JPH0791087B2 - コアクラッド構造を有するＧｅ―Ａｓ―Ｓガラスファイバー - Google Patents
コアクラッド構造を有するＧｅ―Ａｓ―ＳガラスファイバーInfo
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- JPH0791087B2 JPH0791087B2 JP1139169A JP13916989A JPH0791087B2 JP H0791087 B2 JPH0791087 B2 JP H0791087B2 JP 1139169 A JP1139169 A JP 1139169A JP 13916989 A JP13916989 A JP 13916989A JP H0791087 B2 JPH0791087 B2 JP H0791087B2
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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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- Optical Fibers, Optical Fiber Cores, And Optical Fiber Bundles (AREA)
- Glass Compositions (AREA)
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、及びCOレーザーのパワー伝送特性
に優れたコアクラッド構造を有するGe−As−Ｓガラスフ
ァイバーに関する。
に優れたコアクラッド構造を有するGe−As−Ｓガラスフ
ァイバーに関する。
［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
熱性に優れた赤外線透過材料として知られており、赤外
線透過用の窓、フィルター、などに一部用いられている
が、このガラスをファイバー状に成形すれば、既にシリ
カガラスファイバーで実施されている情報伝達や温度計
測用の導波路に応用できるばかりでなく、COレーザーの
エネルギー伝送用導波路としても利用することができ
る。カルコゲナイドガラスの中でもイオウ系ガラスは結
晶化に対する安定性や耐候性に優れており、かつ１〜６
μｍの赤外線をよく透過することから、ファィバー用材
料として注目されている。
熱性に優れた赤外線透過材料として知られており、赤外
線透過用の窓、フィルター、などに一部用いられている
が、このガラスをファイバー状に成形すれば、既にシリ
カガラスファイバーで実施されている情報伝達や温度計
測用の導波路に応用できるばかりでなく、COレーザーの
エネルギー伝送用導波路としても利用することができ
る。カルコゲナイドガラスの中でもイオウ系ガラスは結
晶化に対する安定性や耐候性に優れており、かつ１〜６
μｍの赤外線をよく透過することから、ファィバー用材
料として注目されている。
［発明が解決しようとする課題］ 一般に光ファイバーは中心部分のコアとその周囲を該コ
アよりも屈折率の低いクラッドで取り囲んだ２重構造に
することが好ましいことはよく知られている。我々は先
に、独自に開発したルツボ紡糸法（特願昭63−38474、
昭63.02.23出願）を用いた、コアクラッド構造を有する
As−Ｓガラスファイバーを提案した（特願平１−94331,
平1.4.15出願）。しかし、As−Ｓガラスの耐熱温度はせ
いぜい200℃であり、それ以上の温度域でファイバーを
使用すると、ファイバーの端面が酸化したり、ファイバ
ーが軟化したりするため、例えば、このファイバーを用
いてCOレーザーのパワー伝送を行うと、入射パワーが70
W以上になるとファイバーが軟化して、それ以上のパワ
ーを安定して透過することが困難であった。耐熱性に優
れたイオウ系ガラスとして、Ge−As−Ｓガラスが知られ
ている（R.L.Myuller,et al.SoLid State Chemistry（1
965）68）が、このガラスを紡糸した例は報告されてい
ない。
アよりも屈折率の低いクラッドで取り囲んだ２重構造に
することが好ましいことはよく知られている。我々は先
に、独自に開発したルツボ紡糸法（特願昭63−38474、
昭63.02.23出願）を用いた、コアクラッド構造を有する
As−Ｓガラスファイバーを提案した（特願平１−94331,
平1.4.15出願）。しかし、As−Ｓガラスの耐熱温度はせ
いぜい200℃であり、それ以上の温度域でファイバーを
使用すると、ファイバーの端面が酸化したり、ファイバ
ーが軟化したりするため、例えば、このファイバーを用
いてCOレーザーのパワー伝送を行うと、入射パワーが70
W以上になるとファイバーが軟化して、それ以上のパワ
ーを安定して透過することが困難であった。耐熱性に優
れたイオウ系ガラスとして、Ge−As−Ｓガラスが知られ
ている（R.L.Myuller,et al.SoLid State Chemistry（1
965）68）が、このガラスを紡糸した例は報告されてい
ない。
［課題を解決するための手段］ 本発明に係るコアクラッド構造を有するGe−As−Ｓガラ
スファイバーは、コアガラス及びクラッドガラスがゲル
マニウム（Ge）、ひ素（As）、イオウ（Ｓ）の３元素か
ら構成されており、かつコアガラスのイオウの一部がSe
で置換されていることを特徴としている。すなわち、該
ガラスファイバーは、コア、クラッド共に、Geが0.5〜3
5at％、５〜44at％、Ｓが40〜85at％、GeとAsの合計が2
0〜60at％であり、かつ、コアのイオウの0.5〜15at％が
Seで置換されているガラスによって、好ましくは、Geが
10〜25、Asが10〜30at％、Ｓが50〜75at％、GeとAsの合
計が25〜45at％であり、かつ、コアのイオウの2.5〜5at
％がSeで置換とれているガラスによって構成されてい
る。
スファイバーは、コアガラス及びクラッドガラスがゲル
マニウム（Ge）、ひ素（As）、イオウ（Ｓ）の３元素か
ら構成されており、かつコアガラスのイオウの一部がSe
で置換されていることを特徴としている。すなわち、該
ガラスファイバーは、コア、クラッド共に、Geが0.5〜3
5at％、５〜44at％、Ｓが40〜85at％、GeとAsの合計が2
0〜60at％であり、かつ、コアのイオウの0.5〜15at％が
Seで置換されているガラスによって、好ましくは、Geが
10〜25、Asが10〜30at％、Ｓが50〜75at％、GeとAsの合
計が25〜45at％であり、かつ、コアのイオウの2.5〜5at
％がSeで置換とれているガラスによって構成されてい
る。
コアガラス、クラッドガラス共にGeの含有量が上記限定
範囲の上限を越えると、ガラスが結晶化しやすくなり紡
糸ができなくなるばかりか、理由はよくわからないのだ
が、結晶化していないにもかかわらずガラスが脆くな
り、ファイバーに成形できても非常に折れやすい。
範囲の上限を越えると、ガラスが結晶化しやすくなり紡
糸ができなくなるばかりか、理由はよくわからないのだ
が、結晶化していないにもかかわらずガラスが脆くな
り、ファイバーに成形できても非常に折れやすい。
また、コアガラス、クラッドガラス共にGeの含有量が上
記限定範囲の下限よりも低くなると、ガラスの耐熱性が
悪くにるので、例えばCOレーザーのパワー伝送などに用
いるには好ましくない。さらに、コアガラス、クラッド
ガラス共にAsの含有量が上記限定範囲の上限または下限
からはずれると、ガラスが結晶化しやすくなり、紡糸が
できなくなる。Ｓの含有量が上記限定範囲の下限よりも
低くなると、ガラスが結晶化しやすくなり、紡糸ができ
なくなる。Ｓの含有量が上記限定範囲の上限を越える
と、ガラスが結晶化しやすくなり紡糸ができなくなねば
かりか、ガラスの耐熱性が悪くなるので好ましくない。
コアガラスのSeの含有量はファイバーの開口数NAを調節
するためのドーパントであるため、たとえばNA＝0.4の
ファイバーを得るためには2.5〜5at％で十分である。
記限定範囲の下限よりも低くなると、ガラスの耐熱性が
悪くにるので、例えばCOレーザーのパワー伝送などに用
いるには好ましくない。さらに、コアガラス、クラッド
ガラス共にAsの含有量が上記限定範囲の上限または下限
からはずれると、ガラスが結晶化しやすくなり、紡糸が
できなくなる。Ｓの含有量が上記限定範囲の下限よりも
低くなると、ガラスが結晶化しやすくなり、紡糸ができ
なくなる。Ｓの含有量が上記限定範囲の上限を越える
と、ガラスが結晶化しやすくなり紡糸ができなくなねば
かりか、ガラスの耐熱性が悪くなるので好ましくない。
コアガラスのSeの含有量はファイバーの開口数NAを調節
するためのドーパントであるため、たとえばNA＝0.4の
ファイバーを得るためには2.5〜5at％で十分である。
［実施例］ 次に本発明の方法を実施例に基づいて、さらに詳細に説
明する。
明する。
［実施例−１］ GE:15at％、As:25at％、S:57at％、Se:3at％の組成から
なるコアロッドを、Ge:15at％、As:25at％、S:60at％の
組成からなるクラッドチューブ中に挿入し、これを下部
にノズルを有するルツボの中に垂直に設置し、ルツボ内
部をアルゴンガスで置換した。その後、ルツボの下端近
傍のみをクラッドチューブ及びコアロッドの粘度が106
ポイズになる温度まで加熱した。クラッドチューブとコ
アロッドとが融着し、かつクラッドチューブがルツボ下
端のノズルの周囲に均一に融着した後、クラッドチュー
ブの周囲を1.5kg/cm2の圧力で加圧すると同時にクラッ
ドチューブとコアロッドとの間隙を10-2torrに減圧し
た。これらの作業によってクラッドチューブとコアロッ
ドとは完全に一体化し、ノズルよりコア径650μｍ、ク
ラッド径800μｍのファイバーを連続的に紡糸すること
ができた。ファイバーは直に樹脂でコーティングした後
にドラムに巻く取った。
なるコアロッドを、Ge:15at％、As:25at％、S:60at％の
組成からなるクラッドチューブ中に挿入し、これを下部
にノズルを有するルツボの中に垂直に設置し、ルツボ内
部をアルゴンガスで置換した。その後、ルツボの下端近
傍のみをクラッドチューブ及びコアロッドの粘度が106
ポイズになる温度まで加熱した。クラッドチューブとコ
アロッドとが融着し、かつクラッドチューブがルツボ下
端のノズルの周囲に均一に融着した後、クラッドチュー
ブの周囲を1.5kg/cm2の圧力で加圧すると同時にクラッ
ドチューブとコアロッドとの間隙を10-2torrに減圧し
た。これらの作業によってクラッドチューブとコアロッ
ドとは完全に一体化し、ノズルよりコア径650μｍ、ク
ラッド径800μｍのファイバーを連続的に紡糸すること
ができた。ファイバーは直に樹脂でコーティングした後
にドラムに巻く取った。
得られたファイバーの透過損失を第１図に示す。最低損
失は2.6μｍ付近で0.3dB/mであり、又COレーザーの発振
波長である5.4μｍでの透過損失は0.4dB/mであった。フ
ァイバーのNAは0.5であった。このファイバーを用いてC
Oレーザーのパワー伝送を試みたところ、長さ50cmのフ
ァイバーで120Wの出射エネルギーを得ることができ、そ
の際ファイバーは全く軟化しなかった。
失は2.6μｍ付近で0.3dB/mであり、又COレーザーの発振
波長である5.4μｍでの透過損失は0.4dB/mであった。フ
ァイバーのNAは0.5であった。このファイバーを用いてC
Oレーザーのパワー伝送を試みたところ、長さ50cmのフ
ァイバーで120Wの出射エネルギーを得ることができ、そ
の際ファイバーは全く軟化しなかった。
実施例−２−３ 表１に示す組成からなるコアロッド及びクラッドチュー
ブを作製して、実施例−１と同じ手法でコア径650μ
ｍ、クラッド径800μｍのフアイバーを連続的に紡糸し
た。得られたファイバーの透過損失を測定したところ、
最低損失は実施例−２のファイバーで0.3dB/m（2.6μ
ｍ）、また実施例−３のファイバーで0.2dB/m（2.3μ
ｍ）が達成された。COレーザーの発振波長である5.4μ
ｍでの透過損失はいずれのファイバーでも0.4dB/mであ
った。またこれらのファイバー50cmを用いてCOレーザー
のパワー伝送を行ったところ、いずれのファイバーでも
120W以上のパワーを出射できた。
ブを作製して、実施例−１と同じ手法でコア径650μ
ｍ、クラッド径800μｍのフアイバーを連続的に紡糸し
た。得られたファイバーの透過損失を測定したところ、
最低損失は実施例−２のファイバーで0.3dB/m（2.6μ
ｍ）、また実施例−３のファイバーで0.2dB/m（2.3μ
ｍ）が達成された。COレーザーの発振波長である5.4μ
ｍでの透過損失はいずれのファイバーでも0.4dB/mであ
った。またこれらのファイバー50cmを用いてCOレーザー
のパワー伝送を行ったところ、いずれのファイバーでも
120W以上のパワーを出射できた。
比較例−１ As:40at％、S:57at％、Se:3at％の組成からなるコアロ
ッドを、As:38at％、S:62at％の組成からなるクラッド
チューブの中に挿入し、実施例−１と同じ手法でコア径
650μｍ、クラッド径800μｍのファイバーを連続的に紡
糸した。得られたファイバーの5.4μｍでの透過損失は
0.4dB/mであった。しかし、このファイバー50cmを用い
てCOレーザーのパワー伝送を行ったところ、出力が110W
に達した時点でファイバーが軟化しはじめたため、長時
間のパワー伝送が困難であった。
ッドを、As:38at％、S:62at％の組成からなるクラッド
チューブの中に挿入し、実施例−１と同じ手法でコア径
650μｍ、クラッド径800μｍのファイバーを連続的に紡
糸した。得られたファイバーの5.4μｍでの透過損失は
0.4dB/mであった。しかし、このファイバー50cmを用い
てCOレーザーのパワー伝送を行ったところ、出力が110W
に達した時点でファイバーが軟化しはじめたため、長時
間のパワー伝送が困難であった。
比較例−２ Ge:36at％、As:5at％、S:57at％、Se:2at％の組成から
なるコアロッドを、Ge:36at％、As:5at％、S:59at％の
組成からなるクラッドチューブの中に挿入し、実施例−
１と同じ手法で紡糸を試みた。しかし、紡糸温度域でク
ラッドガラスが失透したため、連続的な紡糸が困難であ
った。
なるコアロッドを、Ge:36at％、As:5at％、S:59at％の
組成からなるクラッドチューブの中に挿入し、実施例−
１と同じ手法で紡糸を試みた。しかし、紡糸温度域でク
ラッドガラスが失透したため、連続的な紡糸が困難であ
った。
比較例−３ Ge:10at％、As:10at％、S:78at％、Se:2at％の組成から
なるガラスロッドを、Ge:10at％、As:10at％、S:80at％
の組成からなるクラッドチューブの中に挿入し、実施例
−１と同じ手法で紡糸することによって、コア径650μ
ｍ、クラッド径700μｍのファイバーを得た。このファ
イバーの透過損失を測定したところ、最低損失は0.1dB/
m（2.3μｍ）であったが、COレーザーの発振波長である
5.4μｍでの透過損失は3.6dB/mと高く、また、ファイバ
ーの耐熱温度は160℃と低かった。このため、長さ50cm
のこのファイバーを用いてCOレーザーのパワー伝送を行
ったところ、入射パワー40Wでファイバーが軟化した。
なるガラスロッドを、Ge:10at％、As:10at％、S:80at％
の組成からなるクラッドチューブの中に挿入し、実施例
−１と同じ手法で紡糸することによって、コア径650μ
ｍ、クラッド径700μｍのファイバーを得た。このファ
イバーの透過損失を測定したところ、最低損失は0.1dB/
m（2.3μｍ）であったが、COレーザーの発振波長である
5.4μｍでの透過損失は3.6dB/mと高く、また、ファイバ
ーの耐熱温度は160℃と低かった。このため、長さ50cm
のこのファイバーを用いてCOレーザーのパワー伝送を行
ったところ、入射パワー40Wでファイバーが軟化した。
［発明の効果］ 本発明によれば、従来は構造が困難であったコア・クラ
ッド構造を有し、赤外透過性に優れ、かつ耐熱温度が高
いコアクラッド構造を有するGe−As−Ｓガラスファイバ
ーを製造することができる。また、このファイバーを用
いて、COレーザーのパワー伝送を行ったところ、長さ50
cmのファイバーの場合、120W以上のパワー伝送が可能
で、ファイバーの軟化は起こらなかった。
ッド構造を有し、赤外透過性に優れ、かつ耐熱温度が高
いコアクラッド構造を有するGe−As−Ｓガラスファイバ
ーを製造することができる。また、このファイバーを用
いて、COレーザーのパワー伝送を行ったところ、長さ50
cmのファイバーの場合、120W以上のパワー伝送が可能
で、ファイバーの軟化は起こらなかった。
第１図は実施例１のコア・クラッド型ファイバーの透過
損失スペクトルである。
損失スペクトルである。
Claims (2)
- 【請求項１】コアガラスおよびクラッドガラスがゲルマ
ニウム（Ge）、ひ素（As）、イオウ（Ｓ）の３元素から
構成されており、かつコアガラスのイオウの一部がセレ
ン（Se）で置換されていることを特徴とするコアクラッ
ド構造を有するGe−As−Ｓガラスファイバー。 - 【請求項２】コア、クラッド共にGeが0.5〜35at％、As
が５〜44at％、Ｓが40〜85at％、GeとAsの合計が20〜60
at％であり、かつ、コアガラスのイオウの0.5〜15at％
がSeで置換されていることを特徴とする請求項１記載の
コアクラッド構造を有するGe−As−Ｓガラスファイバ
ー。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1139169A JPH0791087B2 (ja) | 1989-06-02 | 1989-06-02 | コアクラッド構造を有するＧｅ―Ａｓ―Ｓガラスファイバー |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1139169A JPH0791087B2 (ja) | 1989-06-02 | 1989-06-02 | コアクラッド構造を有するＧｅ―Ａｓ―Ｓガラスファイバー |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH038742A JPH038742A (ja) | 1991-01-16 |
| JPH0791087B2 true JPH0791087B2 (ja) | 1995-10-04 |
Family
ID=15239185
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1139169A Expired - Lifetime JPH0791087B2 (ja) | 1989-06-02 | 1989-06-02 | コアクラッド構造を有するＧｅ―Ａｓ―Ｓガラスファイバー |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0791087B2 (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5389584A (en) * | 1994-04-11 | 1995-02-14 | Corning Incorporated | Ga- and/or In-containing AsGe sulfide glasses |
| US5958103A (en) * | 1995-03-06 | 1999-09-28 | Hoya Corporation | Process for producing preform for glass fiber and process for producing glass fiber |
| JP2006507545A (ja) * | 2002-11-22 | 2006-03-02 | オムニガイド コミュニケーションズ インコーポレイテッド | 誘電体導波路およびその製造方法 |
-
1989
- 1989-06-02 JP JP1139169A patent/JPH0791087B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH038742A (ja) | 1991-01-16 |
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