JPH08325032A

JPH08325032A - カルコゲナイドガラスファイバー

Info

Publication number: JPH08325032A
Application number: JP15380395A
Authority: JP
Inventors: Tomio Takase; 富朗高瀬; Yoshitaka Yoneda; 嘉隆米田; Shozo Morimoto; 詔三森本; Toshiharu Yamashita; 俊晴山下
Original assignee: Hoya Corp; Nippon Sheet Glass Co Ltd
Current assignee: Hoya Corp; Nippon Sheet Glass Co Ltd
Priority date: 1995-05-29
Filing date: 1995-05-29
Publication date: 1996-12-10

Abstract

(57)【要約】【目的】波長２〜７μｍの赤外域において２０ｄＢ／
ｍ以下の透過損失を示すカルコゲナイドガラスファイバ
ーを提供する。【構成】Ｇｅが５〜２５ａｔ％、Ｓｂが５〜３５ａｔ
％、Ｓが５５〜８０ａｔ％からなる組成をもち、組成の
合計が１００ａｔ％であり、かつ、紡糸後の透過損失が
２〜７μｍの波長域の赤外光に対して２０ｄＢ／ｍ以下
となる組成のカルコゲナイドガラスのコアを有するカル
コゲナイドガラスファイバーとする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、赤外線透過用のカルコ
ゲナイドガラスファイバーに関する。

【０００２】

【従来の技術】赤外線用の光ファイバー素材には、フッ
化物ガラス、カルコゲナイドガラス、ハロゲン化物結晶
などがある。

【０００３】フッ化物ガラスファイバーは、透過波長域
が約０．４〜４μｍまでであるため赤外域での計測には
不十分であり、またＣＯレーザ（波長５．３μｍ）やＣ
Ｏ₂レーザ（波長１０．６μｍ）の伝送もできないため
その利用範囲が制限される。

【０００４】ハロゲン化物結晶ファイバーは、透過波長
域が約０．７〜２０μｍと長波長の赤外光まで良く透過
するが、機械的強度が弱く、生産性が悪くコスト高など
の問題点があるため実用例は極めて少ない。

【０００５】一方、カルコゲナイドガラスファイバー
は、赤外透過性、機械的強度、耐化学性（耐候性など）
に優れ、また生産コストも比較的低いなど優れた特性を
有するものであり、現在実用化が進みつつある。

【０００６】カルコゲナイドガラスファイバーには、Ｓ
系（透過波長域１〜７μｍ）、Ｓｅ系（同３〜９μｍ）
およびＴｅ系（同５〜１２μｍ）があり、代表的なもの
としてそれぞれ、ＡｓＳファイバー、ＡｓＳｅファイバ
ー、ＧａＳｅＴｅファイバーなどがある。

【０００７】上述したようにカルコゲナイドガラスファ
イバーは、実用性に優れているものの、そのほとんどが
毒性元素であるＡｓ、Ｓｅ、Ｔｅなどを含んでいるため
用途によっては問題になる場合もある。

【０００８】本願出願人は、毒性成分を含まない組成
で、長波長まで良好な赤外透過性を示し、しかも可視光
も透過可能な赤外線透過性材料として、Ｇｅが１０〜３
０ａｔ％、Ｓｂが５〜３０ａｔ％、Ｓが５５〜８０ａｔ
％からなる組成をもつＧｅ−Ｓｂ−Ｓ系カルコゲナイド
ガラスを開発し、先に出願を行っている（特開平５−８
５７６９号公報）。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記特
定組成をもつＧｅ−Ｓｂ−Ｓ系カルコゲナイドガラス
は、紡糸して光ファイバー化する際にガラスが結晶化し
ファイバーの透過損失が大きくなってしまうものがあ
り、実際に紡糸してみないと透過損失のレベルが判らな
いため、光ファイバー製造技術上問題がある。すなわ
ち、Ｇｅ−Ｓｂ−Ｓ系カルコゲナイドガラスを光ファイ
バー化する際、最も問題となるのはガラスの結晶化であ
り、微量でも結晶化が起きると、それが光の散乱源とな
り、ファイバーの透過損失が非常に大きくなり、その程
度によっては失透して光を全く通さなくなってしまう。
そして、ガラス組成とファイバーの失透との関係は解明
されておらず、ガラスの結晶化が起きるかどうかは実際
に紡糸してみないと判らないため、特定組成のＧｅ−Ｓ
ｂ−Ｓ系カルコゲナイドガラスから低透過損失の光ファ
イバーを得ることは、試行錯誤を必要とし必ずしも容易
でなく、特に最も低透過損失の光ファイバーを得ること
は困難であった。

【００１０】本発明は上述した問題点にかんがみてなさ
れたものであり、低透過損失の光ファイバーを容易に得
る技術の提供を目的とする。

【００１１】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明者らは、鋭意研究を行った結果、上記特定組成
の中で、結晶化温度（Ｔｘ）がガラス転移点（Ｔｇ）よ
り３０℃以上高い組成のガラスは、紡糸中に失透するこ
とがなく、安定して低損失の光ファイバーが得られるこ
とを第一に見出した。これは、ＴｘとＴｇがあまり接近
していると、紡糸温度（Ｔｇより少し高くする必要があ
る）がＴｘ以上となってガラスが結晶化（失透）するこ
とに対応したものであり、上記カルコゲナイドガラス系
ではＴｘ−Ｔｇ≧３０℃なる条件が必要であることを見
出したものである。

【００１２】また、熱分析において結晶化ピークが現れ
ず、かつガラス転移点が３００℃以下である組成のガラ
スが失透せずファイバーとして低損失になることを第二
に見出し本発明を完成するに至った。なお、結晶化ピー
クが現れないということはガラスとして安定であるとい
うことである。熱分析の方法としては示差走査熱分析
（ＤＳＣ）等が用いられる。

【００１３】すなわち、本発明のカルコゲナイドガラス
ファイバーは、Ｇｅが５〜２５ａｔ％、Ｓｂが５〜３５
ａｔ％、Ｓが５５〜８０ａｔ％からなる組成をもち、組
成の合計が１００ａｔ％であり、かつ、紡糸後の透過損
失が２〜７μｍの波長域の赤外光に対して２０ｄＢ／ｍ
以下となる組成のカルコゲナイドガラスをコアとする構
成である。

【００１４】また、本発明のカルコゲナイドガラスファ
イバーは、Ｇｅが５〜２５ａｔ％、Ｓｂが５〜３５ａｔ
％、Ｓが５５〜８０ａｔ％からなる組成をもち、組成の
合計が１００ａｔ％でり、かつ、結晶化温度とガラス転
移点との温度差が３０℃以上であるか、あるいは結晶化
温度が認められないとともにガラス転移点が３００℃以
下であるカルコゲナイドガラスをコアとする構成であ
る。

【００１５】さらに、本発明のカルコゲナイドガラスフ
ァイバーは、上記カルコゲナイドガラスファイバーにお
いて、コアが、Ｇｅが５〜１５ａｔ％、Ｓｂが２０〜３
０ａｔ％、Ｓが５５〜６９ａｔ％からなる組成をもち、
組成の合計が１００ａｔ％である構成としてある。

【００１６】

【作用】本発明のカルコゲナイドガラスファイバーは、
波長２〜７μｍの赤外域において２０ｄＢ／ｍ以下の透
過損失を示し、実用性の高い赤外線透過ファイバーであ
る。

【００１７】

【実施例】以下、本発明の実施例を説明する。

【００１８】実施例１ＧｅおよびＳｂ原料は、純度６Ｎ（99.9999％）の市販
品を水素還元し、Ｓは純度６Ｎの市販品を真空蒸留精製
したものをそれぞれ用いた。

【００１９】Ａｒガス雰囲気のグローブボックス内で、
各原料をＧｅ１０ａｔ％、Ｓｂ２５ａｔ％、Ｓ６５ａｔ
％（以下、Ｇｅ10Ｓｂ25Ｓ65と略記する）の組成となる
ように調合し、石英ガラス容器へ真空封入した。これを
回転式溶融炉へ入れて８５０℃で溶融した。溶融後、炉
より取り出しクエンチ、アニールしてガラスロッド（黒
色）を得た。

【００２０】得られたガラスロッドの表面を研磨した
後、熱収縮テフロンチューブで被覆してプリフォームを
作製した。このプリフォームから直接紡糸し、外径約３
００μｍφのテフロンクラッドファイバーを得た。

【００２１】上記で得られたファイバーの透過損失をカ
ットバック法で測定した。図１にＧｅ10Ｓｂ25Ｓ65の組
成のガラスファイバーの透過損失スペクトルを示す。図
１から明らかなように、このガラスファイバーは、特に
波長４．５〜６．５μｍの赤外線の透過性に優れてお
り、例えば、ＣＯレーザーの伝送、赤外線分光分析など
に適している。

【００２２】実施例２〜６および比較例１〜２各原料の組成を表１に示す組成としたこと以外は実施例
１と同様にしてテフロンクラッドファイバーを得、その
透過損失を測定した。その結果を表１に示す。

【００２３】

【表１】

【００２４】表１から明らかなように、本発明のカルコ
ゲナイドガラスファイバー（実施例１〜６）は、波長
５．３μｍにおいておおよそ２〜１２ｄＢ／ｍの範囲の
透過損失を示し、良好な赤外線透過性を有することがわ
かる。

【００２５】また、比較例１〜２から明らかなように、
本発明の組成範囲外のＧｅ10Ｓｂ20Ｓ70、Ｇｅ30Ｓｂ10
Ｓ60の組成の各ガラスは、母材としてはガラス化し赤外
線透過性を示すが、ファイバー化すると失透してしまう
ことがわかる。

【００２６】Ｇｅ30Ｓｂ10Ｓ60の組成のガラス（比較例
２）は、ガラス転移点が高いため紡糸温度を高くしない
と紡糸できないので、紡糸中に失透したものと考えられ
る。

【００２７】また、Ｇｅ10Ｓｂ20Ｓ70の組成のガラス
（比較例１）は、ガラス転移点は低いが、結晶化温度と
ガラス転移点との温度差が３０℃以下であるため失透し
たものと考えられる。

【００２８】図２に各組成（実施例１〜６および比較例
１〜２）のガラスファイバーの波長５．３μｍにおける
透過損失（イタリック数字）および結晶化等（○、▲、
■）の組成を示す（▲および■は母材の段階で結晶化す
る組成を示し、○はフイバー化すると失透する組成を示
し、●はフイバー化しても失透しない組成を示す）。図
２から、Ｇｅが５〜２５ａｔ％、Ｓｂが５〜３５ａｔ
％、Ｓが５５〜８０ａｔ％（より好ましくは、Ｇｅが５
〜１５ａｔ％、Ｓｂが２０〜３０ａｔ％、Ｓが５５〜６
９ａｔ％）なる組成範囲のＧｅ−Ｓｂ−Ｓ系カルコゲナ
イドガラスファイバーが、透過損失が少なく、優れた赤
外線透過性を示すことがわかる。

【００２９】以上好ましい実施例をあげて本発明を説明
したが、本発明は必ずしも上記実施例に限定されるもの
ではない。

【００３０】例えば、テフロンクラッドの代わりに、ガ
ラス、あるいはエアクラッドなどの他のクラッドを用い
ることができる。

【００３１】なお、本発明のカルコゲナイドガラスファ
イバーは、毒性成分を含まず安全で、機械的、化学的に
も安定な赤外線透過ファイバーを実現でき、医療分野、
産業分野および民生分野などに幅広く応用が可能であ
る。

【００３２】

【発明の効果】以上説明したように発明のカルコゲナイ
ドガラスファイバーは、波長２〜７μｍの赤外域におい
て２０ｄＢ／ｍ以下の透過損失を示し、実用性の高い赤
外線透過ファイバーである。

【００３３】また、本発明によれば、最も低透過損失の
カルコゲナイドガラスファイバーを容易に得ることがで
き製造技術上有益である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のカルコゲナイドガラスファイバーの赤
外透過損失スペクトルを示す図である。

【図２】ガラス組成と透過損失および結晶化等の関係を
示す図である。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者森本詔三大阪府大阪市中央区道修町３丁目５番11号日本板硝子株式会社内 (72)発明者山下俊晴大阪府大阪市中央区道修町３丁目５番11号日本板硝子株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】Ｇｅが５〜２５ａｔ％、Ｓｂが５〜３５
ａｔ％、Ｓが５５〜８０ａｔ％からなる組成をもち、組
成の合計が１００ａｔ％であり、かつ、紡糸後の透過損
失が２〜７μｍの波長域の赤外光に対して２０ｄＢ／ｍ
以下となる組成のカルコゲナイドガラスをコアとするカ
ルコゲナイドガラスファイバー。
【請求項２】Ｇｅが５〜２５ａｔ％、Ｓｂが５〜３５
ａｔ％、Ｓが５５〜８０ａｔ％からなる組成をもち、組
成の合計が１００ａｔ％であり、かつ、結晶化温度とガ
ラス転移点との温度差が３０℃以上であるか、あるいは
結晶化温度が認められないとともにガラス転移点が３０
０℃以下であるカルコゲナイドガラスをコアとするカル
コゲナイドガラスファイバー。
【請求項３】Ｇｅが５〜１５ａｔ％、Ｓｂが２０〜３
０ａｔ％、Ｓが５５〜６９ａｔ％からなる組成をもち、
組成の合計が１００ａｔ％であることを特徴とする請求
項１または２記載のカルコゲナイドガラスファイバー。