JPS62171929A - 屈折率分布を有するガラス体の製造方法 - 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】 ［産業上の利用分野］ 本発明は屈折率分布を４１づるガラス体の製造方法に係
り、特に光ファイバ母料、ロッドレンズ、その他の光学
部品などに適用されるガラス体の製造方法に閏づる。

〔従来の技術］ 従来、ガラス体に、その厚みｈ向に屈折率分布を設Ｇ−
Ｊる方法として、イオン交換法、ＣＶ［）法などが知ら
れている。イオン交換法では、例えば、文献［Ａｐｐｌ
ｉｅｄ　　ｐｈｙｓｉｃｓ：　１，１０ｆ、　１９゜Ｎ
ｏ、７．１１１３（１９８０）］に見られるように、イ
オン交換可能なＴ、Ｒ＋やＮａ＋を含有づ−るホウ硅酸
ガラスロッドを５３０〜５５０℃のに１４０３溶融塩中
で５０〜１００時間処理し、さらに、切断、研磨加工す
る。この方法では、ガラスロッドを溶融塩中に長時間保
持するという極めて作業環境の悪い■程が必要である。

また、用いる材料がアルカリを含有しているものなので
、耐候性の点からみても信頼性に乏しいものであった。

一方ＣＶＤ法では、高シリカ系の材料が使われるので信
頼性は高くなるが、添加できる金属元素がＧｅなので、
大きな屈折率分布を付与するには多量に添加する必要が
ある。しかし、Ｇｅを多量に添加すると熱膨張係数の差
により、焼結時にクラックが発生してしまう。従って、
ＣＶＤ法はガラス体に小さな屈折率差を付与する場合に
は適するが、大きな屈折率差を付与することは困難であ
った。

さらに、製造速度が遅く製造コストが高くなるという問
題もあった。

そこで本発明者らは、上記のイオン交換法及びＣＶＤ法
における問題点を解決する新規な方法として、少なくと
も１種以上の金属成分を添加したシリカゲルを溶出液中
に浸漬して金属成分の一部を溶出し、その後乾燥、焼結
するガラス体の製造方法を考案した。この方法によれば
、簡単且つ安価に所望の屈折率分布を有するガラス体を
製造することができる。しかしながら、焼結時にしばし
ば気泡が発生してガラス体の特性及び品質が影響を受け
ることがあった。

［発明が解決しようとする問題点１ 以上のように従来の方法では、 ■　作業環境が悪い、耐候性に対Ｊる信頼性が低い、 ■　大きな屈折率差を付与することが困難である。

製造コストが高い、 あるいは■気泡が発生する 等の問題点を有していた。

かくして本発明の目的は、上記従来技術の問題点を解消
し、比較的緩やかな条件で屈折率分布を有する高品質の
ガラス体を安価に製造することができる製造方法を提供
することにある。

ｒ問題点を解決するための手段］ 本発明の屈折率分布を有するガラス体の製造方法は上記
目的を達成するために、少なくとも１種以上の金属成分
を含有するシリカゲルを、その温度が沸点以下であると
共に上記金属成分の一部を溶出させるための溶出液中に
浸漬し、さらに前記シリカゲルをアルカリ性水溶液中に
浸漬した後、これを乾燥し焼結ガラス化するものである
。

［作　用］ このような製造方法、特に溶出液中に浸漬させて含有金
属成分の一部を溶出させたシリカゲルをアルカリ性水溶
液中に浸漬させることにより、焼結後のガラス中に含ま
れる気泡を大幅に低減できることがわかった。

このアルカリ性水溶液としては、８８４０１１水溶液。

に氷水溶液、　ＮａＯＨ水溶液のいずれの水溶液を用い
ても同様の効果を得ることができる。ただし、その濃度
がｌＸ１０−４規定以下では気泡低減化の効果が見られ
ず、一方ｌＸ１０−１規定以上ではシリカゲルの表面が
荒れてしまうので、ｌＸ１０−４ないしｌＸｌ０−１規
定のアルカリ性水溶液を用いることが好ましい。また、
アルカリ性水溶液中に浸漬させる処理時間は水溶液の濃
度に関係し、濃度が高い程短時間で効果が現われる。

また、ガラスの屈折率を制御するために添加される金属
成分としては、Ｇｅ、　　Ｐ、　　Ｂ、　Ｔａ、　Ｔｉ
、　２ｒ。

Ｓｂ、　Ａｌ、　Ｎｂ、　Ｓｎ、　Ｐｂ、　Ｚｎ等を用
いることができる。

［実施例］ 以下、本発明の実施例を添付図面に従って説明する。

実施例１ 第１図（ａ）〜（ｆ）は実施例１の１程図である。

まず、３０モル％のＧｅ　（０Ｃ１１３）　４を含有す
るＳｉ　（ＯＣＨ３）　＜　　１モルに、４，５モルの
アルコール及び４モルの１／１００規定のＨＣＩ水溶液
を加えて加水分解し、内径８＃のガラス容器１内でシリ
カゲル化しゲル２を作成した（第１図ａ）。

このゲル２の一部分を溶出液である２０ｏ＋１３の水３
に室温で約９０分間浸漬しく第１図ｂ）、さらに、ｌＸ
１１規定、　　１００ｃ、３のＮｔｂＯＩｌ水溶液４中
に室温で約４時間浸漬する（第１図Ｃ）。次いで、ゲル
２をメタノールと水との１対１の混合液５中に室温で約
３０分間浸漬した後（第１図ｄ）、最後にメタノール６
中に約１時間浸漬して洗浄した（第１図０）。この後、
室温から　１２０℃まぐ１時間に１℃の速ｍｒ昇渇し−
Ｃ徐々に乾燥し、電気炉７を用いて１１５０℃で焼結処
理を行ないガラス化して、直径３閾、長さ約１０ｍで気
泡のイ家いガラス［−１ツドを得た（第１図ｆ）。

このガラス［１ツドを、その軸に両角に切断して直径方
向の屈折率分布を測定したところ、第２図の曲線８に示
Ｊように、中心部分で高く、周辺部分で低い屈折率分布
を右することがわかった１、さ１うに、この屈折率分布
を詳細に調べたところ、中心の屈折率をｎｏとするど、
半径「゛の位置にお（〕る屈折率ｎ　（ｒ）は、ａを定
数どしたどきｎ（ｒ）　−ｎｏ　　（１−ａｒ２） に近い屈折率分布を右することがわかった。

実施例２ １５モル％のＴ　Ｉ　（ＯＣ４１１９１４を含有するＳ
ｉ　（ＯＣ１１３）　４　１モＪし１こ、６モルのアル
−１−ル及び４モルの１／１００規定−ＮＩｂ０ｆｌ水
溶液を加え−Ｃ加水分解し、内径８■のガラス容器内で
ゲル化し、ウニ［ットゲルを作成した。このゲルの一部
分を２０ｃｍ３の０５規定＋１２８０４水溶液に室温−
Ｃ約１時間浸漬ｌ）２さらに、ｌＸｌ０−３規定の１（
滴水溶液１００ｃｍ３中に室温で約２４詩間浸漬−りる
１１次い（パ、メタノールと水どの１対１の混合液に室
温−Ｃ約１時間浸漬し、最後にメタノール中に約月１４
間浸漬し−Ｃ洗浄した。この後、室温から洗浄液の沸点
を越えないＪ、う　１２０℃ま（・１時間に１℃の速ｍ
でν１渇り。

て徐々に乾燥し、電気炉を用い−（１２００℃（パ焼結
ガラス化しＩごどころ、自任２．７ｒｒｕｎ、長さ約１
　（ｌ　ｍｍで・気泡のないガラス１１ツドが得られｌ
Ｊｏこのガラス１］ツドを軸に垂直な方向に切断し、径
り向の屈折率分布を測定したどころ、中心部分で高く、
周）！！部分で低い屈折率分布を右Ｊることがわかった
。さらに、この屈折率分布を詳細に調べ！、：どころ、
中心のｆｆ（ｌ折率をｒｉ　Ｏどづるど、半径［゛の位
置におりる屈折率ｎ（ｒ）は、ａを定数どじｋどきｎ　
（ｒ）　−ｎ［］　　（１−ａｒ”　）に近い屈折率弁
孔を右することがわかっｉ、：　、。

実施例３ １０１Ｅル％のＴａ　（０Ｃ２１１５）５を含有リ−る
Ｓｉ　（ＯＣ１１３）　４　１モルに、８モルのアルコ
ール及び２モルの１／１００規定−Ｎ］１４叶水溶滴水
溶液て加水分解し、内径８ＮＲのガラス容器内でゲル化
し、ウェットゲルを作成した。このゲルの一部分を２０
ｒｆｆｉ３の０．１重量％フッ化水素酸水溶液に室温で
約４時間浸漬し、さらに、５ｘｌＯ−３規定のＮ　ａ　
Ｏｔｌ水溶液１００ｃｍ’中に室温で約８時間浸漬する
。次いで、メタノールと水との１対　１の混合液に室温
で約１時間浸漬し、最後にメタノール中に約１時間浸漬
して洗浄した。この侵、室温から洗浄液の沸点を越えな
いよう　１２０℃まで１時間に　１℃の速度で昇温しで
徐々に乾燥し、電気炉を用いて１２００℃で焼結ガラス
化したところ、直径２．６１１１１１１．長さ約１０、
で気泡のないガラスロッドが得られた。このガラスロッ
ドを軸に垂直な方向に切断し、径方向の屈折率分布を測
定したところ、中心部分で高く、周辺部分で低い屈折率
分布を有することがわかった。さらに、この屈折率分布
を詳細に調べたところ、中心の屈折率をｎｏとすると、
半径ｒの位置における屈折率ｎ　（ｒ）は、ａを定数と
したときｎ（ｒ）　　、−ｎｏ　　（１−ａ　ｒ２）に
近い屈折率分布を有することがわか−）／ｊ。

なお、以上の実施例１，２．３では、［１ツド状ガラス
に関するものであるが、板状のゲルを用いれば、板の厚
み方向に屈折重分イｊ）を右４る板ガラスを作成するこ
とができる。

［発明の効果１ 以上説明したように本発明によれば、次のごどぎ優れた
効果を発揮する。

（１）　　溶出液中に浸漬させて含イ］金属成分の一部
を溶出したシリカゲルをアルカリ性水溶液中に浸漬させ
ることにより、気泡を含まない高品質のガラス体を製造
することかできる。

（２）　　溶出液によるシリカゲルの処理温度は比較的
低温で良く、かつ短時間の処理操作で所望の屈折率分布
を有するガラス体を作成（−ることかできる。また、屈
折率の大きいシリカ系の材料を使用することができるの
で耐候性が１ぐれたものとすることができる。

さらに、量産化が容易なために低価格で生産できるなど
の工業的効果を奏することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図（ａ）〜（ｆ）は本発明の一実施例に係る屈折率
分布を有するガラス体の製造方法を示す工程図、第２図
は実施例により得られたガラスロンドの屈折率分布を示
すグラフである。 図中、２はゲル、３は水、４は旧１４０Ｈ水溶液、５は
メタノールと水との混合液、６はメタノール、７は電気
炉である。

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）少なくとも１種以上の金属成分を含有するシリカ
   ゲルを、その温度が沸点以下であると共に上記金属成分
   の一部を溶出させるための溶出液中に浸漬し、さらに前
   記シリカゲルをアルカリ性水溶液中に浸漬した後、これ
   を乾燥し焼結ガラス化することを特徴とする屈折率分布
   を有するガラス体の製造方法。
2. （２）上記金属成分が、Ｇｅ、Ｐ、Ｂ、Ｔａ、Ｔｉ、Ｚ
   ｒ、Ｓｂ、Ａｌ、Ｎｂ、Ｓｎ、Ｐｂ、Ｚｎのうちいずれ
   かであることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の
   製造方法。
3. （３）上記アルカリ性水溶液が１×１０＾−＾４ないし
   １×１０＾−＾１規定の濃度を有することを特徴とする
   特許請求の範囲第１項または第２項記載の製造方法。
4. （４）上記アルカリ性水溶液液が、ＮＨ＿４ＯＨ水溶液
   、ＫＯＨ水溶液、ＮａＯＨ水溶液のうちいずれかである
   ことを特徴とする特許請求の範囲第３項記載の製造方法
   。