TWI387572B - Optical glass - Google Patents

Description

光學玻璃

本發明係關於一種用於光學元件之光學玻璃，具體而言，係一種用於光插座等光通訊用元件之光學玻璃。本發明尤其是關於一種用於短管之光學玻璃。

如今，於光通訊用元件中使用有短管(亦稱為玻璃棒)等。短管等設置於自光纖射出之光源之光軸上，以賦予光之結合、分波、分歧等功能為目的，並且安裝於光插座等光通訊用元件中。

例如，下述專利文獻1中揭示有光插座，該光插座係，將短管插著於半導體模組本體中所形成的內孔之底端部，使該短管之前端面與插入於上述內孔前端側的插塞套圈之端面接觸。繼而，對上述短管之與套圈端面接觸的前端面(該文獻中為B面)施以球面研磨。進而，近年來，研討有如下光插座：將插著於套圈內孔之短管，藉由熱處理直接固定於袖管內表面。如此之光插座，可使袖管與短管牢固固定，且實現低製造成本以及低連接損失，進而即便氣溫變動或暴露於高溫高濕環境下，短管之接著位置亦不會產生變化，故而可儘量抑制住結合效率之降低。

[專利文獻1]日本專利特開平4－223412號公報

專利文獻1之光學玻璃，係搭載於光插座等光通訊用元件中，與光纖PC(physical contact，體接觸)連接而使用，其被要求與光纖進行光信號輸入輸出時，連接損耗應較少。當光纖與光學玻璃之折射率差較大時，該連接損耗會產生如下所述之不良狀況，即在光纖端面或搭載於光通訊用元件的零件端面將產生反射光，故而，較理想的是，光學玻璃之折射率接近於含有石英玻璃的光纖之折射率。

關於具有與光纖大致相同之低折射率的光學玻璃，存有硼矽酸玻璃。為使硼矽酸玻璃之折射率接近於石英玻璃，必然需要使之大量含有玻璃中之SiO₂ 。然而，若大量包含SiO2含量，則於玻璃再加熱及再軟化時，以方矽石等SiO₂ 為主成分之結晶易於析出玻璃表面。

又，先前之光學玻璃，大多未具有充分之耐失透性，因此存在如下所述之問題：於用以獲得所期望之尺寸或形狀的拉線成型或再加熱成型中，結晶自玻璃表面析出，則無法維持高精度，並且透明性受損，則無法實現光學元件原本之光通訊功能。

具體而言，作為代表性之硼矽酸玻璃，存有Pyrex玻璃(登錄商標，Corning股份公司製造)，然而Pyrex玻璃之液相黏度較低，為10^{5 . 0} dPa．s，故而於拉線成型或再加熱成型中，結晶自玻璃表面析出，則無法維持高精度，並且透明性受損，則無法實現原本之光通訊功能，其結果，Pyrex玻璃無法用於光通訊用元件。

另一方面，光通訊用元件所使用的光學玻璃之維氏硬度顯著小於光纖之維氏硬度(約800)時，存在如下所述之問題：使光學玻璃與光纖接觸時，光纖部易變為凸狀，光學玻璃部易變為凹狀，且精密研磨處理極度困難。

又，光通訊用元件所使用的光學玻璃之熱膨脹係數顯著大於光纖之熱膨脹係數時，兩者之間會產生較大殘留應力，有時根據使用環境之不同光纖會突出或縮入，長期之可靠性成為問題，故而，較理想的是光學玻璃之熱膨脹係數接近於光纖之熱膨脹係數。

進而，近年來，自光學元件中通過的光之輸出不斷變大。若長時間照射高輸出光或者紫外光，則玻璃會著色，其結果，玻璃之透過率下降。尤其於照射紫外光之情形時該傾向顯著，因此近年來，業界迫切期望獲得耐紫外線性優良的光學玻璃。

因此，本發明之目的在於提供一種玻璃，其折射率、熱膨脹係數各自接近石英玻璃，進而兼具良好之耐失透性，該良好之耐失透性係，即便施以拉線成型或再加熱成型，玻璃表面亦不會出現失透等缺陷，具體而言，提供一種光通訊用元件所使用之光學玻璃，尤其是一種用於短管之光學玻璃。進而，本發明之目的在於提供一種玻璃，其熱膨脹係數接近石英玻璃，並且即便長時間照射高輸出之紫外光亦難以使透過率下降，具體而言，提供一種光通訊用元件所使用之光學玻璃，尤其是一種用於短管之光學玻璃。

本發明者等，進行各種研討之結果，係將硼矽酸玻璃之折射率、熱膨脹係數、及液相黏度等設定為適當之值，藉此解決上述課題，從而提出本發明。

具體而言，為實現上述目的，本發明之光學玻璃之特徵在於：其使用硼矽酸玻璃，該硼矽酸玻璃之折射率為1.44~1.46、30~300℃溫度範圍內之熱膨脹係數為10~50×10^{－ 7} /℃、液相黏度為10^{5 . 5} dPa．s以上。

關於光學玻璃，藉由使用硼矽酸玻璃，且如上所述對玻璃之特性加以限制，可賦予光學玻璃較好特性作為光學元件。即，本發明之光學玻璃，由於折射率與含有石英玻璃之光纖的折射率近似，故而可避免於光纖端面或光通訊用元件所搭載的零件端面產生反射光。又，本發明之光學玻璃，由於熱膨脹係數與光纖之熱膨脹係數相差不大，故而兩者之間未產生較大殘留應力，亦即不存在光纖突出或縮入，由此可確保光學元件之長期可靠性。進而，本發明之光學玻璃，由於耐失透性良好，故而於用以獲得所期望之尺寸或形狀的拉線成型或再加熱成型中，自玻璃表面不會有方矽石等結晶析出，則可進行高精度成型，並且，熱處理中亦不會產生玻璃透明性受損之情形，因此可長期維持光通訊用元件原本之光通訊功能。

第二，本發明之光學玻璃之特徵在於：對其照射1.5 kW紫外線96小時後，波長為405 nm時其透過率之減少比例為8%以下。本發明之光學玻璃，由於耐紫外線特性優良，故而即便長時間暴露於高輸出紫外線下，玻璃之透過率亦難以下降，則可確保光學元件之長期穩定性。

第三，本發明之光學玻璃之特徵在於：玻璃組成含有下述氧化物，以換算後質量百分比表示，SiO₂ 為70%~85%、Al₂ O₃ 為1~7%、B₂ O₃ 為10~20%、MgO為0~5%、CaO為0~5%、BaO為0~5%、SrO為0~5%、ZnO為0~5%、Li₂ O為0~5%、Na₂ O為1~10%、K₂ O為0.1~7%、MgO＋CaO＋BaO＋SrO＋ZnO為0~5%、SnO₂ 為0~1%、及Cl₂ 為0~1%。

第四，本發明之光學玻璃之特徵在於：玻璃組成含有下述氧化物，以換算後質量百分比表示，SiO₂ 為75%~82%、Al₂ O₃ 為1~5%、B₂ O₃ 為12~18%、MgO為0~3%、CaO為0~3%、BaO為0~3%、SrO為0~3%、ZnO為0~3%、Li₂ O為0~3%、Na₂ O為1~5%、K₂ O為0.1~5%、MgO＋CaO＋BaO＋SrO＋ZnO為0~3%、SnO₂ 為0.1~0.5%、Cl₂ 為0~0.5%、及Al₂ O₃ ＋K₂ O為3~10%。

第五，本發明之光學玻璃之特徵在於：玻璃組成中，以質量分率所求得之Na₂ O/K₂ O之值為0.05~40。

第六，本發明之光學玻璃之特徵在於，維氏硬度為700~1100。藉由將本發明之光學玻璃的維氏硬度限制於上述範圍內，可使光學玻璃之維氏硬度與光纖之維氏硬度(約800)匹配，可使光學玻璃與光纖接觸時，光纖部難以變為凸狀，光學玻璃部難以變為凹狀，且易於進行精密研磨。

第七，本發明之光學玻璃之特徵在於：其用於光通訊用元件中。

第八，本發明之光學玻璃之特徵在於：其用於光插座中。

第九，本發明之光學玻璃之特徵在於：其用於短管。

本發明中所謂「液相黏度」係指液相溫度下玻璃之黏度。玻璃之液相溫度係指下述情形下之溫度：將297~500 μm之粉末狀試料放入白金舟內，於具有溫度梯度之電爐內保持3小時後，於空氣中放置冷卻，繼而玻璃中開始析出結晶。液相黏度係指藉由以下方式所求得之值：利用以白金拉升法所求得之黏度製成黏度曲線，由該黏度曲線算出與液相溫度相對應之玻璃黏度。再者，若研磨玻璃表面，則易於辨別玻璃中所析出之結晶的析出位置。

本發明中所謂「折射率」係指1550 nm時之折射率，「熱膨脹係數」係指使用熱膨脹計所測定之30~300℃溫度範圍內之平均熱膨脹係數，「維氏硬度」係指藉由以JIS Z2244為基準之方法所測定之值。

本發明中所謂「照射1.5 kW紫外線96小時後，波長為405 nm時其透過率之減少比例」係指按照如下順序加以測定之值。首先，針對經光學研磨的厚度為5 mm之板玻璃，使用分光光度計UV－3100 PC(股份有限公司島津製作所製造)，測定波長為405 nm時之透過率T₁ 。繼而，使用高壓水銀燈照射裝置(岩崎電氣股份有限公司製造UE0151－326－03C－002，燈型號H(M)015－L31)，對該板玻璃，於板玻璃厚度方向照射1.5 kW紫外線96小時。再者，使光源與板玻璃之間隔為27 cm。其後，使用分光光度計UV－3100PC(股份有限公司島津製作所製造)，測定波長為405 nm時之經紫外線照射後的板玻璃之透過率T₂ 。繼而，算出紫外線照射後之波長為405 nm時的透過率之減少比例(100×(T₁ －T₂ )/T₁ %)。

本發明之光學玻璃，其折射率、熱膨脹係數、及維氏硬度各自接近石英玻璃，除此之外，其耐紫外線特性亦良好，進而兼具良好之耐失透性，該耐失透性係即便施以拉線成型或再加熱成型，玻璃表面亦不會出現失透等缺陷。

本發明之光學玻璃中，折射率為1.44~1.46，較好的是1.449~1.46。使折射率小於1.44時，必須極度增大SiO₂ 之含量，其結果，玻璃之高溫黏度增大，玻璃之熔融性(生產性)惡化。進而，若折射率小於1.44則其與光纖之纖核折射率(1.449)之差變大，由此於光纖端面或光通訊用元件中所搭載之零件端面產生反射光，則光通訊中會產生連接損耗。與此相同，若折射率大於1.46，則其與光纖之纖核折射率之差變大，由此於光纖端面或光通訊用元件中所搭載之零件端面產生反射光，則光通訊中會產生連接損耗。

本發明之光學玻璃中，30~300℃溫度範圍內之熱膨脹係數為10~50×10^{－ 7} /℃，較好的是25~45×10^{－ 7} /℃，更好的是28~43×10^{－ 7} /℃。若熱膨脹係數小於10×10^{－ 7} /℃，則必須極度增大SiO₂ 之含量，其結果，玻璃之高溫黏度增大，玻璃之熔融性惡化。若熱膨脹係數大於50×10^{－ 7} /℃，則光纖與光學玻璃之熱膨脹係數之差變大，由此產生於兩者之間的殘留應力變大，且根據使用環境不同光纖突出或縮入，則光學元件缺乏長期可靠性。

本發明之光學玻璃中，液相黏度為10^{5 . 5} dPa．s以上，較好的是10^{5 . 7} dPa．s以上，更好的是10^{5 . 9} dPa．s以上，進而好的是10^{6 . 1} dPa．s以上，最好的是10^{6 . 2} dPa．s以上。若液相黏度不足10^{5 . 5} dPa．s，則於拉線成型或再加熱成型中，結晶自玻璃表面析出，則難以維持高精度，並且透明性受損，則光通訊用元件原本之光通訊功能易受損。

又，一般而言，玻璃之特性改善，係藉由使某些特性下降而實現，與其他特性易成為所謂折衷關係。此處，考慮到用以滿足折射率、熱膨脹係數等玻璃所要求之各種特性之平衡，則其目標為將玻璃之液相黏度設計成10^{8 . 6} dPa．_s 以下。

具體而言，當液相黏度為10^{6 . 5} dPa．s以上時，將尺寸為20×20×5 mm之對單面施以鏡面研磨後之玻璃，放置於熱處理爐內，該熱處理爐內保持適於拉線成型之黏度為10^{6 . 0} dPa．s之溫度，60分鐘後將其取出，即便使用光學顯微鏡觀察是否有結晶析出，亦未發現有結晶析出。然而，當液相黏度不足10^{5 . 5} dPa．s時，將尺寸為20×20×5 mm之對單面施以鏡面研磨後之玻璃，放置於熱處理爐內，該熱處理爐內保持適於拉線成型之黏度為10^{6 . 0} dPa．s之溫度，60分鐘後將其取出，若使用光學顯微鏡觀察是否有結晶析出，則會發現有結晶析出。

以相同方式，當液相黏度為10^{5 . 5} dPa．s以上時，將尺寸為20×20×5 mm之對單面施以鏡面研磨後之玻璃，放置於熱處理爐內，該熱處理爐內保持適於再加熱成型之黏度為10^{8 . 5} dPa．s之溫度，60分鐘後將其取出，即便使用光學顯微鏡觀察是否有結晶析出，亦未發現有結晶析出。然而，當液相黏度不足10^{5 . 5} dPa．s時，將尺寸為20×20×5 mm之對單面施以鏡面研磨後之玻璃，放置於熱處理爐內，該熱處理爐內保持適於再加熱成型之黏度為10^{8 . 5} dPa．s之溫度，60分鐘後將其取出，若使用光學顯微鏡觀察是否有結晶析出，則會發現有結晶析出。

因此，藉由使玻璃之液相黏度為10^{5 . 5} dPa．s以上，可獲得兼具良好耐失透性之光學玻璃，上述良好之耐失透性為，即便施以再加熱成型或拉線成型，玻璃表面亦不會出現失透等缺陷。

本發明之光學玻璃中，維氏硬度較好的是700~1100，更好的是750~1050，進而好的是800~1000。若玻璃與光纖之硬度差較大，例如維氏硬度不足700，則於光插座中將短管與插塞套圈對接時，插塞套圈前端之光纖部易變為凸狀，光學玻璃部易變為凹狀。另一方面，若維氏硬度大於1100，則光纖部易變為凹狀，而光學玻璃部易變為凸狀。

本發明之光學玻璃中，對其照射1.5 kW紫外線96小時後，波長為405 nm時其透過率之減少比例較好的是8%以下，更好的是4%以下。近年來，大量光學元件中一直使用有雷射光等高輸出光源。利用其良好之光透過性，玻璃被用於各種光學元件，目的係於光學元件中使光聚光、成為平行光、或折射。然而，若對玻璃長時間照射高輸出光或者紫外光，則有時玻璃會著色(一般而言，稱為曝曬作用)，故而存在無法用於使用有高輸出紫外光之光學元件中的情形。因此，若為即便長時間照射高輸出紫外光而其透過率亦不會下降之玻璃，則於光學元件中，無需受到不合理之使用限制，尤其可較佳用於要求有長期可靠性之光通訊用元件中。具體而言，照射1.5 kW紫外線96小時後，若波長為405 nm時透過率之減少比例大於8%，則作為光學玻璃，長時間使用後玻璃會著色，並且透過率下降，其結果，光學特性劣化，因此可能會導致無法確保光學元件之長期可靠性。尤其於使用雷射光等高輸出光源之光學元件之情形時，由於長時間使用造成透過率減少之比例變大，故而於本用途中可更確切享有本發明所賦予之效果。

本發明之光學玻璃中，對其照射1.5 kW紫外線96小時後，波長為365 nm時其透過率之減少比例為15%以下，更好的是8%以下。照射1.5 kW紫外線96小時後，若波長為365 nm時透過率之減少比例大於15%，則作為光學玻璃，長時間使用後玻璃會著色，並且透過率下降，其結果，光學特性劣化，故而難以確保光學元件之長期可靠性。尤其於使用雷射光等高輸出光源之光學元件之情形時，由於長時間使用造成透過率減少之比例變大，故而於本用途中可更確切享有本發明所賦予之效果。

本發明者等維持作為光學玻璃所必須之各種特性，尤其對SiO₂ 系結晶難以析出之組成進行研究，將其作為提高耐失透性之方法。綜合各種研究結果發現，使之適量含有B₂ O₃ 、Al₂ O₃ 、Na₂ O、及K₂ O，可抑制SiO₂ 系結晶之析出，且提高玻璃之耐失透性。

具體而言，關於本發明之玻璃，為使之熱膨脹係數為10~50×10^{－ 7} /℃、液相黏度為10^{5 5} dPa．s以上，較好的是自以下組成範圍內進行適當選擇而製作，以質量百分比表示，SiO₂ 為70%~85%、Al₂ O₃ 為1~7%、B₂ O₃ 為10~20%、MgO為0~5%、CaO為0~5%、BaO為0~5%、SrO為0~5%、ZnO為0~5%、Li₂ O為0~5%、Na₂ O為1~10%、K₂ O為0.1~7%、MgO＋CaO＋BaO＋SrO＋ZnO為0~5%、SnO₂ 為0.1~1%、及Cl₂ 為0~1%。

又，關於本發明之玻璃，為使之熱膨脹係數為10~50×10^{－ 7} /℃、液相黏度為10^{5 . 5} dPa．s以上，更好的是自以下組成範圍內進行適當選擇而製作，以質量百分比表示，SiO₂ 為75%~82%、Al₂ O₃ 為1~5%、B₂ O₃ 為12~18%、MgO為0~3%、CaO為0~3%、BaO為0~3%、SrO為0~3%、ZnO為0~3%、Li₂ O為0~3%、Na₂ O為1~5%、K₂ O為0.1~5%、MgO＋CaO＋BaO＋SrO＋ZnO為0~3%、SnO₂ 為0.1~0.5%、Cl₂ 為0~0.5%、及Al₂ O₃ ＋K₂ O為3~10%。

以下，就如上所述限定各成分範圍之理由加以說明。

SiO₂ 係構成玻璃骨架之成分，具有降低折射率、提高耐候性之效果，其係必須成分。其含量為70~85%，較好的是73~83%，更好的是75~80%。若SiO₂ 含量多於85%，則會增大SiO₂ 主成分之結晶析出，存有耐失透性受損之傾向。又，由於高溫黏度變得極高，故而熔融溫度變為超過1700℃之高溫，易產生玻璃之熔融性問題。另一方面，若SiO₂ 含量少於70%，則折射率變高，熱膨脹係數變高，維氏硬度變小，可能導致無法維持作為光學元件之必要特性。

Al₂ O₃ 與SiO₂ 相同係構成玻璃骨架之成分，係有助於提高耐失透性之成分。尤其藉由與SiO₂ 之置換，可極度提高耐失透性。其含量為1~7%，較好的是1~5%，更好的是1~3%。若Al₂ O₃ 含量多於7%，則會導致顯著提高高溫黏度，由此玻璃之熔融性惡化。另一方面，若Al₂ O₃ 含量少於1%，則耐失透性易受損。

B₂ O₃ 與SiO₂ 、Al₂ O₃ 相同係構成玻璃骨架之成分，其具有使高溫黏度下降之效果，係用以使熔融溫度降低、提高玻璃生產性之必須成分。其含量為10~20%，較好的是10~18%，更好的是12~18%。若B₂ O₃ 含量多於20%，則易產生下述問題，即，於熔融時成分將顯著揮發，促使脈紋等不均質玻璃形成，而無法獲得均質玻璃。又，有時亦會增強分相傾向。另一方面，若B₂ O₃ 含量少於10%，則不僅可能導致高溫黏度變高、玻璃之熔融性惡化，折射率亦可能變高。

Na₂ O具有使高溫黏度下降之效果，係用以使熔融溫度降低、提高玻璃生產性之成分。其含量為1~10%，較好的是1~7%，更好的是1~5%。若Na₂ O含量多於10%，則其與B₂ O₃ 之結合將變強，會增強分相傾向，而難以獲得均質之玻璃。又，熱膨脹係數將變高，則無法維持作為光學元件之必要特性。另一方面，若Na₂ O含量少於1%，則可能導致高溫黏度變高，玻璃之熔融性惡化。

K₂ O與Al₂ O₃ 相同係有助於提高耐失透性之成分。然而，K₂ O提高高溫黏度之傾向較強，為使熔融性與耐失透性並存，需要與B₂ O₃ 或Na₂ O共同使用。其含量為0.1~7%，較好的是0.3~5%，更好的是0.6~4%。若K₂ O含量多於7%，則熔融性易惡化。另一方面，若K₂ O含量少於0.1%，則難以確保耐失透性。

本發明之玻璃中，若共同使用Al₂ O₃ 與K₂ O，可獲得進一步良好之耐失透性。其合計含量為3~10%，較好的是4~7%。若該等之合計含量少於3%，則有時於進行拉線成型或再加熱成型之黏度區域10^{6 . 0} ~10^{8 . 5} dPa．s附近玻璃會失透，可能導致無法獲得充分之耐失透性。另一方面，若該等合計含量多於10%，則存有玻璃之熔融性惡化的傾向。

Li₂ O係具有使高溫黏度顯著下降之效果者，然而其亦存有會顯著提高折射率、熱膨脹係數之傾向，故而使其含量為0~5%，較好的是0~3%。

MgO、CaO、BaO、SrO、及ZnO存在抑制高溫黏度之下降及分相之效果，然而其提高折射率及熱膨脹係數、使維氏硬度下降之傾向較高，可能無法維持作為光學元件之必要特性，故而較理想的是，該等成分之合計含量為0~5%，較好的是限制於0~3%。

SnO₂ 係作為清澄劑而起作用之成分。關於本發明之玻璃，與熔融時黏度區域之10^{2 . 5} dPa．s相應的溫度為1600℃~1700℃，SnO₂ 於該溫度區域內具有清澄作用，故而較好。其含量為0~1%，較好的是0.1~0.5%。若SnO₂ 含量多於1%，則易於析出以SnO₂ 為核心之結晶，耐失透性易下降。

Cl₂ 與SnO₂ 共同使用，可作為清澄劑而添加。其含量為0~1%，較好的是0~0.5%。若Cl₂ 含量多於1%，則耐失透性易下降。

再者，在不損害本發明之玻璃特性之範圍內，除上述成分之外，亦可含有其他成分至10%為止。

本發明之玻璃的玻璃組成中，以質量分率所求得之Na₂ O/K₂ O之值，較好的是0.05~40，更好的是0.1~15，進而好的是0.3~7。本發明者等經潛心努力，結果發現，若將Na₂ O/K₂ O之值限制於特定範圍內，則即便長時間照射紫外光，透過率(尤其是波長為405 nm以及/或者波長為365 nm時之透過率)亦並未減少。亦即，若將Na₂ O/K₂ O之值限制於特定範圍內，即便長時間使用光學元件，玻璃亦不會著色，故而可抑制住透過率減少之狀況，其結果，可確保光學元件之長期可靠性。尤其，即便使用雷射光等高輸出光源，亦可抑制玻璃之透過率之減少，故而於該用途中可更確切地享有本發明之效果。若以質量分率所求得之Na₂ O/K₂ O之值不足0.05，則當長時間照射紫外線時，經由時間流逝玻璃會著色，並且透過率將減少，而難以確保光學元件之長期可靠性。同樣，若以質量分率所求得之Na₂ O/K₂ O之值大於40，則長時間照射紫外線時，經由時間流逝玻璃會著色，並且透過率將減少，而難以確保光學元件之長期可靠性。

[實施例]

以下，依據實施例對本發明加以詳細說明。

於表1中表示本發明之實施例(試料No.1~6)，於表2中表示本發明之比較例(試料No.7)。

[表1]

以下述方式製備各試料。首先，調配玻璃原料以成為表1、2所示之組成，使用白金坩鍋於1650℃熔融6小時。熔融後，使融液流出至碳板上，進而進行退火，之後製成適於各測定之試料。

折射率係使用折射率計(Kalnew股份有限公司製造KPR－200)，表示1550 nm時之測定值。

熱膨脹係數係使用熱膨脹計測定30~300℃溫度範圍內之平均熱膨脹係數。

維氏硬度藉由以JIS Z2244為基準之方法而加以測定。

液相黏度藉由下述方式求得，即利用以白金拉升法求得之黏度製成黏度曲線，自該黏度曲線算出與液相溫度相應的玻璃黏度。液相溫度藉由下述方式求得：將297~500 μm之粉末狀試料放入白金舟，於具有溫度梯度之電氣爐內保持3小時後，於空氣中放置冷卻，使用光學顯微鏡測定玻璃中結晶開始析出之溫度。

10^{6 . 0} dPa．s時之耐失透性係如下所述，將尺寸為20×20×5 mm之對單面施以鏡面研磨後的各玻璃試料，放置於熱處理爐內，該熱處理爐內保持適於拉線成型之黏度10^{6 . 0} dPa．s之溫度，60分鐘後將其取出，使用光學顯微鏡觀察是否有結晶析出，設未發現結晶析出者為o，發現有結晶析出者為×。

10^{8 . 5} dPa．s時之耐失透性係如下所述，將尺寸為20×20×5 mm之對單面施以鏡面研磨後的各玻璃試料，放置於熱處理爐內，該熱處理爐內保持適於再加熱成型之黏度10^{8 . 5} dPa．s之溫度，60分鐘後將其取出，使用光學顯微鏡觀察是否有結晶析出，設未發現結晶析出者為o，發現有結晶析出者為×。

由表1可知悉，實施例No.1~6之玻璃，其折射率為1.452~1.458，與光纖纖核之折射率近似。熱膨脹係數之值較小，為30.8~40.5×10^{－ 7} /℃，與光纖熱膨脹係數之差較小。維氏硬度為770~820，與光纖之維氏硬度近似。液相黏度為10^{6 . 2} dPa．s以上，玻璃之耐失透性良好。進而，10^{6 . 0} dPa．s時之耐失透性及10^{8 . 5} dPa．s時之耐失透性亦良好。

其結果，實施例No.1~6之玻璃，其折射率、熱膨脹係數、及維氏硬度各自與光纖近似，於玻璃之再加熱成型或拉線成型中自玻璃表面未析出結晶，故而可高精度地加以成型，可利用作為光通訊用元件、尤其是光插座之短管。

進而，針對實施例No.5之玻璃，照射1.5 kW紫外線96小時後，測定波長為405 nm時透過率之減少比例，為3.88%(參照圖1)。同樣，針對實施例No.5之玻璃，測定波長為365 nm時透過率之減少比例，為8.93%。再者，對其照射1.5 kW紫外線96小時後，波長為405 nm或365 nm時透過率之減少比例，按照如下順序進行測定。首先，對光學研磨後之厚度為5 mm之板玻璃，使用分光光度計UV－3100PC(股份有限公司島津製作所製造)，測定波長為405 nm或365 nm時之透過率。繼而，使用高壓水銀燈照射裝置(岩崎電氣股份有限公司製造UE0151－326－03C－002，燈型號H(M)015－L31)，對該板玻璃於板玻璃之厚度方向照射1.5 kW紫外線96小時。再者，使光源與板玻璃之間隔為27 cm。其後，使用分光光度計UV－3100PC(股份有限公司島津製作所製造)，測定波長為405 nm或365 nm時之經紫外線照射後的板玻璃之透過率。繼而，算出波長為405 nm或365 nm時之經紫外線照射後的透過率之減少比例。

另一方面，比較例No.7之玻璃，由於液相黏度為10^{5 . 2} dPa．s，故而於玻璃之再加熱成型或拉線成型中，自玻璃表面析出結晶，而無法進行高精度成型，由此認為無法作為光通訊用元件、尤其是光插座之短管而加以利用。

其次，展示將本發明之玻璃運用於圖2所示之光插座的應用例。

如圖2所示，光插座1係於固持器2內部安裝有套圈保持構件3者，該固持器2於底端側之端部具有護手部2a。首先，藉由拉線成型使表1之實施例No.5之玻璃成型為棒狀，獲得短管5。進而，將製成之短管5插入結晶化玻璃製袖管4(熱膨脹係數為27×l0^{－ 7} /℃)之內孔中，且使袖管底端側之端面與短管5底端側之端面一致而成為整合體，於此狀態下使該整合體於電氣爐內進行熱處理，使短管5軟化，藉此獲得光插座1。再者，上述熱處理係以如下方式進行，即於電氣爐內以750℃加熱30分鐘後，以20℃/分鐘之升溫速度升溫至峰值溫度850℃為止，於峰值溫度850℃下保持10分鐘後，以20℃/分鐘之速度降溫。藉由該熱處理，短管5軟化，且熔解固定於袖管4。其次，自袖管4之開口部插入與OTDR(Optical Time Domain Reflectometer，光時域反射儀)(Anritsu股份有限公司製造MW9070B)連接之插塞套圈，使其PC連接短管端部5a，藉此測定短管5與插塞套圈之連接部之反射衰減量。再者，相對光軸之法線方向傾斜8°，對短管之端部5b(插塞套圈插入且PC連接一側之相反端部)施以平面研磨，藉此可原理上忽視端部之反射。

其結果，於將玻璃成型為棒狀之拉線成型以及使短管5軟化之再加熱成型過程中，未發現玻璃失透。又，由於短管5與結晶化玻璃製袖管4之熱膨脹係數差較小，故而短管5及袖管4中未產生裂紋或裂縫。進而，所得之反射衰減量為良好之值(45 dB)，因此實施例No.5之玻璃可較佳作為光插座使用。

雖使用特定形態對本發明加以有詳細說明，然而業者應明白，只要不偏離本發明之意圖及範圍，可進行各種變更以及變形。

又，本申請案依據於2005年6月29日所申請之日本專利申請案(日本專利特願2005－189614)，且引用其全文。

[產業上之可利用性]

如以上所說明，本發明之光學玻璃由硼矽酸玻璃構成，該硼矽酸玻璃之折射率為1.44~1.46、熱膨脹係數為10~50×10^{－ 7} /℃，液相黏度為10^{5 . 5} dPa．s以上，故而，可較好地用作有高性能、高精度要求之光學玻璃，具體而言係用於光插座等光通訊用元件之光學玻璃、尤其是使用於短管之光學玻璃。

又，本發明之光學玻璃亦可較佳用於光耦合器、光開關等光通訊用元件所使用之微透鏡、微稜鏡等。又，本發明之光學玻璃，並不限於光通訊用，可使用於廣泛用途中，例如亦可使用於攝像用透鏡等。又，本發明之光學玻璃，由於耐失透性等諸特性優良，故而亦可較佳用於套圈用玻璃，尤其是光連接器、短管套圈等中。

1．．．光插座

2．．．固持器

2a．．．固持器護手部

3．．．套圈保持構件(光插座用套圈保持構件)

4．．．結晶化玻璃製袖管

5．．．短管

5a．．．短管端部

5b．．．短管端部

圖1係實施例No.5之玻璃透過率曲線以及照射1.5 kW紫外線96小時後之實施例No.5之玻璃透過率曲線。

圖2係使用本發明之光學玻璃的光插座之縱剖面前視圖。

1．．．光插座

2．．．固持器

2a．．．固持器護手部

3．．．套圈保持構件(光插座用套圈保持構件)

4．．．結晶化玻璃製袖管

5．．．短管

5a，5b．．．短管端部

Claims (9)

1. 一種光學玻璃，其特徵在於：其係由硼矽酸玻璃所構成，該硼矽酸玻璃之折射率為1.44~1.46、30~300℃溫度範圍內之熱膨脹係數為10~50×10^-7 /℃，液相黏度為10^5.5 dPa．s以上，其中玻璃組成含有下述氧化物，以換算後質量百分比表示，SiO₂ 為75%以上。
2. 如請求項1之光學玻璃，其中對其照射1.5 kW紫外線96小時後，波長為405 nm時透過率之減少比例為8%以下。
3. 如請求項1或2之光學玻璃，其中玻璃組成含有下述氧化物，以換算後質量百分比表示，SiO₂ 為75%~85%、Al₂ O₃ 為1~7%、B₂ O₃ 為10~20%、MgO為0~5%、CaO為0~5%、BaO為0~5%、SrO為0~5%、ZnO為0~5%、Li₂ O為0~5%、Na₂ O為1~10%、K₂ O為0.1~7%、MgO+CaO+BaO+SrO+ZnO為0~5%、SnO₂ 為0~1%、及Cl₂ 為0~1%。
4. 如請求項1或2之光學玻璃，其中玻璃組成含有下述氧化物，以換算後質量百分比表示，SiO₂ 為75%~82%、Al₂ O₃ 為1~5%、B₂ O₃ 為12~18%、MgO為0~3%、CaO為0~3%、BaO為0~3%、SrO為0~3%、ZnO為0~3%、Li₂ O為0~3%、Na₂ O為1~5%、K₂ O為0.1~5%、MgO+CaO+BaO+SrO+ZnO為0~3%、SnO₂ 為0.1~0.5%、Cl₂ 為0~0.5%及Al₂ O₃ +K₂ O為3~10%。
5. 如請求項1或2之光學玻璃，其中玻璃組成中，以質量分率所求得之Na₂ O/K₂ O之值為0.05~40。
6. 如請求項1或2之光學玻璃，其中維氏硬度為700~1100。
7. 如請求項1或2之光學玻璃，其中上述光學玻璃用於光通訊用元件中。
8. 如請求項1或2之光學玻璃，其中上述光學玻璃用於光插座中。
9. 如請求項1或2之光學玻璃，其中上述光學玻璃使用於短管。