JPS5935039A - 赤外線透過光フアイバ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明け、７〜１６μｍの広い赤外波長域で透過性を有
し、唱・に夕〜ｌＯμｍの波長域において低損失な光の
透過窓を有する赤外線透過光ファイ／＜　Ｋ関するもの
である。

従来、光ファイバには一般に石英系ガラス（５ｉｎ２）
が使用されてきだが、この種のガラスでは５１−０結合
の振動に起因する赤外吸収があり、これとレーり散乱と
のために、光損失の小さい波長領域が波長０．１〜／、
７μｍの可視域から近赤外域までに限られており、それ
より長波長の波長領域においては、光ファイバの損失が
急増するだめ、石英系の光ファイバでは２μｍ以上の光
を伝送することができなかった。

２８ｍ以上の波長の光を伝送できる光ファイバを得るに
は・赤外吸収端が８１０２よりも長波長に位置している
素材を用いて光ファイバを製造する必要がある。この種
の赤外透過材料を用いた光ファイバとし゛〔は、これま
でに、ＢｅＦ２＋ＡＩＦ、　　＋ＺｒＦ、　＋　ＨｆＦ
、およびＺｎ０１２を主成分とするハライドガラス光フ
ァイバ、ＫＨ２−、ｌｔ　、　ＫＯ／　、　Ａｇｏ／η
のハライド結晶光ファイバ、あるいｒＪ：’Ａ、５２Ｓ
３系やＧｅ　−ｐ　−ｓ系のカルコゲナイドガラス光フ
ァイバが知られているが、これら光ファイバはいずれも
以下に述べるような欠点があるので、波長域ｊ〜７０１
１ｍにおいて光損失の値が小さく、かつ長尺な光ファイ
バを実現することはできなかった。

ハライドガラス光ファイバでは３μｍ以上の波長域にお
いて赤外吸収により損失が急増する。また、ガラス化傾
向が小さいので、線引き時に結晶化が生じ、光フーＴイ
バの長尺化が困難である。ノλライド結晶光ファイバは
、結晶粒界での光散乱が避けられないだめ、光損失の低
減化が困難であるのに加えて、加工性の点で問題があり
、やはり長尺化が困難である。Ｇ、ｅ−Ｐ−８系カルコ
ゲナイドガラス光フアイバでは５μｍ以上の波長域で、
ま７’ｒ−１Ａｐ；−ｓＭカルコゲナイドガラス光ファ
イバでは７１１ｍ以上の波長域でそれぞれ赤外吸収によ
り（ｌ失が急増する。

’＝　’、／−Ｆ　ｚ　ＳＱ　　ＡＦｉ　−−Ｇｅ系カ
ルコゲナイドガラスは、／〜／に／Ｚｍの広い赤外透過
域を有することが知らｉｌているが、この種のガラスを
用いた光ファイバを実現するだめの（１バ究はこれまで
ほとんど外さ〕］゛Ｃおらず、屯に赤外線透過用ガラス
（Ｉｖさけ数１１１Ｋ　　・から数ｒｒｎ）とｌ、ての
性質が一部調べられているにすぎない。光ファイバとし
ては、一般に赤外純透過用ガラスとして使用されている
Ｇｅ３５ＡＳ１２Ｓｅ５５組成のガラスでの特性が報告
されているが、その光損失は１００００　ｄＢ／ｋｍと
非常に大きく、実現に供するには程遠い特性である。

本発明はこのような現状に鑑みてなされたものであゆ、
その目的は、５ｅ−ＡＳ　−Ｇｅ系ガラスを）ＩＴいて
光ファイバを得るに最適なガラス組成を明らかに１〜．
７〜７６μｍの広い波長域で透過性を有し、特に夕〜ｌ
θμｍの波長域において低損失な光の透過窓を有する光
ファイバを提供することにある。

かかる目的を達成するために、本発明の赤外線透過光フ
ァイバは、Ｓｅが！ｊ〜？４／ａ、ｔ％、　ＡｓがＯ〜
ψａｔ％およびＧｅがλ〜／Ｊ’　ａｔ％ｌる組成をも
ち、この組成の合計１００　ａｔ％を含有するカルコゲ
ナイドガラスよりなることを特徴とするものである。

本発明の他の形態では、Ｓｅが、ｔＪ−〜りＩ／、ａ、
ｔ％、Ａｓがｏ　〜ｔｍ　ａｔ　％　、　ｃｕｅが、２
〜１ｙａｔ％およびＰ。

ｓｂまたは’ＩｅｌがＯ，ｊ−ざａｔ％の組成をもつガ
ラスをコ“γ材料およびクラッド材料とかし、コｒとク
ラッドとの間に相対的な屈折率差を付与するようにＬ７
ブｒ、ことをｆ、ｌ、徴とする。

本発明ソｒ；ファイバを構成するガラスの組成は、ｙ６
フアイバ川ガラスに要求される次のλつの条件を同時に
満たすものである。

（１）　　ガラス化傾向が大へい。すなわち、ガラス化
に必留カ冷却速度が小さい。

（２）熱安定性が高い。すなわち、加熱し７だ場合、結
晶什、や分相あるいは分解が生じない。

ζσ）ため、大入なガラス（廿材が’ＩＪ’Ｊ　’１’
７ｉ−？１’き、それを紳引くことＰｃ　Ｊ：す、均′
Ｕで長尺な低搦失光）ｒイバが容易に、得らｉ＋る。

本発明におけるガラス組成についてさらに詳しく説明す
るノ：、カラス組成が、上述した範囲、すなオ）ち５ｅ
Ｋ−Ｓ　〜ｌａｌ、％　、　ＡＳＯ−１（７ａｔ％およ
びＧｅ　−２〜／ｇ　ａｔ、％の１ｌｒ１ｊ囲をｄずれ
ると、細引き時に結晶什、が起こるだめ、低損失ファイ
バを得ることが帷し、い。

また、七８己ガラスを１０体とし７、コア・タララド間
に相対的な屈折率差を付与するための添加元素としては
、上述したｐ　、　ｓｂ及びＴｅが望ましく、その添加
量はＯ１！−ざａｔ％が好適であるが、その添加量は、
０Ｊａｔ％未満では、屈折率の変化が小さくて効果がな
（、ｒａｔ％より大きいと、Ｐでは分解が生じ、ｓｂと
Ｔｅでは結晶化が起こるため望ましくない。

本発明によれば、中心部（コア）の屈折率がそノ外側＜
クラッド）の屈折率より高い、すなわち導波構造を有力
る光ファイバを提供することができる。

そのためには、コアガラスの組成をｘ、　ａｔ％５ｅ１
ｙ、ａｔ％Ａｓ５ｚ、ａｔ％Ｇｅ　、クラッドガラスの
組成をＸ２ａ、ｔ％５ｅ１ｙ２ａｔ％Ａｓ　％　Ｚ２　
ａｔ％Ｇｅとすると、次式 ％式％） を満足するようにこれらコアおよびクラッドガラスの組
成を選べばよい。

さらに、Ｐをコアガラスよりもクラッドガラスへ多く添
加することにより、ＳｂおよびＴｅをクラッドガラスよ
りもコアガラスへ多く添加することによっても導波構造
を得ることができる。

次に、本発明を実施例により説明するが、本発明はこれ
ら実施例になんら限定されるものではない。

実施例１ 純ｐａ′？９．９９９％のＳｅ　、　９９．９９９％の
Ａｓおよび？９．９ワタワワタ９９％のＧｅを所定の割
合で秤量し、肉厚３朋、内径？θ闘、長さ１３６Ｍの石
英ガラスアンプルに総ｉｌｔ′に約５０７を入れて真空
封入した。次に、ｔｏ。

℃にＰ熱した後、１ｒｏｏ℃に加熱し、攪拌しなからり
０時間保持１７た。次に、電気炉の電源を切り、炉冷し
てガラスロッドを得た。

このようにして作製したガラスを切断、研摩して直径ｆ
　ｍｍ　、　ｆ、ｔ−さｌｆＱｍｍのガラスロッドを得
、これをゾーン加熱して線引いた。＠１図の実線で囲ん
だ領域、すなわ′らＳｅ　！ｊ　〜９ｕ　ａｔ％、　Ａ
ｓＯ−！０ａ−ｔ、％＋　Ｇｅ　、２〜ｔｇ　ａｔ％で
は純引き時に結晶化せ４′、）’ｒ、　４１Ｍ失が約、
２０００　（ＩＢ／　ｋｍのアンク５　ッ）−７フィバ
（外径２００μｍ、長さ３ｏｏ　ｍ　’）が得られた。

実線で囲んだ領域をはずれろと、線引き時に微結晶が析
出し、破断し易くなるとともにファイバのｙ６損失け１
００００　ｄＢ　／ｋｍ以」二になった。

Ｓｅ−八日−Ｇｅ系の公知のガラス化９・ｊ）四は、第
７図の府糾て囲んだ領域、すなわちＳｅ、２６〜１００
　ａｔ％、　Ａｓ　Ｏ−５９ａ、ｔ％、　Ｇｅ　Ｏ〜Ｅ
？　ａｔ％であるが、本実施例はその中でファイバ用の
ガラス組成を限定するものである。

組成Ｓｅ、２Ｇｅ８の本実施例光ファイバの波長域λ〜
／θμ町での光損失特性を第２図に示す。ここで、波長
域ｊ〜／θμｍで約、２０００ｄＢ／に＋＋１ノ低損失
ヲ有することがわかる。

実施例２゜ 第３図に示す二重るつぼを用いた線引き装ｒｎを用いて
コア径ＳθＩ１ｍ、クラッド径、２ｊｔＯμｍ、屈１ノ
ｒ率差３１．２％の光ファイバを得た。コア利ｉ：ｓｅ
９゜ＡＳ８Ｇｅ２およびクラツド材はＳｅ、２Ｇｅ８と
した。

第３図において、符号／けコア用ガラス、ノはクラッド
用ガラス、３は石英ガラス製ニア７’＋るっσ、ｌは発
熱体、ｊｔＪ雰囲気調整用石英ガラス管、６（社）：不
活性ガス導入［」、７はガス排出口、ｒは巻き取り用ボ
ビンをそれぞれ示す。

ファイバ什にあたっては、不活性ガス導入Ｄ　ＪからＡ
ｒガスを供給し、発熱体ｌにより二重るっぽ３を７９０
℃に１１１１　Ｐ！！Ｌなから７０ｍ７分の線引き速用
で線引いた１、得られた光ファイバの光ｔｍ失は約７０
００　ｄＢ　／’　ｋｍ　テアＺｌ　ｌ’Ａ。

実施例３ 実施例２の場合と同様産して二重るつぼ法により第１表
に示す霞ファイバを得た。これら光ファイバについても
、）’ｒ；損失は約１０ｏｏ　ａＢ／　ｋｍであっｆｒ
−（。

一ゝ−２ ＼へ− ＼、 ゝ、 ＼°・１、 ＼−１ −＼ ＼゛〜３、。

＼゛＼− ＼＼− 実施例４゜ 第１１ＰＡに示す個別るつぼを用いた線引き装置を用い
てコア径慴θｔｔｍ、　クラツド径２５０μｍ１屈折率
差７．３％のソＣファイバを得た。コア材はＳｅ６゜Ａ
ｓ３５Ｇｅ、、　：ｌ、−よびクラッド祠はＳｅ９゜Ａ
ｓ５Ｇｅ５とした。

第Ｖ図において、符号りはコア用るつホ、／θはクラッ
ド用るつばをそれぞれ示す１．その他の構成は第３図と
同様Ｃあり、対応個所には同一符号を付しである。

ファイバ化にあたっては、不活性ガス導入口ｊから＾ｒ
ガスを供給し、発熱体グによりコア用るつぼワを２／、
０″Ｃ，に１クラツド用るつは／θを１３０℃に、それ
ぞれ、加熱しながら、１ｍ１分の線引き速１＆で線引い
た。得られた光ファイバの光損失は約１ｏｏ０６Ｂ／ｋ
ｍであった。

以上説明したように、本発明赤外線透過光ファイバは、
線引き時の熱安定が高い特定組成のカルコゲナイドガラ
スにより構成されるため、低損失化が容易となり、５〜
７０８ｍの波長の赤外光を用いる尤；ｍ信や００２レー
ザー光のパワー伝送が可能になるという利点がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例１による光７アイノ（を構成す
るＳｅ　−Ａｓ　−Ｇｅ系ガラスの範囲を示す三角図、
第２図は実施例１におけるガラスコアイノくの光損失特
性図、第３図は実施例２および５における光ファイバを
作製するための線引き装置の構成例を示す線図、第Ｖ図
は実施例４における光ファイバを作製するための線引き
装置の構成例を示す線図である。 ｌ・・・コア用ガラス、　　　λ・・・クラッド用ガラ
ス、３・・・石英ガラス製二重るつぼ、 ψ・・・発熱体、 ｊ・・・雰囲気調整用石英ガラス管、 ２・・・不活性ガス導入口、７・・・ガス排出口、ｌ・
・・巻き取り用ボビン、９・・・コア用るつは、ｌθ・
・・クラッド用るつに。 特許出願人　日本電信雷１話公社

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）　　ＳｅがＳｊ〜ワｌＩ　ａｔ％、　Ａｓが０〜１
   １０　ａｔ　％およびＧｅが２〜１ｇ　ａｔ％なる組成
   をもち、該組成の合計が／’００　ａｔ−％であるガラ
   スよりなることを特徴とする赤外線透過光ファイバ。 ２）　　Ｓｅが３！ｒ　〜９ＩＩａｔ％、ＡＳがｏ〜＜
   ＜Ｏａｔ％、Ｇｅが、２〜／ｇ　ａｔ％およびｐ　、　
   ｓｂまたはＴｅがｏ、ｓ　−１ｒａｔ％の組成をもつガ
   ラスをコア材料およびクラッド材料となし、コアとクラ
   ッドとの間に相対的な屈折率差を付与するようＫしたこ
   とを特徴とする赤外線透過光ファイバ０