WO2007001048A1

WO2007001048A1 - 光学ガラス

Info

Publication number: WO2007001048A1
Application number: PCT/JP2006/312983
Authority: WO
Inventors: Syunsuke Fujita; Koichi Yabuuchi
Original assignee: Nippon Electric Glass Co., Ltd.
Priority date: 2005-06-29
Filing date: 2006-06-29
Publication date: 2007-01-04
Also published as: TWI387572B; CN101213150A; CN101213150B; US20090023575A1; TW200706509A; US7989379B2

Abstract

　屈折率、熱膨張係数が、それぞれ石英ガラスのそれに近く、さらに線引き成形や再加熱成形しても、失透等の欠陥がガラス表面に発現しない程度の良好な耐失透性を兼ね備えたガラス、具体的には、光通信用デバイスに使用される光学ガラス、特にスタブに使用する光学ガラスを提供すること。　本発明の光学ガラスは、屈折率が１．４４～１．４６、熱膨張係数が１０～５０×１０-7／°C、液相粘度が１０5.5ｄＰａ・ｓ以上のホウ珪酸ガラスからなることを特徴とする。

Description

明細書

光学ガラス

技術分野

[0001] 本発明は、光学デバイスに使用する光学ガラス、具体的には、光レセプタクル等の光通信用デバイスに使用する光学ガラスに関するものである。特に、本発明は、スタブに使用する光学ガラスに関するものである。

背景技術

[0002] 現在、スタブ（ガラスロッドとも称される）等が光通信用デバイスに使用されている。スタブ等は、光の結合、分波、分岐等の機能を付与することを目的として、光ファイバから出射される光源の光軸上に設置されるとともに、光レセプタクル等の光通信用デバイスに実装される。

[0003] 例えば、下記の特許文献 1には、半導体モジュールの本体に形成された内孔の基端部にスタブを揷着し、このスタブの先端面と、上記内孔の先端側に挿入されたブラダフヱルールの端面とを接触させる光レセプタクルが開示されている。そして、上記スタブにおけるフェルールの端面と接触する先端面（同文献では B面）は、球面研磨されている。さらに、近年、フェルールの内孔に揷着されるスタブを、スリーブの内表面に直接且つ熱処理により固着した光レセプタクルが検討されてレ、る。このような光レセプタクルは、スリーブとスタブが強固に固着され、且つ製造の低廉化および接続損失の低下が実現でき、更には気温の変動や高温高湿環境下に曝されても、スタブの接着位置が変化することがなくなり、結合効率の低下を可及的に抑制することができる。

特許文献 1 :特開平 4— 223412号公報

発明の開示

発明が解決しょうとする課題

[0004] 光レセプタクル等の光通信用デバイス中に搭載され、光ファイバと PC (physical c ontact)接続させて使用される特許文献 1の光学ガラスは、光ファイバとの光信号の出入力の際、接続ロスが少ないことが要求される。この接続ロスは、光ファイバと光学ガラスの屈折率差が大きい場合、光ファイバ端面や光通信用デバイスに搭載される部品端面で反射光が発生する不具合が生じるため、光学ガラスの屈折率は、石英ガラスからなる光ファイバの屈折率に近レ、ことが望ましレ、。

[0005] 光ファイバと略同等の低屈折率を有する光学ガラスとしては、ホウ珪酸ガラスがある。ホウ珪酸ガラスの屈折率を石英ガラスに近づけるためには、ガラス中の Si〇を必然的に多く含有させる必要がある。しかし、 Si〇含有量を多く含有させると、ガラスの再加熱および再軟化の際に、クリストバライト等の Si〇を主成分とする結晶がガラス表面に析出しやすくなる。

[0006] また、従来の光学ガラスは、十分な耐失透性を有していないことが多ぐ所望の寸法や形状とするための線引き成形や再加熱成形中に、ガラス表面から結晶が析出し、高精度が維持できないとともに、透明性が損なわれ、光学デバイス本来の光通信機能を果たすことができないという問題があった。

[0007] 具体的には、代表的なホウ珪酸ガラスとしてパイレックスガラス（登録商標'コーニング株式会社製）があるが、ノィレックスガラスは、液相粘度が 10⁵'°dPa' sと低いため、線引き成形や再加熱成形中に、ガラス表面から結晶が析出し、高精度が維持できないとともに、透明性が損なわれ、本来の光通信機能を果たすことができず、その結果、パイレックスガラスは、光通信用デバイスに使用することができなかった。

[0008] 一方、光通信用デバイスに使用される光学ガラスのビッカース硬度が光ファイバのビッカース硬度 (約 800)に比して著しく小さい場合、光学ガラスと光ファイバを接触させたとき、光ファイバ部が凸状、光学ガラス部が凹状になりやすぐ且つ精密研磨が極めて困難になるという問題があった。

[0009] また、光通信用デバイスに使用される光学ガラスの熱膨張係数が光ファイバの熱膨張係数よりも著しく大きい場合、両者に大きな残留応力が発生し、使用環境によっては光ファイバが突き出したり、引き込まれたりし、長期信頼性が問題となる場合があり、光学ガラスの熱膨張係数は、光ファイバの熱膨張係数に近いことが望まれている。

[0010] さらに、近年、光学デバイス中を通る光の出力が大きくなつている。高出力光あるいは紫外光を長時間照射すると、ガラスが着色し、その結果、ガラスの透過率が低下する。特に、紫外光の場合、その傾向が顕著であり、近年、耐紫外線性に優れた光学ガラスが要望されている。

[0011] そこで、本発明の目的は、屈折率、熱膨張係数が、それぞれ石英ガラスのそれに近ぐさらに線引き成形や再加熱成形しても、失透等の欠陥がガラス表面に発現しない程度の良好な耐失透性を兼ね備えたガラス、具体的には、光通信用デバイスに使用される光学ガラス、特にスタブに使用する光学ガラスを提供することである。更には、本発明の目的は、熱膨張係数が石英ガラスのそれに近いとともに、高出力の紫外光を長時間照射しても透過率が低下し難いガラス、具体的には、光通信用デバイスに使用される光学ガラス、特にスタブに使用する光学ガラスを提供することである。課題を解決するための手段

[0012] 本発明者らは、種々検討した結果、ホウ珪酸ガラスの屈折率、熱膨張係数、液相粘度等を適切な値に設定することで上記課題を解決し、本発明を提案するに至った。

[0013] 具体的には、上記目的を達成するために、本発明の光学ガラスは、屈折率が 1. 44 〜1. 46、 30〜300°Cの温度範囲における熱膨張係数が 10〜50 X 10— ⁷Z°C、液相粘度が 10⁵'⁵dPa' s以上のホウ珪酸ガラスを用いることを特徴としている。

[0014] 光学ガラスとして、ホウ珪酸ガラスを適用し、且つガラスの特性を上記のように規制することにより、光学デバイスとして好適な特性を光学ガラスに付与することができる。すなわち、本発明の光学ガラスは、屈折率が石英ガラスからなる光ファイバの屈折率と近似しているため、光ファイバ端面や光通信用デバイスに搭載される部品端面で反射光が発生する事態を回避できる。また、本発明の光学ガラスは、熱膨張係数が光ファイバの熱膨張係数と大きく相違していないため、両者に大きな残留応力が発生することがなぐつまり光ファイバが突き出したり、引き込まれたりすることがないため、光学デバイスの長期信頼性を確保することができる。さらに、本発明の光学ガラスは、耐失透性が良好であるため、所望の寸法や形状とするための線引き成形や再加熱成形中に、ガラス表面からクリストバライト等の結晶が析出することがなぐ高精度な成形を行うことができるとともに、熱処理中にガラスの透明性が損なわれる事態も生じないことから、光通信用デバイス本来の光通信機能を長期間維持することができる。

[0015] 第二に、本発明の光学ガラスは、 1. 5kWの紫外線を 96時間照射したとき、波長 40 5nmにおける透過率の減少割合が 8%以下であることを特徴としている。本発明の光学ガラスは、耐紫外線特性に優れるため、高出力の紫外線に長時間さらされた場合であっても、ガラスの透過率が低下しにくぐ光学デバイスの長期安定性を確保すること力 Sできる。

[0016] 第三に、本発明の光学ガラスは、ガラス組成として、下記酸化物換算の質量％で Si 〇 70〜85%、A1〇 1〜7%、 B〇 10〜20%、 MgO 0〜5%、 CaO 0〜5%

、： BaO 0〜5%、 SrO 0〜5% Zn〇 0〜5%、 Li〇 0〜5%、 Na〇 1〜10%、

K O 0. 1〜7%、 Mg〇 + Ca〇 + Ba〇 + SrO + ZnO 0〜5^ο/_ο、 SnO 0〜： 1%、 C

1 0〜1 %を含有することを特徴としている。

[0017] 第四に、本発明の光学ガラスは、ガラス組成として、下記酸化物換算の質量％で Si 〇 75〜82%、A1〇 1〜5%、 B〇 12〜： 18%、 MgO 0〜3%、 CaO 0〜3%

, BaO 0〜3%、 SrO 0〜3%、 Zn〇 0〜3%、 Li〇 0〜3%、 Na〇 1〜5%、

K O 0. 1〜5%、 Mg〇 + Ca〇 + Ba〇 + SrO + ZnO 0〜3^o/_o、 SnO 0. 1〜0. 5

%、 CI 0〜0. 5%、 Al O +K O 3〜： 10%を含有することを特徴としている。

[0018] 第五に、本発明の光学ガラスは、ガラス組成として、質量分率で Na O/K Oの値が 0. 05〜40であることを特徴としている。

[0019] 第六に、本発明の光学ガラスは、ビッカース硬度が 700〜： 1100であることを特徴としている。本発明の光学ガラスのビッカース硬度を上記の範囲に規制することにより、光学ガラスのビッカース硬度を光ファイバのビッカース硬度（約 800)と整合させることができ、光学ガラスと光ファイバを接触させたとき、光ファイバ部が凸状、光学ガラス部が凹状になり難ぐ且つ精密研磨を容易に実行することができる。

[0020] 第七に、本発明の光学ガラスは、光通信用デバイスに用いることを特徴としている。

[0021] 第八に、本発明の光学ガラスは、光レセプタクルに用いることを特徴としている。

[0022] 第九に、本発明の光学ガラスは、スタブに使用することを特徴としている。

[0023] 本発明でいう「液相粘度」は、液相温度におけるガラスの粘度をいう。ガラスの液相温度は、 297〜500 x mの粉末状の試料を白金製のボートに入れ、温度勾配を有する電気炉に 3時間保持した後、空気中で放冷し、次いでガラス中に結晶が析出し始めた温度を指す。液相粘度は、白金引き上げ法で求めた粘度から粘度曲線を作成し、この粘度曲線から液相温度に相当するガラスの粘度を算出することで求めた値を指す。なお、ガラス表面を研磨すると、ガラス中に析出した結晶の析出位置が判別しやすくなる。

[0024] 本発明でいう「屈折率」は、 1550nmにおける屈折率を指し、「熱膨張係数」はディラトメーターで測定した 30〜300°Cの温度範囲における平均熱膨張係数を指し、「ビッカース硬度」は、 JIS Z2244に準拠した方法で測定した値を指す。

[0025] 本発明でいう「1. 5kWの紫外線を 96時間照射したとき、波長 405nmにおける透過率の減少割合」とは、以下のような手順で測定した値を指す。まず、光学研磨された厚さ 5mmの板ガラスに対し、分光光度計 UV—3100PC (株式会社島津製作所製 )を用いて、波長 405nmにおける透過率 Tを測定する。次に、この板ガラスに対し、

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高圧水銀ランプ照射装置 (岩崎電気株式会社製 UE0151— 326— 03C— 002、ランプタイプ H (M) 015— L31)を用いて、板ガラスの厚さ方向に 1. 5kWの紫外線を 9 6時間照射する。なお、光源と板ガラスの間隔は、 27cmとする。その後、分光光度計 UV— 3100PC (株式会社島津製作所製）を用いて、波長 405nmにおける紫外線照射後の板ガラスの透過率 Tを測定する。そして、紫外線照射後の波長 405nmにお

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ける透過率の減少割合（100 X (τ 1 -τ 2)/τ %)を算出する。

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発明の効果

[0026] 本発明の光学ガラスは、屈折率、熱膨張係数、ビッカース硬度が、それぞれ石英ガラスのそれに近いことに加えて、耐紫外線特性も良好であり、更には線引き成形や再加熱成形しても、失透等の欠陥がガラス表面に発現せず、良好な耐失透性を兼ね備えている。

図面の簡単な説明

[0027] [図 1]実施例 No. 5のガラスの透過率曲線および 1. 5kWの紫外線を 96時間照射したときの実施例 No. 5のガラスの透過率曲線である。

[図 2]本発明の光学ガラスを用いた光レセプタクルを示す縦断正面図である。

符号の説明

[0028] 1 光レセプタクル

2 ホルダー 2a ホルダー鍔部

3 フヱルール保持部材（光レセプタクル用フヱルール保持部材）

4 結晶化ガラス製スリーブ

5 スタブ

5a スタブ端部

5b スタブ端部

発明を実施するための最良の形態

[0029] 本発明の光学ガラスにおいて、屈折率は、 1. 44〜： 1. 46、好ましくは 1. 449〜： 1.

46である。屈折率を 1. 44より小さくするには、 SiOの含有量を極めて増やさなければならず、その結果、ガラスの高温粘度が増大し、ガラスの溶融性（生産性）が悪化する。さらに、屈折率が 1. 44より小さいと光ファイバのコア屈折率（1. 449)との差力 S 大きくなることにより、光ファイバ端面や光通信用デバイスに搭載される部品端面で反射光が発生し、光通信において接続ロスが発生する。同様に、屈折率が 1. 46より大きくなると、光ファイバのコア屈折率との差が大きくなることにより、光ファイバ端面や光通信用デバイスに搭載される部品端面で反射光が発生し、光通信において接続ロスが発生する。

[0030] 本発明の光学ガラスにおいて、 30〜300°Cの温度範囲における熱膨張係数は 10 〜50 X 10— ⁷/°C、好ましく ίま 25〜45 X 10— ⁷/。C、より好ましく ίま 28〜43 X 10— ⁷/°C である。熱膨張係数が 10 X 10— ⁷/°Cより小さいと、 SiOの含有量を極めて増やさなければならず、その結果、ガラスの高温粘度が増大し、ガラスの溶融性が悪化する。熱膨張係数が 50 X 10— ⁷/°Cより大きいと、光ファイバと光学ガラスの熱膨張係数の差が大きくなることで両者間に生じる残留応力が大きくなり、使用環境によっては光フアイバが突き出したり、引き込まれたりし、光学デバイスの長期信頼性が乏しくなる。

[0031] 本発明の光学ガラスにおいて、液相粘度は 10⁵'⁵dPa' s以上、好ましくは 10⁵'⁷dPa' s 以上、より好ましくは 10⁵'⁹dPa' s以上、さらに好ましくは lO^dPa' s以上、最も好ましくは 10⁶'²dPa' s以上である。液相粘度力 S l 0⁵'⁵dPa' s未満であると、線引き成形や再カロ熱成形中に、ガラス表面から結晶が析出し、高精度が維持できないとともに、透明性が損なわれ、光通信用デバイス本来の光通信機能が損なわれやすくなる。また、一般的に、ガラスの特性改善は、何らかの特性を低下させることによって達成され、他の特性といわゆるトレードオフの関係となり易レ、。ここで、屈折率、熱膨張係数等のガラスに要求される種々の特性を満たすためのバランスを考慮すると、ガラスの液相粘度は 10⁸'⁶dPa ' s以下に設計することが目安となる。

[0032] 具体的には、液相粘度が 10⁵'⁵dPa ' s以上であると、 20 X 20 X 5mmの片面を鏡面研磨したガラスを線弓 Iき成形に適した粘度 l( °dPa ' _Sとなる温度に保持した熱処理炉内に 60分間放置した後、これを取り出し、結晶の析出の有無を光学顕微鏡で観察しても、結晶の析出は認められない。しかし、液相粘度が 10⁵'⁵dPa ' s未満であると、 2 0 X 20 X 5mmの片面を鏡面研磨したガラスを線引き成形に適した粘度 10⁶'°dPa ' s となる温度に保持した熱処理炉内に 60分間放置した後、これを取り出し、結晶の析出の有無を光学顕微鏡で観察すると、結晶の析出が認められる。

[0033] 同様にして、液相粘度が 10⁵'⁵dPa ' s以上であると、 20 X 20 X 5mmの片面を鏡面研磨したガラスを再加熱成形に適した粘度 10⁸'⁵dPa · sとなる温度に保持した熱処理炉内に 60分間放置した後、これを取り出し、結晶の析出の有無を光学顕微鏡で観察しても、結晶の析出は認められない。しかし、液相粘度が l( ⁵dPa ' s未満であると、 2 0 X 20 X 5mmの片面を鏡面研磨したガラスを再加熱成形に適した粘度 10⁸'⁵dPa ' s となる温度に保持した熱処理炉内に 60分間放置した後、これを取り出し、結晶の析出の有無を光学顕微鏡で観察すると、結晶の析出が認められる。

[0034] したがって、ガラスの液相温度を 10⁵'⁵dPa ' s以上とすることで、再加熱成形や線引き成形しても、失透等の欠陥がガラス表面に発現しない良好な耐失透性を兼ね備えた光学ガラスを得ることができる。

[0035] 本発明の光学ガラスにおいて、ビッカース硬度は好ましくは 700〜： 1100、より好ましくは 750〜1050、更に好ましくは 800〜1000である。ガラスと光ファイバの硬度差が大きく、例えばビッカース硬度 700未満であると、光レセプタクルにおいてスタブとプラグフヱルールを突き合わせた場合、プラグフェルール先端の光ファイバ部が凸状、光学ガラス部が凹状になりやすい。一方、ビッカース硬度が 1100より大きいと、光ファイバ部が凹状、光学ガラス部が凸状になりやすい。

[0036] 本発明の光学ガラスにおいて、 1. 5kWの紫外線を 96時間照射したとき、波長 405 nmにおける透過率の減少割合は 8%以下が好ましぐ 4%以下がより好ましい。近年、多くの光学デバイスにレーザー光等の高出力光源が使用されつつある。良好な光の透過性を利用して、ガラスは、光学デバイス中で光を絞ったり、平行光にしたり、屈折したりする目的で種々の光学デバイスに使用されている。し力しながら、ガラスは、高出力光あるいは紫外光を長時間照射すると、ガラスが着色すること（一般的に、ソラリゼーシヨンと称される）があり、高出力の紫外光を用いた光学デバイスに使用できない場合があった。そこで、高出力の紫外光を長時間照射しても、透過率が低下し難いガラスであれば、光学デバイスにおいて、不当な使用制限が課されることがなぐ特に、長期信頼性が要求される光通信用デバイスに好適に使用することができる。具体的には、 1. 5kWの紫外線を 96時間照射したとき、波長 405nmにおける透過率の減少割合が 8%より大きいと、光学ガラスとして、長期間使用したときにガラスが着色するとともに、透過率が低下し、その結果、光学特性が劣化するため、光学デバイスの長期信頼性が担保できなくなる虞が生じる。特に、レーザー光等の高出力光源を使用する光学デバイスの場合、長期間の使用により、透過率が減少する割合が大きくなるため、本用途では本発明がもたらす効果をより的確に享受することができる。

[0037] 本発明の光学ガラスにおいて、 1. 5kWの紫外線を 96時間照射したとき、波長 365 nmにおける透過率の減少割合は 15%以下が好ましぐ 8%以下がより好ましい。 1. 5kWの紫外線を 96時間照射したとき、波長 365nmにおける透過率の減少割合が 1 5%より大きいと、光学ガラスとして、長期間使用したときにガラスが着色するとともに、透過率が低下し、その結果、光学特性が劣化するため、光学デバイスの長期信頼性を担保し難くなる。特に、レーザー光等の高出力光源を使用する光学デバイスの場合、長期間の使用により、透過率が減少する割合が大きくなるため、本用途では本発明がもたらす効果をより的確に享受することができる。

[0038] 本発明者らは、光学ガラスとして必要な諸特性を維持しつつ、特に耐失透性向上の手段として、 SiO系の結晶が析出し難い組成を検討した。種々の検討を重ねた結果、 B O、 Al〇、 Na 0、 K〇を適当量含有させることで、 SiO系の結晶の析出を抑制でき、ガラスの耐失透性が向上することを見出した。

[0039] 具体的には、本発明のガラスは、熱膨張係数が 10〜50 X 10— ⁷/°C、液相粘度が 1 0⁵'⁵dPa ' s以上となるように、質量⁰ /₀で、 SiO 70〜85%、Α1 Ο 1〜7%、： B O 1

0〜20%、 Mg〇 0〜5%、 CaO 0〜5%、 Ba〇 0〜5%、 SrO 0〜5%、 ZnO 0 〜5%、 Li〇 0〜5%、 Na〇 1〜10%、 K〇 0. 1〜7%、 Mg〇 + CaO + BaO

+ Sr〇 + Zn〇 0〜5%、 Sn〇 0. 1〜1 %、 CI 0〜1 %の組成範囲内力も適宜選択して作製するのが好ましい。

[0040] また、本発明のガラスは、熱膨張係数が 10〜50 X 10— ⁷/°C、液相粘度が 10⁵'⁵dPa •s以上となるように、質量⁰ /₀で、 Si〇 75〜82%、A1〇 1〜5%、 B〇 12〜： 18

%、 Mg〇 0〜3%、 CaO 0〜3%、 Ba〇 0〜3%、 SrO 0〜3%、 ZnO 0〜3% 、 Li〇 0〜3%、 Na〇 1〜5%、 K〇 0. 1〜5%、 Mg〇 + CaO + Ba〇 + Sr〇 +

ZnO 0〜3%、 SnO 0. 1 ~0. 5%、 CI 0〜0. 5%、A1〇 +K〇 3〜： 10%の組成範囲内から適宜選択して作製するのがさらに好ましい。

[0041] 各成分の範囲を上記のように限定した理由を述べる。

[0042] SiOは、ガラスの骨格を形成する成分であり、屈折率を低下させ、耐候性を向上させる効果があり、必須の成分である。その含有量は 70〜85%、好ましくは 73〜83% 、より好ましくは 75〜80%である。 SiOが 85%より多くなると、 SiO主成分の結晶析出を増大し、耐失透性が損なわれる傾向がある。また、高温粘度が極めて高くなるので、溶融温度が 1700°Cを超える高温となり、ガラスの溶融性に問題が生じ易くなる。一方、 Si〇が 70%より少なくなると、屈折率が高ぐ熱膨張係数が高ぐビッカース硬度が小さくなり、光学デバイスとして、必要な特性が維持できなくなる虞がある。

[0043] Al Oは、 Si〇と共にガラスの骨格を形成する成分であり、耐失透性の向上に寄与する成分である。特に Si〇との置換によって、耐失透性を極めて向上させることができる。その含有量は 1〜7%、好ましくは 1〜5%、より好ましくは 1〜3%である。 A1〇力 7%より多くなると、高温粘度を著しく高めてしまうので、ガラスの溶融性が悪化する。一方、 Al O力 l %より少なくなると、耐失透性が損なわれ易くなる。

[0044] B Oは、 Si〇、 Al Oと同様にガラスの骨格を形成する成分である力高温粘度を低下させる効果があり、溶融温度を低くし、ガラスの生産性を高めるために必須の成分である。その含有量は 10〜20%、好ましくは 10〜： 18%、より好ましくは 12〜： 18% である。 B Oが 20%より多くなると、溶融時の成分揮発が顕著となり、脈理等の異質ガラスの形成を助長し、均質なガラスを得られなくなるという問題が生じ易くなる。また

、分相傾向を強めることもある。一方、 B〇が 10%より少なくなると、高温粘度が高くなり、ガラスの溶融性が悪くなるば力りでなぐ屈折率も高くなる虞がある。

[0045] Na〇は、高温粘度を低下させる効果があり、溶融温度を低くし、ガラスの生産性を高めるための成分である。その含有量は 1〜： 10%、好ましくは 1〜7%、より好ましくは 1〜5%である。 Na〇が 10%より多くなると、 B Oとの結びつきが強くなり、分相傾向を強め、均質なガラスを得に《なる。また、熱膨張係数が高くなり、光学デバイスとして、必要な特性が維持できなくなる。一方、 Na Oが 1 %より少なくなると、高温粘度が高くなり、ガラスの溶融性が悪くなる虞がある。

[0046] K〇は、 Al Oと同様に耐失透性の向上に寄与する成分である。し力し、 K Oは、高温粘度を高める傾向が強いので、溶融性と耐失透性を両立させるために、 B Oや

Na Oと共用する必要がある。その含有量は 0. 1〜7%、好ましくは 0. 3〜5%、より好ましくは 0. 6〜4%である。 K Oが 7%より多くなると、溶融性が悪化し易くなる。一

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方、 K〇が 0· 1 %より少なくなると、耐失透性を確保し難くなる。

[0047] 本発明のガラスにおいて、 Al Oと K〇を共用すれば、さらに良好な耐失透性を得ることができる。その合量は 3〜： 10%、好ましくは 4〜7%である。これら合量が 3%より少なくなると、線引き成形や再加熱成形がなされる粘度領域 10⁶'^Q〜10⁸'⁵dPa ' _S付近でガラスが失透する場合があり、十分な耐失透性を得られない虞がある。一方、これら合量が 10%より多くなると、ガラスの溶融性が悪くなる傾向がある。

[0048] Li〇は、高温粘度を顕著に低下させる効果があるものの、屈折率、熱膨張係数も顕著に高めてしまう傾向があるため、その含有量は 0〜5%、好ましくは 0〜3%とする

[0049] Mg〇、 CaO、 BaO、 SrO、 ZnOは、高温粘度の低下や分相の抑制に効果がある力いずれも屈折率、熱膨張係数を高め、ビッカース硬度を低下させる傾向が高ぐ光学デバイスとして、必要な特性が維持できなくなる虞があるので、これらの成分は、合量で 0〜 5 %、好ましくは 0〜 3 %に制限するのが望ましい。

[0050] Sn〇は、清澄剤として作用する成分である。本発明のガラスは、溶融時における粘度域である 10²'⁵dPa ' sに相当する温度が 1600°C〜1700°Cとなる力 SnOはこの温度域での清澄作用を有するため、好適である。その含有量は 0〜1%、好ましくは 0 .：!〜 0. 5%である。 SnOカ％より多くなると、 SnOを核とする結晶が析出しやすくなり、耐失透性が低下し易くなる。

[0051] C1は、 Sn〇と共用して、清澄剤として添カ卩することができる。その含有量は 0〜1 %

、好ましくは 0〜0. 5%である。 C1力 l %より多くなると、耐失透性が低下し易くなる。

[0052] なお、上記成分以外にも本発明のガラス特性を損なわない範囲で他の成分を 10% まで含有させることができる。

[0053] 本発明のガラスは、ガラス組成として、質量分率で Na O/K Oの値が 0. 05〜40 であることが好ましぐ 0.：!〜 15であることがより好ましぐ 0. 3〜7であることが更に好ましい。本発明者らは、鋭意努力の結果、 Na O/K Oの値を所定範囲に規制すれば、紫外光を長時間照射しても、透過率（特に、波長 405nmおよび/または波長 36 5nmにおける透過率）が減少しないことを見出した。すなわち、 Na O/K Οの値を所定範囲に規制すれば、光学デバイスを長期間使用しても、ガラスが着色しないため、透過率が減少する事態を抑止することができ、その結果、光学デバイスの長期信頼性を担保することができる。特に、レーザー光等の高出力光源を使用しても、ガラスの透過率の減少を抑制できるため、この用途で本発明の効果をより的確に享受することができる。質量分率で Na O/K Oの値が 0. 05未満であれば、紫外線を長期間照射すると、経時的にガラスが着色するとともに、透過率が減少し、光学デバイスの長期信頼性を担保し難くなる。同様にして、質量分率で Na O/K〇の値が 40より大きいと、紫外線を長期間照射した場合、経時的にガラスが着色するとともに、透過率が減少し、光学デバイスの長期信頼性を担保し難くなる。

実施例

[0054] 以下、本発明を実施例に基づいて詳しく説明する。

[0055] 本発明の実施例（試料 No.：!〜 6)を表 1に示し、本発明の比較例（試料 No. 7)を表 2に示す。

[0056] [表 1] 実》 S例

IMo.1 No.2 No.3 No.4 No.5 No.6 ガラス組成 (質量％)

SiO_z 75.3 76.8 77.2 77.5 79.2 80.2

Al₂0₃ 2.0 3.7 2.7 1.5 2.5 2.2

B₂0₃ 15.2 12.7 13.7 16.7 13.4 12.1

MgO ― 0.5 一 ― 一一

BaO 1.2 一 0.5 一一

ZnO 一 1.0 一一一

Li_zO ― ― 0.5 一 ― ―

Na_zO 3.6 4.4 1.9 1.0 2.9 1.7 ,ο 2.5 0.7 3.3 3.1 1.6 3.6

SnO_z 0.2 0.2 0.1 0.2 0.4 0.2

Cl₂ 0.1

MgO+ CaO+ BaO + SrO+ZnO 1.2 1.5 0.5 一 ― 一

Al_z0₃+K_zO 4.5 4.4 6.0 4.6 4.1 5.8

Na₂0ノ K₂0(質量分率） 1.44 6.29 0.58 0.32 1.81 0.47 屈折率 1.458 1.453 1.457 1.452 1.452 1.454 熱 «張係数（x io—⁷/°c) 40.5 36.6 37.7 30.8 32.5 35.4 ピツカ一ス硬度 770 790 800 810 800 820 液相粘度 (dPa-s) 1が. 10⁶⁴ 10" 10" 10" 10" 耐失透性 1 O^e' °ePa's-60分 O O O O O O

1 O⁸. ^sdPa -s-60分 O O O O O O ]

比較例

No.7

ガラス組成 (質量％)

Si0₂ 67.9

Al₂0₃ 1.0

B₂0₃ 12.7

MgO ——

BaO

ZnO — u₂o —

Na_zO 12.3

2ο 4.9

SnO_z ——

Cl₂ 0.1

MgO+CaO+BaO + SrO+ZnO 1.1

Al₂0₃+K₂0 5.9

Na₂0ノ K₂0(質量分率） 2.51 屈折率 1.497 熱膨張係数（X 10_⁷/°C) 86.0 ピッカース硬度 550 液相粘度 (cPa-s) 10" 耐失透性 10^{6 o}dPa's-60分 X

1 0^{8 5}dPa's-60分 X [0058] 各試料は次のようにして調製した。まず表 1、 2に示す組成になるようにガラス原料を調合し、白金ノレッボを用いて 1650°Cで 6時間溶融した。溶融後、融液をカーボン板上に流し出し、更にァニール後、各測定に適した試料を作製した。

[0059] 屈折率は、屈折率計（カルニユー株式会社製 KPR— 200)を用いて、 1550nmにおける測定値を示した。

[0060] 熱膨張係数はディラトメーターを用いて 30〜300°Cの温度範囲における平均熱膨張係数を測定した。

[0061] ビッカース硬度は、 JIS Z2244に準拠した方法で測定した。

[0062] 液相粘度は、白金引き上げ法で求めた粘度から粘度曲線を作成し、この粘度曲線力も液相温度に相当するガラスの粘度を算出することで求めた。液相温度は、 297 〜500 x mの粉末状の試料を白金製のボートに入れ、温度勾配を有する電気炉に 3 時間保持した後、空気中で放冷し、光学顕微鏡を用いてガラス中に結晶が析出し始めた温度を測定することで求めた。

[0063] l( °dPa ' sにおける耐失透性は、 20 X 20 X 5mmの片面を鏡面研磨した各ガラス試料を線引き成形に適した粘度 10⁶'^QdPa ' sとなる温度に保持した熱処理炉内に 60 分間放置した後、これを取り出し、結晶の析出の有無を光学顕微鏡で観察し、結晶の析出が認められなかったものを〇、結晶の析出が認められたものを Xとした。

[0064] 10⁸'⁵dPa ' sにおける耐失透性は、 20 X 20 X 5mmの片面を鏡面研磨した各ガラス試料を再加熱成形に適した粘度 10⁸'⁵dPa ' sとなる温度に保持した熱処理炉内に 60 分間放置した後、これを取り出し、結晶の析出の有無を光学顕微鏡で観察し、結晶の析出が認められなかったものを〇、結晶の析出が認められたものを Xとした。

[0065] 表 1から明らかなように、実施例 No.：!〜 6のガラスは、屈折率が 1. 452〜1. 458 であり、光ファイバのコアの屈折率と近似していた。熱膨張係数は 30. 8-40. 5 X 1 o_⁷Z°cと小さな値であり、光ファイバの熱膨張係数との差は小さかった。ビッカース硬度は 770〜820であり、光ファイバのビッカース硬度と近似していた。液相粘度は 1 ( ²dPa ' s以上であり、ガラスの耐失透性が良好であった。さらに、 l( °dPa ' sにおける耐失透性および 10⁸'⁵dPa · sにおける耐失透性も良好であった。

[0066] その結果、実施例 No.：!〜 6のガラスは、屈折率、熱膨張係数、ビッカース硬度がそれぞれ光ファイバのそれと近似しており、ガラスの再加熱成形や線弓 Iき成形中にガラス表面から結晶が析出することはないため、高精度に成形でき、光通信用デバイス

[0067] さらに、実施例 No. 5のガラスについて、 1. 5kWの紫外線を 96時間照射したとき、波長 405nmにおける透過率の減少割合を測定したところ、 3. 88%であった（図 1参照）。同様にして、実施例 No. 5のガラスについて、波長 365nmにおける透過率の減少割合を測定したところ、 8. 93%であった。なお、 1. 5kWの紫外線を 96時間照射したとき、波長 405nmまたは 365nmにおける透過率の減少割合は、以下のような手順で測定した。まず、光学研磨された厚さ 5mmの板ガラスに対し、分光光度計 U V— 3100PC (株式会社島津製作所製）を用いて、波長 405nmまたは 365nmにおける透過率を測定した。次に、この板ガラスに対し、高圧水銀ランプ照射装置 (岩崎電気株式会社製 UE0151— 326— 03C— 002、ランプタイプ H (M) 015— L31)を用いて、板ガラスの厚さ方向に 1. 5kWの紫外線を 96時間照射した。なお、光源と板ガラスの間隔は、 27cmとした。その後、分光光度計 UV— 3100PC (株式会社島津製作所製）を用いて、波長 405nmまたは 365nmにおける紫外線照射後の板ガラスの透過率を測定した。そして、波長 405nmまたは 365nmにおける紫外線照射後の透過率の減少割合を算出した。

[0068] 一方、比較例 No. 7のガラスは、液相粘度は 10⁵'²dPa' sであるため、ガラスの再加熱成形や線引き成形中にガラス表面から結晶が析出し、高精度に成形することができず、光通信用デバイス、特に、光レセプタクルのスタブとして実装することができないと考えられる。

[0069] 次に、本発明のガラスを図 2に示すような光レセプタクルに適用した応用例を示す。

[0070] 図 2に示すように、光レセプタクル 1は、基端側の端部に鍔部 2aを有するホルダー 2 の内部に、フェルール保持部材 3を装着したものである。まず、表 1の実施例 No. 5 のガラスを線弓 Iき成形によりロッド状に成形して、スタブ 5を得た。さらに、作製したスタブ 5を結晶化ガラス製スリーブ 4 (熱膨張係数 27 X 10— ⁷/°C)の内孔に揷入し、スリ一ブの基端側の端面とスタブ 5の基端側の端面とを合致させて組み込み体とした状態で、この組み込み体を電気炉中で熱処理し、スタブ 5を軟化させることによって光レセプタクル 1を得た。なお、上記熱処理は、電気炉で 750°C30分間加熱した後、 20 °CZ分の昇温速度でピーク温度 850°Cまで昇温し、ピーク温度 850°Cで 10分保持した後、 20°C/分で降温することで行った。この熱処理により、スタブ 5は軟ィ匕し、スリーブ 4に融着固定された。次に、スリーブ 4の開口部から OTDR (アンリツ株式会社製 MW9070B)と接続したプラグフェルールを揷入し、スタブ端部 5aと PC接続させることによって、スタブ 5とプラグフェルールとの接続部における反射減衰量を測定した。なお、スタブの端部 5b (プラグフヱルールが挿入され、 PC接続される側の反対の端部）を光軸の法線方向に対し 8° 斜めにフラット研磨することで端部の反射を原理的に無視できるようにした。

[0071] その結果、ガラスをロッド状に成形する線引き成形およびスタブ 5を軟化させる再カロ熱成形において、ガラスに失透は認められなかった。また、スタブ 5と結晶化ガラス製スリーブ 4との熱膨張係数差が小さかったため、スタブ 5やスリーブ 4における割れやクラックの発生がなかった。さらに、得られた反射減衰量は良好な値 (45dB)であり、実施例 No. 5のガラスは、光レセプタクルとして好適に使用できた。

[0072] 本発明を特定の態様を用いて詳細に説明したが、本発明の意図と範囲を離れることなく様々な変更および変形が可能であることは、当業者にとって明らかである。

尚、本出願は、 2005年 6月 29日付で出願された日本特許出願（特願 2005— 189 614)に基づいており、その全体が援用される。

産業上の利用可能性

[0073] 以上に説明したとおり、本発明の光学ガラスは、屈折率が 1. 44〜： 1. 46、熱膨張係数が 10〜50 X 10— ⁷/°C、液相粘度が 10⁵'⁵dPa ' s以上のホウ珪酸ガラスからなるため、高性能、高精度が求められる光学ガラス、具体的には光レセプタクル等の光通信用デバイスに用いる光学ガラス、特にスタブに使用する光学ガラスとして好適である。

[0074] また、本発明の光学ガラスは、光力ブラ、光スィッチ等の光通信用デバイスに使用するマイクロレンズ、マイクロプリズム等にも好適に使用できる。また、本発明の光学ガラスは、光通信用に限らず、幅広い用途で使用することができ、例えば撮像用レンズ等にも使用できる。また、本発明の光学ガラスは、耐失透性等の諸特性が優れるため、フェルール用ガラス、特に光コネクタ、スタブフェルール等にも好適に使用可能である。

Claims

請求の範囲屈折率が 1. 44〜： 1. 46、 30〜300°Cの温度範囲における熱膨張係数が 10〜50 X 10— 7/°C、液相粘度が 105'5dPa' s以上のホウ珪酸ガラスからなることを特徴とする光学ガラス。

1. 5kWの紫外線を 96時間照射したとき、波長 405nmにおける透過率の減少割合が 8%以下であることを特徴とする請求項 1に記載の光学ガラス。

ガラス組成として、下記酸化物換算の質量％で SiO 70〜85%、Α1 Ο 1〜7%

2 2 3

、 B O 10〜20%、 Mg〇 0〜5%、 CaO 0〜5%、 Ba〇 0〜5%、 SrO 0〜5%

2 3

、ZnO 0〜5%、Li O 0〜5%、 Na O 1〜： 10%、K O 0. 1〜7%、 MgO + Ca

2 2 2

〇 + BaO + SrO + ZnO 0〜5%、 SnO 0〜： !％、 CI 0〜1 %を含有することを特

2 2

徴とする請求項 1または 2に記載の光学ガラス。

ガラス組成として、下記酸化物換算の質量％で SiO 75〜82%、A1 0 1〜5%

2 2 3

、： B O 12〜： 18%、 Mg〇 0〜3%、 CaO 0〜3%、： Ba〇 0〜3%、 Sr〇 0〜3%

2 3

、ZnO 0〜3%、： Li O 0〜3%、 Na O 1〜5%、 K O 0. 1〜5%、 MgO + Ca〇

2 2 2

+ BaO + SrO + ZnO 0〜3^ο/_ο、 SnO 0.：!〜 0. 5%、 CI 0〜0. 5%、 Al O +K

2 2 2 3

O 3〜： 10%を含有することを特徴とする請求項 1〜3のいずれかに記載の光学ガラス。

ガラス組成として、質量分率で Na O/K〇の値が 0. 05〜40であることを特徴とする請求項 1〜4のいずれかに記載の光学ガラス。

ビッカース硬度が 700〜1100であることを特徴とする請求項 1〜5のいずれかに記載の光学ガラス。

光通信用デバイスに使用することを特徴とする請求項 1〜6のいずれかに記載の光学ガラス。

光レセプタクルに使用することを特徴とする請求項 1〜7のいずれかに記載の光学ガラス。

スタブに使用することを特徴とする請求項 1〜8に記載の光学ガラス。