JPS5829260B2 - 光通信用光学ガラス - Google Patents

光通信用光学ガラス

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JPS5829260B2
JPS5829260B2 JP54098140A JP9814079A JPS5829260B2 JP S5829260 B2 JPS5829260 B2 JP S5829260B2 JP 54098140 A JP54098140 A JP 54098140A JP 9814079 A JP9814079 A JP 9814079A JP S5829260 B2 JPS5829260 B2 JP S5829260B2
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glass
optical
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optical communication
fibers
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志郎 高橋
成幸 三田地
修一 柴田
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Nippon Telegraph and Telephone Corp
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Publication date
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    • 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
    • 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
    • C03C13/04Fibre optics, e.g. core and clad fibre compositions
    • C03C13/045Silica-containing oxide glass compositions
    • C03C13/046Multicomponent glass compositions
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
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    • 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
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Description

【発明の詳細な説明】 本発明は光通信用ガラス繊維の素材ガラスに関するもの
である。
従来この種の素材ガラスは石英を中心にしたガラス及び
一般的な光学ガラスなどであり、それぞれ次のような欠
点があった。
すなわち、石英を中心にしたガラスでは単一成分あるい
はそれに微量の添加物を含むものであり、石英の屈折率
が物性値として固定されているために、要求に応じた高
い屈折率を得ることができない。
また線引き加工に高温を必要とし、繊維化することが困
難である。
一方、一般的光学ガラスは光損失が太きいという最大の
欠点がある。
多種の原料に含まれる不純物、ガラス製造プロセス中に
混入する不純物を除去することは非常に困難であり、一
般的光学ガラスは現状では光通信用ガラス繊維として使
用できない。
一般的光学ガラスの中で、高鉛ガラスは数mのライトガ
ウンの素材ガラスとして広く用いられている。
高鉛ガラスでは、ガラスの高屈折率をはかるために添加
物としてPbOを用いている。
ところが高鉛ガラスを素材とする光通信用ガラス繊維で
は、PbOの紫外域での吸収端の影響が可視から近赤外
域に現われ、光通信用の低損失なガラス繊維を得ること
はできない。
本発明はこれらの欠点を除去するために超高純度化の容
易な原料のみを用い、5iO210〜65wt%、B2
0310〜70 wt%、BaO1〜45wt%、Na
2O2〜35wt%なる成分を有し、必要に応じてS
102の一部をGeO2でNa20の一部をCaO,M
gOで置換することを特徴とする。
その目的は低軟化点の高屈折率ガラスを形成し、光通信
用ガラス繊維に適した光学的に高品質な高純度ガラスを
得ることにある。
本発明で用いる成分5IO2はSi(B4の火炎加水分
解により超高純度5IO2の合成が可能であり、GeO
2もアルコラードの形で精製することができる。
またB20a t BaOt Na2O+ CaO+M
gOはイオン交換法により容易に精製でき、十分に高純
度ガラス製造が可能である。
またそれぞれの組成範囲は結晶化に対し安定なガラスに
なるためのものである。
先に示した組成範囲以上のアルカリ成分が添加されると
結晶化しやすくなり、ガラス繊維用素材として適さない
ものとなる。
一方Al2O3は結晶化の抑制やガラスの安定化に有効
であることが知られているが、光通信用ガラス繊維(特
にコア用ガラス)に要求される超高純度原料の入手が困
難である。
本発明はAl2O3を使用せず、しかも結晶化に対して
安定な高屈折率なガラス組成物を明らかにしたものであ
る。
BaOの添加はガラスの高屈折率化に対して有効である
しかし、添加量の増大により、結晶化傾向も増加するた
め、B2O3をあわせて添加してこれを防止し、BaO
を結晶化なしに45wt%まで添加することに成功して
いる。
更に、B2O3の添加量が多いので高温での粘性は比較
的低く脱泡が容易である。
そのために1400℃1時間以内の加熱溶融で攪拌をせ
ずに均一なガラスを得ることができる。
またB2O3の含有量が高いためにガラス化の際の反応
容器である石英るつぼとの反応性が低く、石英るつぼか
らの汚染が押さえられることから高純度ガラスを得やす
い。
BaOをドープしたガラスでは、PbOをドープしたガ
ラスに比較して、紫外吸収端がより短波長に位置し、可
祝域から近赤外域で低損失なガラス繊維を得るのに有利
である。
これら本発明の長所は光通信用ガラス繊維の素材として
優れた特徴である。
以下実施例によって詳細に説明する。
実施例 特級純度の5io2.B2O3,BaCO3,Na2C
O3を第1図の交点に相当する各組成比で秤量し、乳ば
ちで粉砕混合した。
これを白金るつぼを用いてSiCを発熱体とする抵抗加
熱炉によって、1400℃1時間溶融し、キャスティン
グによりガラスフロックとした。
第1図ではNa2Oの含有量が10,20.30wt%
と増加するに従ってガラス化範囲は減少していることが
わかる。
得られたガラス試料の各面を光学研摩した。
この試料1を第2図に示すような二重るつぼ用線引装置
内の白金板2に設置した。
カバー3内を窒素ふん囲気下に保ち、電気炉4によりガ
ラス試料変形温度より100℃高い温度に設定し、1時
間後に急冷して顕微鏡観察により、結晶の有無を調べた
この結果より得られた結晶化に対する安定領域を第3図
に示す。
これによると、安定領域は5i025〜65wt%、B
20310〜70wt%、Ba01〜45 wt%、N
a202〜35 wt%よりなる組成によって構成され
ていることがわかる。
このようにS io −B O−Ba()−Na204
成分よ2 2 3 りなるガラスでは、線引温度と同程度の高温において長
時間結晶の発生のみられない安定な組成領域が非常に広
いことが明らかであり、光通信用光学ガラスに不可決な
条件を十分に満足するものである。
得られたガラス試料を立方体(1辺5〜10間)にカッ
トし、6面を光学研摩した。
島津ボシュロムアツベ屈折計を用いガラス試料の各面に
ついて屈折率を測定した。
第4図に5IO2−B203BaO−Na20系ガラス
の等屈折率曲線を示す。
これによると屈折率はBaOの含有量に最も強く依存し
ていることがわかる。
結晶化に対し安定な領域に含まれるガラス組成の屈折率
範囲は1.53〜1.60であり、開口数0.1〜0.
5の光ファイバを作製する上で多成分系の光通信用光学
ガラス素材として実用的な満足すべき屈折率を示してい
る。
得られたガラス試料を棒状にカットし、両端面を光学研
摩した。
理学熱機械分析装置を用い、線膨張率(ω、ガラス変形
温度(Td)を測定した。
第5図に等線膨張率曲線を示す。
これによると線膨張率(ωはBaOの含有量が増加する
に従って大きくなる。
またNa2Oの含有量増加と共にαは増大している。
一方、S 102 、 B203はαの増大を抑える方
向にある。
本発明の5IO2−B203B a ON a 20系
ガラスは一般的に高濃度アルカノ添加ガラス領域でもB
2O3の含有量が高いと比較的αが小さい。
5IO2を多量に含む耐水性のよいクラッドガラスは一
般にαが小さく、このことは5IO2−B203−Ba
O−Na20系ガラスをコアに用いる際耐水性の良いク
ラットガラスとの熱機械的適合を図る上で非常に適して
いることを示している。
次に等変形温度曲線を第6図に示す。
これによるとBaOの含有量が増加するに従い変形温度
(Tb)は低下している。
またNa2Oの含有量の増加に伴い同様にTdは低下す
る。
一方、B2O3の含有量が増大するに従いTdは低下す
る傾向にある。
このように変形温度が比較的低いことは、多成分光ファ
イバ作製の特徴である低温線引に好都合な結果をもたら
す。
次に、これらのガラス組成物を用い光通信用ガラス繊維
に適用した例を示す。
ガラス繊維用組成物としては、上記の5i02−B20
3−BaON a 204戒分系ガラスを基本組成とし
て、更に高屈折率化させること、あるいはガラス溶融時
の粘性を適度に低下させるため、SiO2の一部をGe
O□で、Na2Oの一部をCaO,MgOで置換したガ
ラス組成物を用いたものである。
キレート型イオン交換樹脂で超高純度化した試薬H3B
03373g、Ba(NO3)2368g。
NaN O396g+ Ca (N 03 )282
g、Mgs 04”+*7H2043gの水溶液1Mに
超高純度の8102140.91ゲルマニウムブトキサ
イドGe(QC4Hg)4244gを加え、ロータリー
エバポレーターを用いて清浄な雰囲気下で濃縮乾固して
ガラス原料を得た。
この原料を石英るつぼに導入し、1400℃55分で加
熱溶融し、気泡のない表−1の■の組成のガラスを得る
ことができた。
表−2にこのガラスの物性を示すが、このコア用ガラス
は屈折率1.602の高屈折率ガラスである。
特級純度の試薬B20320g、L12CO33,46
ji 1Na2 CO345,4g、CaCO3179
g、MgSO4・7H206,1g、Gem□209と
超高純度のS s 02120gをアルミするつぼで1
時間加熱溶融しガラス化して表−1の■に示す組成のク
ラッド用ガラスを得た。
このガラスの屈折率は1.52である。得られたコア用
ガラスの及びクラッド用ガラス■の変形温度はそれぞれ
614°C,603℃であり、白金製の二重るつぼを用
い線引温度800℃、線引速度35〜39m/minで
線引きを行うことができた。
得られたクラッド型ガラス繊維は150μmの外径、コ
ア径100μmであり、開口数は0.5で損失は17.
5487m(波長1.17μm)であり、従来の多成分
系光通信用ガラス繊維に比較して低損失でかつ開口数の
極めて大きいことを特徴とする。
第7図は本発明のコアガラスを用いた光通信用ガラス繊
維の損失の波長特性を示した図である。
従来のPbOを含む光通信用大開口数ガラス繊維は1.
1μm付近において50dB/bの損失が報告されてい
るが、本発明のコアガラスの光学ガラス繊維では1.1
7μm付近において17.5dB/kInであり、大き
く改善されている。
更に本発明の光通信用ガラス繊維は開口数が非常に大き
くコア径も太きいため光源との結合、繊維間の接続が簡
便になるという大きな特徴を有する。
このために局内配線等の接続箇所の多い光通信に適する
上述の外径150μmのシリコーンコート光学ガラス繊
維の引張強度を測定し、第8図に示すような結果を得た
これによると、平均破断強度は6.1kg/本であり、
最高強度6.3 kg、最低強度4.8kgであった。
このように比較的強度が強く実用的な光学ガラス繊維と
して適することがわかる。
以上説明したように、本発明のガラス組成範囲では線引
温度での結晶化に対し安定なガラスが1.52〜1.6
0という広い屈折率範囲にわたって得られ、熱機械特性
もB2O3を多く含むことから線膨張率が比較的低く、
変形温度も低いという光通信用光学ガラス製造に非常に
好都合な物性を示している。
更に用いた成分はすべて超高純度化が可能であり、実際
に光学ガラス繊維を作製した結果、従来の多成分光学ガ
ラス繊維を大巾にしのぐ、開口数0.5、損失17.5
dBAan(波長1.17 μm)、平均破断強度6
.1ky/本のものが得られた。
上記の低損失大開口数学ガラス繊維は1.0〜1,2μ
mの波長における光源との結合、光学ガラス繊維間の接
続に有利である。
このような理由により本発明の光通信用光学ガラスを用
いると接続個所の多い局内系光通信に有利な大開口数光
学ガラス繊維を作製できるという利点がある。
【図面の簡単な説明】
第1図は5102−B203−BaO−Na20系のガ
ラス化範囲を示した図、第2図はその結晶化試験模式図
、第3図はその結晶化に対する安定領域を示した図、第
4図はS 102 B203 B ao−Na20
系の等屈折率曲線を示した図、第5図は5iO2−B2
03−BaO−Na20系の等線膨張率曲線を示した図
、第6図はS l02−B203−Ba0Na20系の
等変形温度曲線を示した図、第7図は本発明のガラスの
大開口数光学ガラス繊維の波長損失特性を示した図、第
8図は本発明のガラスの大開口数光学ガラス繊維の破断
強度のワイプル分布を示した図である。 1・・・・・・試料、2・・・・・・白金板、3・・・
・・・カバー、4・・・・・・電気炉。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. I S 102 B203 BaONa20系ガ
    ラスにおいて、5i025〜65wt%、B20310
    〜70wt%、Ba01〜45wt%、Na2O2〜3
    5wt饅なる成分を有し、かつ5102の一部をGeO
    2で、Na2Oの一部をCab、及びMgOで置換した
    ことを特徴とする光通信用光学ガラス。
JP54098140A 1979-08-02 1979-08-02 光通信用光学ガラス Expired JPS5829260B2 (ja)

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JPS5622654A JPS5622654A (en) 1981-03-03
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Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS51126207A (en) * 1975-03-18 1976-11-04 Macedo Pedro B Glass composite
JPS52124013A (en) * 1976-04-12 1977-10-18 Philips Nv Composite of glass
JPS52139112A (en) * 1976-05-17 1977-11-19 Kogyo Gijutsuin Method of manufacturing glass having refraction index distribution and high content of silicate

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS51126207A (en) * 1975-03-18 1976-11-04 Macedo Pedro B Glass composite
JPS52124013A (en) * 1976-04-12 1977-10-18 Philips Nv Composite of glass
JPS52139112A (en) * 1976-05-17 1977-11-19 Kogyo Gijutsuin Method of manufacturing glass having refraction index distribution and high content of silicate

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