JPH0274539A - 赤外線透過性ガラスファイバー - Google Patents
赤外線透過性ガラスファイバーInfo
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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
- C03C13/044—Chalcogenide glass compositions containing halogen, e.g. chalcohalide 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］
水元用は、長波長領域まで良好な赤外線透過性を示し、
特に産業上、センサー及び光導波路用の材料として５〜
１２μｍの波長域に於て、低損失な光透過窓を有する赤
外線透過性ファイバーの作成に達するガラス材料に関す
るものである。
特に産業上、センサー及び光導波路用の材料として５〜
１２μｍの波長域に於て、低損失な光透過窓を有する赤
外線透過性ファイバーの作成に達するガラス材料に関す
るものである。
［従来の技術］
従来、赤外線透過性ガラス材料としては、カルコゲン元
素を原料として含むカルコゲナイドガラスが有望視され
ている。カルコゲナイドガラスの例としては、△ｓ−８
及び又はＳｅ系ガラス、Ｇｅ−８及び又はＳｅ系ガラス
及びＱｃ−ＡＳ−８ｅ−Ｔｅ系ガラスファイバーなど、
組成にＱｅ。
素を原料として含むカルコゲナイドガラスが有望視され
ている。カルコゲナイドガラスの例としては、△ｓ−８
及び又はＳｅ系ガラス、Ｇｅ−８及び又はＳｅ系ガラス
及びＱｃ−ＡＳ−８ｅ−Ｔｅ系ガラスファイバーなど、
組成にＱｅ。
Ａｓ、Ｓ、Ｓｅ及びＴｅ等を含む材料が調べられている
。しかしながら、これらの赤外線透過性ガラスファイバ
ーは以上に述べる点ぐ欠点が有り、波長１０μｍ以上で
低損失な光透過性が得られないのが現状である。
。しかしながら、これらの赤外線透過性ガラスファイバ
ーは以上に述べる点ぐ欠点が有り、波長１０μｍ以上で
低損失な光透過性が得られないのが現状である。
［発明が解決しようとする課題１
カルコゲナイドガラス元素であるｓ、ｓｅ及びＴｅとＧ
ｅ及びＡＳ等を組成成分として含むカルコゲナイドガラ
スフアイバーーでは、ＡＳ−３又はＳｅ結合、Ｇｅ−８
又はＳｅ結合の格子振動の多音子吸収によって、長波長
域での光透過性が制限されている。例えば、Δｓ−３系
ガラスフフィバ−では６μｍ以上、Ｑｅ−３ｅ系ガラス
フアイバーでは８μ范以上、Ｇｅ−Δ５−８ｅ系ガラス
フアイバーでは９μｍ以上、Ｑｅ−Δ５−８ｅ−Ｔｅ系
ガラスファイバーでは、１０μｍ以上の波長域で上述９
た原料元素間の結合に基づく多音子吸収によって光損失
が制限されているのが現状であり、より長波長域で低損
失な光ファイバーを供するのは事実−［困難である。
ｅ及びＡＳ等を組成成分として含むカルコゲナイドガラ
スフアイバーーでは、ＡＳ−３又はＳｅ結合、Ｇｅ−８
又はＳｅ結合の格子振動の多音子吸収によって、長波長
域での光透過性が制限されている。例えば、Δｓ−３系
ガラスフフィバ−では６μｍ以上、Ｑｅ−３ｅ系ガラス
フアイバーでは８μ范以上、Ｇｅ−Δ５−８ｅ系ガラス
フアイバーでは９μｍ以上、Ｑｅ−Δ５−８ｅ−Ｔｅ系
ガラスファイバーでは、１０μｍ以上の波長域で上述９
た原料元素間の結合に基づく多音子吸収によって光損失
が制限されているのが現状であり、より長波長域で低損
失な光ファイバーを供するのは事実−［困難である。
従って、本発明の目的は、長波長域で光透過性をＪ＋
シ、しかもファイバー紡糸中にも結晶化しない安定な赤
外線透過性材ｖ１を供し、上記ガラス材ｒ１を用いた低
損失で長尺なガラスファイバーを提供する点にある。
シ、しかもファイバー紡糸中にも結晶化しない安定な赤
外線透過性材ｖ１を供し、上記ガラス材ｒ１を用いた低
損失で長尺なガラスファイバーを提供する点にある。
［課題を解決づるための手段］
ｌ−開目的を達成するため、本発明は組成比がそれぞれ
Ｓｅが２０〜ｙｏａｔ、％、Ｔｅが１０〜４０ａｔ、％
及び１が２０〜４８ａｔ、％から成り、その組成比の合
８１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。
Ｓｅが２０〜ｙｏａｔ、％、Ｔｅが１０〜４０ａｔ、％
及び１が２０〜４８ａｔ、％から成り、その組成比の合
８１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。
ここで１本べた３ｅ−Ｔｅ−１系カルコゲナイドガラス
に関してはジエイ・ルーカスはか、「ニスビイ アイ
イー」第８４３巻、インフラレッドオプチカル マテリ
アルズ アンド ファイパースＶＪ （Ｊ 、 Ｌｕｃ
ａｓ ｅｔ ａｔ、 ＳＰＩ［Ｖｏｌ、８４３１ｎｒｒ
ａｒｅｄ ｏｐｔｉｃａｌ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ ａｎ
ｄ Ｆｉｂｅｒｓ Ｖ（１９８７）Ｐ。
に関してはジエイ・ルーカスはか、「ニスビイ アイ
イー」第８４３巻、インフラレッドオプチカル マテリ
アルズ アンド ファイパースＶＪ （Ｊ 、 Ｌｕｃ
ａｓ ｅｔ ａｔ、 ＳＰＩ［Ｖｏｌ、８４３１ｎｒｒ
ａｒｅｄ ｏｐｔｉｃａｌ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ ａｎ
ｄ Ｆｉｂｅｒｓ Ｖ（１９８７）Ｐ。
２）により報告されているが、ファイバー紡糸等に耐え
得る安定な組成範囲に関する検討はなされていない。本
発明は上記した組成比に限定することにより長波長域で
低損失のガラスファイバーを得たものである。
得る安定な組成範囲に関する検討はなされていない。本
発明は上記した組成比に限定することにより長波長域で
低損失のガラスファイバーを得たものである。
カルコゲナイドガラスの赤外線透過性はガラス母体を構
成する原料元素間の結合に基づく格子振動によって制限
される。Ａｓ及び又はＧｅを原、ｖ＋１元素として含む
カルコゲナイドガラスは、例えばＡｓ−８又はＳｅ結合
、Ｇｅ−８又はＳｅ結合基づくガラス固有の多音子吸収
により長波長での赤外線透過性が決定される。従って、
長波長域での光旧失を低くするためには、ガラス固有の
格子振動による吸収を長波長側に移動させる必要がある
。
成する原料元素間の結合に基づく格子振動によって制限
される。Ａｓ及び又はＧｅを原、ｖ＋１元素として含む
カルコゲナイドガラスは、例えばＡｓ−８又はＳｅ結合
、Ｇｅ−８又はＳｅ結合基づくガラス固有の多音子吸収
により長波長での赤外線透過性が決定される。従って、
長波長域での光旧失を低くするためには、ガラス固有の
格子振動による吸収を長波長側に移動させる必要がある
。
この格子撮動の振動数（ν）は、ガラス構成元素の原子
ｍに反比例しＣおり、従って、格子振動の波長（λ−Ｃ
／し）はガラス構成元素の原子団に比例し、ガラス構成
元素の原子量が大きいものほどより長波長側に移動する
ことになる。
ｍに反比例しＣおり、従って、格子振動の波長（λ−Ｃ
／し）はガラス構成元素の原子団に比例し、ガラス構成
元素の原子量が大きいものほどより長波長側に移動する
ことになる。
本発明で提供されるカルコゲナイドガラスの原料元素は
、Ｓｅ（原子１ｆｉ ７８．９６）元素よりも原子量の
小さな元素、例えばＳ（原子量３２．０６ ） 、Ｑ
ｅ（１３ｉ＜子ｆｆ１７２．５９ ） 及ヒＡ Ｓ （
原−７４７４，９２）等を含まず、原子団の大きいカル
コゲナイド元素Ｔｅ（原子団１２７．６）及びハロゲン
元素１（Ｗｔ子徂１２６．９）から成るため、ガラス母
材の格子振動に基づく多音子吸収を長波長側に移動させ
ることが可能となる。従って、長波長域で低損失なガラ
スを作成することが出来る。また１、Ｌ：述したガラス
を紡糸することにより長波長域で低損失な赤外線透過性
ファイバーを作成することが可能となる。
、Ｓｅ（原子１ｆｉ ７８．９６）元素よりも原子量の
小さな元素、例えばＳ（原子量３２．０６ ） 、Ｑ
ｅ（１３ｉ＜子ｆｆ１７２．５９ ） 及ヒＡ Ｓ （
原−７４７４，９２）等を含まず、原子団の大きいカル
コゲナイド元素Ｔｅ（原子団１２７．６）及びハロゲン
元素１（Ｗｔ子徂１２６．９）から成るため、ガラス母
材の格子振動に基づく多音子吸収を長波長側に移動させ
ることが可能となる。従って、長波長域で低損失なガラ
スを作成することが出来る。また１、Ｌ：述したガラス
を紡糸することにより長波長域で低損失な赤外線透過性
ファイバーを作成することが可能となる。
特に、炭酸ガスレーザ波長１０．６μｍでの損失を低く
する目的を達成するためには、多音子吸収を長波長側へ
移動させる原子量の大きな元素を、紡糸可能な安定ガラ
ス化領域の中で最も多く含む５ｅ２５−２．５Ｔ０３０
±２．５１４５±２．５の組成範囲内１＋ 達成されることが望ましい。
する目的を達成するためには、多音子吸収を長波長側へ
移動させる原子量の大きな元素を、紡糸可能な安定ガラ
ス化領域の中で最も多く含む５ｅ２５−２．５Ｔ０３０
±２．５１４５±２．５の組成範囲内１＋ 達成されることが望ましい。
第１図で示した安定なガラス化領域の中で、特に第２図
に示した組成のガラスを合成し、ファイバー紡糸を行い
、ガラス及びファイバーの状態と損失値を調べると、組
成比Ｓｅ２．Ｔｅ５ｏＩ４５を中心として、Ｓｅ含有量
が２７． ｓａｔ％を越えても、２２、５ａｔ％より少
なくとも損失値は高くなる。また、Ｔｅ含有潰が減少す
るとガラス合成中にガラスが結晶化し、あるいは紡糸中
にファイバーが失透する。逆に、増加すると散乱により
損失値が高くなることが判明した。また、Ｉ含有量が増
加するとガラスが結晶化し易くなり、逆に減少すると損
失値は高くなることが判った。従って、炭酸ガスレーザ
ー波長で最も低損失を示すガラス組成は、第２図中のＳ
ｅ２．Ｔｅ５ｏＩ４５組成を中心とした５８２５−２．
５Ｔ０３０±２．５１４５±２．５の領域内に限定＋ される。
に示した組成のガラスを合成し、ファイバー紡糸を行い
、ガラス及びファイバーの状態と損失値を調べると、組
成比Ｓｅ２．Ｔｅ５ｏＩ４５を中心として、Ｓｅ含有量
が２７． ｓａｔ％を越えても、２２、５ａｔ％より少
なくとも損失値は高くなる。また、Ｔｅ含有潰が減少す
るとガラス合成中にガラスが結晶化し、あるいは紡糸中
にファイバーが失透する。逆に、増加すると散乱により
損失値が高くなることが判明した。また、Ｉ含有量が増
加するとガラスが結晶化し易くなり、逆に減少すると損
失値は高くなることが判った。従って、炭酸ガスレーザ
ー波長で最も低損失を示すガラス組成は、第２図中のＳ
ｅ２．Ｔｅ５ｏＩ４５組成を中心とした５８２５−２．
５Ｔ０３０±２．５１４５±２．５の領域内に限定＋ される。
［作 用］
本発明の赤外線透過性光フアイバー材料を構成するガラ
ス組成は、格子振動に基づく多音子吸収が長波長側にあ
り、長波長域の赤外線を低損失で透過することが可能と
なる。
ス組成は、格子振動に基づく多音子吸収が長波長側にあ
り、長波長域の赤外線を低損失で透過することが可能と
なる。
［実施例］
以下、本発明の詳細な説明する。
９９、９９９９９％のＳｅ、ｔｋ度９９．９９９９９％
のＴｅ及び純度９９．９９９％の１原料を混合し、加熱
しながら排気処理した無水石英ガラスアンプル（内径１
０ｍ＋φ、肉厚２．５ｍ＋、長さ １５０ｉｍ）中に、
アルゴンガス雰囲気下で充填した後、真空度１０’Ｔｏ
ｒｒで真空封入した。このガラス原料の入った石英ガラ
スアンプルを７００℃で４０時間、揺藍炉中で加熱溶融
合成した後、炉から取り出し室温急冷しガラスロッドを
得た。
のＴｅ及び純度９９．９９９％の１原料を混合し、加熱
しながら排気処理した無水石英ガラスアンプル（内径１
０ｍ＋φ、肉厚２．５ｍ＋、長さ １５０ｉｍ）中に、
アルゴンガス雰囲気下で充填した後、真空度１０’Ｔｏ
ｒｒで真空封入した。このガラス原料の入った石英ガラ
スアンプルを７００℃で４０時間、揺藍炉中で加熱溶融
合成した後、炉から取り出し室温急冷しガラスロッドを
得た。
このガラスを評価するため走査温度１０℃／分で示に走
査熱分析を行い、結晶化ピークの有無を調べた。第１図
には本実施例で決定した５（３−Ｔ。
査熱分析を行い、結晶化ピークの有無を調べた。第１図
には本実施例で決定した５（３−Ｔ。
−１系カルコゲナイドガラスの熱分析に結晶化ピークの
観測されない安定なガラス化領域を示した、。
観測されない安定なガラス化領域を示した、。
結晶化ピークの観測されないガラス化領域は広い範囲で
存在し、組成選択の自由度が広いと共に、５ｅ−Ｔｅ−
１系カルコゲブイトガラスが安定なガラス系であること
を示している。また、このガラス化領域内のガラスでは
結晶化ピークが観測されないことから、ファイバー紡糸
中に結晶化を招くことがなく、良好な光ファイバーを作
成することが可能であることを示している。
存在し、組成選択の自由度が広いと共に、５ｅ−Ｔｅ−
１系カルコゲブイトガラスが安定なガラス系であること
を示している。また、このガラス化領域内のガラスでは
結晶化ピークが観測されないことから、ファイバー紡糸
中に結晶化を招くことがなく、良好な光ファイバーを作
成することが可能であることを示している。
例として、上述した安定なガラス化領域内のガラスを作
成し、得られた長さ６０ｒｎＭ、径１０ｍφのガラスロ
ットを石英ガラス製ノズルから圧力０．５に９／ｃｒｊ
で紡糸し光ファイバーを作成し、その損失を調べた。表
１に得られたガラスファイバーの最低損失値及びその時
の波長と炭酸ガスレーザ波長１０．６μｍでの損失値を
まとめて示す。とくに前述した望ましい範囲にある５ｅ
２５Ｔｅ３ｏＩ４５の組成のガラスファイバーの損失が
最も低くいことがわかる。
成し、得られた長さ６０ｒｎＭ、径１０ｍφのガラスロ
ットを石英ガラス製ノズルから圧力０．５に９／ｃｒｊ
で紡糸し光ファイバーを作成し、その損失を調べた。表
１に得られたガラスファイバーの最低損失値及びその時
の波長と炭酸ガスレーザ波長１０．６μｍでの損失値を
まとめて示す。とくに前述した望ましい範囲にある５ｅ
２５Ｔｅ３ｏＩ４５の組成のガラスファイバーの損失が
最も低くいことがわかる。
この実施例から、安定なガラス化領域内から組成を選択
１れば、目的とする波長で低旧失な赤外線透過竹光ファ
イバーを作成することが可能である。第３図は損失の最
も少ない５ｅ２５Ｔｅ３ｏ［４５紺成のガラスファイバ
ーの波長−損失特性を示す。
１れば、目的とする波長で低旧失な赤外線透過竹光ファ
イバーを作成することが可能である。第３図は損失の最
も少ない５ｅ２５Ｔｅ３ｏ［４５紺成のガラスファイバ
ーの波長−損失特性を示す。
１０．６μｍで損失値は０．９ｄＢ／ｍであった。
［発明の効果］
以上述べたように、第１図の５ｅ−Ｔｅ−１系カルコゲ
ナイドガラスガラスの化領域内の組成は、ファイバー紡
糸中に結晶化することなく、長尺で安定なガラスファイ
バーを作成することが出来る。
ナイドガラスガラスの化領域内の組成は、ファイバー紡
糸中に結晶化することなく、長尺で安定なガラスファイ
バーを作成することが出来る。
しかも、長波長域の赤外線を良好に透過する光透過材料
である。また、炭酸ガスレーザ波長１０．６μｍで低損
失なファイバーを作成することが出来ることから、レー
ザ光導波路として、また、赤外線を利用するセンサーや
光通信等の赤外線透過用ガラス材料としても使用できる
利点を有している。
である。また、炭酸ガスレーザ波長１０．６μｍで低損
失なファイバーを作成することが出来ることから、レー
ザ光導波路として、また、赤外線を利用するセンサーや
光通信等の赤外線透過用ガラス材料としても使用できる
利点を有している。
第１図は５ｅ−Ｔｅ−１系カルコゲナイドガラスの安定
なガラス化領域を示す図、第２図は５ｅ２５Ｔｅ３ｏＩ
４５組成を中心としたガラス組成と炭酸ガスレーザ波長
１０６μｍでの損失値を示す図、第３図は５ｅ２５Ｔｅ
３ｏＩ４５組成のガラスファイバーの波長−損失特性を
示す図である。
なガラス化領域を示す図、第２図は５ｅ２５Ｔｅ３ｏＩ
４５組成を中心としたガラス組成と炭酸ガスレーザ波長
１０６μｍでの損失値を示す図、第３図は５ｅ２５Ｔｅ
３ｏＩ４５組成のガラスファイバーの波長−損失特性を
示す図である。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ ガラス組成として、Ｓｅが２０〜７０ａｔ．％、Ｔ
ｅが１０〜４０ａｔ．％及びＩが２０〜４８ａｔ．％か
ら成り、その組成比の合計が１００ａｔ．％であること
を特徴とする赤外線透過性カルコゲナイドガラスフアイ
バー。 ２ ガラス組成がＳｅ＿２＿５＿±＿２＿．＿５Ｔｅ＿
３＿０＿±＿２＿．＿５Ｉ＿４＿５＿±＿２＿．＿５で
ある請求項１記載の赤外線透過性カルコゲナイドカラス
フアイバー。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP22137688A JPH0645478B2 (ja) | 1988-09-06 | 1988-09-06 | 赤外線透過性ガラスファイバー |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP22137688A JPH0645478B2 (ja) | 1988-09-06 | 1988-09-06 | 赤外線透過性ガラスファイバー |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0274539A true JPH0274539A (ja) | 1990-03-14 |
| JPH0645478B2 JPH0645478B2 (ja) | 1994-06-15 |
Family
ID=16765822
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP22137688A Expired - Lifetime JPH0645478B2 (ja) | 1988-09-06 | 1988-09-06 | 赤外線透過性ガラスファイバー |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0645478B2 (ja) |
-
1988
- 1988-09-06 JP JP22137688A patent/JPH0645478B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0645478B2 (ja) | 1994-06-15 |
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