JPH035336A - 赤外ガラスイメージファイバーの製造方法 - Google Patents

赤外ガラスイメージファイバーの製造方法

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JPH035336A
JPH035336A JP1134547A JP13454789A JPH035336A JP H035336 A JPH035336 A JP H035336A JP 1134547 A JP1134547 A JP 1134547A JP 13454789 A JP13454789 A JP 13454789A JP H035336 A JPH035336 A JP H035336A
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JP
Japan
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preform
glass
crucible
tube
fiber
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Pending
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JP1134547A
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English (en)
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Junji Nishii
準治 西井
Ikuo Inagawa
稲川 郁男
Takashi Yamagishi
山岸 隆司
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HISANKABUTSU GLASS KENKYU KAIHATSU KK
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HISANKABUTSU GLASS KENKYU KAIHATSU KK
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    • C03GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03BMANUFACTURE, SHAPING, OR SUPPLEMENTARY PROCESSES
    • C03B37/00Manufacture or treatment of flakes, fibres, or filaments from softened glass, minerals, or slags
    • C03B37/01Manufacture of glass fibres or filaments
    • C03B37/02Manufacture of glass fibres or filaments by drawing or extruding, e.g. direct drawing of molten glass from nozzles; Cooling fins therefor
    • C03B37/025Manufacture of glass fibres or filaments by drawing or extruding, e.g. direct drawing of molten glass from nozzles; Cooling fins therefor from reheated softened tubes, rods, fibres or filaments, e.g. drawing fibres from preforms
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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
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    • C03BMANUFACTURE, SHAPING, OR SUPPLEMENTARY PROCESSES
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    • C03B37/025Manufacture of glass fibres or filaments by drawing or extruding, e.g. direct drawing of molten glass from nozzles; Cooling fins therefor from reheated softened tubes, rods, fibres or filaments, e.g. drawing fibres from preforms
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    • C03GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03BMANUFACTURE, SHAPING, OR SUPPLEMENTARY PROCESSES
    • C03B2201/00Type of glass produced
    • C03B2201/80Non-oxide glasses or glass-type compositions
    • C03B2201/86Chalcogenide glasses, i.e. S, Se or Te glasses
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
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    • C03BMANUFACTURE, SHAPING, OR SUPPLEMENTARY PROCESSES
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    • C03B2205/08Sub-atmospheric pressure applied, e.g. vacuum

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  • Geochemistry & Mineralogy (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Optical Fibers, Optical Fiber Cores, And Optical Fiber Bundles (AREA)

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] 本発明は光の透過性に優れ、フレキシブルなた赤外ガラ
スイメージファイバーの製造方法に関する。
[従来の技術] カルコゲナイドガラスは赤外透過性、化学的安定性、耐
熱性に優れた光学材料であり、すでに赤外線透過用の窓
、フィルター、などに用いられている。このカルコゲナ
イドガラスをイメージファイバー状に成形できれば、既
にシリカガラスファイバーで実施されている画像伝達用
の導波路、特に室温付近の熱画像の伝達用導波路に応用
できる。
一般に、光ファイバーはコア材料の外周をコアよりも屈
折率の低いある有限の厚さのクラッド材料で被覆したコ
ア・クラッド構造にすることが望ましい。これはファイ
バーの伝送損失を下げるためだけでなく、ファイバーの
機械的強度や耐候性の向上のためにも必要なことである
。カルコゲナイドガラスファイバーの場合、透過する光
の波長域が赤外線の領域なので、クラッド材料も赤外線
を透過するもの、例えばカルコゲナイドガラスであるこ
とが好ましい。カルコゲナイドガラスでコアクラッド構
造を有するファイバーを作製する方法として、ロッドイ
ンチューブ法(P、に1ocek。
H,Roth、 and R,D、 Rock、 Op
t、Eng、、 2Ei(1987)88 ) 、2重
ルツボ法(T、にanamori  V、 Teru−
numa、 S、 Takahashi andT、 
Hiyashita、 J、 Lightwave T
ech、 LT−2(1984)607 ) 、ルツボ
を用いたロッドインチューブ法(J、 N15hii、
 T、 Yamashi−ta  and  T、  
Yamagishi、   Appl、   Phys
、   Lett、   53  (198g) 55
3 )等が報告されているが、これらの方法でカルコゲ
ナイドガラスのイメージファイバーを作製した例はない
[発明が解決しようとする課題] 斉藤らは、テフロンクラッドAs−8を用いたイメージ
ファイバーを作製したと報告している(H,5ait0
.2kg/cm H,Takizawa、 S、 Sa
kuragi and FTanei、 Appl、 
Oat、 24 (1985) 2304) 。ところ
が、荒井らによると、テフロンクラッド△s−3ファイ
バーは、波長2μm以上の領域においてテフロンの吸収
が生じるため、伝送損失が高くなる(■^rai、 H
,に1kuchi、 S、 Sakuragi、 H,
5aito andH,Takizawa、 Proc
、 of 5PIE、 5γ6 (In2) 24 )
このことは、斉藤らも彼らの論文の中で指摘しており、
赤外線領域で透明な材料をクラッドに用いればファイバ
ーの損失が下がり、より効率よくイメージを伝送できる
と述べている。一方、クロセックらはロッド・イン・チ
ューブ法で作製したコア・クラッド構造をもつGe−8
b−8eフアイバーを束ねてイメージバンドルを作製す
ることを提案しティる(P、 Klocek  H,R
oth  and R,DRock、Opt、Eng、
、26  (1987)88  )  。
しかし、一般にカルコゲナイドガラスの機械的強度はシ
リカガラス等の酸化物ガラスの175以下であるため、
ファイバーが折れやすく、複数本のファイバーを配列よ
く束ねることは非常に困難であると考えられる。さらに
このファイバーの場合、8μm付近に酸化物の強い吸収
が現れており、また3−11μmの全波長域にわたって
伝送損失(5dB/ m以上)が高いため、効率のよい
イメージの伝送は望めないと考えられる。
−万代々は先に、ルツボを用いたロッドインチューブ法
でコアクラッド構造を有する低損失なカルコゲナイドガ
ラスファイバーが製造できることを報告したが(J、 
N15hii  T、 Yamashitaand T
、Yamagishi、 Appl、 Phys、 L
ett、 53 (1988)553) 、この方法で
は直接イメージファイバーを作製することはできなかっ
た。従って、赤外域で透明でコアクラッド構造を有する
ガラスファイバーでイメージファイバーを作製した例は
未だに報告されていない。
[課題を解決するための手段] 本発明に係る赤外イメージファイバーの製造方法は、チ
ューブ状に成形加工されたガラスの中にコアクラッド構
造を有するガラスファイバー複数本が挿入されたプリフ
ォームを、下部にノズルを設けた円筒状のルツボの中に
垂直に入れて、該ルツボのノズル近傍のみを局所的に加
熱し、ブリ737.5 オームの粘度がio  −io   ポイズの範囲にな
るように温度を保持しながらプリフォームを連続的に線
引きすることを特徴とするものである。
本発明の方法に於て、ルツボ内のプリフォームを加熱、
線引きする際のチューブと該チューブ内の複数本のファ
イバーとの間隙の気体の圧力が10 −1torr以下
であり、かつチューブの外周の気体の圧力が0.2 K
’J / ci以上であることが好ましい。
ルツボ内の圧力が0.2に9/ciより低い場合にはノ
ズルからガラスが流出しにくく、また1 0 g/ c
ti以上になるとルツボからのガラスの流出量が多くな
るため、ファイバーの線径制御が困難になるばかりか、
得られるファイバー内に気泡が取り込まれ易い。
本発明の方法に於て紡糸できるガラス材料は、赤外線を
透過することができるものであれば特に限定されないが
、カルコゲナイドガラスが最も好ましい。これは、カル
コゲナイドガラスが他のガラス材料に比べて高い熱的安
定性を有するため、紡糸中の失透が起こりに(いからで
ある。
ガラス材料がカルコゲナイドガラスである場合、ルツボ
内部およびノズル近傍は不活性ガスで置換した方が好ま
しい。なぜなら、カルコゲナイドガラスはガラス転移点
以上に加熱されると該ガラスの周囲に存在する酸素、水
分と反応しやすいためである。
[実施例] 次に本発明の方法を実施例に基づいて、さらに詳しく説
明する。
第1図は本発明方法を実施する装置の断面図を示すもの
で、下部にノズル7aを設けたルツボ7の下位に局部加
熱ヒーター15、雰囲気調整箱10、ファイバー線径測
定器11、樹脂コーター12、紫外線照射箱13及びプ
リントローラー14、及び巻取りドラム16を配置する
。ルツボ7の上部は、接続用樹脂チューブ4を介して加
圧用不活性ガス入口8を右する蓋3をかぶせている。第
1図の場合には、蓋3に減圧用吸引口17を設け、吸引
用樹脂チューブ6を接続し、下端に接続用樹脂チューブ
5を介してコアクラッド構造を有するガラスファイバー
1が挿入されているガラスチューブ2に接続されている
実施例−1 第1図に示した装置を用いて赤外イメージガラスファイ
バーを製造した。
AS:40モル%、Se:2モル%、S:58モル%、
の組成からなるコアと、As:38モル%、S:62モ
ル%の組成からなるクラッドとから構成されるコア径1
50μm、クラツド径200μm、長さ 150、のガ
ラスファイバー1500本を、内径9#、外径12.5
M、長さ 160mで、AS:38モル%、S:62モ
ル%の組成からなるのチューブ2の中に挿入したうえ、
下部に直径2Mのノズル7aを有する内径13Mのルツ
ボ7の中に垂直に設置した。
紡糸を開始する前に、加圧用不活性ガス人口8、減圧用
吸引口1γ、及び雰囲気調整箱10の不活性ガス導入口
9より300cc#n i nの流量でアルゴンガスを
30分にわたって流し込んだ。その後、加圧用不活性ガ
ス人口8、減圧用吸引口11からのアルゴンガスの供給
を止め、ルツボの、下端近傍のみを局部加熱用ヒータ1
5でチューブ2及びファイバー1の粘度が約106ボイ
スになる温度まで加熱した。
チューブ2とファイバ〜1とが融着し、かつチューブ2
がルツボ下端のノズル7aの周囲に均一に融着した後に
、再び加圧用不活性ガス人口8よリアルボンガスを供給
して、チューブ2の周囲を5.0に9/ctiの圧力で
加圧すると同時にチューブ2とファイバー1との間隙を
吸引用樹脂チューブ6を介して減圧用吸引口17より1
O−2torrに減圧した。これらの作業によって局部
加熱ヒーター15近傍のチューブ2とファイバー1とは
完全に一体化し、ノズル7aより外径100〜1000
μmのファイバーを毎分0,5〜10′rrLの速度で
連続的に紡糸することができた。
このコアバーは雰囲気調整箱10、及びファイバー線径
測定器11を通過した後に、直ちに樹脂コーター12で
紫外線硬化型のアクリル系樹脂でコーティングされた。
紫外線照射箱13にて樹脂の硬化が行われた後にプリン
トローラー14を介してドラム17に巻取られた。得ら
れたイメージファイバーの透過損失を第2図に示す。最
低損失は波長2.5μya付近で0.5dB /mであ
り、また外径800μmのファイバーの場合、最小曲げ
半径は50m以下であった。
実施例−2−3 表1に示す組成からなるイメージファイバーを実施例−
1と同じ手法で連続的に紡糸した。得られたイメージフ
ァイバーの透過損失を測定したところ、実施例−2の材
料では波長5.5μm付近で0.86B /mであり、
また実施例−3の材料では波長8.5μm付近で1.1
dB/mであった。また外径800μmのコアバーの場
合の最小曲げ半径はいずれの場合にも100問以下であ
った。
表1 比較例 第1図に示した装置を用いて実施例−1と同じ組成のガ
ラスからなる赤外イメージファイバーを製造した。ただ
し、紡糸中のルツボ7の内部及びチューブ2と該チュー
ブの中の77バー1との間隙は大気圧のアルゴンガスで
保ったままで、紡糸を行った。この方法で外径400μ
mのファイバーを得ることができたが、ファイバー断面
を顕微鏡で観察すると、首径10−50μmの気泡が観
察され、また、外ファイバーは半径200馴以下に曲げ
ると容易に折れた。
[発明の効果] 本発明の方法によれば、従来は製造が困難であったコア
・クラッド構造を有するガラスファイバ、特にカルコゲ
ナイドガラスファイバーで、内部に不整がなく、機械的
強度が高く、伝送損失の低いイメージファイバーを製造
することができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は実施例で使用したコアバーの製造装置の断面図
、第2図は実施例1で得られたイメージファイバーの透
過損失スペクトルである。 1・・・ガラスファイバー  2・・・ガラスチューブ
、3・・・ノズル付きルツボ用の蓋、 4.・5・・・
接続用樹脂チューブ、 6・・・吸引用樹脂チューブ、
7a・・・ノズル、8・・・加圧用不活性ガス入口、 
9・・・不活性ガス入口、 10・・・雰囲気調整箱、
 11・・・ファイバー線径測定器、 12・・・樹脂
コーター13・・・紫外線照射箱、 14・・・プリン
トローラー15・・・局部加熱ヒーター  16・・・
巻取りドラム、17・・・減圧用吸引口。 非酸化物ガラス研究開発株式会社

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 チューブ状に成形加工されたガラスの中にコアクラ
    ッド構造を有するガラスファイバー複数本が挿入された
    プリフォームを、下部にノズルを設けた円筒状のルツボ
    の中に垂直に入れて、該ルツボのノズル近傍のみを局所
    的に加熱し、プリフォームの粘度が10^3−10^7
    ^.^5ポイズの範囲になるように温度を保持しながら
    プリフォームを連続的に線引きすることを特徴とする赤
    外ガラスイメジフアイバーの製造方法。 2 ルツボ内のプリフォームを加熱、線引きする際のチ
    ューブと該チューブ内の複数本のファイバーとの間隙の
    気体の圧力が10^−^1torr以下であり、かつチ
    ューブの外周の気体の圧力が0.2kg/cm^2以上
    、10kg/cm^2以下であることとすることを特徴
    とする請求項1記載の赤外ガラスイメージファイバーの
    製造方法。 3 プリフオームが赤外線波長領域において透明なカル
    コゲナイドガラスかるなることを特徴とする請求項1記
    載の赤外ガラスイメージファイバーの製造方法。 4 プリフオームを紡糸する際の、ルツボ内、及びノズ
    ル近傍が不活性ガスで置換されていることを特徴とする
    請求項1または3記載の赤外ガラスイメージファイバー
    の製造方法。
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Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS627129A (ja) * 1985-07-03 1987-01-14 Nippon Kogaku Kk <Nikon> 露光方法及びフォトリソグラフィ装置
JPS63222036A (ja) * 1987-03-09 1988-09-14 Hisankabutsu Glass Kenkyu Kaihatsu Kk ガラスフアイバの紡糸方法
JPS6459982A (en) * 1987-08-31 1989-03-07 Nec Corp Constant wavelength oscillation semiconductor laser

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