JPH0791087B2 - コアクラッド構造を有するGe―As―Sガラスファイバー - Google Patents
コアクラッド構造を有するGe―As―SガラスファイバーInfo
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- JPH0791087B2 JPH0791087B2 JP1139169A JP13916989A JPH0791087B2 JP H0791087 B2 JPH0791087 B2 JP H0791087B2 JP 1139169 A JP1139169 A JP 1139169A JP 13916989 A JP13916989 A JP 13916989A JP H0791087 B2 JPH0791087 B2 JP H0791087B2
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- Japan
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- glass
- clad
- laser
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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
- C03C13/043—Chalcogenide glass compositions
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- Chemical & Material Sciences (AREA)
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- Materials Engineering (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Optical Fibers, Optical Fiber Cores, And Optical Fiber Bundles (AREA)
- Glass Compositions (AREA)
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Ge−As−Sガラスフ
ァイバーに関する。
に優れたコアクラッド構造を有するGe−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おり、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すれば、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や温度計
測用の導波路に応用できるばかりでなく、COレーザーの
エネルギー伝送用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もイオウ系ガラスは結
晶化に対する安定性や耐候性に優れており、かつ1〜6
μmの赤外線をよく透過することから、ファィバー用材
料として注目されている。
熱性に優れた赤外線透過材料として知られており、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すれば、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や温度計
測用の導波路に応用できるばかりでなく、COレーザーの
エネルギー伝送用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もイオウ系ガラスは結
晶化に対する安定性や耐候性に優れており、かつ1〜6
μmの赤外線をよく透過することから、ファィバー用材
料として注目されている。
[発明が解決しようとする課題] 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。我々は先
に、独自に開発したルツボ紡糸法(特願昭63−38474、
昭63.02.23出願)を用いた、コアクラッド構造を有する
As−Sガラスファイバーを提案した(特願平1−94331,
平1.4.15出願)。しかし、As−Sガラスの耐熱温度はせ
いぜい200℃であり、それ以上の温度域でファイバーを
使用すると、ファイバーの端面が酸化したり、ファイバ
ーが軟化したりするため、例えば、このファイバーを用
いてCOレーザーのパワー伝送を行うと、入射パワーが70
W以上になるとファイバーが軟化して、それ以上のパワ
ーを安定して透過することが困難であった。耐熱性に優
れたイオウ系ガラスとして、Ge−As−Sガラスが知られ
ている(R.L.Myuller,et al.SoLid State Chemistry(1
965)68)が、このガラスを紡糸した例は報告されてい
ない。
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。我々は先
に、独自に開発したルツボ紡糸法(特願昭63−38474、
昭63.02.23出願)を用いた、コアクラッド構造を有する
As−Sガラスファイバーを提案した(特願平1−94331,
平1.4.15出願)。しかし、As−Sガラスの耐熱温度はせ
いぜい200℃であり、それ以上の温度域でファイバーを
使用すると、ファイバーの端面が酸化したり、ファイバ
ーが軟化したりするため、例えば、このファイバーを用
いてCOレーザーのパワー伝送を行うと、入射パワーが70
W以上になるとファイバーが軟化して、それ以上のパワ
ーを安定して透過することが困難であった。耐熱性に優
れたイオウ系ガラスとして、Ge−As−Sガラスが知られ
ている(R.L.Myuller,et al.SoLid State Chemistry(1
965)68)が、このガラスを紡糸した例は報告されてい
ない。
[課題を解決するための手段] 本発明に係るコアクラッド構造を有するGe−As−Sガラ
スファイバーは、コアガラス及びクラッドガラスがゲル
マニウム(Ge)、ひ素(As)、イオウ(S)の3元素か
ら構成されており、かつコアガラスのイオウの一部がSe
で置換されていることを特徴としている。すなわち、該
ガラスファイバーは、コア、クラッド共に、Geが0.5〜3
5at%、5〜44at%、Sが40〜85at%、GeとAsの合計が2
0〜60at%であり、かつ、コアのイオウの0.5〜15at%が
Seで置換されているガラスによって、好ましくは、Geが
10〜25、Asが10〜30at%、Sが50〜75at%、GeとAsの合
計が25〜45at%であり、かつ、コアのイオウの2.5〜5at
%がSeで置換とれているガラスによって構成されてい
る。
スファイバーは、コアガラス及びクラッドガラスがゲル
マニウム(Ge)、ひ素(As)、イオウ(S)の3元素か
ら構成されており、かつコアガラスのイオウの一部がSe
で置換されていることを特徴としている。すなわち、該
ガラスファイバーは、コア、クラッド共に、Geが0.5〜3
5at%、5〜44at%、Sが40〜85at%、GeとAsの合計が2
0〜60at%であり、かつ、コアのイオウの0.5〜15at%が
Seで置換されているガラスによって、好ましくは、Geが
10〜25、Asが10〜30at%、Sが50〜75at%、GeとAsの合
計が25〜45at%であり、かつ、コアのイオウの2.5〜5at
%がSeで置換とれているガラスによって構成されてい
る。
コアガラス、クラッドガラス共にGe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
糸ができなくなるばかりか、理由はよくわからないのだ
が、結晶化していないにもかかわらずガラスが脆くな
り、ファイバーに成形できても非常に折れやすい。
範囲の上限を越えると、ガラスが結晶化しやすくなり紡
糸ができなくなるばかりか、理由はよくわからないのだ
が、結晶化していないにもかかわらずガラスが脆くな
り、ファイバーに成形できても非常に折れやすい。
また、コアガラス、クラッドガラス共にGe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
悪くにるので、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。さらに、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または下限
からはずれると、ガラスが結晶化しやすくなり、紡糸が
できなくなる。Sの含有量が上記限定範囲の下限よりも
低くなると、ガラスが結晶化しやすくなり、紡糸ができ
なくなる。S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ねば
かりか、ガラスの耐熱性が悪くなるので好ましくない。
コアガラスのSeの含有量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2.5〜5at%で十分である。
記限定範囲の下限よりも低くなると、ガラスの耐熱性が
悪くにるので、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。さらに、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または下限
からはずれると、ガラスが結晶化しやすくなり、紡糸が
できなくなる。Sの含有量が上記限定範囲の下限よりも
低くなると、ガラスが結晶化しやすくなり、紡糸ができ
なくなる。S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ねば
かりか、ガラスの耐熱性が悪くなるので好ましくない。
コアガラスのSeの含有量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2.5〜5at%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] GE:15at%、As:25at%、S:57at%、Se:3at%の組成から
なるコアロッドを、Ge:15at%、As:25at%、S:60at%の
組成からなるクラッドチューブ中に挿入し、これを下部
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
ポイズになる温度まで加熱した。クラッドチューブとコ
アロッドとが融着し、かつ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、クラッドチュー
ブの周囲を1.5kg/cm2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10-2torr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650μm、ク
ラッド径800μmのファイバーを連続的に紡糸すること
ができた。ファイバーは直に樹脂でコーティングした後
にドラムに巻く取った。
なるコアロッドを、Ge:15at%、As:25at%、S:60at%の
組成からなるクラッドチューブ中に挿入し、これを下部
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
ポイズになる温度まで加熱した。クラッドチューブとコ
アロッドとが融着し、かつ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、クラッドチュー
ブの周囲を1.5kg/cm2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10-2torr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650μm、ク
ラッド径800μmのファイバーを連続的に紡糸すること
ができた。ファイバーは直に樹脂でコーティングした後
にドラムに巻く取った。
得られたファイバーの透過損失を第1図に示す。最低損
失は2.6μm付近で0.3dB/mであり、又COレーザーの発振
波長である5.4μmでの透過損失は0.4dB/mであった。フ
ァイバーのNAは0.5であった。このファイバーを用いてC
Oレーザーのパワー伝送を試みたところ、長さ50cmのフ
ァイバーで120Wの出射エネルギーを得ることができ、そ
の際ファイバーは全く軟化しなかった。
失は2.6μm付近で0.3dB/mであり、又COレーザーの発振
波長である5.4μmでの透過損失は0.4dB/mであった。フ
ァイバーのNAは0.5であった。このファイバーを用いてC
Oレーザーのパワー伝送を試みたところ、長さ50cmのフ
ァイバーで120Wの出射エネルギーを得ることができ、そ
の際ファイバーは全く軟化しなかった。
実施例−2−3 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650μ
m、クラッド径800μmのフア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0.3dB/m(2.6μ
m)、また実施例−3のファイバーで0.2dB/m(2.3μ
m)が達成された。COレーザーの発振波長である5.4μ
m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
120W以上のパワーを出射できた。
ブを作製して、実施例−1と同じ手法でコア径650μ
m、クラッド径800μmのフア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0.3dB/m(2.6μ
m)、また実施例−3のファイバーで0.2dB/m(2.3μ
m)が達成された。COレーザーの発振波長である5.4μ
m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
120W以上のパワーを出射できた。
比較例−1 As:40at%、S:57at%、Se:3at%の組成からなるコアロ
ッドを、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、実施例−1と同じ手法でコア径
650μm、クラッド径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5.4μmでの透過損失は
0.4dB/mであった。しかし、このファイバー50cmを用い
てCOレーザーのパワー伝送を行ったところ、出力が110W
に達した時点でファイバーが軟化しはじめたため、長時
間のパワー伝送が困難であった。
ッドを、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、実施例−1と同じ手法でコア径
650μm、クラッド径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5.4μmでの透過損失は
0.4dB/mであった。しかし、このファイバー50cmを用い
てCOレーザーのパワー伝送を行ったところ、出力が110W
に達した時点でファイバーが軟化しはじめたため、長時
間のパワー伝送が困難であった。
比較例−2 Ge:36at%、As:5at%、S:57at%、Se:2at%の組成から
なるコアロッドを、Ge:36at%、As:5at%、S:59at%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、紡糸温度域でク
ラッドガラスが失透したため、連続的な紡糸が困難であ
った。
なるコアロッドを、Ge:36at%、As:5at%、S:59at%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、紡糸温度域でク
ラッドガラスが失透したため、連続的な紡糸が困難であ
った。
比較例−3 Ge:10at%、As:10at%、S:78at%、Se:2at%の組成から
なるガラスロッドを、Ge:10at%、As:10at%、S:80at%
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と同じ手法で紡糸することによって、コア径650μ
m、クラッド径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0.1dB/
m(2.3μm)であったが、COレーザーの発振波長である
5.4μmでの透過損失は3.6dB/mと高く、また、ファイバ
ーの耐熱温度は160℃と低かった。このため、長さ50cm
の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、入射パワー40Wでファイバーが軟化した。
なるガラスロッドを、Ge:10at%、As:10at%、S:80at%
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と同じ手法で紡糸することによって、コア径650μ
m、クラッド径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0.1dB/
m(2.3μm)であったが、COレーザーの発振波長である
5.4μmでの透過損失は3.6dB/mと高く、また、ファイバ
ーの耐熱温度は160℃と低かった。このため、長さ50cm
の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、入射パワー40Wでファイバーが軟化した。
[発明の効果] 本発明によれば、従来は構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、かつ耐熱温度が高
いコアクラッド構造を有するGe−As−Sガラスファイバ
ーを製造することができる。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、長さ50
cmのファイバーの場合、120W以上のパワー伝送が可能
で、ファイバーの軟化は起こらなかった。
ッド構造を有し、赤外透過性に優れ、かつ耐熱温度が高
いコアクラッド構造を有するGe−As−Sガラスファイバ
ーを製造することができる。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、長さ50
cmのファイバーの場合、120W以上のパワー伝送が可能
で、ファイバーの軟化は起こらなかった。
第1図は実施例1のコア・クラッド型ファイバーの透過
損失スペクトルである。
損失スペクトルである。
Claims (2)
- 【請求項1】コアガラスおよびクラッドガラスがゲルマ
ニウム(Ge)、ひ素(As)、イオウ(S)の3元素から
構成されており、かつコアガラスのイオウの一部がセレ
ン(Se)で置換されていることを特徴とするコアクラッ
ド構造を有するGe−As−Sガラスファイバー。 - 【請求項2】コア、クラッド共にGeが0.5〜35at%、As
が5〜44at%、Sが40〜85at%、GeとAsの合計が20〜60
at%であり、かつ、コアガラスのイオウの0.5〜15at%
がSeで置換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Ge−As−Sガラスファイバ
ー。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP1139169A JPH0791087B2 (ja) | 1989-06-02 | 1989-06-02 | コアクラッド構造を有するGe―As―Sガラスファイバー |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP1139169A JPH0791087B2 (ja) | 1989-06-02 | 1989-06-02 | コアクラッド構造を有するGe―As―Sガラスファイバー |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH038742A JPH038742A (ja) | 1991-01-16 |
JPH0791087B2 true JPH0791087B2 (ja) | 1995-10-04 |
Family
ID=15239185
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP1139169A Expired - Lifetime JPH0791087B2 (ja) | 1989-06-02 | 1989-06-02 | コアクラッド構造を有するGe―As―Sガラスファイバー |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH0791087B2 (ja) |
Families Citing this family (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5389584A (en) * | 1994-04-11 | 1995-02-14 | Corning Incorporated | Ga- and/or In-containing AsGe sulfide glasses |
US5958103A (en) * | 1995-03-06 | 1999-09-28 | Hoya Corporation | Process for producing preform for glass fiber and process for producing glass fiber |
CA2504951A1 (en) * | 2002-11-22 | 2004-06-10 | Omniguide Communications Inc. | Dielectric waveguide and method of making the same |
-
1989
- 1989-06-02 JP JP1139169A patent/JPH0791087B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPH038742A (ja) | 1991-01-16 |
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