JPS63222041A - 赤外光透過フアイバ用材料及びその材料を用いたガラスフアイバ - Google Patents
赤外光透過フアイバ用材料及びその材料を用いたガラスフアイバInfo
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- JPS63222041A JPS63222041A JP62051977A JP5197787A JPS63222041A JP S63222041 A JPS63222041 A JP S63222041A JP 62051977 A JP62051977 A JP 62051977A JP 5197787 A JP5197787 A JP 5197787A JP S63222041 A JPS63222041 A JP S63222041A
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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
- C03C13/041—Non-oxide glass compositions
- C03C13/043—Chalcogenide glass compositions
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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。
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］
本発明は波長２〜１５μｍの広い赤外波長域で光透過性
を有し、特に波長５〜１２μ瓦の赤外光を低損失で伝送
可能な赤外光透過ファイバの製作に適するガラス材料及
びその材料を用いたガラスファイバに関するものである
。
を有し、特に波長５〜１２μ瓦の赤外光を低損失で伝送
可能な赤外光透過ファイバの製作に適するガラス材料及
びその材料を用いたガラスファイバに関するものである
。
［従来の技術］
従来、光ファイバは石英系ガラス材料から作製されてい
た。しかし、この種のガラスでは低損失波長領域が５ｉ
−０結合の格子振動に起因する赤外吸収および散乱によ
って波長０．６〜１．７μｍの領域に限られ、それ以上
長い波長の光は光ファイバの損失が急激に増し、はとん
ど吸収されてしまう欠点があった。従って、例えばレー
ザー加工やレーザーメスに用いられるＣＯレーザー光（
波長５〜７μＴｒＬ）やＣＯ２レーザー光（波長１０．
６μｍ ）などは石英系ガラスのファイバでは伝送が不
可能である。
た。しかし、この種のガラスでは低損失波長領域が５ｉ
−０結合の格子振動に起因する赤外吸収および散乱によ
って波長０．６〜１．７μｍの領域に限られ、それ以上
長い波長の光は光ファイバの損失が急激に増し、はとん
ど吸収されてしまう欠点があった。従って、例えばレー
ザー加工やレーザーメスに用いられるＣＯレーザー光（
波長５〜７μＴｒＬ）やＣＯ２レーザー光（波長１０．
６μｍ ）などは石英系ガラスのファイバでは伝送が不
可能である。
波長２〜１５μｍ領域の赤外光を透過できる赤外吸収端
が長波長に位置する材料の例として、多結晶光ファイバ
およびカルコゲナイドガラスが有望視されている。多結
晶光ファイバの例としては、ＴｆＢｒ−ＴｎＩ（略称、
ＫＲ３−５と呼ばれている）ハライド結晶材料を用いた
ものが、またカルコゲナイドガラスファイバの例として
はＡｓ−８系ガラス、Ｇｅ−Ｐ−３系ガラスおよびＧｅ
−Ａｓ−３ｅ系ガラスフアイバなどのＳやＳｅ等を含む
材料が考えられているが、これら光フアイバ材料は以下
に述べるような欠点があるので、波長５〜１２μｍの赤
外光を低損失で透過し、長尺でかつ熱的に安定な光ファ
イバを実現することはできなかった。
が長波長に位置する材料の例として、多結晶光ファイバ
およびカルコゲナイドガラスが有望視されている。多結
晶光ファイバの例としては、ＴｆＢｒ−ＴｎＩ（略称、
ＫＲ３−５と呼ばれている）ハライド結晶材料を用いた
ものが、またカルコゲナイドガラスファイバの例として
はＡｓ−８系ガラス、Ｇｅ−Ｐ−３系ガラスおよびＧｅ
−Ａｓ−３ｅ系ガラスフアイバなどのＳやＳｅ等を含む
材料が考えられているが、これら光フアイバ材料は以下
に述べるような欠点があるので、波長５〜１２μｍの赤
外光を低損失で透過し、長尺でかつ熱的に安定な光ファ
イバを実現することはできなかった。
［発明が解決しようとする問題点］
結晶系光ファイバでは、ファイバの長尺化が困難であり
、結晶粒界での光散乱が不可避であり、曲げによって損
失が増加するため、低損失化が難しく、可撓性に乏しい
。一方、ＳやＳｅ等を含むカルコゲナイドガラスファイ
バでは、結晶系光ファイバに見られる欠点はないが、Ａ
ｓ−３系ガラスフアイバでは６μｍＬＪ上の波長域でＧ
ｅ−Ｐ−８系ガラスフアイバでは５μｍ以上波長域で、
またＧｅ−Ａｓ−３ｅ系ガラスフアイバでは９μｍ以上
の波長域でそれぞれ赤外吸収により損失が急増し、例え
ばＣ０２レーザー（波長１０．６μｍ、）伝送に供する
には実用上困難である。
、結晶粒界での光散乱が不可避であり、曲げによって損
失が増加するため、低損失化が難しく、可撓性に乏しい
。一方、ＳやＳｅ等を含むカルコゲナイドガラスファイ
バでは、結晶系光ファイバに見られる欠点はないが、Ａ
ｓ−３系ガラスフアイバでは６μｍＬＪ上の波長域でＧ
ｅ−Ｐ−８系ガラスフアイバでは５μｍ以上波長域で、
またＧｅ−Ａｓ−３ｅ系ガラスフアイバでは９μｍ以上
の波長域でそれぞれ赤外吸収により損失が急増し、例え
ばＣ０２レーザー（波長１０．６μｍ、）伝送に供する
には実用上困難である。
従って、本発明の第１の目的は、波長２〜１５μｍの広
い領域で透過性を有し、特に波長５〜１２μｍの領域に
おいて低損失な赤外光透過用ファイバ材料を提供する点
にある。また、第２の目的は上記材料を用いたガラスフ
ァイバを提供する点にある。
い領域で透過性を有し、特に波長５〜１２μｍの領域に
おいて低損失な赤外光透過用ファイバ材料を提供する点
にある。また、第２の目的は上記材料を用いたガラスフ
ァイバを提供する点にある。
［問題点を解決するだめの手段］
上記目的を達成するため、本発明はＧｅがＯ〜３５ａｔ
％ （原子パーセント以下同じ）、ＡｓがＯ〜７０ａｔ
％、Ｓｅが１０〜６０ａｔ％およびＴｅが２０〜６０ａ
ｔ％からなり、これら成分の合計が１００ａｔ％である
ことを特徴とするカルコゲナイドガラスを使用すること
により達成される。実施例でも示すようにこの範囲以外
ではガラス化はきわめて困難である。
％ （原子パーセント以下同じ）、ＡｓがＯ〜７０ａｔ
％、Ｓｅが１０〜６０ａｔ％およびＴｅが２０〜６０ａ
ｔ％からなり、これら成分の合計が１００ａｔ％である
ことを特徴とするカルコゲナイドガラスを使用すること
により達成される。実施例でも示すようにこの範囲以外
ではガラス化はきわめて困難である。
より安定なガラスを得るためには、Ｇｅが５〜３０ａｔ
％、Ａｓが１０〜５０ａｔ％、Ｓｅが１０〜５０ａｔ％
およびＴｅが２０〜６０ａｔ％なる範囲にあることが望
ましい。カルコゲナイドガラス材料を用いた光ファイバ
の赤外光に対する損失の大きさは、主にガラス母体の格
子振動に依存する。したがって、赤外光に対する損失を
小さくするためには、格子振動による吸収を長波長域に
移動させる必要がある。そのためにガラス組成原子の原
子量を大きくすることが考えられる。すなわち、格子振
動の振動数νは、シー（１／２π）（ｆ／μ）１／２ で表わされる。ここで、ｆは結合定数、μは構成原子の
換算原子量である。従って、格子振動の波長λは、λ＝
Ｃ，／νで表わされるので、原子量を大きくすれば格子
振動の波長が大きくなることがわかる。
％、Ａｓが１０〜５０ａｔ％、Ｓｅが１０〜５０ａｔ％
およびＴｅが２０〜６０ａｔ％なる範囲にあることが望
ましい。カルコゲナイドガラス材料を用いた光ファイバ
の赤外光に対する損失の大きさは、主にガラス母体の格
子振動に依存する。したがって、赤外光に対する損失を
小さくするためには、格子振動による吸収を長波長域に
移動させる必要がある。そのためにガラス組成原子の原
子量を大きくすることが考えられる。すなわち、格子振
動の振動数νは、シー（１／２π）（ｆ／μ）１／２ で表わされる。ここで、ｆは結合定数、μは構成原子の
換算原子量である。従って、格子振動の波長λは、λ＝
Ｃ，／νで表わされるので、原子量を大きくすれば格子
振動の波長が大きくなることがわかる。
本発明によって提供されるカルコゲナイドガラス材料の
組成は、原子量の大きいカルコゲナイド元素Ｔｅ原子量
（１２７，６）を含むことにより、ガラス材料の格子振
動を長波長域に移動させることができる。また、上記組
成でＴｅ含量を変えることにより、屈折率に相対的差を
持たせたガラスから成るコアークラッド構造の光ファイ
バを作成することが可能となる。
組成は、原子量の大きいカルコゲナイド元素Ｔｅ原子量
（１２７，６）を含むことにより、ガラス材料の格子振
動を長波長域に移動させることができる。また、上記組
成でＴｅ含量を変えることにより、屈折率に相対的差を
持たせたガラスから成るコアークラッド構造の光ファイ
バを作成することが可能となる。
［作 用］
本発明の光フアイバ材料を構成するガラス組成は、長波
長域に格子振動を移動させることにより、波長２〜１５
μｍ領域の赤外光を低損失で伝送することが可能となる
。また本発明の組成はガラス化領域が大きく、ガラス化
に必要な冷却速度が小さく、安定性が良いガラスファイ
バ材料を作製することが可能となる。
長域に格子振動を移動させることにより、波長２〜１５
μｍ領域の赤外光を低損失で伝送することが可能となる
。また本発明の組成はガラス化領域が大きく、ガラス化
に必要な冷却速度が小さく、安定性が良いガラスファイ
バ材料を作製することが可能となる。
［実施例１
以下、本発明の詳細な説明する。
実施例１
表１で示した組成割合になるように純度９９．９９９％
のＳｅインゴット、純度９９．９９９９９％のＡｓショ
ットおよび純度９９．９９９９％のＴｅインゴットの粉
砕物を混合し、混合物に原料中の酸素不純物による光吸
収に伴う光伝送損失を少なくするために、金属Ｈ（＋を
１１００ｐｐ添加し、石英ガラスアンプル（内径１３６
一 馴φ、肉厚１．２＃、長さ１００＃）に真空度が１Ｏ−
６Ｔｏｒｒになるように真空封入し、８５０℃で６時間
予備加熱した後、急冷しＡｓ−３ｅ−Ｔｅ化合物を得た
。
のＳｅインゴット、純度９９．９９９９９％のＡｓショ
ットおよび純度９９．９９９９％のＴｅインゴットの粉
砕物を混合し、混合物に原料中の酸素不純物による光吸
収に伴う光伝送損失を少なくするために、金属Ｈ（＋を
１１００ｐｐ添加し、石英ガラスアンプル（内径１３６
一 馴φ、肉厚１．２＃、長さ１００＃）に真空度が１Ｏ−
６Ｔｏｒｒになるように真空封入し、８５０℃で６時間
予備加熱した後、急冷しＡｓ−３ｅ−Ｔｅ化合物を得た
。
次に温度９００°Ｃで２時間水素還元した純度９９．９
９９９％のＧｅ粒塊（５＃角程度）に、上記で述べたＡ
ｓ−８ｅ−Ｔｅ化合物を温度８５０℃で石英ガラス製蒸
留容器中にて真空蒸留を行い移し、移し終えた容器部分
の両端をバーナーで融封し、ガラス合成用容器とした。
９９９％のＧｅ粒塊（５＃角程度）に、上記で述べたＡ
ｓ−８ｅ−Ｔｅ化合物を温度８５０℃で石英ガラス製蒸
留容器中にて真空蒸留を行い移し、移し終えた容器部分
の両端をバーナーで融封し、ガラス合成用容器とした。
続いて揺らん炉に入れ、揺らんしながら５００℃に予備
加熱した後、９００℃に加熱し、２４時間保持した。そ
の後炉から取出し急冷しカルコゲナイドガラスを得た。
加熱した後、９００℃に加熱し、２４時間保持した。そ
の後炉から取出し急冷しカルコゲナイドガラスを得た。
次にこのガラスを評価するために、示差走査熱分析およ
びＸ線分析を行いガラス化領域を決定した。表１にＴｅ
含有量が２０．３０．４０．５０および６０ａｔ％のＧ
ｅ−＾ｓ −Ｓｅ −Ｔｅ系カルコゲナイドガラスの走
査温度１０℃／分で測定温度５００℃までに観測された
ガラス転移点を例示する。
びＸ線分析を行いガラス化領域を決定した。表１にＴｅ
含有量が２０．３０．４０．５０および６０ａｔ％のＧ
ｅ−＾ｓ −Ｓｅ −Ｔｅ系カルコゲナイドガラスの走
査温度１０℃／分で測定温度５００℃までに観測された
ガラス転移点を例示する。
表 １
第１図ないし第５図はＧｅ −Ａｓ −Ｓｅ −Ｔｅ系
ガラスの三角図を示す。すなわち、第１図にＴｅ含有量
が２０ａｔ％、第２図にＴｅ含有量が３０ａｔ％、第３
図にＴｅ含有量が４０８℃％、第４図にＴｅ含有量が５
０ａｔ％及び第５図にＴｅ含有量が６０ａｔ％であるＧ
ｅ −Ａｓ −Ｓｅ −Ｔｅ系ガラスは広いガラス化領
域を持っており、安定なガラスであることを示している
。
ガラスの三角図を示す。すなわち、第１図にＴｅ含有量
が２０ａｔ％、第２図にＴｅ含有量が３０ａｔ％、第３
図にＴｅ含有量が４０８℃％、第４図にＴｅ含有量が５
０ａｔ％及び第５図にＴｅ含有量が６０ａｔ％であるＧ
ｅ −Ａｓ −Ｓｅ −Ｔｅ系ガラスは広いガラス化領
域を持っており、安定なガラスであることを示している
。
ガラス組成Ｇｅ２ｏＡｓ３ｏＳｅ２ｏＴｅ３ｏを例とし
て、ガラスブロックから切り出した円板の両端を平面研
磨し、赤外透過率を測定した。第６図に赤外透過率（％
）を例示する。波長域２〜１５μｍの赤外光を良く透過
している。
て、ガラスブロックから切り出した円板の両端を平面研
磨し、赤外透過率を測定した。第６図に赤外透過率（％
）を例示する。波長域２〜１５μｍの赤外光を良く透過
している。
上記の場合と同様に作製したＧｅ２ｏＡｓ３ｏＳｅ３ｏ
Ｔｅ２゜ガラスを切断、研磨して直径１２酬、長さ１０
０酬のガラスロッドを得、石英製ノズルから圧力０．５
に９／ ｃｒ？ｒで引き出して光ファイバにした。この
時のノズル径は３＃、加熱温度は４２０℃である。この
ファイバの最低損失は０．５ｄＢ／ｍと極めて低損失で
あった。１０．６μｍでは２．５ｄＢ／ｍテあった。
Ｔｅ２゜ガラスを切断、研磨して直径１２酬、長さ１０
０酬のガラスロッドを得、石英製ノズルから圧力０．５
に９／ ｃｒ？ｒで引き出して光ファイバにした。この
時のノズル径は３＃、加熱温度は４２０℃である。この
ファイバの最低損失は０．５ｄＢ／ｍと極めて低損失で
あった。１０．６μｍでは２．５ｄＢ／ｍテあった。
−〇一
実施例２
Ｔｅ含有量の異なる組成を用い、相対的に屈折率差をも
たせたガラスからなるコア・クラッド構造の光ファイバ
を作成し、損失を測定した。例えば組成Ｇ ｅ ３ｏ
Ａ Ｓ １３Ｓ ｅ ２７ Ｔ ｅ ３ｏガラスをコア
材とし、組成Ｇｅ２５Ａｓ２５Ｓｅ３５■ｅ１５ガラス
をクラツド材とし、温度４０７℃、圧０．３に９ ／
ｃｒＩの条件で加圧ロッドインチューブ法を用いてファ
イバ化した。得られたコア・クラッド構造の光ファイバ
の損失は、最低損失が０．３５ｄＢ ／ｍ、 １０．６
μｍでは２ｄＢ／ｍであり、コアクラッド構造ではない
ファイバよりも低損失になる利点がある。
たせたガラスからなるコア・クラッド構造の光ファイバ
を作成し、損失を測定した。例えば組成Ｇ ｅ ３ｏ
Ａ Ｓ １３Ｓ ｅ ２７ Ｔ ｅ ３ｏガラスをコア
材とし、組成Ｇｅ２５Ａｓ２５Ｓｅ３５■ｅ１５ガラス
をクラツド材とし、温度４０７℃、圧０．３に９ ／
ｃｒＩの条件で加圧ロッドインチューブ法を用いてファ
イバ化した。得られたコア・クラッド構造の光ファイバ
の損失は、最低損失が０．３５ｄＢ ／ｍ、 １０．６
μｍでは２ｄＢ／ｍであり、コアクラッド構造ではない
ファイバよりも低損失になる利点がある。
［発明の効果］
以上で述べたように、本発明の赤外光透過性カルコゲナ
イドガラスは、波長域２〜１５μｍにおいて、赤外法透
過性が良く、ガラス化領域が広く安定なものであり、赤
外光を用いた光通信やレーザーパワー伝送が可能となる
ガラス材料として使用できるという利点がある。
イドガラスは、波長域２〜１５μｍにおいて、赤外法透
過性が良く、ガラス化領域が広く安定なものであり、赤
外光を用いた光通信やレーザーパワー伝送が可能となる
ガラス材料として使用できるという利点がある。
第１図はＴｅ含有但２０ａｔ％のＧｅ −Ａｓ −Ｓｅ
−Ｔｅ系ガラスの三角図、第２図はＴｅ含有量３０ａ
ｔ％のＧｅ−Ａｓ−３ｅ−Ｔｅ系ガラスの三角図、第３
図はＴｅ含有量４０ａｔ％のＧｅ −Ａｓ −Ｓｅ −
Ｔｅ系ガラスの三角図、第４図はＴｅ含有量５０ａｔ％
のＧｅ−■−３ｅ−ｆｅ系ガラスの三角図、第５図はＴ
ｅ含有量６０ａｔ％のＧｅ−＾５−８ｅ−Ｔｅ系ガラス
の三角図をそれぞれ示しており、三角図中の斜線はガラ
ス化領域を示している。第６図はＧｅ −Ａｓ −Ｓｅ
−Ｔｅ系ガラスの赤外透過率（試料厚５Ｍ）を示す図
である。
−Ｔｅ系ガラスの三角図、第２図はＴｅ含有量３０ａ
ｔ％のＧｅ−Ａｓ−３ｅ−Ｔｅ系ガラスの三角図、第３
図はＴｅ含有量４０ａｔ％のＧｅ −Ａｓ −Ｓｅ −
Ｔｅ系ガラスの三角図、第４図はＴｅ含有量５０ａｔ％
のＧｅ−■−３ｅ−ｆｅ系ガラスの三角図、第５図はＴ
ｅ含有量６０ａｔ％のＧｅ−＾５−８ｅ−Ｔｅ系ガラス
の三角図をそれぞれ示しており、三角図中の斜線はガラ
ス化領域を示している。第６図はＧｅ −Ａｓ −Ｓｅ
−Ｔｅ系ガラスの赤外透過率（試料厚５Ｍ）を示す図
である。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ Ｇｅが０〜３５ａｔ％、Ａｓが０〜７０ａｔ％、Ｓ
ｅが１０〜６０ａｔ％およびＴｅが２０〜６０ａｔ％か
らなる組成をもち、その組成の合計が１００ａｔ％であ
るガラスよりなることを特徴とする赤外光透過ファイバ
用材料。 ２ Ｇｅが５〜３０ａｔ％、Ａｓが１０〜５０ａｔ％、
Ｓｅが１０〜５０ａｔ％およびＴｅが２０〜６０ａｔ％
からなり、この組成の合計が１００ａｔ％であることを
特徴とする特許請求の範囲第１項記載の赤外光透過ファ
イバ用材料。 ３ Ｇｅが０〜３５ａｔ％、Ａｓが０〜７０ａｔ％、Ｓ
ｅが１０〜６０ａｔ％およびＴｅが２０〜６０ａｔ％で
、その組成の合計が１００ａｔ％である赤外光透過ファ
イバ材料よりなるガラスファイバであって、Ｔｅ含有量
がクラッド材料より大である組成のガラスをコアとした
ことを特徴とするガラスファイバ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62051977A JPS63222041A (ja) | 1987-03-09 | 1987-03-09 | 赤外光透過フアイバ用材料及びその材料を用いたガラスフアイバ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62051977A JPS63222041A (ja) | 1987-03-09 | 1987-03-09 | 赤外光透過フアイバ用材料及びその材料を用いたガラスフアイバ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS63222041A true JPS63222041A (ja) | 1988-09-14 |
| JPH0472781B2 JPH0472781B2 (ja) | 1992-11-19 |
Family
ID=12901925
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP62051977A Granted JPS63222041A (ja) | 1987-03-09 | 1987-03-09 | 赤外光透過フアイバ用材料及びその材料を用いたガラスフアイバ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS63222041A (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US9908808B1 (en) * | 2016-08-18 | 2018-03-06 | Lockheed Martin Corporation | Ternary glass materials with low refractive index variability |
| US9969647B2 (en) | 2016-05-17 | 2018-05-15 | Lockheed Martin Energy, Llc | Glass composites having a gradient index of refraction and methods for production thereof |
| CN108503215A (zh) * | 2018-05-03 | 2018-09-07 | 湖北新华光信息材料有限公司 | 一种硫系光学玻璃及其制备方法和光学元件 |
| JP2018177565A (ja) * | 2017-04-07 | 2018-11-15 | 日本電気硝子株式会社 | カルコゲナイドガラス |
| CN111187005A (zh) * | 2020-02-28 | 2020-05-22 | 成都光明光电有限责任公司 | 一种硫系红外微晶玻璃及其制备方法 |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5988338A (ja) * | 1982-11-08 | 1984-05-22 | Hitachi Ltd | 赤外光用光フアイバ |
| JPS60246243A (ja) * | 1984-05-16 | 1985-12-05 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | 赤外線透過光フアイバ |
| JPS61127639A (ja) * | 1984-11-21 | 1986-06-14 | Hitachi Ltd | 赤外光フアイバ用材料 |
-
1987
- 1987-03-09 JP JP62051977A patent/JPS63222041A/ja active Granted
Patent Citations (3)
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| CN108503215B (zh) * | 2018-05-03 | 2021-04-02 | 湖北新华光信息材料有限公司 | 一种硫系光学玻璃及其制备方法和光学元件 |
| CN111187005A (zh) * | 2020-02-28 | 2020-05-22 | 成都光明光电有限责任公司 | 一种硫系红外微晶玻璃及其制备方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0472781B2 (ja) | 1992-11-19 |
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