JPS5852932B2 - 光通信用光学ガラスの製造方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明はとくに８００〜９００ ｎｍの近赤外の光線を
入射せしめる光通信用ガラス繊維の原料ガラスとして使
用する光学ガラスの製造方法に関する。

従来、この種の光学ガラスを製造するには、まず波長８
００〜９００ ｎｍの光を吸収する遷移元素、たとえば
Ｆｅ、Ｃｕ、Ｃｏ、Ｃｒ 、Ｍｎ等を原料ガラス中から
除去してそれら元素の含有量を極度（ｉｏ”−８〜１０
−９オーダー）に減少せしめ、これをルツボ内で１５０
０℃以下の温度にて溶融し均質化して造られる。

しかし、この方法にあっては、遷移元素含有量の極度に
少ない原料ガラスを大気中に曝された状態のルツボ内で
溶融するため、大気中に存在する遷移元素がその溶融ガ
ラス中に不可避的に浸入してそのガラスの光透過性を低
下せしめる欠点があった。

この場合、溶融ガラス中に遷移元素であるＦｅ、Ｃｕが
同量混入すると、ＣｕはＦｅの１０倍の光吸収に寄与す
る。

このようなことから、最近、上記精製処理した原料ガラ
スを酸化還元雰囲気下で安定なシリカ製ルツボで溶融す
るとともに、その周囲をＨ２の還元雰囲気にせしめる方
法が提案されている。

しかして、この方法によれば、大気中の遷移元素が溶融
ガラス中に混入するのを阻止できると同時に、溶融ガラ
ス中に残留する遷移元素、主にＣｕを還元してその価数
をＣｕ２＋からＣｕ十に変換させ、Ｃｕ２＋の光吸収領
域（６００〜１０１０００ｎをＣｕ十の光吸収領域（６
００ｎｍ以下の短波長）に移行すると思われる。

つまりＣｕの波長範囲を、光通信用光学ガラスの使用上
において問題となる波長範囲（８００〜９００ｎｍ）に
ほとんど重ならないように移行できるため、光透過性の
優れた低損失の光学ガラスを得ることができる。

しかし、この方法はルツボとしてシリカ製のものを使用
するため、原料ガラスの溶融過程でその溶融ガラス中に
ルツボ自体が溶は込み、原料ガラスを溶融する毎にルツ
ボを交換しなければならない。

また、上記溶融過程でのルツボの溶は込みにより、その
ルツボ中の不純物（遷移元素）が溶融ガラス中に混入し
て光透過性の低下を招く。

これを改善する目的で、高純度のシリカからなるルツボ
を使用することが考えられるが、上述した如くそのルツ
ボは１度しか使用できないため、製造コストが著しく高
騰し実用性に耐えない。

これに対し、本発明者は低損失の光通信用光学ガラスを
安価に得るために、ルツボとして溶融ガラスに浸蝕され
難く、かつその溶融ガラスを汚染しない白金ルツボを使
用し、その周囲を上記と同様Ｈ２ガスの雰囲気にして多
成分系ガラス（原料ガラス）を溶融し均質化した。

ところが、雰囲気ガスとして還元性の強いＨ２ガスを使
用すると、多成分系ガラス中の取分の一部が還元され、
この還元物が白金と反応して合金を生成し、白金を激し
く消耗すると共に、溶融ガラス中に溶出した白金もしく
は白金化合物がそのガラスを汚染する。

かくして、ルツボの耐用度を低下せしめるばかりか、白
金による光学的な吸収を増大せしめ、しかもその白金粒
子による散乱損失を生じせしめて得られた光学ガラスの
性能低下を招いた。

そこで、本発明者はさらに鋭意研究を重ねた結果、白金
ルツボの周囲を酸素濃度が１〜５％の希釈不活性ガス雰
囲気とし、酸素分圧を下げて酸化還元平衡を還元側に移
行せしめることによって、溶融ガラスと白金ルツボとの
反応を抑制し、白金ルツボの消耗を防止してその耐用寿
命を向上し、かつ大気中に存在する遷移元素が溶融ガラ
ス中に混入するのを阻止し、しかも溶融ガラス中に残留
する遷移元素、主にＣｕを還元して光吸収波長範囲を８
００〜９００ ｎｍ以外の範囲に移行せしめ、もって光
透過性の優れた低損失の光通信用光学ガラスを安価に得
られる方法を見い出した。

以下、本発明を図面に示す光学ガラスの製造装置を参照
して説明する。

図中１は抵抗発熱体を備えた加熱源を兼ねた耐火物製の
筒状炉体で、この炉体１内に筒状の白金製炉芯管２を同
芯円状に内装されている。

そして、この炉芯管２内には、ルツボ台３を介して白金
製ルツボ４が載置して内装され、かつその上部開口端は
白金製蓋体５で閉塞されている。

また６は、上記炉芯管２内に後述するガスを供給する導
入孔で、さらに上記蓋体５に設けられた穴７は、ガス排
出口である。

なお、８は上記白金製ルツボ内の溶融ガラスに後述する
ガスを吹込むガス導入管である。

しかして、本発明方法は、上記炉芯管２内の白金製ルツ
ボ４内に多成分系ガラスインゴットもしくは原料調合物
を入れ、予め導入孔６から酸素濃度が１〜５％の希釈不
活性ガスを炉芯管２内に供給し、矢印の如く流通させて
蓋体５の穴５より排出し、該白金製ルツボ４周囲を該希
釈不活性ガス雰囲気にした後、筒状炉体１の熱により白
金製ルツボ４内の多成分系ガラスインゴットを溶融して
溶融ガラスとし、均質化せしめて光通信用光学ガラスを
造る。

本発明に使用する不活性ガスとは、アルゴンガス、ヘリ
ウムガス、ネオンガス、キセノンガス或いは窒素ガス等
である。

また本発明において、希釈不活性ガス雰囲気中の酸素濃
度を限定した理由は、その酸素濃度を１％未満にすると
、酸素分圧が下がり過ぎて酸化還元平衡を還元側に移行
され過ぎ、還元性が強くなるため、溶融ガラスと白金ル
ツボとが反応して白金ルツボを激しく消耗すると共に、
溶融ガラス中に白金もしくは白金化合物が溶出してその
ガラスを汚染するからである。

一方、酸素濃度が５％を越えると、酸素量が多くなり過
ぎ白金ルツボ自体が酸素を媒介として蒸発消耗するばか
りか、酸素分圧が高くなって酸化還元平衡を充分還元側
に移行されず、溶融ガラス中に残留する遷移元素（主と
してＣｕ）を充分還元できないからである。

なお、本発明方法において、必要に応じ白金製ルツボ４
周囲を酸素濃度が１〜５％の希釈不活性ガス雰囲気とす
ると同時に、該ルツボ４内の溶融ガラス中にガス導入管
８を介して上記酸素濃度が１〜５％の希釈不活性ガスを
バブリング（吹込み）してもよい。

このような方法によれば、溶融ガラス中に残留する遷移
元素（主にＣｕ）を効率よく還元できるとともに該溶融
ガラス中に含有するＨ２Ｏを除去できるため、光学特性
のさらに優れた光通信用光学ガラスを得ることができる
。

次に、本発明の実施例を図面を参照して説明する。

実施例 １ 容量３１の炉芯管２内の白金製ルツボ４に下記表に示す
如く組成割合およびＣｕ含有量、Ｆｅ含有量が種々異な
る多成分系ガラスインゴットを２−入れ、予め導入孔６
から酸素濃度が２％、２０％および４０％の希釈アルゴ
ンガスを夫々６１ｊ／ｍｉ−の条件下で該炉芯管２内に
供給し、白金製ルツボ４周囲を酸素濃度が夫々異なる希
釈アルゴンガス雰囲気にした。

その後、加熱源として白金発熱体を有する筒状炉体１に
通電して１４００℃の温度まで昇温して白金製ルツボ４
内の各多成分系ガラスインゴットを溶融し、その溶融状
態を３時間保持して均質化せしめ光学ガラスを得た。

しかして、得られた光学ガラスに８００ ｎｍの光を照
射しカロリメトリー法にて吸収損失を調べた。

また、同時に光学ガラス製造後の白金製ルツボ＊ボの消
耗度合を調べた。

その結果を同表に併記した。

上表より明らかな如く例１，４．７に示す本発明方法は
、得られた光学ガラスの光吸収損失が少なく、シかも白
金製ルツボの消耗も少ない。

これに対し、酸素濃度が２０％、４０％の希釈アルゴン
ガスを用いる方法は光吸収損失が犬きく、シかも白金製
ルツボの消耗も著しいのがわかる。

実施例 ２ 前記実施例１における表中の例１に示す組成割合、Ｃｕ
含有率、Ｆｅ含有率の多成分系ガラスインゴットを用い
、これを容量３１の白金炉芯管２内の白金製ルツボに２
−入れ、予め導入孔６から酸素濃度が２％の希釈アルゴ
ンガスを６ ｌ／ｍｉｎの条件下で該炉芯管２内に供給
し、白金製ルツボ４内囲を該希釈アルゴンガス雰囲気に
した。

その後、加熱源として白金発熱体を有する筒状炉体１に
通電して１３５０℃の温度まで昇温して白金製ルツボ４
内の多成分系ガラスインゴットを溶融し、その溶融状態
を３時間保持すると同時にガス導入管８から酸素濃度が
２％の希釈アルゴンガスを０．８１／Ｗｉｎの条件下で
白金製ルツボ４内の溶融ガラス中に同時間バブリングし
て均質化せしめ光学ガラスを得た。

しかして、得られた光学ガラスを前記実施例１と同様な
方法にて吸収損失を調べたところ、その値は３．０ｄＢ
／／ｎと極めて光通過性の優れたものであった。

以上詳述した如く、本発明によればガラス原料としての
多成分系ガラスを溶融するルツボの消耗を防止してその
耐用寿命を向上し、かつ光透過性を改善し、もって低損
失の光通信用光学ガラスを安価に得ることができる等顕
著な効果を有する。

【図面の簡単な説明】

図は本発明方法に使用する製造装置を示す概略断面図で
ある。 １・・・・・・筒状炉体、２・・・・・・白金製炉芯管
、４・・・・・・白金製ルツボ、６・・・・・・導入子
瞳

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 不純物としての銅を含有する多成分系ガラスを溶融
   して均質化するに際し、該多成分系ガラスを白金製ルツ
   ボ内で溶融し、かつ該ルツボ周囲を０２濃度が１〜５％
   の希釈不活性ガス雰囲気にせしめることを特徴とする光
   通信用光学ガラスの製造方島