JPS6213293B2 - - Google Patents
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Description
本発明は耐水性のすぐれたステツプ型光伝送体
に関するものである。特に耐水性のすぐれた芯体
ガラスを有し開口数の大きい、低損失光伝送体に
関する。 一般に、光伝送ガラス繊維（光伝送体ともい
う）は芯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となつて
いる。芯ガラスの屈折率が芯ガラス中心より芯ガ
ラス被覆ガラスの境界面にわたつて均一な構造の
光伝送ガラス体をステツプ型光伝送ガラス繊維と
称し、当該ガラス繊維の一端から芯ガラス内に入
射された光情報は芯ガラスと被覆ガラスとの境界
面で全反射されながら他端まで伝送される。 このようなステツプ型光伝送ガラス繊維を含む
光伝送ガラス繊維を伝送路とする光通信方式は軽
量、無誘導、無漏話、低損失、大容量等のすぐれ
た特性を有しているので、近年応用開発が急速に
進み、実用化の段階となつて来た。光ガラス繊維
通信方式の実用化につれて光学的特性とともに機
械的特性についても光ガラス繊維が具備すべき条
件が明らかになりつつある。特に光ガラス繊維を
光伝送線路として高温多湿雰囲気下で長期にわた
つて使用するにあたつて、ガラス繊維の耐水性が
必要となり、従つて光ガラス伝送体の少なくとも
最外周をなす被覆ガラス自身が耐水性のすぐれた
ものでなければならない。又同時に光ガラスケー
ブルの接続部特に接続端子を使用する光伝送路を
形成する場合には芯ガラス自身も直接外気に接す
る場合があるので、芯ガラス自身も耐水性のすぐ
れていることが必要である。 すぐれた特性を有する光ガラス伝送体を製造す
るための素材ガラスは耐水性がすぐれているもの
であるとともに、線引作業温度域で結晶が折出す
る傾向が著しく低く、光学的にすぐれたものでな
ければならない。光学的特性のうち特に光透過損
失の少ない明るいガラスを容易に製造し得ること
と、均質な屈折率を有するガラスを容易に製造し
得ることが重要である。これらはすべて光伝送体
の芯ガラスおよび被覆ガラスのいずれのガラスに
も要求される特性であるが、伝送される光の大部
分が芯ガラス中を伝播する事実から、芯ガラスは
特にすぐれた特性を有するものでなければならな
い。光伝送システイムの光源から発する光ビーム
を効率高く伝送するためには光ガラス伝送体が低
損失であるとともに、光源から発せられる光ビー
ムを効率高く光伝送体に入射しなければならな
い。このためには芯ガラスの屈折率をn1、被覆ガ
ラスの屈折率をn2とすると （NA）＝√1 2−2 2 −(1) (1)式で定義される光伝送体の開口数（NA）が
大きいことが必要である。実用的すなわち耐水性
が強く、線引き工程中に結晶が折出しないような
多成分被覆ガラスの屈折率n2は1.51〜1.52が一般
的な値であるので、芯体ガラスの屈折率n1を要求
されるNAによつて決められる値にまで高めるこ
とが必要である。 またガラス光伝送体の製造に際しては芯体ガラ
スと被覆ガラスの作業温度における粘度の整合お
よび両ガラスの線膨張係数の整合が必要とされ
る。 本発明は耐水性がすぐれ、屈折率が高く失透化
傾向が小さく、被覆ガラスとの粘度整合および線
膨張係数整合の容易なガラス組成の光伝送体を提
供することを目的とするものである。 すなわち本発明は重量％であらわして SiO2：23〜61 B2O3：５〜20 Na2O：７〜22 K2O：０〜15 Li2O：０〜12 Cs2O：０〜12 Rb2O：０〜８ 〔Na2O＋K2O＋Li2O＋Cs2O＋Rb2O〕：７〜22 BaO：０〜40 ZrO2：０〜25 ただしBaO含有量の３倍とZrO2含有量の５倍
との和は15以上、 CaO：０〜40 ZnO：０〜40 SrO：０〜15 TiO2：０〜８ GeO2：０〜30 La2O3：０〜15 〔BaO＋ZrO2＋CaO＋ZnO＋SrO＋TiO2＋GeO2＋
La2O3〕：65以下 ただしBaOがゼロまたは１未満のときは 〔BaO＋CaO＋ZnO＋SrO＋TiO2＋GeO2＋
La2O3〕：１以上 ZrO2がゼロまたは１未満のときは 〔ZrO2＋CaO＋ZnO＋SrO＋TiO2＋GeO2＋
La2O3〕：１以上 Al2O3：実質的に０ であるガラス組成の芯体を有する芯体と被覆とか
らなる耐水性のすぐれた光伝送体である。 本発明の重要な特徴は、広く言えば、芯ガラス
の屈折率を高める為にCaO、TiO2、ZnO、
GeO2、SrO、ZrO2、BaO、La2O3の各成分を２な
いし３成分同時にSiO2−B2O3−Na2Oガラス中に
導入する点にある。前記各成分の２ないし３成分
を同時に導入する事により高い屈折率のガラスを
製造する場合の有利な点は、ガラス中に導入する
合成分の重量パーセントを単独成分の場合よりも
低く抑える事が可能となるので、ガラスの結晶傾
向が大きくならない、被覆ガラスの線膨張係数と
の整合が容易となる。さらに芯ガラスと被覆ガラ
スの光ガラス伝送体を製造する場合の粘度の整合
が容易となる事である。 本発明の光伝送体の芯体のガラス組成を形成す
る特に重要な成分はBaOとZrO2である。すなわ
ち（BaO＋CaO）、（BaO＋TiO2）、（BaO＋
ZnO）、を同時導入、するか、又は（ZrO2＋
CaO）、（ZrO2＋TiO2）、（ZrO2＋ZnO）、（ZrO2＋
GeO2）、（ZrO2＋SrO）、（ZrO2＋BaO）、（ZrO2＋
La2O3）を同時導入するとガラスの屈折率は夫々
単独成分１重量パーセント当りの屈折率の増加よ
りも高い屈折率の増大をもたらし、その他の成分
の組合せ例えば（ZnO＋TiO2）、（CaO＋La2O3）
等の同時導入では夫々の単独成分の１重量パーセ
ント当りの屈折率増加分の合計分のみしか増加し
ない事が見出されたからである。図面に（ZrO2
＋GeO2）の例で説明する。なお図面は本発明の内
容を例示する為の表示であつて必ずしもZrO2あ
るいはGeO2の導入量の限界を示したものではな
い。図の実線１は重量パーセントでSiO258、
B2O322、Na2O20のガラスにGeO2を０〜45重量パ
ーセント添加した場合の当該ガラスの屈折率の増
加の関係を表している。すなわち当該ガラスに対
しGeO21重量パーセント当り導入した場合ガラス
の屈折率は0.0005増加する事を示している。図の
一点鎖線２はZrO2を０〜25重量パーセント前記
ガラスに導入した場合のZrO2導入量とガラスの
屈折率の関係を示している。ZrO2の当該ガラス
に対し１重量パーセント導入当りのガラスの屈折
率は0.0015増加する事を示している。図の破線３
は実線１と１点鎖線２との合計つまり、ZrO2と
GeO2を当該ガラスに対し重量パーセント当り同
時に導入した場合のガラスの屈折率の相加則によ
る推定値を示した。 図の２点鎖線４は本発明のガラスにおいて見出
されたZrO2とGeO2を同時導入した場合のガラス
の屈折率の増加の関係を表している。図の破線３
に示すように、重量パーセントでSiO258、
B2O322、Na2O20のガラスに対しZrO210重量パー
セント、GeO210重量パーセントを同時に導入し
た場合、単純にZrO2、GeO2夫々の屈折率増加分
の相和から推定されるガラスの屈折率は1.540で
あるが、実際に製造したガラスの屈折率は1.550
であつて、屈折率増加分の相和から推定されるよ
りも0.010の２成分同時導入に伴う屈折率の増加
がある事が確認された。本発明者等の広いガラス
組成範囲の実験の結果からこのような関係は限ら
れた組成範囲のみでなく非常に広い範囲にわたつ
て認められるものである事が見出された。もし、
屈折率1.550のガラスが求められた場合を図で説
明すると、まず単一成分の場合は重量パーセント
でSiO258、B2O322、Na2O20のガラスに対しZrO2
を20重量パーセント導入すれば要求を満足するガ
ラスが得られることになる。しかしZrO220重量
パーセントを導入したガラスはガラス中からの結
晶析出傾向が増大し、更に当該ガラスの粘度が増
大しガラスの製造及び光ガラス伝送体の製造が困
難となつて来る。しかし前記ガラスに対しZrO2
を10重量パーセントとGeO2を10重量パーセント
同時に導入することにより要求を満足するガラス
を製造することができる。当該ガラスの粘度は被
覆ガラスとよく整合し、かつガラスからの結晶析
出傾向は小さく開口数（NA）の大きいすぐれた
特性の光ガラス伝送体を製造する事ができる。又
屈折率1.570のガラスは前記ガラスにZrO2あるい
はGeO2を単独で導入するかぎり製造することは
不可能である。つまり、ZrO2の前記ガラスへの
導入はガラスに対し25重量パーセントが限界であ
り、この時のガラスの屈折率は1.557である。図
から明らかなように前記ガラスへのGeO2の導入
限界はZrO2よりはるかに高いが、ガラスに対し
45重量パーセント導入してもガラスの屈折率は
1.543にしか到達しない。しかるに前記ガラスに
ZrO220重量パーセントとGeO220重量パーセント
を同時に導入した場合屈折率1.580のガラスの製
造が可能である。しかもGeO2と併合導入する事
によりZrO2の導入に伴うガラス中からの結晶折
出を抑制する効果が生じ、単独導入ガラスよりも
加工性のすぐれたガラスが得られる。 次に、本発明の光ガラス伝送体の芯体ガラス組
成の各成分値を限定した理由について述べる。 なおガラス組成について単に％であらわす場合
があるがいずれも重量％を意味している。 SiO2 SiO2は芯ガラスに透明性を与え、かつ耐水性
の大なる実用的なガラスを製造するのに不可欠の
ものである。SiO2の含有量が重量で23％末満で
は耐水性が低下し、一方その含有量が重量で61％
をこえると芯ガラスの粘度が高くなり、かつ屈折
率が低くなつて開口数の大なる光ガラス伝送体を
製造するのに適した芯ガラスが得られない。した
がつてSiO2の好ましい範囲は重量で23％から61
％であり、より好ましい範囲は31〜55％である。 B2O3 ガラスの耐水性を強くし、かつガラスからの結
晶析出を防止する効果を有する。B2O3の含有量
が重量で５％未満ではガラスの結晶折出（以後失
透性と称する）を抑制する効果が減じるとともに
ガラスの粘度が増大する。一方その含有量が重量
で20％をこえるとガラスの耐水性が著しく低下し
ガラスの失透性は逆に増加する。したがつて好ま
しい範囲は重量で５％から20％であり、より好ま
しくは７〜18％である。 アルカリ金属酸化物（Na2O、K2O、Li2O、
Cs2O、Rb2O） ガラスの粘度を下げる事によりガラスの溶融性
を改善する効果を得る。 Na2Oだけを単独に添加してもよいが、Na2Oと
共にLi2O、K2O、Rb2O、Cs2Oを混合使用する事
によりガラスの粘度と屈折率の調節を可能とす
る。アルカリ金属酸化物の含有量合計または
Na2O含有量が重量で７％未満の場合にはガラス
の粘度が高く、又ガラスの失透傾向が大となり好
ましくない。一方その含有量合計が重量で22％を
こえるとガラスの耐水性が低下しその実用性をそ
こなう。したがつて（Na2O＋K2O＋Li2O＋Cs2O
＋Rb2O）合計量の好ましい範囲は重量で７％か
ら22％である。またK2O含有量が15％を越えた場
合、Li2OもしくはCs2Oが12％を越えた場合、ま
たはRb2Oが８％を越えた場合にもガラスの耐水
性が低下する。 BaO（BaO＋RmOn）（RmOn＝CaO、TiO2、
ZnO） これらの成分はガラスの屈折率を高め開口数の
大きい光ガラス伝送体用芯ガラスを製造するのに
有効な成分である。特に（BaO＋CaO）、（BaO＋
TiO2）あるいは（BaO＋ZnO）の同時導入は夫々
の単体導入の場合の各成分重量％当りの総和より
高い屈折率をガラスに与える極めて有効な成分で
ある。BaOの含有量は重量で５％未満ならば前記
のような屈折率の相乗効果は小さく、一方BaOの
含有量が重量で40％をこえるとガラスの失透性が
高くかつ耐水性が低下するので好ましくない。添
加するCaO、TiO2、ZnOのいずれかまたはこれ
ら合計の含有量が重量で１％未満の場合ガラスの
屈折率は充分に高くなく高開口数の光ガラス伝送
体を製造するのに適した芯ガラスは得られない。
一方（BaO＋CaO＋TiO2＋ZnO）の含有量が重量
で60％をこえるとガラスの粘度が著しく低下し、
更にガラスの失透傾向が高くなるので、光ガラス
伝送体を製造するのに適さなくなる。したがつて
好ましい範囲は重量パーセントでBaO5〜40％、
（CaO＋TiO2＋ZnO）１％以上更に好ましくは３
％以上（BaO＋CaO＋TiO2＋ZnO）60％以下であ
る。 またそれぞれ重量％であらわしてCaOの含有量
が40％を越えた場合、TiO2が８％を越えた場
合、またはZnOが40％を越えた場合にも、ガラス
の粘度が著しく低下し、更にガラスの失透傾向が
高くなるので好ましくない。 SrO、GeO2、またはLa2O3は上記RmOnに比べ
ると屈折率増加相乗効果は小さいけれどもBaOと
同時に添加することにより屈折率を増加させるこ
とができる。ただしあまり多量に添加するとガラ
スの著しい粘性低下およびガラスの失透を生ずる
ので、それぞれ重量％であらわしてSrOは15％以
下、GeO2は30％以下、La2O3は15％以下に保つ
ことが好ましい。（BaO＋CaO＋TiO2＋ZnO＋
SrO＋GeO2＋La2O3）の含有量も上と同じ理由で
65重量％以下に保つことが好ましい。 ZrO2、（ZrO2＋Rm′On′）（Rm′On′＝CaO、
TiO2、ZnO、GeO2、SrO、BaO、La2O3） ZrO2はそれ自身の１重量パーセント導入量あ
たりのガラスの屈折率増加分が比較的大きいので
ガラスの屈折率を高めるのに有効な成分である。
しかも（ZrO2＋Rm′On′）、（Rm′On′＝CaO、
TiO2、ZnO、GeO2、SrO、BaO、La2O3）の型で
同時導入した場合、屈折率の増加に対する相乗効
果が表れる極めて有効な成分である。ZrO2の含
有量が重量で３％未満の場合屈折率増加の相乗効
果は小さく、一方ZrO2の含有量が重量で25％を
こえるとガラスの失透傾向が急速に増大する。又
CaO、TiO2、ZnO、GeO2、SrO、BaO、La2O3の
いずれかまたは二種以上の合計の含有量が重量で
１％未満の場合はガラスの屈折率が充分に大とな
らず開口数（NA）の大きい光ガラス伝送体用芯
ガラスとして満足すべきガラスとならないが、一
方この同時導入が重量で65％をこえるとガラスの
失透傾向が増大するので、このガラスを使用して
の光ガラス伝送体の製造が困難となる。したがつ
て好ましい範囲は重量パーセントで、ZrO23〜
25、（CaO、＋TiO2、＋ZnO、＋GeO2、＋SrO＋
BaO、＋La2O3）１以上、更に好ましくは３以上
であり、（ZrO2＋BaO＋TiO2＋ZnO＋GeO2＋SrO
＋La2O3）は65以下である。また同様の理由で、
それぞれ重量％であらわしてBaOは40％以下、
CaOは40％以下、ZnOは40％以下、SrOは15％以
下、TiO2は８％以下、GeO2は30％以下、La2O3
は15％以下であることが好ましい。 以上はBaO含有量が５％以上またはZrO2含有
量が３％以上の場合について述べたが、BaO含有
量が５％未満でかつZrO2含有量が３％未満であ
る場合においても、BaO含有量の３倍とZrO2含
有量の５倍との和の値が15以上であるようなガラ
スたとえばBaO含有量が４％でZrO2含有量が２
％のガラス（前記値は22）はBaO含有量が５％以
上のガラスまたはZrO2含有量が３％以上のガラ
スと同等の性質を有している。そして、しかも、
BaO含有量およびZrO2含有量がともに１％以上
である場合にはCaO、ZnO、SrO、TiO2、
GeO2、La2O3の添加は必要ではない。ただしBaO
含有量が１％未満の場合には（BaO＋CaO＋ZnO
＋SrO＋TiO2＋GeO2＋La2O3）が１％以上より好
ましくは３％以上になるように、そしてZrO2含
有量が１％未満の場合には（ZrO2＋CaO＋ZnO＋
SrO＋TiO2＋GeO2＋La2O3）が１％以上より好ま
しくは３％以上になるようにCaO、ZnO、SrO、
TiO2、GeO2およびLa2O3のいずれかまたは２種
以上を添加することが好ましい。CaO、ZnO、
SrO、TiO2、GeO2、La2O3（もし添加する場
合）の各添加量は前述（ZrO2が３％以上の場
合）と同じ理由で前述と同じ上限値を有する。そ
して（ZrO2＋BaO＋TiO2＋ZnO＋GeO2＋SrO＋
La2O3）も前述と同じ理由で65％以下であること
が好ましい。 なおAl2O3成分については、Al2O3を添加する
ことによりガラスの粘度が高くなり、紡糸（線
引）その他の作業が困難となるので、Al2O3含有
量は実質的にゼロとする。 本発明の光伝送体は通常いわゆる二重もしくは
多重ルツボ法またはパイプロツド法によつて製造
される。二重ルツボ法は同芯円状に配置した内側
ルツボと外側ルツボ内に夫々芯ガラスと被覆ガラ
スを溶融状態に保ち、内側、および外側ルツボの
下端部の開口孔より自然流下させ、線引き紡糸し
て光ガラス伝送体を製造するものである。パイ
プ・ロツド法（ロツド・イン・チユーブ法ともい
われる）は芯ガラス丸棒を被覆ガラスパイプ内に
挿入し、加熱融着とともに延伸して光伝送体を製
造するものである。 本発明によれば、耐水性がすぐれ、屈折率が高
く（nd＝1.54〜1.66）光透過損失の小さなガラス
芯体を有するステツプ型光伝送体が得られる。し
かもこの芯体ガラスは失透化傾向が小さく、被覆
ガラスとの粘度整合および線膨長係数整合が容易
であるので性能が均一な光伝送体を能率的に製造
することができる。 本発明の光伝送体において、被覆ガラスとして
特に適する組成は昭和53年10月６日付の本発明者
の発明にかかる特許出願（発明の名称「耐候性の
すぐれた光伝送体用ガラス」）の明細書に記載さ
れている。すなわちこの被覆ガラスは重量％であ
らわして次の組成 SiO2：46.0〜70.0 B2O3：6.0〜20.0 Na2O：8.0〜24.0 K2O：０〜15.0 Li2O：０〜15.0 Cs2O：０〜15.0 ただし（Na2O＋K2O＋Li2O＋Cs2O）：16.0〜
24.0 Al2O3：1.0〜15.0 ZnO：1.0〜16.0 TiO2：０〜7.0 ZrO2：０〜5.0 CaO：０〜7.0 BaO：０〜7.0 ただし（Al2O3＋ZnO＋TiO2＋ZrO2＋CaO＋
BaO）：2.0〜20.0 を有している。 次にこの被覆ガラスの成分含有量を限定した理
由について述べる。 SiO2 SiO2−B2O3−Na2O系多成分ガラスの主成分で
あつて、ガラスに実用的諸特性を持たせる為には
不可欠の成分である。重量パーセントで46未満で
は耐水性が著しく劣る。他方その含有量が重量で
70パーセントを越えるとガラス溶融温度が著しく
高くなり低損失ガラスを得るのが困難になると同
時にガラスからの結晶析出傾向が著しく高くなり
すぎる。したがつて好ましい範囲は46〜70重量パ
ーセントである。 B2O3 含有量が重量パーセントで６未満においてはガ
ラスの耐水性が著しく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
傾向が急激に大きくなる。一方重量で20％を越え
るとガラスの耐水性が著しく劣るようになる。し
たがつて好ましい範囲は６〜20重量パーセントで
ある。 アルカリ金属酸化物（Na2O、K2O、Li2O、
Cs2O） ガラスの溶融を容易にする成分であるが含有量
の合計が24重量パーセントを越えるかまたは
K2O、Li2O、Cs2Oのいづれかが15重量パーセン
トを越えるとガラスの耐水性が著しく悪くなる。
一方重量パーセントで含有量合計が16未満または
Na2Oが８未満の場合にB2O3−SiO2−Na2O系多成
分ガラス特有の分相、結晶析出傾向の急速な増大
が現れるので好ましくない。 Al2O3 ガラスの耐水性を改善する重要な成分である。
含有量が重量で１パーセント未満においてはその
効果は少ない。しかし15重量パーセントをこえる
とガラスの溶融温度が著しく高くなりガラス溶融
さらには二重ポツト法による線引が困難となる。
したがつて好ましい範囲は重量で１〜15パーセン
トであり、より好ましい範囲は２〜10パーセント
である。 ZnO ZnOをAl2O3と同時添加することにより光伝送
用ガラスの耐水性を著しく改善する効果がある。
しかしZnO量が１パーセント未満ではその効果が
なく、また16パーセントを超えるとガラスの結晶
化傾向が増大して好ましくない。従つてZnO量は
１〜16重量パーセントの範囲内にあることが好ま
しい。ZnO量のより好ましい範囲は２〜14重量パ
ーセントである。 TiO2、ZrO2、CaO、BaO TiO2、ZrO2、CaOおよびBaOのうちの１成分
または２成分以上の合計で１重量パーセント以上
の量をAl2O3と同時添加する事により光伝送体用
ガラスの耐水性を若干改善する効果がある。しか
しAl2O3＋ZnO＋Rm″On″（Rm″On″はTiO2、
ZrO2、CaO、BaOのうちの１成分）含有量が重
量で20パーセントを越えるとガラスからの結晶析
出傾向が急速に増大するので好ましくない。また
TiO2が７重量パーセントを越える場合、または
ZrO2が５重量パーセントを越える場合CaOおよ
びBaOの含有量がそれぞれ７重量パーセントを越
えるとガラスの結晶化傾向が増大するので好まし
くない。 被覆ガラスとして上記組成を有するものを用い
た本発明の光伝送体によれば、耐水性がすぐれて
いることの他に、(1)芯体ガラスと被覆ガラスとの
線膨張係数の差（Δｄ）を小さく、例えば13×
10-7以下にすることができるので、光伝送体に好
ましくない内部応力が発生したり光伝送体の機械
的強度が低下したりすることがなく、(2)それぞれ
粘度が10の3.5乗ポアズになる芯体ガラスおよび
被覆ガラスの温度差を小さく、例えば70℃以下に
することができるので、光伝送体の紡糸その他の
作業が安定しておこなえる結果、光伝送体の寸法
の均一性が得られ、しかも、(3)芯体ガラスと被覆
ガラスの屈折率差を大きく、従つて光伝送体の開
口数（NA）を大きく、例えば0.30以上にするこ
とができる。 以下本発明の芯ガラス組成について実施例で説
明する。 実施例 １〜20 第１表に光伝送体の芯ガラス用として実施例１
〜20のガラス組成、ガラスの線膨張係数、耐水性
ガラスの粘度103.5ポアズにおける温度（℃）、光
ガラス伝送体を二重ルツボにおいて製造する温度
域におけるガラスの失透傾向、および当該ガラス
のｄ線屈折率Ndを示した。 当該ガラスは白金ルツボあるいは石英ルツボを
用いて、ガラス1000grを電気炉中で1200℃〜1350
℃で２時間ないし４時間溶融した。又ガラス中に
残存する微小気泡を少なくする目的で溶融ガラス
100grに対し亜砒酸を0.3grないし0.69gr添加し
た。亜砒酸の上記のような微量の添加はガラスの
特性に検出し得る程度の影響は及ぼさない。 ガラスの耐水性の測定は当該ガラスの融液から
２ないし３mm直径のガラス棒を引上げ、当該ガラ
ス棒の表面にシリコン樹脂を被覆する。 シリコン被覆したガラス棒を90℃蒸留水中に浸
漬し一定時間毎に取り出し光学顕微鏡下でガラス
棒表面を観察する。試料ガラス棒の表面にガラス
棒の光沢を失わせるような折出物の出現が認めら
れた時間をもつて当該ガラスの耐水性の限界とす
る。本測定法はシリコーン樹脂等のプラスチツク
を被覆した光ガラス伝送体の水中浸漬した場合の
耐水性をよく代表する。 上記方法で測定した耐水性時間が90時間を超え
るガラスから製造した光ガラス伝送体の耐水性は
極めて実用性の高いものである。 線膨張係数は一般にガラスの線膨張係数測定用
に使用される機器を用いて測定し、屈折率はアツ
ベの屈折計により測定した。 ガラスの粘度は白金球の沈降法により800℃〜
1000℃の粘度を測定しガラスの温度−粘度曲線を
作成し当該曲線よりη＝103.5ポアズにおける温
度（℃）すなわち紡糸（線引）に適する温度を推
定した。 ガラスの失透傾向は、前記電気炉中で溶融した
ガラスより約50grのガラス塊を採取し、表面を洗
滌乾燥した後に、白金皿上に保持し、電気炉中で
950℃−17時間保持して、電気炉より取出し室温
迄冷却した後に、ガラス試料表面ならびにガラス
塊中を注意深く観察し結晶折出の認められないも
のを良と判定した。本試験法により良と判定され
たガラスは光ガラス伝送体の製造工程において、
ガラスから結晶折出によるトラブルは生じない実
用的にすぐれたガラスである事が確かめられてい
る。 なお比較のために第１表に示すように公知のガ
ラスである比較例１〜３のガラス組成（成分値の
右肩の※印は本発明のガラス組成範囲からはずれ
ていることを示す。）について同様に測定をおこ
なつた。 表から明らかなように実施例１〜20のガラスは
120時間以上のすぐれた耐水性、小さな失透傾向
および高い屈折率（nd＝1.541〜1.652）を有して
いる。 実施例 21〜25 実施例１〜20の本発明によるガラスのうちの５
種類のガラスを芯ガラスとして、光ガラス伝送体
を製造した実施例を第２表に示した。光ガラス伝
送体は白金の２重ルツボを用いて製造した。いず
れの光ガラス伝送体も芯ガラス直径100マイクロ
メーター被覆ガラス外径150マイクロメーターで
ある。光ガラス伝送体の伝送損失は発光ダイオー
ドを用いて測定し、散乱損失はヘリウム−ネオン
レーザを光源として測定し１／λ４則より0.83μ
ｍでの散乱損失値を推定した。 なお光ガラス伝送体の伝送損失は芯ガラスを製
造するのに用いるガラス原料の純度に依存する。
実施例21〜25に示した光ガラス伝送体の伝送損失
はガラス原料の純度を向上させることにより散乱
損失値に近づけ得るものである。表に示されるよ
うに、芯ガラスと被覆ガラスの線膨張係数の差お
よび粘度が10の13.5乗ポアズになる温度の差はそ
れぞれ12×10-7以下および60℃以下である。
に関するものである。特に耐水性のすぐれた芯体
ガラスを有し開口数の大きい、低損失光伝送体に
関する。 一般に、光伝送ガラス繊維（光伝送体ともい
う）は芯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となつて
いる。芯ガラスの屈折率が芯ガラス中心より芯ガ
ラス被覆ガラスの境界面にわたつて均一な構造の
光伝送ガラス体をステツプ型光伝送ガラス繊維と
称し、当該ガラス繊維の一端から芯ガラス内に入
射された光情報は芯ガラスと被覆ガラスとの境界
面で全反射されながら他端まで伝送される。 このようなステツプ型光伝送ガラス繊維を含む
光伝送ガラス繊維を伝送路とする光通信方式は軽
量、無誘導、無漏話、低損失、大容量等のすぐれ
た特性を有しているので、近年応用開発が急速に
進み、実用化の段階となつて来た。光ガラス繊維
通信方式の実用化につれて光学的特性とともに機
械的特性についても光ガラス繊維が具備すべき条
件が明らかになりつつある。特に光ガラス繊維を
光伝送線路として高温多湿雰囲気下で長期にわた
つて使用するにあたつて、ガラス繊維の耐水性が
必要となり、従つて光ガラス伝送体の少なくとも
最外周をなす被覆ガラス自身が耐水性のすぐれた
ものでなければならない。又同時に光ガラスケー
ブルの接続部特に接続端子を使用する光伝送路を
形成する場合には芯ガラス自身も直接外気に接す
る場合があるので、芯ガラス自身も耐水性のすぐ
れていることが必要である。 すぐれた特性を有する光ガラス伝送体を製造す
るための素材ガラスは耐水性がすぐれているもの
であるとともに、線引作業温度域で結晶が折出す
る傾向が著しく低く、光学的にすぐれたものでな
ければならない。光学的特性のうち特に光透過損
失の少ない明るいガラスを容易に製造し得ること
と、均質な屈折率を有するガラスを容易に製造し
得ることが重要である。これらはすべて光伝送体
の芯ガラスおよび被覆ガラスのいずれのガラスに
も要求される特性であるが、伝送される光の大部
分が芯ガラス中を伝播する事実から、芯ガラスは
特にすぐれた特性を有するものでなければならな
い。光伝送システイムの光源から発する光ビーム
を効率高く伝送するためには光ガラス伝送体が低
損失であるとともに、光源から発せられる光ビー
ムを効率高く光伝送体に入射しなければならな
い。このためには芯ガラスの屈折率をn1、被覆ガ
ラスの屈折率をn2とすると （NA）＝√1 2−2 2 −(1) (1)式で定義される光伝送体の開口数（NA）が
大きいことが必要である。実用的すなわち耐水性
が強く、線引き工程中に結晶が折出しないような
多成分被覆ガラスの屈折率n2は1.51〜1.52が一般
的な値であるので、芯体ガラスの屈折率n1を要求
されるNAによつて決められる値にまで高めるこ
とが必要である。 またガラス光伝送体の製造に際しては芯体ガラ
スと被覆ガラスの作業温度における粘度の整合お
よび両ガラスの線膨張係数の整合が必要とされ
る。 本発明は耐水性がすぐれ、屈折率が高く失透化
傾向が小さく、被覆ガラスとの粘度整合および線
膨張係数整合の容易なガラス組成の光伝送体を提
供することを目的とするものである。 すなわち本発明は重量％であらわして SiO2：23〜61 B2O3：５〜20 Na2O：７〜22 K2O：０〜15 Li2O：０〜12 Cs2O：０〜12 Rb2O：０〜８ 〔Na2O＋K2O＋Li2O＋Cs2O＋Rb2O〕：７〜22 BaO：０〜40 ZrO2：０〜25 ただしBaO含有量の３倍とZrO2含有量の５倍
との和は15以上、 CaO：０〜40 ZnO：０〜40 SrO：０〜15 TiO2：０〜８ GeO2：０〜30 La2O3：０〜15 〔BaO＋ZrO2＋CaO＋ZnO＋SrO＋TiO2＋GeO2＋
La2O3〕：65以下 ただしBaOがゼロまたは１未満のときは 〔BaO＋CaO＋ZnO＋SrO＋TiO2＋GeO2＋
La2O3〕：１以上 ZrO2がゼロまたは１未満のときは 〔ZrO2＋CaO＋ZnO＋SrO＋TiO2＋GeO2＋
La2O3〕：１以上 Al2O3：実質的に０ であるガラス組成の芯体を有する芯体と被覆とか
らなる耐水性のすぐれた光伝送体である。 本発明の重要な特徴は、広く言えば、芯ガラス
の屈折率を高める為にCaO、TiO2、ZnO、
GeO2、SrO、ZrO2、BaO、La2O3の各成分を２な
いし３成分同時にSiO2−B2O3−Na2Oガラス中に
導入する点にある。前記各成分の２ないし３成分
を同時に導入する事により高い屈折率のガラスを
製造する場合の有利な点は、ガラス中に導入する
合成分の重量パーセントを単独成分の場合よりも
低く抑える事が可能となるので、ガラスの結晶傾
向が大きくならない、被覆ガラスの線膨張係数と
の整合が容易となる。さらに芯ガラスと被覆ガラ
スの光ガラス伝送体を製造する場合の粘度の整合
が容易となる事である。 本発明の光伝送体の芯体のガラス組成を形成す
る特に重要な成分はBaOとZrO2である。すなわ
ち（BaO＋CaO）、（BaO＋TiO2）、（BaO＋
ZnO）、を同時導入、するか、又は（ZrO2＋
CaO）、（ZrO2＋TiO2）、（ZrO2＋ZnO）、（ZrO2＋
GeO2）、（ZrO2＋SrO）、（ZrO2＋BaO）、（ZrO2＋
La2O3）を同時導入するとガラスの屈折率は夫々
単独成分１重量パーセント当りの屈折率の増加よ
りも高い屈折率の増大をもたらし、その他の成分
の組合せ例えば（ZnO＋TiO2）、（CaO＋La2O3）
等の同時導入では夫々の単独成分の１重量パーセ
ント当りの屈折率増加分の合計分のみしか増加し
ない事が見出されたからである。図面に（ZrO2
＋GeO2）の例で説明する。なお図面は本発明の内
容を例示する為の表示であつて必ずしもZrO2あ
るいはGeO2の導入量の限界を示したものではな
い。図の実線１は重量パーセントでSiO258、
B2O322、Na2O20のガラスにGeO2を０〜45重量パ
ーセント添加した場合の当該ガラスの屈折率の増
加の関係を表している。すなわち当該ガラスに対
しGeO21重量パーセント当り導入した場合ガラス
の屈折率は0.0005増加する事を示している。図の
一点鎖線２はZrO2を０〜25重量パーセント前記
ガラスに導入した場合のZrO2導入量とガラスの
屈折率の関係を示している。ZrO2の当該ガラス
に対し１重量パーセント導入当りのガラスの屈折
率は0.0015増加する事を示している。図の破線３
は実線１と１点鎖線２との合計つまり、ZrO2と
GeO2を当該ガラスに対し重量パーセント当り同
時に導入した場合のガラスの屈折率の相加則によ
る推定値を示した。 図の２点鎖線４は本発明のガラスにおいて見出
されたZrO2とGeO2を同時導入した場合のガラス
の屈折率の増加の関係を表している。図の破線３
に示すように、重量パーセントでSiO258、
B2O322、Na2O20のガラスに対しZrO210重量パー
セント、GeO210重量パーセントを同時に導入し
た場合、単純にZrO2、GeO2夫々の屈折率増加分
の相和から推定されるガラスの屈折率は1.540で
あるが、実際に製造したガラスの屈折率は1.550
であつて、屈折率増加分の相和から推定されるよ
りも0.010の２成分同時導入に伴う屈折率の増加
がある事が確認された。本発明者等の広いガラス
組成範囲の実験の結果からこのような関係は限ら
れた組成範囲のみでなく非常に広い範囲にわたつ
て認められるものである事が見出された。もし、
屈折率1.550のガラスが求められた場合を図で説
明すると、まず単一成分の場合は重量パーセント
でSiO258、B2O322、Na2O20のガラスに対しZrO2
を20重量パーセント導入すれば要求を満足するガ
ラスが得られることになる。しかしZrO220重量
パーセントを導入したガラスはガラス中からの結
晶析出傾向が増大し、更に当該ガラスの粘度が増
大しガラスの製造及び光ガラス伝送体の製造が困
難となつて来る。しかし前記ガラスに対しZrO2
を10重量パーセントとGeO2を10重量パーセント
同時に導入することにより要求を満足するガラス
を製造することができる。当該ガラスの粘度は被
覆ガラスとよく整合し、かつガラスからの結晶析
出傾向は小さく開口数（NA）の大きいすぐれた
特性の光ガラス伝送体を製造する事ができる。又
屈折率1.570のガラスは前記ガラスにZrO2あるい
はGeO2を単独で導入するかぎり製造することは
不可能である。つまり、ZrO2の前記ガラスへの
導入はガラスに対し25重量パーセントが限界であ
り、この時のガラスの屈折率は1.557である。図
から明らかなように前記ガラスへのGeO2の導入
限界はZrO2よりはるかに高いが、ガラスに対し
45重量パーセント導入してもガラスの屈折率は
1.543にしか到達しない。しかるに前記ガラスに
ZrO220重量パーセントとGeO220重量パーセント
を同時に導入した場合屈折率1.580のガラスの製
造が可能である。しかもGeO2と併合導入する事
によりZrO2の導入に伴うガラス中からの結晶折
出を抑制する効果が生じ、単独導入ガラスよりも
加工性のすぐれたガラスが得られる。 次に、本発明の光ガラス伝送体の芯体ガラス組
成の各成分値を限定した理由について述べる。 なおガラス組成について単に％であらわす場合
があるがいずれも重量％を意味している。 SiO2 SiO2は芯ガラスに透明性を与え、かつ耐水性
の大なる実用的なガラスを製造するのに不可欠の
ものである。SiO2の含有量が重量で23％末満で
は耐水性が低下し、一方その含有量が重量で61％
をこえると芯ガラスの粘度が高くなり、かつ屈折
率が低くなつて開口数の大なる光ガラス伝送体を
製造するのに適した芯ガラスが得られない。した
がつてSiO2の好ましい範囲は重量で23％から61
％であり、より好ましい範囲は31〜55％である。 B2O3 ガラスの耐水性を強くし、かつガラスからの結
晶析出を防止する効果を有する。B2O3の含有量
が重量で５％未満ではガラスの結晶折出（以後失
透性と称する）を抑制する効果が減じるとともに
ガラスの粘度が増大する。一方その含有量が重量
で20％をこえるとガラスの耐水性が著しく低下し
ガラスの失透性は逆に増加する。したがつて好ま
しい範囲は重量で５％から20％であり、より好ま
しくは７〜18％である。 アルカリ金属酸化物（Na2O、K2O、Li2O、
Cs2O、Rb2O） ガラスの粘度を下げる事によりガラスの溶融性
を改善する効果を得る。 Na2Oだけを単独に添加してもよいが、Na2Oと
共にLi2O、K2O、Rb2O、Cs2Oを混合使用する事
によりガラスの粘度と屈折率の調節を可能とす
る。アルカリ金属酸化物の含有量合計または
Na2O含有量が重量で７％未満の場合にはガラス
の粘度が高く、又ガラスの失透傾向が大となり好
ましくない。一方その含有量合計が重量で22％を
こえるとガラスの耐水性が低下しその実用性をそ
こなう。したがつて（Na2O＋K2O＋Li2O＋Cs2O
＋Rb2O）合計量の好ましい範囲は重量で７％か
ら22％である。またK2O含有量が15％を越えた場
合、Li2OもしくはCs2Oが12％を越えた場合、ま
たはRb2Oが８％を越えた場合にもガラスの耐水
性が低下する。 BaO（BaO＋RmOn）（RmOn＝CaO、TiO2、
ZnO） これらの成分はガラスの屈折率を高め開口数の
大きい光ガラス伝送体用芯ガラスを製造するのに
有効な成分である。特に（BaO＋CaO）、（BaO＋
TiO2）あるいは（BaO＋ZnO）の同時導入は夫々
の単体導入の場合の各成分重量％当りの総和より
高い屈折率をガラスに与える極めて有効な成分で
ある。BaOの含有量は重量で５％未満ならば前記
のような屈折率の相乗効果は小さく、一方BaOの
含有量が重量で40％をこえるとガラスの失透性が
高くかつ耐水性が低下するので好ましくない。添
加するCaO、TiO2、ZnOのいずれかまたはこれ
ら合計の含有量が重量で１％未満の場合ガラスの
屈折率は充分に高くなく高開口数の光ガラス伝送
体を製造するのに適した芯ガラスは得られない。
一方（BaO＋CaO＋TiO2＋ZnO）の含有量が重量
で60％をこえるとガラスの粘度が著しく低下し、
更にガラスの失透傾向が高くなるので、光ガラス
伝送体を製造するのに適さなくなる。したがつて
好ましい範囲は重量パーセントでBaO5〜40％、
（CaO＋TiO2＋ZnO）１％以上更に好ましくは３
％以上（BaO＋CaO＋TiO2＋ZnO）60％以下であ
る。 またそれぞれ重量％であらわしてCaOの含有量
が40％を越えた場合、TiO2が８％を越えた場
合、またはZnOが40％を越えた場合にも、ガラス
の粘度が著しく低下し、更にガラスの失透傾向が
高くなるので好ましくない。 SrO、GeO2、またはLa2O3は上記RmOnに比べ
ると屈折率増加相乗効果は小さいけれどもBaOと
同時に添加することにより屈折率を増加させるこ
とができる。ただしあまり多量に添加するとガラ
スの著しい粘性低下およびガラスの失透を生ずる
ので、それぞれ重量％であらわしてSrOは15％以
下、GeO2は30％以下、La2O3は15％以下に保つ
ことが好ましい。（BaO＋CaO＋TiO2＋ZnO＋
SrO＋GeO2＋La2O3）の含有量も上と同じ理由で
65重量％以下に保つことが好ましい。 ZrO2、（ZrO2＋Rm′On′）（Rm′On′＝CaO、
TiO2、ZnO、GeO2、SrO、BaO、La2O3） ZrO2はそれ自身の１重量パーセント導入量あ
たりのガラスの屈折率増加分が比較的大きいので
ガラスの屈折率を高めるのに有効な成分である。
しかも（ZrO2＋Rm′On′）、（Rm′On′＝CaO、
TiO2、ZnO、GeO2、SrO、BaO、La2O3）の型で
同時導入した場合、屈折率の増加に対する相乗効
果が表れる極めて有効な成分である。ZrO2の含
有量が重量で３％未満の場合屈折率増加の相乗効
果は小さく、一方ZrO2の含有量が重量で25％を
こえるとガラスの失透傾向が急速に増大する。又
CaO、TiO2、ZnO、GeO2、SrO、BaO、La2O3の
いずれかまたは二種以上の合計の含有量が重量で
１％未満の場合はガラスの屈折率が充分に大とな
らず開口数（NA）の大きい光ガラス伝送体用芯
ガラスとして満足すべきガラスとならないが、一
方この同時導入が重量で65％をこえるとガラスの
失透傾向が増大するので、このガラスを使用して
の光ガラス伝送体の製造が困難となる。したがつ
て好ましい範囲は重量パーセントで、ZrO23〜
25、（CaO、＋TiO2、＋ZnO、＋GeO2、＋SrO＋
BaO、＋La2O3）１以上、更に好ましくは３以上
であり、（ZrO2＋BaO＋TiO2＋ZnO＋GeO2＋SrO
＋La2O3）は65以下である。また同様の理由で、
それぞれ重量％であらわしてBaOは40％以下、
CaOは40％以下、ZnOは40％以下、SrOは15％以
下、TiO2は８％以下、GeO2は30％以下、La2O3
は15％以下であることが好ましい。 以上はBaO含有量が５％以上またはZrO2含有
量が３％以上の場合について述べたが、BaO含有
量が５％未満でかつZrO2含有量が３％未満であ
る場合においても、BaO含有量の３倍とZrO2含
有量の５倍との和の値が15以上であるようなガラ
スたとえばBaO含有量が４％でZrO2含有量が２
％のガラス（前記値は22）はBaO含有量が５％以
上のガラスまたはZrO2含有量が３％以上のガラ
スと同等の性質を有している。そして、しかも、
BaO含有量およびZrO2含有量がともに１％以上
である場合にはCaO、ZnO、SrO、TiO2、
GeO2、La2O3の添加は必要ではない。ただしBaO
含有量が１％未満の場合には（BaO＋CaO＋ZnO
＋SrO＋TiO2＋GeO2＋La2O3）が１％以上より好
ましくは３％以上になるように、そしてZrO2含
有量が１％未満の場合には（ZrO2＋CaO＋ZnO＋
SrO＋TiO2＋GeO2＋La2O3）が１％以上より好ま
しくは３％以上になるようにCaO、ZnO、SrO、
TiO2、GeO2およびLa2O3のいずれかまたは２種
以上を添加することが好ましい。CaO、ZnO、
SrO、TiO2、GeO2、La2O3（もし添加する場
合）の各添加量は前述（ZrO2が３％以上の場
合）と同じ理由で前述と同じ上限値を有する。そ
して（ZrO2＋BaO＋TiO2＋ZnO＋GeO2＋SrO＋
La2O3）も前述と同じ理由で65％以下であること
が好ましい。 なおAl2O3成分については、Al2O3を添加する
ことによりガラスの粘度が高くなり、紡糸（線
引）その他の作業が困難となるので、Al2O3含有
量は実質的にゼロとする。 本発明の光伝送体は通常いわゆる二重もしくは
多重ルツボ法またはパイプロツド法によつて製造
される。二重ルツボ法は同芯円状に配置した内側
ルツボと外側ルツボ内に夫々芯ガラスと被覆ガラ
スを溶融状態に保ち、内側、および外側ルツボの
下端部の開口孔より自然流下させ、線引き紡糸し
て光ガラス伝送体を製造するものである。パイ
プ・ロツド法（ロツド・イン・チユーブ法ともい
われる）は芯ガラス丸棒を被覆ガラスパイプ内に
挿入し、加熱融着とともに延伸して光伝送体を製
造するものである。 本発明によれば、耐水性がすぐれ、屈折率が高
く（nd＝1.54〜1.66）光透過損失の小さなガラス
芯体を有するステツプ型光伝送体が得られる。し
かもこの芯体ガラスは失透化傾向が小さく、被覆
ガラスとの粘度整合および線膨長係数整合が容易
であるので性能が均一な光伝送体を能率的に製造
することができる。 本発明の光伝送体において、被覆ガラスとして
特に適する組成は昭和53年10月６日付の本発明者
の発明にかかる特許出願（発明の名称「耐候性の
すぐれた光伝送体用ガラス」）の明細書に記載さ
れている。すなわちこの被覆ガラスは重量％であ
らわして次の組成 SiO2：46.0〜70.0 B2O3：6.0〜20.0 Na2O：8.0〜24.0 K2O：０〜15.0 Li2O：０〜15.0 Cs2O：０〜15.0 ただし（Na2O＋K2O＋Li2O＋Cs2O）：16.0〜
24.0 Al2O3：1.0〜15.0 ZnO：1.0〜16.0 TiO2：０〜7.0 ZrO2：０〜5.0 CaO：０〜7.0 BaO：０〜7.0 ただし（Al2O3＋ZnO＋TiO2＋ZrO2＋CaO＋
BaO）：2.0〜20.0 を有している。 次にこの被覆ガラスの成分含有量を限定した理
由について述べる。 SiO2 SiO2−B2O3−Na2O系多成分ガラスの主成分で
あつて、ガラスに実用的諸特性を持たせる為には
不可欠の成分である。重量パーセントで46未満で
は耐水性が著しく劣る。他方その含有量が重量で
70パーセントを越えるとガラス溶融温度が著しく
高くなり低損失ガラスを得るのが困難になると同
時にガラスからの結晶析出傾向が著しく高くなり
すぎる。したがつて好ましい範囲は46〜70重量パ
ーセントである。 B2O3 含有量が重量パーセントで６未満においてはガ
ラスの耐水性が著しく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
傾向が急激に大きくなる。一方重量で20％を越え
るとガラスの耐水性が著しく劣るようになる。し
たがつて好ましい範囲は６〜20重量パーセントで
ある。 アルカリ金属酸化物（Na2O、K2O、Li2O、
Cs2O） ガラスの溶融を容易にする成分であるが含有量
の合計が24重量パーセントを越えるかまたは
K2O、Li2O、Cs2Oのいづれかが15重量パーセン
トを越えるとガラスの耐水性が著しく悪くなる。
一方重量パーセントで含有量合計が16未満または
Na2Oが８未満の場合にB2O3−SiO2−Na2O系多成
分ガラス特有の分相、結晶析出傾向の急速な増大
が現れるので好ましくない。 Al2O3 ガラスの耐水性を改善する重要な成分である。
含有量が重量で１パーセント未満においてはその
効果は少ない。しかし15重量パーセントをこえる
とガラスの溶融温度が著しく高くなりガラス溶融
さらには二重ポツト法による線引が困難となる。
したがつて好ましい範囲は重量で１〜15パーセン
トであり、より好ましい範囲は２〜10パーセント
である。 ZnO ZnOをAl2O3と同時添加することにより光伝送
用ガラスの耐水性を著しく改善する効果がある。
しかしZnO量が１パーセント未満ではその効果が
なく、また16パーセントを超えるとガラスの結晶
化傾向が増大して好ましくない。従つてZnO量は
１〜16重量パーセントの範囲内にあることが好ま
しい。ZnO量のより好ましい範囲は２〜14重量パ
ーセントである。 TiO2、ZrO2、CaO、BaO TiO2、ZrO2、CaOおよびBaOのうちの１成分
または２成分以上の合計で１重量パーセント以上
の量をAl2O3と同時添加する事により光伝送体用
ガラスの耐水性を若干改善する効果がある。しか
しAl2O3＋ZnO＋Rm″On″（Rm″On″はTiO2、
ZrO2、CaO、BaOのうちの１成分）含有量が重
量で20パーセントを越えるとガラスからの結晶析
出傾向が急速に増大するので好ましくない。また
TiO2が７重量パーセントを越える場合、または
ZrO2が５重量パーセントを越える場合CaOおよ
びBaOの含有量がそれぞれ７重量パーセントを越
えるとガラスの結晶化傾向が増大するので好まし
くない。 被覆ガラスとして上記組成を有するものを用い
た本発明の光伝送体によれば、耐水性がすぐれて
いることの他に、(1)芯体ガラスと被覆ガラスとの
線膨張係数の差（Δｄ）を小さく、例えば13×
10-7以下にすることができるので、光伝送体に好
ましくない内部応力が発生したり光伝送体の機械
的強度が低下したりすることがなく、(2)それぞれ
粘度が10の3.5乗ポアズになる芯体ガラスおよび
被覆ガラスの温度差を小さく、例えば70℃以下に
することができるので、光伝送体の紡糸その他の
作業が安定しておこなえる結果、光伝送体の寸法
の均一性が得られ、しかも、(3)芯体ガラスと被覆
ガラスの屈折率差を大きく、従つて光伝送体の開
口数（NA）を大きく、例えば0.30以上にするこ
とができる。 以下本発明の芯ガラス組成について実施例で説
明する。 実施例 １〜20 第１表に光伝送体の芯ガラス用として実施例１
〜20のガラス組成、ガラスの線膨張係数、耐水性
ガラスの粘度103.5ポアズにおける温度（℃）、光
ガラス伝送体を二重ルツボにおいて製造する温度
域におけるガラスの失透傾向、および当該ガラス
のｄ線屈折率Ndを示した。 当該ガラスは白金ルツボあるいは石英ルツボを
用いて、ガラス1000grを電気炉中で1200℃〜1350
℃で２時間ないし４時間溶融した。又ガラス中に
残存する微小気泡を少なくする目的で溶融ガラス
100grに対し亜砒酸を0.3grないし0.69gr添加し
た。亜砒酸の上記のような微量の添加はガラスの
特性に検出し得る程度の影響は及ぼさない。 ガラスの耐水性の測定は当該ガラスの融液から
２ないし３mm直径のガラス棒を引上げ、当該ガラ
ス棒の表面にシリコン樹脂を被覆する。 シリコン被覆したガラス棒を90℃蒸留水中に浸
漬し一定時間毎に取り出し光学顕微鏡下でガラス
棒表面を観察する。試料ガラス棒の表面にガラス
棒の光沢を失わせるような折出物の出現が認めら
れた時間をもつて当該ガラスの耐水性の限界とす
る。本測定法はシリコーン樹脂等のプラスチツク
を被覆した光ガラス伝送体の水中浸漬した場合の
耐水性をよく代表する。 上記方法で測定した耐水性時間が90時間を超え
るガラスから製造した光ガラス伝送体の耐水性は
極めて実用性の高いものである。 線膨張係数は一般にガラスの線膨張係数測定用
に使用される機器を用いて測定し、屈折率はアツ
ベの屈折計により測定した。 ガラスの粘度は白金球の沈降法により800℃〜
1000℃の粘度を測定しガラスの温度−粘度曲線を
作成し当該曲線よりη＝103.5ポアズにおける温
度（℃）すなわち紡糸（線引）に適する温度を推
定した。 ガラスの失透傾向は、前記電気炉中で溶融した
ガラスより約50grのガラス塊を採取し、表面を洗
滌乾燥した後に、白金皿上に保持し、電気炉中で
950℃−17時間保持して、電気炉より取出し室温
迄冷却した後に、ガラス試料表面ならびにガラス
塊中を注意深く観察し結晶折出の認められないも
のを良と判定した。本試験法により良と判定され
たガラスは光ガラス伝送体の製造工程において、
ガラスから結晶折出によるトラブルは生じない実
用的にすぐれたガラスである事が確かめられてい
る。 なお比較のために第１表に示すように公知のガ
ラスである比較例１〜３のガラス組成（成分値の
右肩の※印は本発明のガラス組成範囲からはずれ
ていることを示す。）について同様に測定をおこ
なつた。 表から明らかなように実施例１〜20のガラスは
120時間以上のすぐれた耐水性、小さな失透傾向
および高い屈折率（nd＝1.541〜1.652）を有して
いる。 実施例 21〜25 実施例１〜20の本発明によるガラスのうちの５
種類のガラスを芯ガラスとして、光ガラス伝送体
を製造した実施例を第２表に示した。光ガラス伝
送体は白金の２重ルツボを用いて製造した。いず
れの光ガラス伝送体も芯ガラス直径100マイクロ
メーター被覆ガラス外径150マイクロメーターで
ある。光ガラス伝送体の伝送損失は発光ダイオー
ドを用いて測定し、散乱損失はヘリウム−ネオン
レーザを光源として測定し１／λ４則より0.83μ
ｍでの散乱損失値を推定した。 なお光ガラス伝送体の伝送損失は芯ガラスを製
造するのに用いるガラス原料の純度に依存する。
実施例21〜25に示した光ガラス伝送体の伝送損失
はガラス原料の純度を向上させることにより散乱
損失値に近づけ得るものである。表に示されるよ
うに、芯ガラスと被覆ガラスの線膨張係数の差お
よび粘度が10の13.5乗ポアズになる温度の差はそ
れぞれ12×10-7以下および60℃以下である。
【表】
【表】
【表】
図面は２成分同時導入によるガラスの屈折増加
現象を説明する為のグラフである。
現象を説明する為のグラフである。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 重量％であらわして下記(イ)のガラス組成の芯
体と下記(ロ)のガラス組成の被覆体とからなる耐水
性のすぐれた光伝送体。 (イ) 芯体 SiO2：23〜61 B2O3：５〜20 Na2O：７〜22 K2O：０〜15 Li2O：０〜12 Cs2O：０〜12 Rb2O：０〜８ 〔Na2O＋K2O＋Li2O＋Cs2O＋Rb2O〕：７〜22 BaO：０〜40 ZrO2：０〜25 ただしBaO含有量の３倍とZrO2含有量の５
倍との和は15以上、 CaO：０〜40 ZnO：０〜40 SrO：０〜15 TiO2：０〜８ GeO2：０〜30 La2O3：０〜15 〔BaO＋ZrO2＋CaO＋ZnO＋SrO＋TiO2＋GeO2
＋La2O3〕：65以下 ただしBaOがゼロまたは１未満のときは 〔BaO＋CaO＋ZnO＋SrO＋TiO2＋GeO2＋
La2O3〕：１以上 ZrO2がゼロまたは１未満のときは 〔ZrO2＋CaO＋ZnO＋SrO＋TiO2＋GeO2＋
La2O3〕：１以上 Al2O3：実質的にゼロ (ロ) 被覆体 SiO2：46.0〜70.0 B2O3：6.0〜20.0 Na2O：8.0〜24.0 K2O：０〜15.0 Li2O：０〜15.0 Cs2O：０〜15.0 ただし（Na2O＋K2O＋Li2O＋Cs2O）：16.0
〜24.0 Al2O3：1.0〜15.0 ZnO：1.0〜16.0 TiO2：０〜7.0 ZrO2：０〜5.0 CaO：０〜7.0 BaO：０〜7.0 ただし（Al2O3＋ZnO＋TiO2＋ZrO2＋CaO＋
BaO）：2.0〜20.0 ２ 重量％であらわして次のガラス組成の芯体を
有する特許請求の範囲第１項記載の光伝送体。 SiO2：23〜61 B2O3：７〜18 Na2O：８〜22 K2O：０〜15 Li2O：０〜12 Cs2O：０〜12 Rb2O：０〜８ 〔Na2O＋K2O＋Li2O＋Cs2O＋Rb2O〕：８〜22 BaO：５〜40 CaO：０〜40 ZnO：０〜40 TiO2：０〜８ 〔CaO＋ZnO＋TiO2〕：１〜55 〔BaO＋CaO＋ZnO＋TiO2〕：60以下 ３ 重量％であらわして次のガラス組成の芯体を
有する特許請求の範囲第１項記載の光伝送体。 SiO2：31〜55 B2O3：５〜20 Na2O：７〜20 K2O：０〜15 Li2O：０〜12 Cs2O：０〜12 Bb2O：０〜８ 〔Na2O＋K2O＋Li2O＋Cs2O＋Rb2O〕：７〜20 BaO：０〜40 ZrO2：３〜25 CaO：０〜40 ZnO：０〜40 SrO：０〜15 TiO2：０〜８ GeO2：０〜30 La2O3：０〜15 〔BaO＋CaO＋ZnO＋SrO＋TiO2＋GeO2＋
La2O3〕：１〜62 〔BaO＋ZrO2＋CaO＋ZnO＋SrO＋TiO2＋GeO2＋
La2O3〕：65以下
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP13220878A JPS5560040A (en) | 1978-10-26 | 1978-10-26 | Light transmission body with superior water resistance |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP13220878A JPS5560040A (en) | 1978-10-26 | 1978-10-26 | Light transmission body with superior water resistance |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5560040A JPS5560040A (en) | 1980-05-06 |
| JPS6213293B2 true JPS6213293B2 (ja) | 1987-03-25 |
Family
ID=15075916
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP13220878A Granted JPS5560040A (en) | 1978-10-26 | 1978-10-26 | Light transmission body with superior water resistance |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5560040A (ja) |
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