇｅ，３０Ｓｂ，６７Ｓｅ）の各点を
Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｅ，Ｆ，Ａの順に結んだ直線で囲まれた領
域内の組成をもつガラス、さらに好ましくはＧ点（３Ｇ
ｅ，２０Ｓｂ，７７Ｓｅ）、Ｄ点（２５Ｇｅ，２０Ｓ
ｂ，５５Ｓｅ）、Ｅ点（１５Ｇｅ，３０Ｓｂ，５５Ｓ
ｅ）、Ｆ点（３Ｇｅ，３０Ｓｂ，６７Ｓｅ）の各点を
Ｇ，Ｄ，Ｅ，Ｆ，Ｇの順に結んだ直線で囲まれた領域内
の組成を持つガラスを赤外光用フアイバとすることによ
つて上記の目的を達成したものである。カルコゲン化物
のガラス形成のためには、その化学結合がイオン性結合
と共有性結合の中間である必要がある。また金属結合性
が強いと結合の方向性を失うので２元素からなるカルコ
ゲン化物ガラスとしてはＡｓ−Ｓ系、Ｇｅ−Ｓ系がもつ
とも標準的なガラス網目形成体（Ｎetwork Ｆormer）で
ある。またガラスの赤外透過の限界波長は、原子量の大
きい程長波長側へシフトする。またガラスの軟化温度
も、赤外透過材料の実用性を考慮すると少なくとも１０
０℃以上である必要がある。
することによつて、１０．６μｍのCO2レーザ光の透過
率に悪影響をおよぼす１１．８および１３．２μｍに存
在する格子振動による吸収損失を低下させるようにした
ものである。すなわち本発明はモル％で示したＧｅ−Ｓ
ｂ−Ｓｅ３成分系カルコゲナイドガラスの状態図におい
て、Ａ点（３Ｇｅ，１０Ｓｂ，８７Ｓｅ）、Ｂ点（３０
Ｇｅ，１０Ｓｂ，６０Ｓｅ）、Ｃ点（３０Ｇｅ，１５Ｓ
ｂ，５５Ｓｅ）、Ｅ点（１５Ｇｅ，３０Ｓｂ，５５Ｓ
ｅ）、Ｆ点（３Ｇｅ，３０Ｓｂ，６７Ｓｅ）の各点を
Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｅ，Ｆ，Ａの順に結んだ直線で囲まれた領
域内の組成をもつガラス、さらに好ましくはＧ点（３Ｇ
ｅ，２０Ｓｂ，７７Ｓｅ）、Ｄ点（２５Ｇｅ，２０Ｓ
ｂ，５５Ｓｅ）、Ｅ点（１５Ｇｅ，３０Ｓｂ，５５Ｓ
ｅ）、Ｆ点（３Ｇｅ，３０Ｓｂ，６７Ｓｅ）の各点を
Ｇ，Ｄ，Ｅ，Ｆ，Ｇの順に結んだ直線で囲まれた領域内
の組成を持つガラスを赤外光用フアイバとすることによ
つて上記の目的を達成したものである。カルコゲン化物
のガラス形成のためには、その化学結合がイオン性結合
と共有性結合の中間である必要がある。また金属結合性
が強いと結合の方向性を失うので２元素からなるカルコ
ゲン化物ガラスとしてはＡｓ−Ｓ系、Ｇｅ−Ｓ系がもつ
とも標準的なガラス網目形成体（Ｎetwork Ｆormer）で
ある。またガラスの赤外透過の限界波長は、原子量の大
きい程長波長側へシフトする。またガラスの軟化温度
も、赤外透過材料の実用性を考慮すると少なくとも１０
０℃以上である必要がある。
各種のカルコゲナイドガラスのうちＳ系はＳｅ，Ｔｅ系
にくらべてガラス化し易く、軟化点も高いが赤外吸収端
は１５μｍ以下に制限される。たとえばＡｓ−Ｓ系およ
びＧｅ−Ｓ系の吸収端の位置は各々１４μｍおよび１３
μｍである。この吸収端の影響で１０．６μｍ帯での吸
収損失は大きくなる。一方Ａｓをベースとするカルコゲ
ナイドガラスは、毒性が強いという問題の他に、ガラス
転移温度が低いという欠点がある。またＰは揮発性があ
るという欠点やＳｉでは融点が高くなる、あるいはＳｉ
−Ｏの吸収が１０．６μｍの近くにあるという欠点があ
る。さらにＳｎにおいては不要な吸収が多く、Ｔｅ系に
おいては光散乱が多いという欠点がある。
にくらべてガラス化し易く、軟化点も高いが赤外吸収端
は１５μｍ以下に制限される。たとえばＡｓ−Ｓ系およ
びＧｅ−Ｓ系の吸収端の位置は各々１４μｍおよび１３
μｍである。この吸収端の影響で１０．６μｍ帯での吸
収損失は大きくなる。一方Ａｓをベースとするカルコゲ
ナイドガラスは、毒性が強いという問題の他に、ガラス
転移温度が低いという欠点がある。またＰは揮発性があ
るという欠点やＳｉでは融点が高くなる、あるいはＳｉ
−Ｏの吸収が１０．６μｍの近くにあるという欠点があ
る。さらにＳｎにおいては不要な吸収が多く、Ｔｅ系に
おいては光散乱が多いという欠点がある。
以上の理由により、波長１０．６μｍにおいて透過率が
高く、かつ毒性の少ない赤外透過用材料としてはＧｅ−
Ｓｅ系に絞られる。
高く、かつ毒性の少ない赤外透過用材料としてはＧｅ−
Ｓｅ系に絞られる。
以下本発明を図面を用いて詳細な説明する。第１図はＧ
ｅ Ｓｅ の組成のバルクガラスの吸収係数の長波長領
域におけるふるまいを示す。この図より、Ｇｅ−Ｓｅ系
ガラスにおいては、１３．２μｍに格子振動による大き
な吸収ピークが存在し、さらにこれに１１．８μｍにあ
るやや小さな吸収ピークが重なつており、これらが、１
０．６μｍにおける損失の主要な原因であることがわか
る。したがつて１０．６μｍにおける損失を低下させる
には、材料固有の性質である上の２つの格子振動による
吸収ピークを低減させなければならない。先にも述べた
ように、ガラスの赤外波長限界、言い換えると格子振動
による吸収ピークの位置は、原子量が大きい程長波長側
へシフトする。本発明は以上の事実からＧｅおよびＳｅ
元素を、これらよりも原子量が大きく、かつ赤外透過用
カルコゲナイドガラス構成元素として最適なＳｂを添加
することによつて上記吸収ピークを長波長側にシフトさ
せ、波長１０．６μｍにおける透過率の高い材料を得る
ものである。
ｅ Ｓｅ の組成のバルクガラスの吸収係数の長波長領
域におけるふるまいを示す。この図より、Ｇｅ−Ｓｅ系
ガラスにおいては、１３．２μｍに格子振動による大き
な吸収ピークが存在し、さらにこれに１１．８μｍにあ
るやや小さな吸収ピークが重なつており、これらが、１
０．６μｍにおける損失の主要な原因であることがわか
る。したがつて１０．６μｍにおける損失を低下させる
には、材料固有の性質である上の２つの格子振動による
吸収ピークを低減させなければならない。先にも述べた
ように、ガラスの赤外波長限界、言い換えると格子振動
による吸収ピークの位置は、原子量が大きい程長波長側
へシフトする。本発明は以上の事実からＧｅおよびＳｅ
元素を、これらよりも原子量が大きく、かつ赤外透過用
カルコゲナイドガラス構成元素として最適なＳｂを添加
することによつて上記吸収ピークを長波長側にシフトさ
せ、波長１０．６μｍにおける透過率の高い材料を得る
ものである。
Ｇｅ−Ｓｅ系カルコゲナイドガラスにＳｂを加えていつ
た時、上記の波長１３．２μｍおよび１１．８μｍにお
ける吸収ピークのふるまいと、波長１０．６μｍにおけ
る吸収係数が期待通りに低下するかどうかを確かめるた
めにＧｅ Ｓｅ およびＧｅ Ｓｅ、Ｇｅ Ｓｅ の各
々の組成を出発材料とし、これらのＳｅをＳｂで置換し
ていつた各種組成のＧｅ−Ｓｂ−Ｓｅの３成分系カルコ
ゲナイドガラスを作り、それらの赤外分光特性を測定し
た。その結果ＳｅをＳｂで置換して行つたとき、第１図
に示した１３．２μｍおよび11.8μｍの吸収が著しく改
善できることを見出した。第２図は１０．６μｍにおけ
る吸収係数の値を１ｍ当りの伝送損失に換算した値がＳ
ｂの濃度とともにどう変化するかを示す。図中の黒丸お
よび白丸はＧｅのモル濃度が１０％および２０％の場合
を示す。図からＧｅ−Ｓｅ系においてＳｅをＳｂで置換
するとともに１０．６μｍにおける吸収係数は急激に減
少し、Ｓｂの置換量が１０モル％を越えると約０．５ｄ
Ｂ／ｍ以下に、さらに２０モル％以上置換すると０．１
ｄＢ／ｍ以下となることがわかる。
た時、上記の波長１３．２μｍおよび１１．８μｍにお
ける吸収ピークのふるまいと、波長１０．６μｍにおけ
る吸収係数が期待通りに低下するかどうかを確かめるた
めにＧｅ Ｓｅ およびＧｅ Ｓｅ、Ｇｅ Ｓｅ の各
々の組成を出発材料とし、これらのＳｅをＳｂで置換し
ていつた各種組成のＧｅ−Ｓｂ−Ｓｅの３成分系カルコ
ゲナイドガラスを作り、それらの赤外分光特性を測定し
た。その結果ＳｅをＳｂで置換して行つたとき、第１図
に示した１３．２μｍおよび11.8μｍの吸収が著しく改
善できることを見出した。第２図は１０．６μｍにおけ
る吸収係数の値を１ｍ当りの伝送損失に換算した値がＳ
ｂの濃度とともにどう変化するかを示す。図中の黒丸お
よび白丸はＧｅのモル濃度が１０％および２０％の場合
を示す。図からＧｅ−Ｓｅ系においてＳｅをＳｂで置換
するとともに１０．６μｍにおける吸収係数は急激に減
少し、Ｓｂの置換量が１０モル％を越えると約０．５ｄ
Ｂ／ｍ以下に、さらに２０モル％以上置換すると０．１
ｄＢ／ｍ以下となることがわかる。
一方、Ｇｅ−Ｓｂ−Ｓｅ系カルコゲナイドガラスにおけ
るガラス化領域は第３図に示す破線よりもＳｂの少ない
領域である。この図はＧｅ−Ｓｂ−Ｓｅ系スルコゲナイ
ドガラスではＳｂの量が増すとガラスとしては不安定と
なり、結晶化し易くなることを示している。すなわちＧ
ｅ−Ｓｂ−Ｓｅ系においては従来の発表例によれば、バ
ルクガラスの透過率が高いＳｂの豊富な領域は、赤外光
用光フアイバとしては必ずしも好適な組成領域とは言え
ない。しかし本発明の実施例で述べるごとく、ロツド線
引法、るつぼ法などの従来法による線引法とは異なる、
加圧るつぼ法を用いて線引を行うことによつて従来法で
はＳｂの量が０〜２０モル％の領域までしか可能でなか
つた線引領域が、第３図の破線で示したＳｂ約３０モル
％のガラス化領域の境界まで散乱損失の増加なしに線引
できることが示される。
るガラス化領域は第３図に示す破線よりもＳｂの少ない
領域である。この図はＧｅ−Ｓｂ−Ｓｅ系スルコゲナイ
ドガラスではＳｂの量が増すとガラスとしては不安定と
なり、結晶化し易くなることを示している。すなわちＧ
ｅ−Ｓｂ−Ｓｅ系においては従来の発表例によれば、バ
ルクガラスの透過率が高いＳｂの豊富な領域は、赤外光
用光フアイバとしては必ずしも好適な組成領域とは言え
ない。しかし本発明の実施例で述べるごとく、ロツド線
引法、るつぼ法などの従来法による線引法とは異なる、
加圧るつぼ法を用いて線引を行うことによつて従来法で
はＳｂの量が０〜２０モル％の領域までしか可能でなか
つた線引領域が、第３図の破線で示したＳｂ約３０モル
％のガラス化領域の境界まで散乱損失の増加なしに線引
できることが示される。
さらに詳細な領域は、以下に示す実施例にもとづいて決
定される。
定される。
実施例１ 出発原料として純度１０−ナインのＧｅのインゴツト
と、５−ナインのＳｅおよびＳｂのシヨツトを蒸留輸送
法によつて精製したものを用い、これらをモル比におい
てＧｅ：Ｓｂ：Ｓｅ＝１０：２８：６２となるように秤
量し、次に石英ガラスアンプル中に真空度１０−６torr
で封入し、振動型電気炉を用いて攪拌しながら８００℃
で３８時間溶融した後、空冷してガラスブロツクを得
た。このブロツクの両端を７．６mmの厚さに研磨して赤
外分光器によつて分光特性を測定したところ、第１図に
示した１３．２μｍの吸収ピークは0.04cm−１まで減少
し、１０．６μｍにおける吸収係数の値は小さすぎてこ
の厚みでは測定不可能であつた。
と、５−ナインのＳｅおよびＳｂのシヨツトを蒸留輸送
法によつて精製したものを用い、これらをモル比におい
てＧｅ：Ｓｂ：Ｓｅ＝１０：２８：６２となるように秤
量し、次に石英ガラスアンプル中に真空度１０−６torr
で封入し、振動型電気炉を用いて攪拌しながら８００℃
で３８時間溶融した後、空冷してガラスブロツクを得
た。このブロツクの両端を７．６mmの厚さに研磨して赤
外分光器によつて分光特性を測定したところ、第１図に
示した１３．２μｍの吸収ピークは0.04cm−１まで減少
し、１０．６μｍにおける吸収係数の値は小さすぎてこ
の厚みでは測定不可能であつた。
実施例２ 実施例１と同様にしてＧｅ：Ｓｂ：Ｓｅ＝１５：２７：
５８なる組成のガラスを作製し、赤外分光特性を測定し
た。１３．２μｍおよび１１．８μｍの吸収ピークの値
は実施例１の場合と同様に約０．０３cm−１まで減少
し、１０．６μｍにおける吸収係数の値も、先の例と同
様に非常に小さいため、バルクガラスでは測定不可能で
あつた。
５８なる組成のガラスを作製し、赤外分光特性を測定し
た。１３．２μｍおよび１１．８μｍの吸収ピークの値
は実施例１の場合と同様に約０．０３cm−１まで減少
し、１０．６μｍにおける吸収係数の値も、先の例と同
様に非常に小さいため、バルクガラスでは測定不可能で
あつた。
実施例３ Ｇｅ−Ｓｂ−Ｓｅ３成分系ガラスの線引可能な組成領域
を求めるために、実施例１に述べたものと同じ原料およ
び方法を用いてガラス化領域内の１８点の異なる組成の
ガラスブロツクを作製し、これらの各々を従来法である
ロツド線引法と、加圧るつぼ法と呼ぶ新しい方法との２
つの方法で線引を行つた。ロツト線引の場合には試料の
径を約１０mmφ、長さを数十mm程度に研磨し、これを石
英棒に装着して電気炉内に入れ、１５０℃〜480 ℃の範
囲内で、その組成に最適な温度で線引を行つた。加圧る
つぼ法とは下端にノズルを持つたるつぼに試料を入れ、
加熱すると共に圧力を加えながら線引を行う方法であ
る。本実施例においてはるつぼ下端のノズル径は０．６
〜０．８mmφ、内径８mmφの石英製るつぼを用い、加圧
にはＡｒガスボンベを用い、圧力は０．５kg／cm2と一
定とした。電気炉はロツド線引の場合とまつたく同一の
ものを用い、線引温度は異なる組成ごとに最適条件を求
めた。このようにして求めた線引可能な領域はロツド線
引と加圧るつぼ法とでは異なつた範囲であつた。第３図
にその結果を示す。第３図の破線はＧｅ−Ｓｂ−Ｓｅ３
成分系ガラスのガラス化範囲の境界を示し、その内側の
点線は本実施例で求めたロツド線引法を用いた場合の線
引可能な境界をあらわす。この点線の外側の領域では均
質な光フアイバの線引はできなかつた。すなわちＧｅ−
Ｓｂ−Ｓｅ３成分系においても、先に述べた文献に示さ
れたＧｅ−Ｐ−Ｓ系、Ａｓ−Ｓ、Ｇｅ−Ａｓ−Ｓｅ系な
どと同じく、ガラス化可能な組成範囲よりも、ロツド線
引による線引可能な範囲が狭いことが判明した。一方、
加圧るつぼ法による線引の場合には、ガラス化可能な組
成範囲のすべての試料を均質なフアイバに線引すること
が可能であつた。
を求めるために、実施例１に述べたものと同じ原料およ
び方法を用いてガラス化領域内の１８点の異なる組成の
ガラスブロツクを作製し、これらの各々を従来法である
ロツド線引法と、加圧るつぼ法と呼ぶ新しい方法との２
つの方法で線引を行つた。ロツト線引の場合には試料の
径を約１０mmφ、長さを数十mm程度に研磨し、これを石
英棒に装着して電気炉内に入れ、１５０℃〜480 ℃の範
囲内で、その組成に最適な温度で線引を行つた。加圧る
つぼ法とは下端にノズルを持つたるつぼに試料を入れ、
加熱すると共に圧力を加えながら線引を行う方法であ
る。本実施例においてはるつぼ下端のノズル径は０．６
〜０．８mmφ、内径８mmφの石英製るつぼを用い、加圧
にはＡｒガスボンベを用い、圧力は０．５kg／cm2と一
定とした。電気炉はロツド線引の場合とまつたく同一の
ものを用い、線引温度は異なる組成ごとに最適条件を求
めた。このようにして求めた線引可能な領域はロツド線
引と加圧るつぼ法とでは異なつた範囲であつた。第３図
にその結果を示す。第３図の破線はＧｅ−Ｓｂ−Ｓｅ３
成分系ガラスのガラス化範囲の境界を示し、その内側の
点線は本実施例で求めたロツド線引法を用いた場合の線
引可能な境界をあらわす。この点線の外側の領域では均
質な光フアイバの線引はできなかつた。すなわちＧｅ−
Ｓｂ−Ｓｅ３成分系においても、先に述べた文献に示さ
れたＧｅ−Ｐ−Ｓ系、Ａｓ−Ｓ、Ｇｅ−Ａｓ−Ｓｅ系な
どと同じく、ガラス化可能な組成範囲よりも、ロツド線
引による線引可能な範囲が狭いことが判明した。一方、
加圧るつぼ法による線引の場合には、ガラス化可能な組
成範囲のすべての試料を均質なフアイバに線引すること
が可能であつた。
実施例４ 実施例２で作製したガラスブロツクを研磨により径１０
mmφ、長さ１００mmのロツドに形成し、これを電気炉で
３７０℃に加熱し、従来法であるロツド線引法で線引を
行つたところ、線引中にフアイバの破線がひん発し、均
質なフアイバが得られなかつた。破断面の観察によれ
ば、破断の原因は線引時の再加熱による結晶析出のため
と思われる。なお、るつぼ法による線引も同じように破
断を生じ均質なフアイバが得られなかつた。
mmφ、長さ１００mmのロツドに形成し、これを電気炉で
３７０℃に加熱し、従来法であるロツド線引法で線引を
行つたところ、線引中にフアイバの破線がひん発し、均
質なフアイバが得られなかつた。破断面の観察によれ
ば、破断の原因は線引時の再加熱による結晶析出のため
と思われる。なお、るつぼ法による線引も同じように破
断を生じ均質なフアイバが得られなかつた。
次に上と同じガラスブロツクを、下端に０．６mmφのノ
ズルを持つ内径８mmφの石英るつぼに入れ、電気炉で３
７０℃に加熱すると共に、るつぼの上端からＡｒガスを
用いて０．５kg／cm2の圧力で加圧しながら線引を行つ
たところ、外径２６０μｍ、長さ約８０ｍの均質なフア
イバを得ることができた。この赤外光用光フアイバの分
光特性を測定したところ、最低損失は波長６．５μｍに
おいて０．０６ｄＢ／ｍ、また波長１０．６μｍにおけ
る伝送損失は０．０８ｄＢ／ｍと、バルグの分光測定の
結果から予測したごとく損失が低く、また線引時におい
ても損失増加がほとんど無いことが確められた。
ズルを持つ内径８mmφの石英るつぼに入れ、電気炉で３
７０℃に加熱すると共に、るつぼの上端からＡｒガスを
用いて０．５kg／cm2の圧力で加圧しながら線引を行つ
たところ、外径２６０μｍ、長さ約８０ｍの均質なフア
イバを得ることができた。この赤外光用光フアイバの分
光特性を測定したところ、最低損失は波長６．５μｍに
おいて０．０６ｄＢ／ｍ、また波長１０．６μｍにおけ
る伝送損失は０．０８ｄＢ／ｍと、バルグの分光測定の
結果から予測したごとく損失が低く、また線引時におい
ても損失増加がほとんど無いことが確められた。
実施例５ 実施例１と同様な方法でＧｅ：Ｓｂ：Ｓｅ＝３：２５：
７２の組成のガラスブロツクを作製した。このガラスブ
ロツクの赤外分光特性の測定結果は前の結果と同様に波
長１０．６μｍにおいて吸収係数が測定できない程小さ
な値を示した。この実施例で示した組成も赤外透過材料
に好適な事が判明した。
７２の組成のガラスブロツクを作製した。このガラスブ
ロツクの赤外分光特性の測定結果は前の結果と同様に波
長１０．６μｍにおいて吸収係数が測定できない程小さ
な値を示した。この実施例で示した組成も赤外透過材料
に好適な事が判明した。
実施例６ 上記の例と同様な方法でＧｅ：Ｓｂ＝２５：７５のガラ
スブロツクを作製し、赤外分光特性を測定したところ、
極端に透過率が悪く、これまでの例とは逆に吸収係数が
大きすぎるために測定不可能であった。さらにＧｅの量
が２％よりも小さな領域でＳｅとＳｂの組成を変えてガ
ラスブロツクを作製して赤外分光特性を測定したとこ
ろ、いずれの組成においても吸収係数が大きかつた。以
上の実験の結果Ｇｅ−Ｓｂ−Ｓｅ３成分系においてＧｅ
の量が２％以下の組成は吸収係数が大であるために赤外
透過材料としては不適当であることが判明した。
スブロツクを作製し、赤外分光特性を測定したところ、
極端に透過率が悪く、これまでの例とは逆に吸収係数が
大きすぎるために測定不可能であった。さらにＧｅの量
が２％よりも小さな領域でＳｅとＳｂの組成を変えてガ
ラスブロツクを作製して赤外分光特性を測定したとこ
ろ、いずれの組成においても吸収係数が大きかつた。以
上の実験の結果Ｇｅ−Ｓｂ−Ｓｅ３成分系においてＧｅ
の量が２％以下の組成は吸収係数が大であるために赤外
透過材料としては不適当であることが判明した。
実施例７ 実施例１と同様な方法でＧｅ：Ｓｂ：Ｓｅ＝３３：１
２：５５のガラスブロツクを作製し、赤外分光特性を作
製した。この組成においては13.2μｍの吸収係数の値は
これよりもＳｂの少ない組成にくらべ顕著な減少を示さ
ず、この測定より求めた１０．６μｍの伝送損失の値も
１．２ｄＢ／ｍと比較的高い値であつた。すなわちＧｅ
の量が３０％を越えるＧｅ−Ｓｂ−Ｓｅ系においては、
ＳｅをＳｂに置換することによる損失低下の効果は顕著
には表われなかつた。
２：５５のガラスブロツクを作製し、赤外分光特性を作
製した。この組成においては13.2μｍの吸収係数の値は
これよりもＳｂの少ない組成にくらべ顕著な減少を示さ
ず、この測定より求めた１０．６μｍの伝送損失の値も
１．２ｄＢ／ｍと比較的高い値であつた。すなわちＧｅ
の量が３０％を越えるＧｅ−Ｓｂ−Ｓｅ系においては、
ＳｅをＳｂに置換することによる損失低下の効果は顕著
には表われなかつた。
以上述べたことから明らかなごとく本発明のように第４
図の組成に示した組成範囲内にあるＧｅ−Ｓｂ−Ｓｅ３
成分系カルコゲナイドガラスを用いれば、１０．６μｍ
のＣＯ２レーザ光までの赤外光の透過性が極めて高く、
かつ毒性の少ない、赤外光用光フアイバを得ることがで
きる。
図の組成に示した組成範囲内にあるＧｅ−Ｓｂ−Ｓｅ３
成分系カルコゲナイドガラスを用いれば、１０．６μｍ
のＣＯ２レーザ光までの赤外光の透過性が極めて高く、
かつ毒性の少ない、赤外光用光フアイバを得ることがで
きる。
第１図はＧｅ：Ｓｅ＝２０：８０のカルコゲナイドガラ
スの８〜１６μｍの領域における吸収係数と波長との関
係を示す図、第２図はＧｅ−Ｓｂ−Ｓｅ３成分系カルコ
ゲナイドガラスにおいて、波長１０．６μｍにおける光
透過率とＳｂの濃度との関係を表わす図、第３図は同３
成分系カルコゲナイドガラスのガラス化範囲および線引
範囲を示す図、第４図は本発明の内容である光透過率の
高いＧｅ−Ｓｂ−Ｓｅ３成分系ガラスの組成範囲を表わ
す図である。
スの８〜１６μｍの領域における吸収係数と波長との関
係を示す図、第２図はＧｅ−Ｓｂ−Ｓｅ３成分系カルコ
ゲナイドガラスにおいて、波長１０．６μｍにおける光
透過率とＳｂの濃度との関係を表わす図、第３図は同３
成分系カルコゲナイドガラスのガラス化範囲および線引
範囲を示す図、第４図は本発明の内容である光透過率の
高いＧｅ−Ｓｂ−Ｓｅ３成分系ガラスの組成範囲を表わ
す図である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 勝山 俊夫 東京都国分寺市東恋ヶ窪１丁目280番地 株式会社日立製作所中央研究所内 (72)発明者 松村 宏善 東京都国分寺市東恋ヶ窪１丁目280番地 株式会社日立製作所中央研究所内 (56)参考文献 特開 昭56−50307（ＪＰ，Ａ)
Claims (1)
- 【請求項１】モル％で示したＧｅ−Ｓｂ−Ｓｅカルコゲ
ナイド３成分系状態図において、Ｇ点（３Ｇｅ，２０Ｓ
ｂ，７７Ｓｅ），Ｄ点（２５Ｇｅ，２０Ｓｂ，５５Ｓ
ｅ），Ｅ点（１５Ｇｅ，３０Ｓｂ，５５Ｓｅ），Ｆ点
（３Ｇｅ，３０Ｓｂ，６７Ｓｅ）の各点をＧ，Ｄ，Ｅ，
Ｆ，Ｇの順に結んだ直線で囲まれた領域内の組成をもつ
ガラスを加圧るつぼ法により線引きして光ファイバを得
ることを特徴とする赤外光用光ファイバの製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59078556A JPH0660036B2 (ja) | 1984-04-20 | 1984-04-20 | 赤外光用光ファイバの製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59078556A JPH0660036B2 (ja) | 1984-04-20 | 1984-04-20 | 赤外光用光ファイバの製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS60226427A JPS60226427A (ja) | 1985-11-11 |
| JPH0660036B2 true JPH0660036B2 (ja) | 1994-08-10 |
Family
ID=13665182
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP59078556A Expired - Lifetime JPH0660036B2 (ja) | 1984-04-20 | 1984-04-20 | 赤外光用光ファイバの製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0660036B2 (ja) |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4942144A (en) * | 1989-01-23 | 1990-07-17 | Iowa State University Research Foundation, Inc. | Infrared transmitting glasses with high glass transition temperatures |
| US7116888B1 (en) * | 2005-04-13 | 2006-10-03 | Corning, Incorporated | Chalcogenide glass for low viscosity extrusion and injection molding |
| CN103232161B (zh) * | 2013-05-03 | 2015-11-04 | 中国建筑材料科学研究总院 | 一种Ge-Sb-Se系统红外玻璃的制备方法及设备 |
| CN105470796B (zh) * | 2015-12-30 | 2018-05-08 | 江苏师范大学 | 一种高亮度超宽带中红外超连续谱光源 |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5650307A (en) * | 1979-10-01 | 1981-05-07 | Furukawa Electric Co Ltd:The | Infrared transmission material |
-
1984
- 1984-04-20 JP JP59078556A patent/JPH0660036B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS60226427A (ja) | 1985-11-11 |
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