JPH08143327A - 光伝送体用ガラス - Google Patents

光伝送体用ガラス

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JPH08143327A
JPH08143327A JP6285675A JP28567594A JPH08143327A JP H08143327 A JPH08143327 A JP H08143327A JP 6285675 A JP6285675 A JP 6285675A JP 28567594 A JP28567594 A JP 28567594A JP H08143327 A JPH08143327 A JP H08143327A
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JP
Japan
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glass
zno
optical transmission
zro
refractive index
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Withdrawn
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JP6285675A
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English (en)
Inventor
Takashi Fukuzawa
隆 福澤
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Nippon Sheet Glass Co Ltd
Original Assignee
Nippon Sheet Glass Co Ltd
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Publication date
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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C03GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03CCHEMICAL 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
    • C03C3/00Glass compositions
    • C03C3/04Glass compositions containing silica
    • C03C3/062Glass compositions containing silica with less than 40% silica by weight
    • C03C3/064Glass compositions containing silica with less than 40% silica by weight containing boron
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C03GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03CCHEMICAL 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
    • C03C13/00Fibre or filament compositions
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C03GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03CCHEMICAL 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
    • C03C3/00Glass compositions
    • C03C3/04Glass compositions containing silica
    • C03C3/076Glass compositions containing silica with 40% to 90% silica, by weight
    • C03C3/089Glass compositions containing silica with 40% to 90% silica, by weight containing boron

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Abstract

(57)【要約】 【目的】 耐候性、耐結晶成長性及び高屈折率のすべて
を満足する光伝送体用ガラスを提供する。 【構成】 mol%で表わして、SiO2:50〜70、
23:15〜25、Na2O:15〜25の基本的組
成に対して、ZnO、ZrO2の各成分を、各成分の添
加量が、(ZnO/3)+(ZrO2/2)<8の関係
を満足する範囲で、かつZnO:4〜15、ZrO2
1〜9の範囲で添加する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は光伝送体用ガラスに関
し、特に、優れた耐候性、耐結晶性成長性及び高屈折率
を備えた光伝送体用ガラスに関する。
【0002】
【従来の技術】ガラス繊維からなる光伝送体は、芯ガラ
ス(コアガラス)の周辺にそれよりも僅かに小さい屈折
率を有する被覆ガラスを設けた構造をなすが、芯ガラス
の屈折率が芯ガラス中心より芯ガラスと被覆ガラスとの
境界面にわたって均一な構造の所謂ステップ型ガラス繊
維と、芯ガラスの屈折率が芯ガラスの中心から芯ガラス
と被覆ガラスとの境界面に向かって連続的に減少する構
造の所謂集束型ガラス繊維とが知られている。
【0003】ところで、光伝送体は自然環境下に置かれ
るので、光伝送体に用いるガラス繊維は、優れた耐候
性、特に高温多湿雰囲気下における優れた耐水性が要請
され、耐候性が悪いと、被覆ガラスの場合にはガラス繊
維の強度が低下し、コアガラスの場合には端面の反射に
影響を与えて伝送における損失が増加し、低損失光伝送
体が得られなくなる。また、光伝送体に用いるガラス繊
維は、耐候性と共に、線引に際して作業温度域で結晶が
析出する傾向が著しく低い(耐結晶成長性がある)こと
が要請され、耐結晶成長性が悪いと、成型時にガラス母
材内に結晶が生成されて伝送損失が大きくなると共に、
生産性も低下する。さらに、光学的に光透過損失が少な
く、透明性が大きく、屈折率が高いことが要求される。
【0004】従前、上述のような耐候性、耐結晶成長
性、高屈折率という要請を満たすべく光伝送体用ガラス
として種々の多成分系ガラスが提案されている。従前の
多成分系ガラスの組成は、概ね次のようなものである。 (a)SiO2−Na2O−CaOの三成分を主成分とす
るガラス (b)SiO2−Na2O−PbOの三成分を主成分とす
るガラス (c)SiO2−Ge2O−R2O(R2Oアルカリ金属N
2OあるいはK2O等)の三成分を主成分とするガラス (d)SiO2−Na2O−B23の三成分を主成分とす
るガラス
【0005】しかしながら、上記(a)のガラスから製
造される光伝送体用ガラス繊維は耐水性が劣るために、
Al23、MgO等の成分を導入する必要があるが、こ
れらの成分を導入すると、低損失光ガラス繊維を得るこ
とが困難になる。(b)のガラスから製造される光伝送
体用ガラス繊維はPbO含有量が少ない場合には耐水性
が劣り、これを改善するためにPbOを多くすると低損
失ガラス繊維を得ることが困難になる。(c)のガラス
から製造される光伝送体用ガラス繊維は耐結晶成長性が
低く、低損失ガラス繊維が得られない。
【0006】これら(a)〜(c)のガラスに対して、
(d)のガラスから製造される光伝送体用ガラス繊維は
ガラス溶融温度が1300℃以下と低く、かつ不純物鉄
金属の光吸収量が少ないという利点があり、従来、この
SiO2−Na2O−B23の三成分を主成分とするガラ
スの特性を向上するため、種々の成分、例えばZnO、
ZrO2、BaO、CaO等を添加することが知られて
いる(特公昭58−51900号公報等参照)。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】上述した従来のSiO2
−Na2O−B23の三成分に例えばZnO、ZrO2
BaO、CaO等を添加したガラスにあっては、屈折率
を向上するためにBaO、CaO等を添加することで耐
候性の悪化を来し、ZrO2を添加することで耐結晶成
長性が低下するというように、耐候性を維持しながら屈
折率を上げようとしたり、高屈折率を維持しながら耐候
性を上げようとすると、耐結晶成長性の低下を招くな
ど、耐候性、耐結晶成長性、高屈折率(1.56以上)
のすべてを充分に満足するものではないという課題があ
る。
【0008】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
本発明の請求項1の光伝送体用ガラスは、mol%で表
わして次の組成からなる。 SiO2 :46〜70 B23 :15〜25 Na2O :14〜25 ZnO : 4〜15 ZrO2 : 1〜 9 ただし、ZnO及びZrO2の添加量は、次の数式1の
関係を満足する。
【数3】
【0009】請求項2の光伝送体用ガラスは、請求項1
に記載の光伝送体用ガラスにおいて、BaOを12mo
l%を越えない範囲で、且つ、BaO、ZnO及びZr
2の添加量が、次の数式2の関係を満足する範囲で添
加した。
【数4】
【0010】ここで、SiO2は、SiO2−Na2O−B2
3系多成分ガラスの主成分であって、ガラスに実用的
諸特性を持たせるためには不可欠の成分である。SiO2
の含有量は、46〜70mol%の範囲が好ましい。含
有量が46mol%で未満ではガラスの耐水性が劣り、
他方70mol%を越えるとガラス溶融温度が著しく高
くなって低損失ガラスを得るのが困難になると共に、ガ
ラスからの結晶析出傾向が著しく高くなる。
【0011】B23の含有量は、15〜25mol%の
範囲が好ましい。含有量が15mol%未満ではガラス
の耐水性が劣ると同時にガラス溶融温度が著しく高くな
りすぎ、ガラスからの結晶析出傾向が大きくなり、他方
25mol%を越えるとガラスの耐水性が劣るようにな
る。
【0012】Na2Oは、ガラスの溶融を容易にする成
分である。Na2Oの含有量は、14〜25mol%の
範囲が好ましい。含有量が14mol%未満ではSiO2
−Na2O−B23系多成分ガラス特有の分相、結晶析
出傾向が大きくなり、他方25mol%を越えるとガラ
スの耐水性が劣化する。
【0013】BaO、ZnO、ZrO2は、いずれもガ
ラスの屈折率を増大させ、また、ZnO、ZrO2はガ
ラスの耐候性の向上に寄与するが、これらはいずれも耐
結晶成長性を低下させる。
【0014】ここで、ZnO及びZrO2を添加し、B
aOを添加しない場合、ZnOの添加量を4〜15mo
l%、ZrO2の添加量を1〜9mol%とすることに
よって、ガラスの耐候性を満足できると共に、これらZ
nO、ZrO2の添加量の関係が前記数式1の関係を満
足する範囲に各成分の添加量を抑えることによって、耐
結晶成長性(失透性)をも満足できて、しかも、高屈折
率(1.56)のガラスが得られる。
【0015】また、ZnO及びZrO2に加えてBaO
を添加する場合には、BaOの添加量を12mol%以
下、ZnOの添加量を4〜15mol%、ZrO2の添
加量を1〜9mol%とすることによって、ガラスの耐
候性を満足できると共に、これらBaO、ZnO、Zr
2の添加量の関係が前記数式2の関係を満足する範囲
に各成分の添加量を抑えることによっても、耐結晶成長
性(失透性)をも満足できて、しかも、高屈折率(1.
56)のガラスが得られる。
【0016】なお、粘性、線膨張係数等他の特性を改善
するために、K2O、CaO、MgO等を少量(0〜5
mol%程度)添加することができる。
【0017】
【作用】上述のようにmol%で表わして、SiO2:4
6〜70、B23:15〜25、Na2O:14〜25
の基本的組成に対して、ZnO、ZrO2の各成分を、
各成分の添加量が、(ZnO/3)+(ZrO2/2)
<8の関係を満足する範囲で、かつZnO:4〜15、
ZrO2:1〜9の範囲で添加することによって、また
は、上記基本組成に対して、BaO、ZnO、ZrO2
の各成分を、各成分の添加量が、(BaO/4)+(Z
nO/3)+(ZrO2/2)<8の関係を満足する範
囲で、かつBaO:12以下、ZnO:4〜15、Zr
2:1〜9の範囲で添加することによって、耐候性、
耐結晶成長性及び高屈折率がすべて得られる光伝送体用
ガラスが得られる。
【0018】
【実施例】以下に本発明の実施例を説明する。200g
の原料をアルミナ坩堝で1250℃にてガラス化し、そ
の後Pt坩堝にて約2時間溶融脱泡して、表1に示すよ
うな各組成を含有する実施例1〜5及び比較例1〜28
のガラスを製造した。なお、ベース組成は、SiO2:6
1.8、B23:20.3、Na2O:18.0とし
た。
【0019】
【表1】
【0020】そして、これら実施例1〜5及び比較例1
〜28の各サンプルについて、次の評価試験を行った。 耐候性試験:約1mmφのガラス繊維の破断面を60℃−
90%の環境下に曝し、30時間経過後及び100時間
経過後の状態を顕微鏡にて観察した。 耐結晶性試験:約30*5の燃焼ボードに約1mmφのフ
ァイバを3本載せて、これを一度1000℃で1時間処
理した後、850℃及び900℃の各温度にて20時間
保持して観察した。 屈折率(nD):アッベ屈折率計を用いて測定した。
【0021】上記耐候性試験、屈折率の測定結果及び耐
結晶性試験の結果を表2に示している(耐結晶成長性
は、便宜上、耐結晶性と表現している。)。なお、比較
例1、3〜5については、の屈折率の測定結果及び耐結
晶成長性試験の結果は同表に示していないが、耐候性試
験結果から評価の対象にしなかった。同表中の試験結果
はA〜Eの5段階評価とし、「A」が最良、「E」が最
不良を表わしている。また、総合評価については、耐候
性につき、30時間及び100時間での結果が「A,
A」「A,B」「B,A」のとき「○」として、それ以
外を「×」とし、耐結晶成長性は、850℃及び950
℃での結果が「A,A」「A,B」「B,A」のとき
「○」として、それ以外を「×」と評価した。
【0022】
【表2】
【0023】また、比較例1〜28について、SiO2
23、Na2Oの基本的組成の割合、ZnO、Ba
O、ZrO2の各添加量、並びにこれらの各成分の添加
量の関係が前記数式1(BaOを添加しない場合は数式
2)を充足するか否かと、耐候性試験及び耐結晶性試験
の結果並びに屈折率の総合評価結果を表3に示してい
る。
【0024】
【表3】
【0025】これら表2及び表3から分かるように、m
ol%で表わして、SiO2:50〜70、B23:15
〜25、Na2O:15〜25の基本的組成に対して、
ZnO、BaO、ZrO2の各成分を、各成分の添加量
が、(ZnO/3)+(BaO/4)+(ZrO2
2)<8の関係を満足する範囲で、かつZnO:4〜1
5、BaO:0〜12、ZrO2:1〜9の範囲で添加
した実施例1〜5は、耐候性、耐結晶成長性及び高屈折
率(1.56以上)がすべて得られるのに対して、上記
いずれかを満足しない比較例1〜28では耐候性、耐結
晶成長性及び高屈折率(1.56以上)のいずれかを満
足することができない。
【0026】次に、この光伝送体用ガラスを用いた光ア
クティブマトリクスの例について、図1を参照して説明
する。光アクティブマトリクスは、液晶ディスプレイ等
に用いられるものであり、同図に示すようにコアガラス
1aに本発明に係る光伝送体用ガラスを用いてグラット
1bでコアガラス1aを被覆してなる複数本(ここでは
3本)の光ファイバ(光導波路)1を、透光性基板2に
形成した溝2a内に平行に配設して低融点ガラス3で固
定し、基板2上に透光膜5を形成している。そして、3
本の光ファイバ1のクラッド1bの所定の部位に孔6,
6…を形成して、3本の光ファイバ1にアドレス光L1
〜L3を与えることによって、アドレス光が与えられた
光ファイバ1のクラッド1bの孔6,6…から射出光L
1u〜L3uが射出されるようにしている。
【0027】したがって、基板2の透光膜5上で孔6,
6…に対応する位置に光導電材料をを配設し、この光導
電材料で光電スイッチ素子を構成して、液晶表示の画素
を形成する透明導電膜と液晶表示のための画像の電気信
号入力側との間に介在させ、選択的に光ファイバ1にア
ドレス光を与えることによて、当該アドレス光が入射さ
れた光ファイバ1に対応する光電スイッチがオン状態に
なって画像の電気信号が透明導電膜に入力され、内部の
液晶の配向が制御されるので、画像を表示できるように
なる。
【0028】
【発明の効果】以上に説明したように本発明の各光伝送
体用ガラスによれば、耐候性、耐結晶成長性及び高屈折
率のすべてを満足する光伝送体用ガラスを得ることがで
きる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る光伝送体用ガラスを用いた光アク
ティブマトリクスの斜視図
【符号の説明】
1…光ファイバ(光導波路)、1a…コアガラス、1b
…クラッド、2…基板、6…孔。

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 mol%で表わして次の組成からなるこ
    とを特徴とする光伝送体用ガラス。 SiO2 :46〜70 B23 :15〜25 Na2O :14〜25 ZnO : 4〜15 ZrO2 : 1〜 9 ただし、ZnO及びZrO2の添加量は、次の数式1の
    関係を満足する。 【数1】
  2. 【請求項2】 請求項1に記載の光伝送体用ガラスにお
    いて、BaOを12mol%を越えない範囲で、且つ、
    BaO、ZnO及びZrO2の添加量が、次の数式2の
    関係を満足する範囲で添加したことを特徴とする光伝送
    体用ガラス。 【数2】
JP6285675A 1994-11-18 1994-11-18 光伝送体用ガラス Withdrawn JPH08143327A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2017095348A (ja) * 2015-11-18 2017-06-01 ショット アクチエンゲゼルシャフトSchott AG 負の異常部分分散性を有する光学ガラス/ショートフリント特殊ガラス

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2017095348A (ja) * 2015-11-18 2017-06-01 ショット アクチエンゲゼルシャフトSchott AG 負の異常部分分散性を有する光学ガラス/ショートフリント特殊ガラス

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Effective date: 20020205