JPS5953224B2 - 耐候性光通信用多成分系ガラスファイバ− - Google Patents
耐候性光通信用多成分系ガラスファイバ−Info
- Publication number
- JPS5953224B2 JPS5953224B2 JP54004759A JP475979A JPS5953224B2 JP S5953224 B2 JPS5953224 B2 JP S5953224B2 JP 54004759 A JP54004759 A JP 54004759A JP 475979 A JP475979 A JP 475979A JP S5953224 B2 JPS5953224 B2 JP S5953224B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- glass
- weight
- component
- glass fiber
- core
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired
Links
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
- C03C13/045—Silica-containing oxide glass compositions
- C03C13/046—Multicomponent glass compositions
-
- 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
- C03C3/00—Glass compositions
- C03C3/04—Glass compositions containing silica
- C03C3/076—Glass compositions containing silica with 40% to 90% silica, by weight
- C03C3/089—Glass compositions containing silica with 40% to 90% silica, by weight containing boron
- C03C3/091—Glass compositions containing silica with 40% to 90% silica, by weight containing boron containing aluminium
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Geochemistry & Mineralogy (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Optical Fibers, Optical Fiber Cores, And Optical Fiber Bundles (AREA)
- Glass Compositions (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は芯ガラスと被覆ガラスとから成るステップ型の
光通信用多成分系ガラスフアイバーーの改良に関する。
光通信用多成分系ガラスフアイバーーの改良に関する。
一般にこの種のガラスファイバーは芯の周囲にそれより
も小さい屈折率を有する被覆層が設けられて成るもので
ファイバーの一端から芯に入射させた光情報を、芯と被
覆との境界面での全反射を利用して芯内に閉じ込めファ
イバーの他端へ伝えようとするものである。
も小さい屈折率を有する被覆層が設けられて成るもので
ファイバーの一端から芯に入射させた光情報を、芯と被
覆との境界面での全反射を利用して芯内に閉じ込めファ
イバーの他端へ伝えようとするものである。
ところで従来、光通信用多成分系ガラスファイバーとし
て例えばNa。
て例えばNa。
020%、CaO9%およびSiO。
71%(いずれも重量比)からなる芯ガラスに、Na。
022%、Ca03.5%およびSiO。
74.5%(いずれも重量比)からなるガラスを被覆し
たものが用いられている。
たものが用いられている。
しかしこのガラスファイバーにおいてはアルカリ含有量
が多いため低損失化し易い反面、アルカリ成分が外部に
溶出し易いため耐候性が劣ると言う欠点がある。一方、
ステップ型の光通信用多成分系ガラスファイバーの製造
方法は、主として二重ルツボ法が採用されている。
が多いため低損失化し易い反面、アルカリ成分が外部に
溶出し易いため耐候性が劣ると言う欠点がある。一方、
ステップ型の光通信用多成分系ガラスファイバーの製造
方法は、主として二重ルツボ法が採用されている。
この方法は同芯円状に配置した内管端部及び外管端部の
オリフィスから夫々溶融した芯ガラス、被覆ガラスを同
時に自然流下させ、線引きして光通信用多成分系ガラス
ファイバーを造るものである。この場合、とくに線引き
作業温度、つまり芯ガラス、被覆ガラスの紡糸温度を高
くして粘性を低く抑えて(通常粘度が100〜100ポ
イズ)、オリフィスからの各ガラスの自然流下を容易な
らしめる必要がある。ところで、従来の芯材料、被覆材
料としての各種多成分系ガラスを二重ルツボ法にて光通
信用多成分系ガラスファイバーを製造する場合、その多
成分系ガラスを上述した粘度範囲となるように線引き作
業温度を高くすると、線引き作業に際してガラスの一部
に結晶を生じ易くなり、この結晶化によつて得られたガ
ラスファイバーの光伝送損失の増加、引張り強度の低下
を招く欠点があつた。このようなことから、本発明者は
上記欠点を解消するために鋭意研究を重ねた結果、芯材
料としてSlO2、Al2O3、アルカリ金属酸化物、
CaO、MgO、及びB2O3からなり、かつこれら成
分値を規定した多成分系ガラスを使用し、一方、被覆材
料としてSiO2、Al2O3、アルカリ金属酸化物、
ZnO.zrO2、TiO2のうちの1種以上、CaO
、MgO及びB2O3の成分からなり、かつこれら成分
値を規定した多成分系ガラスを使用することによつて、
(1)被覆用多成分系ガラスが耐水性、耐酸性、耐アル
カリ性等の耐化学的性質が良好で、アルカ゛v傅出が少
なく耐候性が優れていること。
オリフィスから夫々溶融した芯ガラス、被覆ガラスを同
時に自然流下させ、線引きして光通信用多成分系ガラス
ファイバーを造るものである。この場合、とくに線引き
作業温度、つまり芯ガラス、被覆ガラスの紡糸温度を高
くして粘性を低く抑えて(通常粘度が100〜100ポ
イズ)、オリフィスからの各ガラスの自然流下を容易な
らしめる必要がある。ところで、従来の芯材料、被覆材
料としての各種多成分系ガラスを二重ルツボ法にて光通
信用多成分系ガラスファイバーを製造する場合、その多
成分系ガラスを上述した粘度範囲となるように線引き作
業温度を高くすると、線引き作業に際してガラスの一部
に結晶を生じ易くなり、この結晶化によつて得られたガ
ラスファイバーの光伝送損失の増加、引張り強度の低下
を招く欠点があつた。このようなことから、本発明者は
上記欠点を解消するために鋭意研究を重ねた結果、芯材
料としてSlO2、Al2O3、アルカリ金属酸化物、
CaO、MgO、及びB2O3からなり、かつこれら成
分値を規定した多成分系ガラスを使用し、一方、被覆材
料としてSiO2、Al2O3、アルカリ金属酸化物、
ZnO.zrO2、TiO2のうちの1種以上、CaO
、MgO及びB2O3の成分からなり、かつこれら成分
値を規定した多成分系ガラスを使用することによつて、
(1)被覆用多成分系ガラスが耐水性、耐酸性、耐アル
カリ性等の耐化学的性質が良好で、アルカ゛v傅出が少
なく耐候性が優れていること。
(高耐候性)(2)芯用多成分系ガラスと被覆用多成
分系ガラスが、線引き工程で失透しないこと、同時に、
フアイバ一の寸法安定性が優れていること。
分系ガラスが、線引き工程で失透しないこと、同時に、
フアイバ一の寸法安定性が優れていること。
(3)芯用多成分系ガラスが低損失であること。
つまり、散乱損失が低く、溶融し易い(溶融温度が低い
)ガラス組成であること。溶融温度が高ければ、使用す
るルツボ、雰囲気からの、鉄、銅等の吸収損失の高い物
質の混入、並びに散乱。。{===:牛リ斡横失1加す
る為である。(4)芯用多成分系ガラスと被覆用多成分
系ガラスとの膨張係数の差(△α)が、3×10−6c
n1/Cm・℃(AtO〜300℃)以下と小さいこと
。膨張係数の差が大きいと、フアイバ一中でのストレス
が高く、信頼性が低下する。(5)芯の屈折率をn1、
被覆の屈折率をN2とした場合、比屈折率差△n(n1
−N,/n1)が、0.003.以上であること、等種
々の優れた特性を有する高耐候性低損失多成分系ガラス
フアイバ一を゛見(1出した。
)ガラス組成であること。溶融温度が高ければ、使用す
るルツボ、雰囲気からの、鉄、銅等の吸収損失の高い物
質の混入、並びに散乱。。{===:牛リ斡横失1加す
る為である。(4)芯用多成分系ガラスと被覆用多成分
系ガラスとの膨張係数の差(△α)が、3×10−6c
n1/Cm・℃(AtO〜300℃)以下と小さいこと
。膨張係数の差が大きいと、フアイバ一中でのストレス
が高く、信頼性が低下する。(5)芯の屈折率をn1、
被覆の屈折率をN2とした場合、比屈折率差△n(n1
−N,/n1)が、0.003.以上であること、等種
々の優れた特性を有する高耐候性低損失多成分系ガラス
フアイバ一を゛見(1出した。
以下、本発明を詳細に説明する。
本発明め光通信解多成扮系ガラスフアイバ一は、
−(4)重量比にて、SlO25O
〜70%(但し30%以内はGeO2で置換してもよい
)、Al2O3O.5〜7%、アルカリ金属酸化物10
〜23%、CaOO〜10%、MgOO〜5%及びB2
O34〜15%からなる芯用多成分系ガラスと、(B)
重量比にて、SlO26O〜80%、Al2O3O.5
〜10%アルカリ金属酸化物9〜17%、CaOO〜5
%、MgOO〜4%、ZnO.zrO2、TiO2のう
ちから選ばれた少なくとも1種7%以下及びB2O3l
Oを越え15%からなる被覆用多成分系ガラスと、から
形成されるものである。
−(4)重量比にて、SlO25O
〜70%(但し30%以内はGeO2で置換してもよい
)、Al2O3O.5〜7%、アルカリ金属酸化物10
〜23%、CaOO〜10%、MgOO〜5%及びB2
O34〜15%からなる芯用多成分系ガラスと、(B)
重量比にて、SlO26O〜80%、Al2O3O.5
〜10%アルカリ金属酸化物9〜17%、CaOO〜5
%、MgOO〜4%、ZnO.zrO2、TiO2のう
ちから選ばれた少なくとも1種7%以下及びB2O3l
Oを越え15%からなる被覆用多成分系ガラスと、から
形成されるものである。
次に、上記芯用多成分系ガラスの各成分値を限!した理
由について述べる。
由について述べる。
IA)SiO2もしくはSiO2−GeO2これらの成
分は、ガラスの骨格を形成する成分であり、その含有量
を、50重量%未満にすると耐水性が低下し、一方、そ
の含有量が、70重量%を越えると、他の成分との関係
から、所期の屈折率を有するガラスが得られなくなる。
分は、ガラスの骨格を形成する成分であり、その含有量
を、50重量%未満にすると耐水性が低下し、一方、そ
の含有量が、70重量%を越えると、他の成分との関係
から、所期の屈折率を有するガラスが得られなくなる。
しかしてGeO2の一部置換により溶融温度の低下を図
りうるがその置換量は55〜70重量%中30%までが
限度(従つてSiO2は最低25重量%になる)である
。2A) Al2O3 Al2O3は、ガラスの耐水性の改善化に寄与するもの
である。
りうるがその置換量は55〜70重量%中30%までが
限度(従つてSiO2は最低25重量%になる)である
。2A) Al2O3 Al2O3は、ガラスの耐水性の改善化に寄与するもの
である。
Al2O3の含有量が、0.5重量%未満では、耐水性
の改善化が期待できず、一方、その含有量が、7重量%
を越えると失透し易くなり、好ましくない。3A)アル
カリ金属酸化物 アルカリ金属酸化物は、主にNa2O、K2O、Li2
Oからなり、網目修飾酸化物として作用する。
の改善化が期待できず、一方、その含有量が、7重量%
を越えると失透し易くなり、好ましくない。3A)アル
カリ金属酸化物 アルカリ金属酸化物は、主にNa2O、K2O、Li2
Oからなり、網目修飾酸化物として作用する。
アルカリ金属酸化物の含有量が10重量%未満では、失
透し易くなり、一方23重量%を越えると、耐水性が低
下する。また、アルカリ金属酸化物中の構成成分(Na
2O、K2O、Li2O)の配合割合は、要求される芯
の物性変化により適宜調整される。具体的には、粘性を
低減させる場合は、アルカリ金属酸化物中のK2Oの比
率を低くし、膨張係数を高くさせる場合は、Li2Oの
比率を高くし、更に屈折率を高める場合は、Li2Oの
比率を高くする。4A) CaO CaOは、耐水性の向上、屈折率の増加に寄与するもの
であり、要すれば一組成分となしうる。
透し易くなり、一方23重量%を越えると、耐水性が低
下する。また、アルカリ金属酸化物中の構成成分(Na
2O、K2O、Li2O)の配合割合は、要求される芯
の物性変化により適宜調整される。具体的には、粘性を
低減させる場合は、アルカリ金属酸化物中のK2Oの比
率を低くし、膨張係数を高くさせる場合は、Li2Oの
比率を高くし、更に屈折率を高める場合は、Li2Oの
比率を高くする。4A) CaO CaOは、耐水性の向上、屈折率の増加に寄与するもの
であり、要すれば一組成分となしうる。
しかしCaOの含有量が、10重量%を越えると失透し
易くなるので10%以内に選ぶ必要がある。尚ここでC
aOを一組成分となすことにより、調節可能な屈折率の
幅を広げうると云う利点をもたらす。5A)MgO MgOは、耐風化性の改善に寄与する。
易くなるので10%以内に選ぶ必要がある。尚ここでC
aOを一組成分となすことにより、調節可能な屈折率の
幅を広げうると云う利点をもたらす。5A)MgO MgOは、耐風化性の改善に寄与する。
MgOが5重量%を越えると失透し易くなるので好まし
くない。(6A) B2O3 B2O3は、失透を防止する効果と、高温粘性を調整す
る効果を有する。
くない。(6A) B2O3 B2O3は、失透を防止する効果と、高温粘性を調整す
る効果を有する。
15重量%を越えると、高温粘性が低下し、線引き作業
が困難となるからであり、4重量%未満では、その効果
が十分でない。
が困難となるからであり、4重量%未満では、その効果
が十分でない。
また、上記被覆用多成分系ガラスの各成分を限定した理
由は次の通りである。
由は次の通りである。
(1B)SiO2
SiO2は被覆の骨格を形成するものであり、その含右
量が60重量%未満では耐水性が低下し、一方80重量
%を越えると、高温粘性が増加し芯ガラスとの粘性差が
増大するもので好ましくない。
量が60重量%未満では耐水性が低下し、一方80重量
%を越えると、高温粘性が増加し芯ガラスとの粘性差が
増大するもので好ましくない。
(2B)Al2O3
Al2O3は、耐水性の改善効果を有するものである。
Al2O3の含有量が0.5重量%未満では所期の効果
が充分達成できず、かといつて10重量%を越えると失
透し易くなるからである。(3B)アルカリ金属酸化物 アルカリ金属酸化物は主にNa2O.K2O、Li2O
からなり、網目修飾酸化物として作用する。
が充分達成できず、かといつて10重量%を越えると失
透し易くなるからである。(3B)アルカリ金属酸化物 アルカリ金属酸化物は主にNa2O.K2O、Li2O
からなり、網目修飾酸化物として作用する。
アルカリ金属酸化物の含有量が9重量%未満では失透し
易くなり、17重量%を越えると耐水性が低下し所期の
要求を満たす被覆が得られない。(4B)CaO CaOは耐水性の向上効果を有するものである。
易くなり、17重量%を越えると耐水性が低下し所期の
要求を満たす被覆が得られない。(4B)CaO CaOは耐水性の向上効果を有するものである。
しかしCaOの含有量が5重量%を越えると失透し易く
なり好ましくない。(5B)MgO MgOは耐風化性の改善化に寄与する。
なり好ましくない。(5B)MgO MgOは耐風化性の改善化に寄与する。
MgOが4重量%を越えると、失透するので好ましくな
い。(6B) B2O3 B2O3は耐水性の改善、屈折率の増加に寄与する。
い。(6B) B2O3 B2O3は耐水性の改善、屈折率の増加に寄与する。
しかしてこのB2O3成分の組成比は10〜15重量%
の範囲内で選ばれ15重量%を越えると、被覆ガラスの
屈折率が高くなり過ぎて、所期の屈折率差が得られず好
ましくない。また10重量%以下では高温粘性を充分低
くできずフアイバ一化しづらい傾向があるからである。
(7B)ZnO.ZrO2、TiO2 これらの成分の添加は、耐水性の改善に効果がある。
の範囲内で選ばれ15重量%を越えると、被覆ガラスの
屈折率が高くなり過ぎて、所期の屈折率差が得られず好
ましくない。また10重量%以下では高温粘性を充分低
くできずフアイバ一化しづらい傾向があるからである。
(7B)ZnO.ZrO2、TiO2 これらの成分の添加は、耐水性の改善に効果がある。
しかしてこれらの組成分は1種もしくは2種以上の混合
系でもよいが7重量%を越えると脈理が生じ易い。従つ
て7重量%を限度に選ぶ。次に、本発明の実施例を説明
する。
系でもよいが7重量%を越えると脈理が生じ易い。従つ
て7重量%を限度に選ぶ。次に、本発明の実施例を説明
する。
下記表1に示す如く、組成割合が夫々異なる芯用多成分
系ガラス及び被覆用多成分系ガラスを二重ルツボ法によ
り、800〜1100℃の温度下で線引きして3種の光
通信用多成分系ガラスフアイバ一(芯径80μ、被覆径
150μ)を得た。
系ガラス及び被覆用多成分系ガラスを二重ルツボ法によ
り、800〜1100℃の温度下で線引きして3種の光
通信用多成分系ガラスフアイバ一(芯径80μ、被覆径
150μ)を得た。
しかして、得られた各光通信用多成分系ガラスフアイバ
一の芯及び被覆における屈折率(n)、熱膨張係数(α
)、耐水性、耐風化性、104、105、106ポイズ
になる温度、並びに失透傾向を調べた。
一の芯及び被覆における屈折率(n)、熱膨張係数(α
)、耐水性、耐風化性、104、105、106ポイズ
になる温度、並びに失透傾向を調べた。
その結果を同表1に併記した。なお、耐水性、耐風化性
、及び失透傾向は次のような試験により求めた。
、及び失透傾向は次のような試験により求めた。
(1)耐水性;目開き0.5mm(7)JIS標準篩に
パスし、目開き0.3mmの同標準篩にパスしない粉末
試料5.0gを、100m1の蒸留水に浸し沸騰湯浴中
で1時間加熱した後、その溶液を0.01N−HCl溶
液で滴定し、その滴定した量(ml)で耐水性の優・劣
を求める。
パスし、目開き0.3mmの同標準篩にパスしない粉末
試料5.0gを、100m1の蒸留水に浸し沸騰湯浴中
で1時間加熱した後、その溶液を0.01N−HCl溶
液で滴定し、その滴定した量(ml)で耐水性の優・劣
を求める。
(2)耐風化性;ガラス表面にできるヘイズ(Haze
)を観察し、SK−16よりへイズのできにくいものを
ASK−16と同程度のものを
ABSK−16よりヘイズのでき易いものを B
と評価する。
)を観察し、SK−16よりへイズのできにくいものを
ASK−16と同程度のものを
ABSK−16よりヘイズのでき易いものを B
と評価する。
(3)失透傾向;800℃で15時間加熱、並びに11
00℃で15時間加熱して結晶の析出しないものを
a表面に結晶を析出するものを
b表面及び内部に結晶を析出するものを
Cと評価する。
00℃で15時間加熱して結晶の析出しないものを
a表面に結晶を析出するものを
b表面及び内部に結晶を析出するものを
Cと評価する。
しかして本発明に係る多成分系ガラスフアイバ一は伝送
損失が850mμの波長での測定で、20dB/Km以
下であり、低損失フアイバ一であつた。
損失が850mμの波長での測定で、20dB/Km以
下であり、低損失フアイバ一であつた。
尚、上記組成のガラスは、二重ルツボ法以外での製法、
例えば、ロツド・イン・チユーブ法で紡糸しても、高耐
候性低損失フアイバ一が得られる。以上詳述した如く、
本発明によれば低損失で耐水性、耐風化性などの耐化学
的性質が良好で、とくに被覆層からのアルカリ溶出が少
なく耐候性に優れ、かつ寸法安定性に優れ、しかも線引
き作業時の失透傾向を防止でき、性能、耐用寿命、損失
を著しく改善した光通信用多成分系ガラスフアイバ一を
提供できるものである。
例えば、ロツド・イン・チユーブ法で紡糸しても、高耐
候性低損失フアイバ一が得られる。以上詳述した如く、
本発明によれば低損失で耐水性、耐風化性などの耐化学
的性質が良好で、とくに被覆層からのアルカリ溶出が少
なく耐候性に優れ、かつ寸法安定性に優れ、しかも線引
き作業時の失透傾向を防止でき、性能、耐用寿命、損失
を著しく改善した光通信用多成分系ガラスフアイバ一を
提供できるものである。
Claims (1)
- 1 (A)重量比にてSiO_250〜70%(このう
ち30%以内はGeO_2で置換してもよい)、Al_
2O_30.5〜7%、アルカリ金属酸化物10〜23
%、CaO0〜10%、B_2O_34〜15%および
MgO0〜5%からなる芯用多成分系ガラスと、(B)
重量比にて、SiO_260〜80%、Al_2O_3
0.5〜10%、アルカリ金属酸化物9〜17%、Ca
O0〜5%、ZnO、ZrO_2、TiO_2のうちか
ら選ばれた少なくとも1種0〜7%以下、MgO0〜4
%およびB_2O_310を超え15%までからなる被
覆用多成分系ガラスとから形成された耐候性光通信用多
成分系ガラスファイバー。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP54004759A JPS5953224B2 (ja) | 1979-01-22 | 1979-01-22 | 耐候性光通信用多成分系ガラスファイバ− |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP54004759A JPS5953224B2 (ja) | 1979-01-22 | 1979-01-22 | 耐候性光通信用多成分系ガラスファイバ− |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS55100238A JPS55100238A (en) | 1980-07-31 |
JPS5953224B2 true JPS5953224B2 (ja) | 1984-12-24 |
Family
ID=11592811
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP54004759A Expired JPS5953224B2 (ja) | 1979-01-22 | 1979-01-22 | 耐候性光通信用多成分系ガラスファイバ− |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPS5953224B2 (ja) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS6323618U (ja) * | 1986-07-30 | 1988-02-16 | ||
JPH0512735Y2 (ja) * | 1986-06-30 | 1993-04-02 |
-
1979
- 1979-01-22 JP JP54004759A patent/JPS5953224B2/ja not_active Expired
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH0512735Y2 (ja) * | 1986-06-30 | 1993-04-02 | ||
JPS6323618U (ja) * | 1986-07-30 | 1988-02-16 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPS55100238A (en) | 1980-07-31 |
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