【発明の名称】吸収体ガラス及びファイバオプティックプレート
【特許請求の範囲】
【請求項１】複数の光ファイバを束ねた状態で一体化することによって形成され、
入射した光を伝搬し、コアガラスからなる複数のコアと、
前記コアのそれぞれの外周部を覆い、前記コアガラスよりも屈折率が低いクラッドガラスからなるクラッドと、
前記複数のコアの間に配置され、前記コアから漏れ前記クラッドに入射した迷光を吸収し、吸収体ガラスからなる吸収体と
を備え、
前記吸収体ガラスが、ＳｉＯ2を重量百分率で１８〜４０％含有し、更にＦｅＯの含有率とＦｅ2Ｏ3の含有率との和が重量百分率で２０％以上であることを特徴とするファイバオプティックプレート。
【請求項２】ＳｉＯ2とＦｅＯとＦｅ2Ｏ3とが重量百分率で、
（ＳｉＯ2の含有率）＋（ＦｅＯの含有率）＋（Ｆｅ2Ｏ3の含有率）＞５０％
の関係を有することを特徴とする請求項１に記載のファイバオプティックプレート。
【請求項３】前記吸収体ガラスが、ＣｏＯとＣｏ2Ｏ3とを実質的に含まないことを特徴とする請求項１に記載のファイバオプティックプレート。
【請求項４】複数の光ファイバを束ねた状態で一体化することによって形成され、
入射した光を伝搬し、コアガラスからなる複数のコアと、
前記コアのそれぞれの外周部を覆い、前記コアガラスよりも屈折率が低いクラッドガラスからなるクラッドと、
前記複数のコアの間に配置され、前記コアから漏れ前記クラッドに入射した迷光を吸収し、吸収体ガラスからなる吸収体と
を備え、
前記吸収体ガラスが、重量百分率で
ＳｉＯ2：１８〜４０％と、
ＢａＯ：２５〜４０％と、
Ｌａ2Ｏ3：４〜２０％と、
ＦｅＯ：３〜３０％と、
Ｆｅ2Ｏ3：３〜３０％と、
を含むことを特徴とするファイバオプティックプレート。
【請求項５】前記吸収体ガラスが、重量百分率で１０％以下のＢ2Ｏ3を更に含むことを特徴とする請求項４に記載のファイバオプティックプレート。
【請求項６】前記吸収体ガラスが、重量百分率で１５％以下のＴｉＯ2を更に含むことを特徴とする請求項４に記載のファイバオプティックプレート。
【請求項７】前記吸収体ガラスが、重量百分率で１５％以下のＣｏ2Ｏ3を更に含むことを特徴とする請求項４に記載のファイバオプティックプレート。
【請求項８】ＳｉＯ2とＦｅＯとＦｅ2Ｏ3とが重量百分率で、
（ＳｉＯ2の含有率）＋（ＦｅＯの含有率）＋（Ｆｅ2Ｏ3の含有率）＞３５％
の関係を有することを特徴とする請求項４に記載のファイバオプティックプレート。
【請求項９】前記吸収体ガラスが、重量百分率で３〜６％のＮｉ2Ｏ3を更に含むことを特徴とする請求項４に記載のファイバオプティックプレート。
【請求項１０】前記吸収体ガラスが、ＣｏＯとＣｏ2Ｏ3とを実質的に含まないことを特徴とする請求項４に記載のファイバオプティックプレート。
【請求項１１】複数の光ファイバを束ねた状態で一体化することによって形成され、
入射した光を伝搬し、コアガラスからなる複数のコアと、
前記コアのそれぞれの外周部を覆い、前記コアガラスよりも屈折率が低いクラッドガラスからなるクラッドと、
前記複数のコアの間に配置され、前記コアから漏れ前記クラッドに入射した迷光を吸収し、吸収体ガラスからなる吸収体と
を備え、
前記吸収体ガラスが、重量百分率で、
ＳｉＯ2：２０〜３５％と、
ＴｉＯ2：５〜１２％と、
ＢａＯ：２５〜３５％と、
Ｌａ2Ｏ3：７〜１０％と、
ＦｅＯ：３〜９％と、
Ｆｅ2Ｏ3：７〜２１％と、
を含むことを特徴とするファイバオプティックプレート。
【請求項１２】前記吸収体ガラスが、重量百分率で６％以下のＢ2Ｏ3を更に含むことを特徴とする請求項１１に記載のファイバオプティックプレート。
【請求項１３】前記吸収体ガラスが、重量百分率で１０％以下のＣｏ2Ｏ3を更に含むことを特徴とする請求項１１に記載のファイバオプティックプレート。
【請求項１４】前記吸収体ガラスが、ＣｏＯとＣｏ2Ｏ3とを実質的に含まないことを特徴とする請求項１１に記載のファイバオプティックプレート。
【請求項１５】複数の光ファイバを束ねた状態で一体化することによって形成され、
入射した光を伝搬し、コアガラスからなる複数のコアと、
前記コアのそれぞれの外周部を覆い、前記コアガラスよりも屈折率が低いクラッドガラスからなるクラッドと、
前記複数のコアの間に配置され、前記コアから漏れ前記クラッドに入射した迷光を吸収し、吸収体ガラスからなる吸収体と
を備え、
前記吸収体ガラスが、重量百分率で、
ＳｉＯ2：２３〜３１％と、
ＴｉＯ2：７〜１１％と、
ＢａＯ：３０〜３２％と、
Ｌａ2Ｏ3：７〜８％と、
ＦｅＯ：３〜５％と、
Ｆｅ2Ｏ3：８〜１２％と
を含み、ＣｏＯとＣｏ2Ｏ3とを実質的に含まないことを特徴とするファイバオプティックプレート。
【請求項１６】前記吸収体ガラスが、重量百分率で６％以下のＢ2Ｏ3を更に含むことを特徴とする請求項１５に記載のファイバオプティックプレート。
【請求項１７】複数の光ファイバを束ねた状態で一体化することによって形成され、
入射した光を伝搬し、コアガラスからなる複数のコアと、
前記コアのそれぞれの外周部を覆い、前記コアガラスよりも屈折率が低いクラッドガラスからなるクラッドと、
前記複数のコアの間に配置され、前記コアから漏れ前記クラッドに入射した迷光を吸収し、吸収体ガラスからなる吸収体と
を備え、
前記吸収体ガラスが、重量百分率で、
ＳｉＯ2：２８〜３１％と、
ＴｉＯ2：７〜１１％と、
ＢａＯ：３０〜３２％と、
Ｌａ2Ｏ3：７〜８％と、
ＦｅＯ：６〜９％と、
Ｆｅ2Ｏ3：１５〜２１％と
を含み、ＣｏＯとＣｏ2Ｏ3とを実質的に含まないことを特徴とするファイバオプティックプレート。
【請求項１８】前記吸収体ガラスが、Ｂ2Ｏ3を実質的に含まないことを特徴とする請求項１５又は１７に記載のファイバオプティックプレート。
【請求項１９】ＳｉＯ2を重量百分率で１８〜４０％含有し、更にＦｅＯの含有率とＦｅ2Ｏ3の含有率との和が重量百分率で２０％以上であることを特徴とする吸収体ガラス。
【請求項２０】重量百分率で、
ＳｉＯ2：１８〜４０％と、
Ｂ2Ｏ3：０〜１０％と、
ＴｉＯ2：０〜１５％と、
ＢａＯ：２５〜４０％と、
Ｌａ2Ｏ3：４〜２０％と、
ＦｅＯ：３〜３０％と、
Ｆｅ2Ｏ3：３〜３０％と、
Ｃｏ2Ｏ3：０〜１５％と
を含むことを特徴とする吸収体ガラス。
【請求項２１】ＳｉＯ2とＦｅＯとＦｅ2Ｏ3とが重量百分率で、
（ＳｉＯ2の含有率）＋（ＦｅＯの含有率）＋（Ｆｅ2Ｏ3の含有率）＞３５％
の関係を有することを特徴とする請求項２０に記載の吸収体ガラス。
【請求項２２】ＳｉＯ2とＦｅＯとＦｅ2Ｏ3とが重量百分率で、
（ＳｉＯ2の含有率）＋（ＦｅＯの含有率）＋（Ｆｅ2Ｏ3の含有率）＞５０％
の関係を有することを特徴とする請求項１９又は２０のいずれかに記載の吸収体ガラス。
【請求項２３】重量百分率で３〜６％のＮｉ2Ｏ3を更に含むことを特徴とする請求項２０に記載の吸収体ガラス。
【請求項２４】重量百分率で、
ＳｉＯ2：２０〜３５％と、
Ｂ2Ｏ3：０〜６％と、
ＴｉＯ2：５〜１２％と、
ＢａＯ：２５〜３５％と、
Ｌａ2Ｏ3：７〜１０％と、
ＦｅＯ：３〜９％と、
Ｆｅ2Ｏ3：７〜２１％と、
Ｃｏ2Ｏ3：０〜１０％と
を含むことを特徴とする吸収体ガラス。
【請求項２５】ＣｏＯとＣｏ2Ｏ3とを実質的に含まないことを特徴とする請求項１９、２０又は２４のいずれかに記載の吸収体ガラス。
【請求項２６】重量百分率で、
ＳｉＯ2：２３〜３１％と、
Ｂ2Ｏ3：０〜６％と、
ＴｉＯ2：７〜１１％と、
ＢａＯ：３０〜３２％と、
Ｌａ2Ｏ3：７〜８％と、
ＦｅＯ：３〜５％と、
Ｆｅ2Ｏ3：８〜１２％と
を含み、ＣｏＯとＣｏ2Ｏ3とを実質的に含まないことを特徴とする吸収体ガラス。
【請求項２７】重量百分率で、
ＳｉＯ2：２８〜３１％と、
ＴｉＯ2：７〜１１％と、
ＢａＯ：３０〜３２％と、
Ｌａ2Ｏ3：７〜８％と、
ＦｅＯ：６〜９％と、
Ｆｅ2Ｏ3：１５〜２１％と
を含み、ＣｏＯとＣｏ2Ｏ3とを実質的に含まないことを特徴とする吸収体ガラス。
【請求項２８】Ｂ2Ｏ3を実質的に含まないことを特徴とする請求項２７に記載の吸収体ガラス。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ファイバオプティックプレート（ＦＯＰ）に用いることができる吸収体ガラス、及びこの吸収体ガラスを用いて製造されたＦＯＰに関する。
【０００２】
【従来の技術】
ファイバオプティックプレート（ＦＯＰ）は、複数のオプティカルファイバで構成された板状のイメージ素子であり、イメージインテンシファイアやＣＲＴのフェースプレート、ＣＣＤカップリング等、光学機器の光導波路として利用されている。
【０００３】
図１（ａ）は、典型的なＦＯＰの光路方向に垂直な断面図である。図１（ａ）に示されるように、ＦＯＰ５００は、高屈折率のコアガラス５０２と、コアガラス５０２を被覆する低屈折率のクラッドガラス５０４と、迷光を吸収する吸収体ガラス５０６とから構成される。
【０００４】
ＦＯＰは、以下のように製造される。コアガラスをクラッドガラスで被覆した細いシングルファイバと、吸収体ファイバとの集合体を、ファイバ方向に整列させて、高温高圧で融着させる。これをファイバ方向に対して垂直に切断して、図１（ａ）に示されるような断面を有するＦＯＰを得る。
【０００５】
図１（ｂ）は、ＦＯＰのコアの模式的な断面図である。図１（ｂ）に示されるように、ＦＯＰに入射した光は、ファイバ内で全反射を繰り返し、入射面から出射面に高い解像度で効率よく伝達される。このとき、全反射しないでコアガラスから漏れる光が一部生じるが、これを他のコアガラスに入射させないために、吸収体ガラスが配置される。ＦＯＰの基本的な構造及び特性は、例えば「光学ファイバ」（長尾和美、共立出版、１９７４）や、中山らの文献（テレビジョン学会技術報告、Vol.4,No.53,pp.1-6,IPU90-44,Sept.1990 ）に記載されている。
【０００６】
従来の代表的な吸収体ガラスには、ＮｉＯ、Ｎｉ2Ｏ3、ＣｏＯ、Ｃｏ2Ｏ3、Ｃｒ2Ｏ3、ＣｕＯ、ＭｎＯ2、ＳｎＯ、Ｖ2Ｏ5、ＷＯ3等の迷光吸収のための酸化物着色剤が含有される。吸収体ガラスの特性を向上させるためには、広い吸収波長帯を有する酸化物着色剤を選ぶ必要がある。また、ＦＯＰ製造の際の高温高圧下での融着やファイバ化の線引等の工程に際して、退色を生じたり、拡散等によりコアの失透を生じたりしない点にも留意して酸化物着色剤を選択する必要がある。
【０００７】
特開平２−３８３４３には、ＳｉＯ2，Ｂ2Ｏ3，Ｌａ2Ｏ3，ＢａＯ，ＴｉＯ2の５成分を基本成分とし、ＰｂＯ，ＣｄＯ，Ｂｉ2Ｏ3，Ａｓ2Ｏ3，Ｓｂ2Ｏ3，Ｆ，Ｃｌを含まないＦＯＰ用吸収体ガラスが開示されている。この文献では、ガラス化が可能な各成分の含有率に関しても言及されており、例えば、着色効果を与えるとされるＦｅ2Ｏ3は、１５％以上含有させるとガラスが不安定になることが記載されている。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
近年では可視光域のみならず近赤外域によるイメージ伝送も多用されるようになっているが、従来のＦＯＰは、５５０ｎｍ附近の可視光における吸収性の高い吸収体ガラスが用いられているものの、近赤外域での迷光吸収能力が不足しているため、近赤外域でのイメージは解像度の劣化が避けられない。
【０００９】
上記の特開平２−３８３４３に開示される吸収体ガラスでは、８００ｎｍにおいて良好な吸収をもつことが示されているものの、５９０ｎｍ附近を中心とする可視光領域の吸収率は示されていない。また、着色剤酸化物の含有率を増加させて広い帯域にわたって高い吸収能力を維持するための方策に関しても言及されていない。
【００１０】
従って、本発明の目的は、紫外領域から可視光領域を経て近赤外領域に至る広い吸収帯を有するＦＯＰ用吸収体ガラス、及びこの吸収体ガラスを用いて製造されたＦＯＰを提供することである。
【００１１】
また、本発明の他の目的は、広い吸収帯に亘り安定して大きな吸収率を有するＦＯＰ用吸収体ガラス、及びこの吸収体ガラスを用いて製造されたＦＯＰを提供することである。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
本発明者は、上記問題点に鑑み鋭意研究の結果、ガラスにＦｅＯとＦｅ2Ｏ3とを共に含ませることができ、且つ、このガラスが紫外領域から可視光領域を経て近赤外領域に至る広い吸収帯を有することを見出した。更に、この知見に基づいて試作研究を重ねた結果、高い吸収率を得る目的でＦｅＯとＦｅ2Ｏ3とを共に高い含有率でガラスに含有させなおかつガラス化させるためには、ＳｉＯ2の含有率も同時に高くすることが有効であることを見出し本発明を完成させるに至った。また、ＦｅＯ又はＦｅ2Ｏ3を単独で用いる場合でも同様に、ＳｉＯ2の含有率を増加させることによりＦｅＯ又はＦｅ2Ｏ3を高い含有率で含有させることができることも見出された。
【００１３】
請求項１に記載の発明は、複数の光ファイバを束ねた状態で一体化することによって形成され、入射した光を伝搬し、コアガラスからなる複数のコアと、コアのそれぞれの外周部を覆い、コアガラスよりも屈折率が低いクラッドガラスからなるクラッドと、複数のコアの間に配置され、コアから漏れクラッドに入射した迷光を吸収し、吸収体ガラスからなる吸収体とを備え、吸収体ガラスが、ＳｉＯ2を重量百分率で１８〜４０％含有し、更にＦｅＯの含有率とＦｅ2Ｏ3の含有率との和が重量百分率で２０％以上であることを特徴とするファイバオプティックプレートである。
【００１４】
請求項２に記載の発明は、ＳｉＯ2とＦｅＯとＦｅ2Ｏ3とが重量百分率で、
（ＳｉＯ2の含有率）＋（ＦｅＯの含有率）＋（Ｆｅ2Ｏ3の含有率）＞５０％
の関係を有することを特徴とするファイバオプティックプレートである。
【００１５】
請求項３に記載の発明は、吸収体ガラスが、ＣｏＯとＣｏ2Ｏ3とを実質的に含まないことを特徴とするファイバオプティックプレートである。
【００１６】
請求項４に記載の発明は、複数の光ファイバを束ねた状態で一体化することによって形成され、入射した光を伝搬し、コアガラスからなる複数のコアと、コアのそれぞれの外周部を覆い、コアガラスよりも屈折率が低いクラッドガラスからなるクラッドと、複数のコアの間に配置され、コアから漏れクラッドに入射した迷光を吸収し、吸収体ガラスからなる吸収体とを備え、吸収体ガラスが、重量百分率で
ＳｉＯ2：１８〜４０％と、
ＢａＯ：２５〜４０％と、
Ｌａ2Ｏ3：４〜２０％と、
ＦｅＯ：３〜３０％と、
Ｆｅ2Ｏ3：３〜３０％と、
を含むことを特徴とするファイバオプティックプレートである。
【００１７】
請求項５に記載の発明は、吸収体ガラスが、重量百分率で１０％以下のＢ2Ｏ3を更に含むことを特徴とするファイバオプティックプレートである。
【００１８】
請求項６に記載の発明は、吸収体ガラスが、重量百分率で１５％以下のＴｉＯ2を更に含むことを特徴とするファイバオプティックプレートである。
【００１９】
請求項７に記載の発明は、吸収体ガラスが、重量百分率で１５％以下のＣｏ2Ｏ3を更に含むことを特徴とするファイバオプティックプレートである。
【００２０】
請求項８に記載の発明は、ＳｉＯ2とＦｅＯとＦｅ2Ｏ3とが重量百分率で、
（ＳｉＯ2の含有率）＋（ＦｅＯの含有率）＋（Ｆｅ2Ｏ3の含有率）＞３５％
の関係を有することを特徴とするファイバオプティックプレートである。
【００２１】
請求項９に記載の発明は、吸収体ガラスが、重量百分率で３〜６％のＮｉ2Ｏ3を更に含むことを特徴とするファイバオプティックプレートである。
【００２２】
請求項１０に記載の発明は、吸収体ガラスが、ＣｏＯとＣｏ2Ｏ3とを実質的に含まないことを特徴とするファイバオプティックプレートである。
【００２３】
請求項１１に記載の発明は、複数の光ファイバを束ねた状態で一体化することによって形成され、入射した光を伝搬し、コアガラスからなる複数のコアと、コアのそれぞれの外周部を覆い、コアガラスよりも屈折率が低いクラッドガラスからなるクラッドと、複数のコアの間に配置され、コアから漏れクラッドに入射した迷光を吸収し、吸収体ガラスからなる吸収体とを備え、吸収体ガラスが、重量百分率で、
ＳｉＯ2：２０〜３５％と、
ＴｉＯ2：５〜１２％と、
ＢａＯ：２５〜３５％と、
Ｌａ2Ｏ3：７〜１０％と、
ＦｅＯ：３〜９％と、
Ｆｅ2Ｏ3：７〜２１％と、
を含むことを特徴とするファイバオプティックプレートである。
【００２４】
請求項１２に記載の発明は、吸収体ガラスが、重量百分率で６％以下のＢ2Ｏ3を更に含むことを特徴とするファイバオプティックプレートである。
【００２５】
請求項１３に記載の発明は、吸収体ガラスが、重量百分率で１０％以下のＣｏ2Ｏ3を更に含むことを特徴とするファイバオプティックプレートである。
【００２６】
請求項１４に記載の発明は、吸収体ガラスが、ＣｏＯとＣｏ2Ｏ3とを実質的に含まないことを特徴とするファイバオプティックプレートである。
【００２７】
請求項１５に記載の発明は、複数の光ファイバを束ねた状態で一体化することによって形成され、入射した光を伝搬し、コアガラスからなる複数のコアと、コアのそれぞれの外周部を覆い、コアガラスよりも屈折率が低いクラッドガラスからなるクラッドと、複数のコアの間に配置され、コアから漏れクラッドに入射した迷光を吸収し、吸収体ガラスからなる吸収体とを備え、吸収体ガラスが、重量百分率で、
ＳｉＯ2：２３〜３１％と、
ＴｉＯ2：７〜１１％と、
ＢａＯ：３０〜３２％と、
Ｌａ2Ｏ3：７〜８％と、
ＦｅＯ：３〜５％と、
Ｆｅ2Ｏ3：８〜１２％と
を含み、ＣｏＯとＣｏ2Ｏ3とを実質的に含まないことを特徴とするファイバオプティックプレートである。
【００２８】
請求項１６に記載の発明は、吸収体ガラスが、重量百分率で６％以下のＢ2Ｏ3を更に含むことを特徴とするファイバオプティックプレートである。
【００２９】
請求項１７に記載の発明は、複数の光ファイバを束ねた状態で一体化することによって形成され、入射した光を伝搬し、コアガラスからなる複数のコアと、コアのそれぞれの外周部を覆い、コアガラスよりも屈折率が低いクラッドガラスからなるクラッドと、複数のコアの間に配置され、コアから漏れクラッドに入射した迷光を吸収し、吸収体ガラスからなる吸収体とを備え、吸収体ガラスが、重量百分率で、
ＳｉＯ2：２８〜３１％と、
ＴｉＯ2：７〜１１％と、
ＢａＯ：３０〜３２％と、
Ｌａ2Ｏ3：７〜８％と、
ＦｅＯ：６〜９％と、
Ｆｅ2Ｏ3：１５〜２１％と
を含み、ＣｏＯとＣｏ2Ｏ3とを実質的に含まないことを特徴とするファイバオプティックプレートである。
【００３０】
請求項１８に記載の発明は、吸収体ガラスが、Ｂ2Ｏ3を実質的に含まないことを特徴とするファイバオプティックプレートである。
【００３１】
請求項１９に記載の発明は、ＳｉＯ2を重量百分率で１８〜４０％含有し、更にＦｅＯの含有率とＦｅ2Ｏ3の含有率との和が重量百分率で２０％以上であることを特徴とする吸収体ガラスである。
【００３２】
請求項２０に記載の発明は、重量百分率で
ＳｉＯ2：１８〜４０％と、
Ｂ2Ｏ3：０〜１０％と、
ＴｉＯ2：０〜１５％と、
ＢａＯ：２５〜４０％と、
Ｌａ2Ｏ3：４〜２０％と、
ＦｅＯ：３〜３０％と、
Ｆｅ2Ｏ3：３〜３０％と、
Ｃｏ2Ｏ3：０〜１５％と
を含むことを特徴とする吸収体ガラスである。
【００３３】
請求項２１に記載の発明は、ＳｉＯ2とＦｅＯとＦｅ2Ｏ3とが重量百分率で、（ＳｉＯ2の含有率）＋（ＦｅＯの含有率）＋（Ｆｅ2Ｏ3の含有率）＞３５％の関係を有することを特徴とする吸収体ガラスである。
【００３４】
請求項２２に記載の発明は、ＳｉＯ2とＦｅＯとＦｅ2Ｏ3とが重量百分率で、（ＳｉＯ2の含有率）＋（ＦｅＯの含有率）＋（Ｆｅ2Ｏ3の含有率）＞５０％の関係を有することを特徴とする吸収体ガラスである。
【００３５】
請求項２３に記載の発明は、重量百分率で３〜６％のＮｉ2Ｏ3を更に含むことを特徴とする吸収体ガラスである。
【００３６】
請求項２４に記載の発明は、重量百分率で、
ＳｉＯ2：２０〜３５％と、
Ｂ2Ｏ3：０〜６％と、
ＴｉＯ2：５〜１２％と、
ＢａＯ：２５〜３５％と、
Ｌａ2Ｏ3：７〜１０％と、
ＦｅＯ：３〜９％と、
Ｆｅ2Ｏ3：７〜２１％と、
Ｃｏ2Ｏ3：０〜１０％と
を含むことを特徴とする吸収体ガラスである。
【００３７】
請求項２５に記載の発明は、ＣｏＯとＣｏ2Ｏ3とを実質的に含まないことを特徴とする吸収体ガラスである。
【００３８】
請求項２６に記載の発明は、重量百分率で、
ＳｉＯ2：２３〜３１％と、
Ｂ2Ｏ3：０〜６％と、
ＴｉＯ2：７〜１１％と、
ＢａＯ：３０〜３２％と、
Ｌａ2Ｏ3：７〜８％と、
ＦｅＯ：３〜５％と、
Ｆｅ2Ｏ3：８〜１２％と
を含み、ＣｏＯとＣｏ2Ｏ3とを実質的に含まないことを特徴とする吸収体ガラスである。
【００３９】
請求項２７に記載の発明は、重量百分率で、
ＳｉＯ2：２８〜３１％と、
ＴｉＯ2：７〜１１％と、
ＢａＯ：３０〜３２％と、
Ｌａ2Ｏ3：７〜８％と、
ＦｅＯ：６〜９％と、
Ｆｅ2Ｏ3：１５〜２１％と
を含み、ＣｏＯとＣｏ2Ｏ3とを実質的に含まないことを特徴とする吸収体ガラスである。
【００４０】
請求項２８に記載の発明は、Ｂ2Ｏ3を実質的に含まないことを特徴とする吸収体ガラスである。
【００４１】
本発明の吸収体ガラスは、ＦｅＯとＦｅ2Ｏ3とを高い含有率で含むことができるため、可視光域から近赤外域までの広い範囲で大きな吸収率を示す。ＳｉＯ2の含有率も併せて高くすることにより、ガラス化のためのこれら酸化鉄の含有量の上限が大幅に緩和され、これら酸化鉄の含有率が高く且つ安定なガラスを得ることが出来る。
【００４２】
また、本発明のＣｏＯ及びＣｏ2Ｏ3を実質的に含まない態様では、吸収体ガラスから他の部分へ拡散しやすいＣｏ2+及びＣｏ3+を含まないため、この吸収体ガラスをＦＯＰに用いれば、コバルトイオンのコアへの拡散によりコアの透過率が損われる問題が解消される。この吸収体ガラスはＣｏＯ及びＣｏ2Ｏ3を含まないがＦｅＯ及びＦｅ2Ｏ3を含むため、広い範囲で良好な吸収能力を有する。
【００４３】
【発明の実施の形態】
本発明の吸収体ガラスを構成する物質成分に着目して説明する。
【００４４】
（Ｂ2Ｏ3）
ガラス形成のための酸化物である。添加することによりガラス化が容易になるが、必ずしも含有する必要はない。含有率が１０％を越えるとガラスの密度が小さくなるため、吸収体ガラスとしての吸収能力が低下する。
【００４５】
（ＳｉＯ2）
Ｂ2Ｏ3と同様、ガラスを形成するための酸化物であり、本発明に必須である。含有率が１８％未満の場合は、以下に述べる着色剤を多量に含有させることができない。また、４０％を越える場合は、着色剤の含有率を大きくすることができないため、吸収能力が低下する。
【００４６】
（ＴｉＯ2）
ＦｅＯやＦｅ2Ｏ3等の着色剤を多量に含有させる際に、ＴｉＯ2を添加することによりガラス化が容易となる。また、ガラスを硬くする作用も併せもつ。但し、含有率が１５％を越えれば逆にガラス化が困難になる。５％未満の場合は添加の効果は少なくなるが、必ずしも含有している必要はなくゼロ％でもよい。
【００４７】
（ＢａＯ）
ガラス化範囲を広げ、熱膨張係数を大きくする作用がある。ＢａＯ含有率が５％未満の場合に着色剤を多量に含有させようとしてもガラス化しなくなり、４０％を越えれば着色剤を含有させる余地がなくなる。
【００４８】
（Ｌａ2Ｏ3）
ガラス化を容易にし、ガラスの密度を大きくする作用がある。ガラスの密度が大きくなるため着色剤の吸収能力が向上する。含有率４％未満では添加の効果は少なく、２０％を越えればガラス化が困難になる。
【００４９】
（ＦｅＯ）
特に近赤外域に良好な吸収特性を有する着色剤である。含有率が３％未満の場合は、吸収体ガラスの近赤外域の吸収特性が不十分となる。３０％を越えれば、ガラス化が困難となる。
【００５０】
（Ｆｅ2Ｏ3）
特に紫外域から可視域にかけて良好な吸収特性を有する着色剤である。含有率が３％未満では吸収体ガラスの吸収特性が不十分であり、含有率３０％を越えれば、ガラス化が困難となる。
【００５１】
（Ｃｏ2Ｏ3）
主に可視域に吸収特性を有する着色剤であるが、本発明に必須ではない。含有率が１５％を越える場合はガラス化が困難となる。尚、後述するが、Ｃｏ2Ｏ3を含む吸収体ガラスを用いて作製されたＦＯＰにおいて、Ｃｏ3+がコア部分へ拡散して伝送特性が損なわれたため、好ましくはＣｏ2Ｏ3を含有しなくてもよい。
【００５２】
【実施例】
以下、添付した図面を参照して、本発明の実施例を説明する。尚、添付した各図面において、同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。
【００５３】
本発明に従った吸収体ガラスファイバの製造方法について簡単に説明する。本実施例での各成分は、次の様な原料形態であった：
成分物質 原料
Ｂ2Ｏ3 ホウ酸（Ｈ3ＢＯ3）
ＳｉＯ2 無水ケイ酸（ＳｉＯ2）
ＴｉＯ2 酸化チタン（ＴｉＯ2）
ＢａＯ 炭酸バリウム（ＢａＣＯ3）
Ｌａ2Ｏ3 酸化ランタン（Ｌａ2Ｏ3）
ＦｅＯ 酸化鉄（Ｉ）（ＦｅＯ）
Ｆｅ2Ｏ3 酸化鉄（ＩＩ）（Ｆｅ2Ｏ3）
Ｃｏ2Ｏ3 酸化コバルト（ＩＩ）（Ｃｏ2Ｏ3）。
【００５４】
これらの原料の全てを均一に混合した後、石英坩堝に投入し１２５０℃に加熱して、ラフメルトを行う。ほぼ全ての成分が溶融したところで、石英坩堝から溶融物を取り出し、急冷してカレットとする。これを繰り返す。次に、出来上がったカレットを白金坩堝に投入し、１３５０℃に加熱して溶融する。このときの溶融の時間は２時間である。２時間溶融する間に３回、白金棒で溶融物を攪拌し、溶融物の均質化を行う。２時間経過後、徐々に温度を下げ、溶融物が適当な粘度に致ったところで、棒状のキャビティーを有する型に溶融物を流し込む。炉内温度が予め７２０℃〜７３０℃に設定された電気炉内にこの溶融物を型ごと入れてアニール処理を行う。そして、電気炉内で溶融物が一定の温度になったところで、電気炉の電源を切り、溶融物を自然冷却する。ここで、吸収体ガラスの棒が完成した。そして、吸収体ガラスの棒を型から取り出し、所定の寸法に研削、研磨した後、ＦＯＰ用吸収体ガラスファイバに加工する。
【００５５】
まず、本発明者は、以下のように着色剤酸化物の選択を行った。ここで、本発明の目的は、紫外〜可視〜近赤外に致る広い帯域で良好な吸収特性を得る事であり、特に近赤外域の吸収特性を改善しつつ可視域の吸収も良好に維持することを目指した。近赤外域の良好な吸収特性を与えるものはＣｕ2+とＦｅ2+がよく知られており、これらを含む酸化物を吸収体ガラスに含有させる事を念頭に置き、更に紫外域〜可視域にも良好な吸収特性を与えるような組成を探索した。広い帯域において吸収能力を得るため、着色剤酸化物として少なくともＦｅＯとＦｅ2Ｏ3とを含有させることとした。そして、着色剤酸化物の含有量をできるだけ増加させることにより高い吸収能力を得ようとした。この際、着色剤酸化物の組み合わせや含有量がガラス化の程度に影響を及ぼすことに留意しつつ、探索を行った。
【００５６】
まず、ＳｉＯ2１９％、Ｂ2Ｏ3６％、Ｌａ2Ｏ3１６％、ＢａＯ３６％、ＴｉＯ2８％、ＦｅＯ２．４％、Ｆｅ2Ｏ3５．６％、Ｃｏ2Ｏ3１％、ＣｕＯ６％の組成の吸収体ガラスを上記の方法により作製した。この吸収体ガラス（以下、ＥＭＡと略記する）の７９０ｎｍにおける透過率を測定したところ、厚さ２５０μｍのＥＭＡで０．５％であった。即ち、このＥＭＡは近赤外域で非常に良好な吸収能力を有することが明らかになった。
【００５７】
しかし、このＥＭＡをコア、クラッド部と共に線引してＦＯＰを作製したところ、ＥＭＡが結晶化してしまった。この線引の際の温度条件を変えた試作を更に行ったが、ＥＭＡを結晶化させないための温度条件が非常に狭く限られることが判明し、即ち線引の際の温度制御が著しく困難であることが明らかになった。また、ＥＭＡ中のＣｕ2+がコアに容易に拡散し、コアが著しく着色されてしまった。このＦＯＰの分光透過率は、可視域〜近赤外域で大幅に低下したものとなり、実用に供しないことが明らかになった。従って、本発明のＥＭＡには、Ｃｕイオンを含まないこととした。
【００５８】
次に、上記の組成に対し、ＣｕＯ６％に変えて、従来から用いられる着色剤酸化物を約５〜６％前後としたＥＭＡを作製して、ガラス化及び７９０ｎｍ近辺での吸収を評価した。ＣｕＯに換えた着色剤酸化物には、Ｎｉ2Ｏ3、ＭｎＯ2、Ｃｏ2Ｏ3、ＳｎＯ、Ｖ2Ｏ5、ＷＯ3及びＣｒ2Ｏ3をそれぞれ単独で用いた。その結果、ＭｎＯ2、ＳｎＯ、Ｖ2Ｏ5、ＷＯ3又はＣｒ2Ｏ3を用いた場合は、ガラス化が充分ではなく、Ｎｉ2Ｏ3又はＣｏ2Ｏ3を約５〜６％前後として用いた場合に、ガラス化が充分に達成されることが明らかになった。
【００５９】
そして、以上の結果を踏まえて、組成の最適化の検討を行った。上記の製造工程により、組成の異なる１２種類のＥＭＡを作製した。そして、それぞれに関して、波長約３００ｎｍ〜約１，０００ｎｍの範囲で透過率を測定した。これら１２種類のガラスの組成を、以下の表１及び表２に示す。尚、これらは全て、良好にガラス化した。
【００６０】
【表１】
【００６１】
【表２】
【００６２】
作製されたこれら１２種類の組成のＥＭＡに対して、波長３００ｎｍ〜１，０００ｎｍの広い帯域にわたる分光透過率を測定して、ＥＭＡの吸収特性を評価した。これら全てのＥＭＡが３００ｎｍ〜１，０００ｎｍにわたって比較的良好な吸収能力を有することが確認された。また、近赤外域である波長７９０ｎｍに対する透過率を、表１及び表２に併せて示した。
【００６３】
まず、Ｎｉ2Ｏ3を含有するＮｏ．４０は、波長７９０ｎｍに対して、この中では最も高い透過率（即ち低い吸収率）を呈したが、実用に供しないレベルではない。
【００６４】
次いで、Ｎｉ2Ｏ3ではなくＣｏ2Ｏ3を着色剤酸化物として、ＦｅＯ及びＦｅ2Ｏ3と共に含有させたＮｏ．５７〜６１では、ＦｅＯとＦｅ2Ｏ3の含有率の合計が最も高いＮｏ．５８が、最も低い透過率を示した。
【００６５】
また、Ｂ2Ｏ3を含まずＦｅＯとＦｅ2Ｏ3の含有率の合計がＮｏ．５８に近いレベルであるＮｏ．７０、７１では、ＥＭＡのガラス転移点（Ｔｇ）及び屈伏点（Ａｔ）が改善された。
【００６６】
更に、ＦｅＯ単独又はＦｅ2Ｏ3で用い、且つこれらの含有率を２２．２％としたＮｏ．７５、７６では、透過率が著しく改善された。
【００６７】
これらの結果から、ＦｅＯ及びＦｅ2Ｏ3の含有量を高めれば、他の着色剤酸化物を用いることなく充分高い吸収率を得ることができることが明らかになった。
【００６８】
そして、この見解に基づき、ＦｅＯとＦｅ2Ｏ3を共に用いて、且つこれらの含有量を高める検討を行った結果が、表２に示されるＮｏ．７４及びＮｏ．８０である。これらは共に波長７９０ｎｍに対して著しく良好な吸収性能を示した。
【００６９】
透過率が著しく改善されたＮｏ．７４〜Ｎｏ．７６及びＮｏ．８０においては、ＳｉＯ2が重量百分率で１８〜４０％含有され、ＦｅＯの含有率とＦｅ2Ｏ3の含有率との和が重量百分率で２０％以上になっている。
【００７０】
これらのうち、Ｎｏ．７４及びＮｏ．８０の透過率を更に詳しく調べた。このとき、比較のために、本発明に従わない従来品として、ＳｉＯ2１９％、Ｂ2Ｏ3６％、Ｌａ2Ｏ3１６％、ＢａＯ３６％、ＴｉＯ2８％、ＦｅＯ２．４％、Ｆｅ2Ｏ3５．６％、Ｃｏ2Ｏ3１％の組成をもつ従来品ＥＭＡを用いた。まず、厚さによる透過率の変化を、比較的良好な結果が得られたＮｏ．５８、Ｎｏ．７０と共に図２に示す。この図２に示されるように、従来品と比較してＮｏ．５８、７０、７４及び８０は、波長７９０ｎｍに対して良好な吸収特性を有することが示され、特にＮｏ．７４及びＮｏ．８０は著しく良好であった。
【００７１】
次に、厚さ１３０μｍの場合のＮｏ．７４、Ｎｏ．８０及び従来品の分光透過率のスペクトルを図３に示す。図３に示されるように、従来品に比べてＮｏ．７４及びＮｏ．８０は共に、全波長域にわたって著しく良好な吸収特性を発揮したことが示された。
【００７２】
更に、ＮＯ．８０のＥＭＡ及び従来品ＥＭＡを用いて、公知のコア及びクラッドと共に開口数（Ｎ．Ａ．）が１であるＦＯＰを作製し、厚さ３ｍｍのＦＯＰに対する分光透過率を測定した。この時の分光透過率のスペクトルを、図４に示す。図４に示されるように、従来品ＥＭＡを用いたＦＯＰでは、近赤外域で透過率が上昇し迷光が多く吸収体の効果が小さいことが示される。これに対して、本発明のＥＭＡ（Ｎｏ．８０）を用いたＦＯＰは、近赤外域での透過率の立ち上がりがなく迷光の吸収を効果的に行っていることがわかる。このＦＯＰは、開口数（Ｎ．Ａ．）が１であるものを用いており、拡散光の場合、コア部分に入射した光は全てファイバ内で全反射を繰り返し、同一ファイバの反対側より出射する。しかし、それ以外のクラッド部、吸収体部に入射した光は、吸収体の能力が不完全であれば屈折を繰り返し、減衰しながら同一角度で出射する。このため、ＦＯＰのコア部分で伝送されたイメージにこれら迷光成分が加わり、伝送イメージはその解像度が劣化する。従って、本発明に従ったＦＯＰは、近赤外の迷光を大幅に吸収し且つ紫外域〜可視域にわたっても同様に迷光を大幅に吸収することができるため、広い範囲で良好な解像度を維持しつつイメージを伝送することが可能となる。
【００７３】
以上説明したように、第１の発明に係るファイバオプティックプレートは、複数の光ファイバを束ねた状態で一体化することによって形成され、入射した光を伝搬し、コアガラスからなる複数のコアと、コアのそれぞれの外周部を覆い、コアガラスよりも屈折率が低いクラッドガラスからなるクラッドと、複数のコアの間に配置され、コアから漏れクラッドに入射した迷光を吸収し、吸収体ガラスからなる吸収体とを備え、吸収体ガラスが、ＳｉＯ2を重量百分率で１８〜４０％含有し、更にＦｅＯの含有率とＦｅ2Ｏ3の含有率との和が重量百分率で２０％以上であることを特徴とする。
【００７４】
第２の発明に係るファイバオプティックプレートは、ＳｉＯ2とＦｅＯとＦｅ2Ｏ3とが重量百分率で、
（ＳｉＯ2の含有率）＋（ＦｅＯの含有率）＋（Ｆｅ2Ｏ3の含有率）＞５０％
の関係を有することを特徴とする。
【００７５】
第３の発明に係るファイバオプティックプレートは、吸収体ガラスが、ＣｏＯとＣｏ2Ｏ3とを実質的に含まないことを特徴とする。
【００７６】
第４の発明に係るファイバオプティックプレートは、複数の光ファイバを束ねた状態で一体化することによって形成され、入射した光を伝搬し、コアガラスからなる複数のコアと、コアのそれぞれの外周部を覆い、コアガラスよりも屈折率が低いクラッドガラスからなるクラッドと、複数のコアの間に配置され、コアから漏れクラッドに入射した迷光を吸収し、吸収体ガラスからなる吸収体とを備え、吸収体ガラスが、重量百分率で
ＳｉＯ2：１８〜４０％と、
ＢａＯ：２５〜４０％と、
Ｌａ2Ｏ3：４〜２０％と、
ＦｅＯ：３〜３０％と、
Ｆｅ2Ｏ3：３〜３０％と、
を含むことを特徴とする。
【００７７】
第５の発明に係るファイバオプティックプレートは、吸収体ガラスが、重量百分率で１０％以下のＢ2Ｏ3を更に含むことを特徴とする。
【００７８】
第６の発明に係るファイバオプティックプレートは、吸収体ガラスが、重量百分率で１５％以下のＴｉＯ2を更に含むことを特徴とする。
【００７９】
第７の発明に係るファイバオプティックプレートは、吸収体ガラスが、重量百分率で１５％以下のＣｏ2Ｏ3を更に含むことを特徴とする。
【００８０】
第８の発明に係るファイバオプティックプレートは、ＳｉＯ2とＦｅＯとＦｅ2Ｏ3とが重量百分率で、
（ＳｉＯ2の含有率）＋（ＦｅＯの含有率）＋（Ｆｅ2Ｏ3の含有率）＞３５％
の関係を有することを特徴とする。
【００８１】
第９の発明に係るファイバオプティックプレートは、吸収体ガラスが、重量百分率で３〜６％のＮｉ2Ｏ3を更に含むことを特徴とする。
【００８２】
第１０の発明に係るファイバオプティックプレートは、吸収体ガラスが、ＣｏＯとＣｏ2Ｏ3とを実質的に含まないことを特徴とする。
【００８３】
第１１の発明に係るファイバオプティックプレートは、複数の光ファイバを束ねた状態で一体化することによって形成され、入射した光を伝搬し、コアガラスからなる複数のコアと、コアのそれぞれの外周部を覆い、コアガラスよりも屈折率が低いクラッドガラスからなるクラッドと、複数のコアの間に配置され、コアから漏れクラッドに入射した迷光を吸収し、吸収体ガラスからなる吸収体とを備え、吸収体ガラスが、重量百分率で、
ＳｉＯ2：２０〜３５％と、
ＴｉＯ2：５〜１２％と、
ＢａＯ：２５〜３５％と、
Ｌａ2Ｏ3：７〜１０％と、
ＦｅＯ：３〜９％と、
Ｆｅ2Ｏ3：７〜２１％と、
を含むことを特徴とする。
【００８４】
第１２の発明に係るファイバオプティックプレートは、吸収体ガラスが、重量百分率で６％以下のＢ2Ｏ3を更に含むことを特徴とする。
【００８５】
第１３の発明に係るファイバオプティックプレートは、吸収体ガラスが、重量百分率で１０％以下のＣｏ2Ｏ3を更に含むことを特徴とする。
【００８６】
第１４の発明に係るファイバオプティックプレートは、吸収体ガラスが、ＣｏＯとＣｏ2Ｏ3とを実質的に含まないことを特徴とする。
【００８７】
第１５の発明に係るファイバオプティックプレートは、複数の光ファイバを束ねた状態で一体化することによって形成され、入射した光を伝搬し、コアガラスからなる複数のコアと、コアのそれぞれの外周部を覆い、コアガラスよりも屈折率が低いクラッドガラスからなるクラッドと、複数のコアの間に配置され、コアから漏れクラッドに入射した迷光を吸収し、吸収体ガラスからなる吸収体とを備え、吸収体ガラスが、重量百分率で、
ＳｉＯ2：２３〜３１％と、
ＴｉＯ2：７〜１１％と、
ＢａＯ：３０〜３２％と、
Ｌａ2Ｏ3：７〜８％と、
ＦｅＯ：３〜５％と、
Ｆｅ2Ｏ3：８〜１２％と
を含み、ＣｏＯとＣｏ2Ｏ3とを実質的に含まないことを特徴とする。
【００８８】
第１６の発明に係るファイバオプティックプレートは、吸収体ガラスが、重量百分率で６％以下のＢ2Ｏ3を更に含むことを特徴とする。
【００８９】
第１７の発明に係るファイバオプティックプレートは、複数の光ファイバを束ねた状態で一体化することによって形成され、入射した光を伝搬し、コアガラスからなる複数のコアと、コアのそれぞれの外周部を覆い、コアガラスよりも屈折率が低いクラッドガラスからなるクラッドと、複数のコアの間に配置され、コアから漏れクラッドに入射した迷光を吸収し、吸収体ガラスからなる吸収体とを備え、吸収体ガラスが、重量百分率で、
ＳｉＯ2：２８〜３１％と、
ＴｉＯ2：７〜１１％と、
ＢａＯ：３０〜３２％と、
Ｌａ2Ｏ3：７〜８％と、
ＦｅＯ：６〜９％と、
Ｆｅ2Ｏ3：１５〜２１％と
を含み、ＣｏＯとＣｏ2Ｏ3とを実質的に含まないことを特徴とする。
【００９０】
第１８の発明に係るファイバオプティックプレートは、吸収体ガラスが、Ｂ2Ｏ3を実質的に含まないことを特徴とする。
【００９１】
第１９の発明に係る吸収体ガラスは、ＳｉＯ2を重量百分率で１８〜４０％含有し、更にＦｅＯの含有率とＦｅ2Ｏ3の含有率との和が重量百分率で２０％以上であることを特徴とする。
【００９２】
第２０の発明に係る吸収体ガラスは、重量百分率で
ＳｉＯ2：１８〜４０％と、
Ｂ2Ｏ3：０〜１０％と、
ＴｉＯ2：０〜１５％と、
ＢａＯ：２５〜４０％と、
Ｌａ2Ｏ3：４〜２０％と、
ＦｅＯ：３〜３０％と、
Ｆｅ2Ｏ3：３〜３０％と、
Ｃｏ2Ｏ3：０〜１５％と
を含むことを特徴とする。
【００９３】
第２１の発明に係る吸収体ガラスは、ＳｉＯ2とＦｅＯとＦｅ2Ｏ3とが重量百分率で、
（ＳｉＯ2の含有率）＋（ＦｅＯの含有率）＋（Ｆｅ2Ｏ3の含有率）＞３５％
の関係を有することを特徴とする。
【００９４】
第２２の発明に係る吸収体ガラスは、ＳｉＯ2とＦｅＯとＦｅ2Ｏ3とが重量百分率で、
（ＳｉＯ2の含有率）＋（ＦｅＯの含有率）＋（Ｆｅ2Ｏ3の含有率）＞５０％
の関係を有することを特徴とする。
【００９５】
第２３の発明に係る吸収体ガラスは、重量百分率で３〜６％のＮｉ2Ｏ3を更に含むことを特徴とする。
【００９６】
第２４の発明に係る吸収体ガラスは、重量百分率で、
ＳｉＯ2：２０〜３５％と、
Ｂ2Ｏ3：０〜６％と、
ＴｉＯ2：５〜１２％と、
ＢａＯ：２５〜３５％と、
Ｌａ2Ｏ3：７〜１０％と、
ＦｅＯ：３〜９％と、
Ｆｅ2Ｏ3：７〜２１％と、
Ｃｏ2Ｏ3：０〜１０％と
を含むことを特徴とする。
【００９７】
第２５の発明に係る吸収体ガラスは、ＣｏＯとＣｏ2Ｏ3とを実質的に含まないことを特徴とする。
【００９８】
第２６の発明に係る吸収体ガラスは、重量百分率で、
ＳｉＯ2：２３〜３１％と、
Ｂ2Ｏ3：０〜６％と、
ＴｉＯ2：７〜１１％と、
ＢａＯ：３０〜３２％と、
Ｌａ2Ｏ3：７〜８％と、
ＦｅＯ：３〜５％と、
Ｆｅ2Ｏ3：８〜１２％と
を含み、ＣｏＯとＣｏ2Ｏ3とを実質的に含まないことを特徴とする。
【００９９】
第２７の発明に係る吸収体ガラスは、重量百分率で、
ＳｉＯ2：２８〜３１％と、
ＴｉＯ2：７〜１１％と、
ＢａＯ：３０〜３２％と、
Ｌａ2Ｏ3：７〜８％と、
ＦｅＯ：６〜９％と、
Ｆｅ2Ｏ3：１５〜２１％と
を含み、ＣｏＯとＣｏ2Ｏ3とを実質的に含まないことを特徴とする。
【０１００】
第２８の発明に係る吸収体ガラスは、Ｂ2Ｏ3を実質的に含まないことを特徴とする。
【０１０１】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の吸収体ガラスは、近赤外の迷光を大幅に吸収し且つ紫外域〜可視域にわたっても同様に迷光を大幅に吸収することができる。このため、この吸収体ガラスを用いて製造されたＦＯＰは、広い範囲で良好な解像度を維持しつつイメージを伝送することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】（ａ）はＦＯＰの断面図であり、（ｂ）はＦＯＰのコアの模式的な断面図である。
【図２】波長７９０ｎｍに対する吸収体ガラスの厚さに対する透過率の関係を表すグラフである。
【図３】厚さ１３０μｍの吸収体ガラスに対する分光透過率のチャートである。
【図４】厚さ３ｍｍのファイバオプティカルプレートの分光透過率のチャートである。
【符号の説明】
５００…ファイバオプティカルプレート、５０２…コアガラス、５０４…クラッドガラス、５０６…吸収体ガラス。[Title of invention] Absorber glass and fiber optic plate [Claims]
Claim 1: A fiber optic cable formed by integrating a plurality of optical fibers in a bundled state,
a plurality of cores each made of a core glass, which propagate incident light;
a cladding covering the outer periphery of each of the cores and made of cladding glass having a refractive index lower than that of the core glass;
an absorber disposed between the cores, absorbing stray light leaking from the cores and entering the cladding, and made of absorber glass;
A fiber optic plate characterized in that the absorber glass contains 18 to 40% by weight of SiO2 , and further the sum of the FeO content and the Fe2O3 content is 20% or more by weight.
2. A composition comprising, in weight percentages, SiO 2 , FeO, and Fe 2 O 3 ,
( SiO2 content) + (FeO content) + ( Fe2O3 content ) > 50%
2. The fiber optic plate according to claim 1, wherein the relationship is:
3. The fiber optic plate according to claim 1, wherein said absorber glass is substantially free of CoO and Co 2 O 3 .
4. A fiber optic cable formed by integrating a plurality of optical fibers in a bundled state,
a plurality of cores each made of a core glass, which propagate incident light;
a cladding covering the outer periphery of each of the cores and made of cladding glass having a refractive index lower than that of the core glass;
an absorber disposed between the cores, absorbing stray light leaking from the cores and entering the cladding, and made of absorber glass;
The absorber glass contains, by weight percentage, SiO 2 : 18 to 40%;
BaO: 25 to 40%;
La2O3 : 4 to 20%;
FeO: 3 to 30%;
Fe2O3 : 3 to 30%;
A fiber optic plate comprising:
5. The fiber optic plate according to claim 4, wherein said absorber glass further contains 10% or less B 2 O 3 by weight.
6. The fiber optic plate according to claim 4, wherein said absorber glass further contains TiO 2 in an amount of 15% or less by weight.
7. The fiber optic plate according to claim 4, wherein said absorber glass further contains Co 2 O 3 in an amount of 15% or less by weight.
8. A composition comprising, in weight percentages, SiO 2 , FeO, and Fe 2 O 3 ,
( SiO2 content) + (FeO content) + ( Fe2O3 content ) > 35%
5. The fiber optic plate according to claim 4, wherein the relationship is:
9. The fiber optic plate according to claim 4, wherein said absorber glass further contains 3 to 6% Ni 2 O 3 by weight.
10. The fiber optic plate of claim 4, wherein said absorber glass is substantially free of CoO and Co 2 O 3 .
11. A fiber optic cable formed by integrating a plurality of optical fibers in a bundled state,
a plurality of cores each made of a core glass, which propagate incident light;
a cladding covering the outer periphery of each of the cores and made of cladding glass having a refractive index lower than that of the core glass;
an absorber disposed between the cores, absorbing stray light leaking from the cores and entering the cladding, and made of absorber glass;
The absorber glass has a weight percentage of:
SiO2 : 20 to 35%;
TiO2 : 5 to 12%;
BaO: 25 to 35%;
La2O3 : 7 to 10%;
FeO: 3 to 9%;
Fe2O3 : 7 to 21%;
A fiber optic plate comprising:
12. The fiber optic plate according to claim 11, wherein said absorber glass further contains 6% or less B 2 O 3 by weight.
13. The fiber optic plate according to claim 11, wherein said absorber glass further contains Co 2 O 3 in a weight percentage of 10% or less.
14. The fiber optic plate of claim 11, wherein said absorber glass is substantially free of CoO and Co 2 O 3 .
15. A fiber optic cable formed by integrating a plurality of optical fibers in a bundled state,
a plurality of cores each made of a core glass, which propagate incident light;
a cladding covering the outer periphery of each of the cores and made of cladding glass having a refractive index lower than that of the core glass;
an absorber disposed between the cores, absorbing stray light leaking from the cores and entering the cladding, and made of absorber glass;
The absorber glass has a weight percentage of:
SiO2 : 23 to 31%;
TiO 2 : 7 to 11%;
BaO: 30 to 32%;
La2O3 : 7 to 8 %;
FeO: 3 to 5%;
A fiber optic plate comprising: 8 to 12 % Fe2O3 ; and being substantially free of CoO and Co2O3 .
16. The fiber optic plate according to claim 15, wherein said absorber glass further contains 6% or less B 2 O 3 by weight.
17. A fiber optic cable formed by integrating a plurality of optical fibers in a bundled state,
a plurality of cores each made of a core glass, which propagate incident light;
a cladding covering the outer periphery of each of the cores and made of cladding glass having a refractive index lower than that of the core glass;
an absorber disposed between the cores, absorbing stray light leaking from the cores and entering the cladding, and made of absorber glass;
The absorber glass has a weight percentage of:
SiO2 : 28 to 31%;
TiO 2 : 7 to 11%;
BaO: 30 to 32%;
La2O3 : 7 to 8 %;
FeO: 6 to 9%;
A fiber optic plate comprising 15 to 21% of Fe2O3 and being substantially free of CoO and Co2O3 .
18. The fiber optic plate according to claim 15, wherein said absorber glass is substantially free of B 2 O 3 .
19. An absorber glass comprising 18 to 40% by weight of SiO 2 , and further comprising a sum of the FeO content and the Fe 2 O 3 content of 20% or more by weight.
20. In weight percentage:
SiO2 : 18 to 40%;
B2O3 : 0 to 10%;
TiO 2 : 0 to 15%;
BaO: 25 to 40%;
La2O3 : 4 to 20%;
FeO: 3 to 30%;
Fe2O3 : 3 to 30%;
An absorber glass comprising: Co2O3 : 0 to 15 %.
21. A composition comprising, in weight percentages, SiO 2 , FeO, and Fe 2 O 3 ;
( SiO2 content) + (FeO content) + ( Fe2O3 content ) > 35%
21. The absorber glass according to claim 20, wherein the absorber glass has the following relationship:
22. A composition comprising, in weight percentages, SiO 2 , FeO, and Fe 2 O 3 ;
( SiO2 content) + (FeO content) + ( Fe2O3 content ) > 50%
21. The absorber glass according to claim 19, wherein the absorber glass satisfies the relationship:
23. The absorber glass according to claim 20, further comprising 3 to 6% by weight of Ni 2 O 3 .
24. In weight percentage:
SiO2 : 20 to 35%;
B2O3 : 0 to 6 %;
TiO 2 : 5 to 12%;
BaO: 25 to 35%;
La2O3 : 7 to 10%;
FeO: 3 to 9%;
Fe2O3 : 7 to 21%;
An absorber glass comprising: Co2O3 : 0 to 10 %.
25. The absorber glass according to claim 19, 20 or 24, which is substantially free of CoO and Co 2 O 3 .
26. In weight percentage:
SiO2 : 23 to 31%;
B2O3 : 0 to 6 %;
TiO 2 : 7 to 11%;
BaO: 30 to 32%;
La2O3 : 7 to 8 %;
FeO: 3 to 5%;
An absorber glass comprising: 8 to 12 % Fe2O3 ; and being substantially free of CoO and Co2O3 .
27. In weight percentage:
SiO2 : 28 to 31%;
TiO 2 : 7 to 11%;
BaO: 30 to 32%;
La2O3 : 7 to 8 %;
FeO: 6 to 9%;
An absorber glass comprising 15 to 21% of Fe2O3 and substantially no CoO or Co2O3 .
28. The absorber glass according to claim 27, which is substantially free of B 2 O 3 .
Detailed Description of the Invention
[0001]
[Technical Field to which the Invention Belongs]
The present invention relates to an absorber glass that can be used in a fiber optic plate (FOP), and an FOP manufactured using this absorber glass.
[0002]
2. Description of the Related Art
A fiber optic plate (FOP) is a plate-shaped image element made up of multiple optical fibers, and is used as an optical waveguide in optical devices such as image intensifiers, CRT face plates, and CCD couplings.
[0003]
1A is a cross-sectional view of a typical FOP taken perpendicular to the optical path direction. As shown in FIG. 1A, the FOP 500 is composed of a core glass 502 with a high refractive index, a cladding glass 504 with a low refractive index that covers the core glass 502, and an absorber glass 506 that absorbs stray light.
[0004]
FOPs are manufactured as follows: A thin single fiber, made of a core glass covered with cladding glass, and an absorber fiber are aligned in the fiber direction and fused together at high temperature and pressure. The resulting assembly is then cut perpendicular to the fiber direction to obtain an FOP with a cross section as shown in Figure 1(a).
[0005]
Figure 1(b) is a schematic cross-sectional view of the core of an FOP. As shown in Figure 1(b), light incident on the FOP undergoes repeated total reflection within the fiber, and is transmitted efficiently with high resolution from the entrance surface to the exit surface. During this process, some light leaks from the core glass without being totally reflected. To prevent this light from entering other core glasses, an absorber glass is provided. The basic structure and characteristics of FOPs are described, for example, in "Optical Fiber" (Nagao Kazumi, Kyoritsu Shuppan, 1974) and in a document by Nakayama et al. (Technical Report of the Institute of Television Engineers, Vol. 4, No. 53, pp. 1-6, IPU90-44, September 1990).
[0006]
Typical conventional absorber glasses contain oxide colorants for stray light absorption, such as NiO, Ni2O3, CoO, Co2O3, Cr2O3, CuO, MnO2 , SnO , V2O5 , and WO3 . To improve the properties of the absorber glass, it is necessary to select an oxide colorant with a wide absorption wavelength range. Furthermore, when selecting an oxide colorant, care must be taken to avoid discoloration or devitrification of the core due to diffusion during processes such as fusion and fiber drawing under high temperature and pressure during FOP production.
[0007]
Japanese Patent Laid-Open Publication No. 2-38343 discloses an absorber glass for FOPs that has five basic components, SiO2 , B2O3 , La2O3 , BaO, and TiO2 , and does not contain PbO, CdO, Bi2O3 , As2O3 , Sb2O3 , F, or Cl . This document also mentions the content of each component that can be vitrified, and states, for example, that Fe2O3 , which is said to impart a coloring effect , becomes unstable if it is contained in an amount of 15% or more.
[0008]
[Problem to be solved by the invention]
In recent years, image transmission in the near-infrared range has become commonplace, in addition to the visible light range. Conventional FOPs use absorber glass that has high absorption capacity for visible light around 550 nm, but because they lack the ability to absorb stray light in the near-infrared range, degradation in image resolution in the near-infrared range is unavoidable.
[0009]
The absorber glass disclosed in the above-mentioned JP-A-2-38343 is shown to have good absorption at 800 nm, but does not show the absorption rate in the visible light region centered around 590 nm, nor does it mention measures to maintain high absorption ability over a wide band by increasing the content of colorant oxides.
[0010]
Therefore, an object of the present invention is to provide an absorber glass for an FOP having a wide absorption band extending from the ultraviolet region through the visible light region to the near-infrared region, and an FOP manufactured using this absorber glass.
[0011]
Another object of the present invention is to provide an absorber glass for an FOP that has a stable and high absorption rate over a wide absorption band, and an FOP manufactured using this absorber glass.
[0012]
[Means for solving the problem]
In view of the above problems, the present inventors conducted extensive research and discovered that it is possible to incorporate both FeO and Fe2O3 into glass, and that this glass has a wide absorption band extending from the ultraviolet region through the visible light region and into the near-infrared region. Furthermore, as a result of further experimental research based on this finding, the inventors discovered that in order to incorporate high contents of both FeO and Fe2O3 into glass and vitrify the glass in order to obtain high absorption, it is effective to simultaneously increase the SiO2 content, leading to the completion of the present invention. It was also discovered that, even when FeO or Fe2O3 is used alone, increasing the SiO2 content allows the incorporation of high contents of FeO or Fe2O3 .
[0013]
The invention described in claim 1 is a fiber optic plate formed by integrating a plurality of optical fibers in a bundled state, and comprising a plurality of cores made of core glass that propagate incident light, a cladding that covers the outer periphery of each core and is made of cladding glass having a lower refractive index than the core glass, and an absorber that is arranged between the plurality of cores and absorbs stray light that leaks from the cores and enters the cladding and is made of absorber glass, characterized in that the absorber glass contains 18 to 40% SiO2 by weight, and the sum of the FeO content and the Fe2O3 content is 20% or more by weight.
[0014]
The invention described in claim 2 is a composition containing SiO 2 , FeO and Fe 2 O 3 in weight percentages:
( SiO2 content) + (FeO content) + ( Fe2O3 content ) > 50%
The fiber optic plate is characterized by having the following relationship.
[0015]
A third aspect of the present invention is a fiber optic plate characterized in that the absorber glass is substantially free of CoO and Co 2 O 3 .
[0016]
The invention described in claim 4 is an optical fiber formed by integrating a plurality of optical fibers in a bundled state, the optical fiber propagating incident light, the optical fiber comprising: a plurality of cores made of core glass; claddings covering the outer peripheries of the cores and made of cladding glass having a refractive index lower than that of the core glass; and an absorber arranged between the plurality of cores, absorbing stray light leaking from the cores and entering the cladding, the absorber glass comprising, by weight percentage, 18 to 40% SiO2,
BaO: 25 to 40%;
La2O3 : 4 to 20%;
FeO: 3 to 30%;
Fe2O3 : 3 to 30%;
A fiber optic plate comprising:
[0017]
A fifth aspect of the present invention is a fiber optic plate, wherein the absorber glass further contains 10% or less B 2 O 3 by weight.
[0018]
The invention described in claim 6 is a fiber optic plate characterized in that the absorber glass further contains 15% or less TiO 2 by weight percentage.
[0019]
A seventh aspect of the present invention is a fiber optic plate characterized in that the absorber glass further contains 15% or less by weight of Co 2 O 3 .
[0020]
The invention described in claim 8 is a composition comprising SiO 2 , FeO and Fe 2 O 3 in weight percentages:
( SiO2 content) + (FeO content) + ( Fe2O3 content ) > 35%
The fiber optic plate is characterized by having the following relationship.
[0021]
A ninth aspect of the present invention is a fiber optic plate, wherein the absorber glass further contains 3 to 6% by weight of Ni2O3 .
[0022]
A tenth aspect of the present invention is a fiber optic plate characterized in that the absorber glass is substantially free of CoO and Co 2 O 3 .
[0023]
The invention described in claim 11 provides an optical fiber formed by integrating a plurality of optical fibers in a bundled state, which propagates incident light, and which comprises a plurality of cores made of core glass, claddings covering the outer peripheries of the cores and made of cladding glass having a refractive index lower than that of the core glass, and an absorber arranged between the plurality of cores, which absorbs stray light leaking from the cores and entering the cladding, and made of absorber glass, wherein the absorber glass is, in weight percentage:
SiO2 : 20 to 35%;
TiO2 : 5 to 12%;
BaO: 25 to 35%;
La2O3 : 7 to 10%;
FeO: 3 to 9%;
Fe2O3 : 7 to 21%;
A fiber optic plate comprising:
[0024]
A twelfth aspect of the present invention is a fiber optic plate characterized in that the absorber glass further contains 6% or less B 2 O 3 by weight.
[0025]
A thirteenth aspect of the present invention provides a fiber optic plate, wherein the absorber glass further contains 10% or less by weight of Co 2 O 3 .
[0026]
A fourteenth aspect of the present invention is a fiber optic plate characterized in that the absorber glass is substantially free of CoO and Co 2 O 3 .
[0027]
The invention described in claim 15 is an optical fiber formed by integrating a plurality of optical fibers in a bundled state, which propagates incident light, and which comprises a plurality of cores made of core glass, claddings covering the outer peripheries of the cores and made of cladding glass having a refractive index lower than that of the core glass, and an absorber arranged between the plurality of cores, which absorbs stray light leaking from the cores and entering the cladding, and made of absorber glass, wherein the absorber glass is, in weight percentage:
SiO2 : 23 to 31%;
TiO 2 : 7 to 11%;
BaO: 30 to 32%;
La2O3 : 7 to 8 %;
FeO: 3 to 5%;
The fiber optic plate is characterized by containing 8 to 12% of Fe2O3 and being substantially free of CoO and Co2O3 .
[0028]
A sixteenth aspect of the present invention is a fiber optic plate, wherein the absorber glass further contains 6% or less B 2 O 3 by weight.
[0029]
The invention described in claim 17 is an optical fiber formed by integrating a plurality of optical fibers in a bundled state, which propagates incident light, and which comprises a plurality of cores made of core glass, claddings covering the outer peripheries of the cores and made of cladding glass having a refractive index lower than that of the core glass, and an absorber arranged between the plurality of cores, which absorbs stray light leaking from the cores and entering the cladding, and made of absorber glass, wherein the absorber glass is, in weight percentage:
SiO2 : 28 to 31%;
TiO 2 : 7 to 11%;
BaO: 30 to 32%;
La2O3 : 7 to 8 %;
FeO: 6 to 9%;
The fiber optic plate is characterized by containing 15 to 21% of Fe2O3 and being substantially free of CoO and Co2O3 .
[0030]
An eighteenth aspect of the present invention is a fiber optic plate characterized in that the absorber glass is substantially free of B 2 O 3 .
[0031]
The invention described in claim 19 is an absorber glass characterized by containing 18 to 40% by weight of SiO2 , and further characterized in that the sum of the content of FeO and the content of Fe2O3 is 20% or more by weight.
[0032]
The invention described in claim 20 is a composition comprising, by weight percentage, SiO 2 : 18 to 40%;
B2O3 : 0 to 10%;
TiO 2 : 0 to 15%;
BaO: 25 to 40%;
La2O3 : 4 to 20%;
FeO: 3 to 30%;
Fe2O3 : 3 to 30%;
The absorber glass is characterized by containing Co2O3 : 0 to 15%.
[0033]
The invention described in claim 21 is an absorber glass characterized in that SiO2 , FeO, and Fe2O3 have a relationship, in weight percentage, of ( SiO2 content) + (FeO content) + ( Fe2O3 content) > 35%.
[0034]
The invention described in claim 22 is an absorber glass characterized in that SiO2 , FeO, and Fe2O3 have a relationship, in weight percentage, of ( SiO2 content) + (FeO content) + ( Fe2O3 content) > 50%.
[0035]
The invention described in claim 23 is an absorber glass characterized by further containing 3 to 6% by weight of Ni2O3 .
[0036]
The invention described in claim 24 is, in weight percentage,
SiO2 : 20 to 35%;
B2O3 : 0 to 6 %;
TiO 2 : 5 to 12%;
BaO: 25 to 35%;
La2O3 : 7 to 10%;
FeO: 3 to 9%;
Fe2O3 : 7 to 21%;
The absorber glass is characterized by containing Co2O3 : 0 to 10 %.
[0037]
The invention described in claim 25 is an absorber glass characterized by being substantially free of CoO and Co 2 O 3 .
[0038]
The invention described in claim 26 is, in weight percentage,
SiO2 : 23 to 31%;
B2O3 : 0 to 6 %;
TiO 2 : 7 to 11%;
BaO: 30 to 32%;
La2O3 : 7 to 8 %;
FeO: 3 to 5%;
The absorber glass is characterized by containing 8 to 12% of Fe2O3 and being substantially free of CoO and Co2O3 .
[0039]
The invention described in claim 27 is a composition comprising, in weight percentage,
SiO2 : 28 to 31%;
TiO 2 : 7 to 11%;
BaO: 30 to 32%;
La2O3 : 7 to 8 %;
FeO: 6 to 9%;
The absorber glass is characterized by containing 15 to 21% of Fe2O3 and being substantially free of CoO and Co2O3 .
[0040]
The invention described in claim 28 is an absorber glass characterized by being substantially free of B 2 O 3 .
[0041]
The absorber glass of the present invention can contain high contents of FeO and Fe2O3 , and therefore exhibits high absorptivity over a wide range from the visible light region to the near-infrared region. By also increasing the SiO2 content, the upper limit of the iron oxide content for vitrification can be significantly relaxed, making it possible to obtain a stable glass with a high content of these iron oxides.
[0042]
Furthermore, in the embodiment of the present invention that is substantially free of CoO and Co2O3 , since it does not contain Co2 + and Co3 + , which tend to diffuse from the absorber glass to other parts, when this absorber glass is used in an FOP, the problem of loss of transmittance of the core due to diffusion of cobalt ions into the core is resolved. Since this absorber glass does not contain CoO or Co2O3 but does contain FeO and Fe2O3 , it has good absorption ability over a wide range.
[0043]
[Embodiments of the Invention]
The following description will focus on the material components that constitute the absorber glass of the present invention.
[0044]
( B2O3 )
It is an oxide for forming glass. Addition of this oxide facilitates vitrification, but it is not necessary to include it. If the content exceeds 10%, the density of the glass decreases, and the absorption capacity as an absorber glass decreases.
[0045]
( SiO2 )
Like B2O3 , B2O3 is an oxide for forming glass and is essential for the present invention. If the content is less than 18%, it is not possible to incorporate a large amount of the colorant described below. On the other hand, if the content exceeds 40%, it is not possible to increase the content of the colorant, resulting in a decrease in absorption capacity.
[0046]
( TiO2 )
When a large amount of colorant such as FeO or Fe2O3 is added, adding TiO2 makes vitrification easier. It also has the effect of hardening the glass. However, if the content exceeds 15%, vitrification becomes more difficult. If the content is less than 5%, the effect of addition is reduced, but it is not necessary to add TiO2; even 0% is acceptable.
[0047]
(BaO)
It has the effect of widening the vitrification range and increasing the thermal expansion coefficient. If the BaO content is less than 5%, vitrification will not occur even if a large amount of colorant is added, and if it exceeds 40%, there is no room for adding a colorant.
[0048]
( La2O3 )
It has the effect of facilitating vitrification and increasing the density of the glass. As the density of the glass increases, the absorption capacity of colorants improves. If the content is less than 4%, the effect of addition is small, but if it exceeds 20%, vitrification becomes difficult.
[0049]
(FeO)
It is a colorant that has particularly good absorption characteristics in the near-infrared region. If the content is less than 3%, the absorption characteristics of the absorber glass in the near-infrared region will be insufficient. If the content exceeds 30%, vitrification will be difficult.
[0050]
( Fe2O3 )
It is a colorant that has good absorption characteristics, particularly from the ultraviolet region to the visible region. If the content is less than 3%, the absorption characteristics of the absorber glass are insufficient, and if the content exceeds 30%, vitrification becomes difficult.
[0051]
( Co2O3 )
It is a colorant that has absorption characteristics mainly in the visible range, but is not essential for the present invention. If the content exceeds 15%, vitrification becomes difficult. As will be described later, in FOPs made using absorber glass containing Co2O3 , Co3 + diffuses into the core, impairing transmission characteristics, so it is preferable not to contain Co2O3 .
[0052]
[Example]
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. In the accompanying drawings, the same elements are designated by the same reference numerals, and redundant explanations will be omitted.
[0053]
The method for producing an absorber glass fiber according to the present invention will now be briefly described. In this example, the components were in the following raw material forms:
Component material Raw material B 2 O 3 boric acid (H 3 BO 3 )
SiO2 Silica ( SiO2 )
TiO2 Titanium oxide ( TiO2 )
BaO Barium carbonate ( BaCO3 )
La2O3 Lanthanum oxide ( La2O3 )
FeO Iron(I) oxide (FeO)
Fe2O3 Iron(II) oxide ( Fe2O3 )
Co2O3 Cobalt(II) oxide ( Co2O3 ) .
[0054]
After uniformly mixing all of these raw materials, they are placed in a quartz crucible and heated to 1250°C for rough melting. Once almost all of the components have melted, the melt is removed from the quartz crucible and rapidly cooled to form cullet. This process is repeated. Next, the resulting cullet is placed in a platinum crucible and heated to 1350°C for melting. The melting time is two hours. During this two-hour melting period, the melt is stirred three times with a platinum rod to homogenize it. After two hours, the temperature is gradually lowered, and once the melt reaches an appropriate viscosity, it is poured into a rod-shaped mold. The mold is then placed in an electric furnace with a furnace temperature preset to 720°C to 730°C and annealed. Once the melt reaches a constant temperature in the electric furnace, the electric furnace is turned off and the melt is allowed to cool naturally. The absorber glass rod is now complete. The absorber glass rod is then removed from the mold, ground and polished to a predetermined size, and then processed into an absorber glass fiber for an FOP.
[0055]
First, the inventors selected colorant oxides as follows. The objective of the present invention is to obtain good absorption characteristics over a wide range from ultraviolet to visible to near-infrared, particularly by improving absorption characteristics in the near-infrared region while maintaining good absorption in the visible region. Cu 2+ and Fe 2+ are well known to provide good absorption characteristics in the near-infrared region. With the inclusion of oxides containing these elements in the absorber glass in mind, the inventors searched for a composition that would also provide good absorption characteristics in the ultraviolet to visible region. To obtain absorption capabilities over a wide range, the inventors decided to include at least FeO and Fe 2 O 3 as colorant oxides. The inventors then attempted to obtain high absorption capabilities by increasing the content of the colorant oxides as much as possible. The search was carried out while taking into consideration that the combination and content of the colorant oxides affect the degree of vitrification.
[0056]
First, an absorber glass having a composition of 19 % SiO2, 6 % B2O3 , 16 % La2O3 , 36% BaO, 8 % TiO2, 2.4 % FeO, 5.6% Fe2O3 , 1 % Co2O3 , and 6% CuO was prepared by the above method. The transmittance of this absorber glass (hereinafter abbreviated as EMA) at 790 nm was measured, and it was found to be 0.5% for a 250 μm thick EMA. This means that this EMA has very good absorption capabilities in the near-infrared region.
[0057]
However, when this EMA was drawn together with the core and clad to produce an FOP, the EMA crystallized. Further prototypes were made under different temperature conditions during drawing, but it was found that the temperature conditions required to prevent EMA crystallization were very narrowly limited, making temperature control during drawing extremely difficult. Furthermore, Cu 2+ in the EMA easily diffused into the core, causing the core to become significantly colored. The spectral transmittance of this FOP was significantly reduced in the visible to near-infrared range, making it unsuitable for practical use. Therefore, the EMA of the present invention does not contain Cu ions.
[0058]
Next, EMAs were prepared using the above composition, with 6% CuO replaced by approximately 5-6% of conventionally used colorant oxides, and vitrification and absorption at around 790 nm were evaluated. Ni2O3 , MnO2 , Co2O3 , SnO , V2O5 , WO3 , and Cr2O3 were used alone as colorant oxides instead of CuO . The results showed that vitrification was insufficient when MnO2 , SnO , V2O5 , WO3 , or Cr2O3 was used, but sufficient vitrification was achieved when approximately 5-6% Ni2O3 or Co2O3 was used .
[0059]
Based on the above results, we investigated the optimization of the composition. Using the above manufacturing process, we produced 12 types of EMA with different compositions. Then, for each, we measured the transmittance in the wavelength range of approximately 300 nm to approximately 1,000 nm. The compositions of these 12 types of glass are shown in Tables 1 and 2 below. All of these were successfully vitrified.
[0060]
[Table 1]
[0061]
[Table 2]
[0062]
The spectral transmittance of the 12 EMAs prepared was measured over a wide wavelength range from 300 nm to 1,000 nm to evaluate the absorption characteristics of the EMAs. It was confirmed that all of the EMAs had relatively good absorption capabilities over the wavelength range from 300 nm to 1,000 nm. Tables 1 and 2 also show the transmittance at a wavelength of 790 nm, which is in the near-infrared range.
[0063]
First, No. 40 containing Ni 2 O 3 exhibited the highest transmittance (i.e., the lowest absorptance) among these at a wavelength of 790 nm, but this was not at a level that was not suitable for practical use.
[0064]
Next, among Nos. 57 to 61 in which Co2O3 , instead of Ni2O3 , was contained as the colorant oxide together with FeO and Fe2O3 , No. 58, which had the highest total content of FeO and Fe2O3 , showed the lowest transmittance.
[0065]
In addition, in Nos. 70 and 71, which do not contain B 2 O 3 and have a total content of FeO and Fe 2 O 3 close to that of No. 58, the glass transition point (Tg) and yield point (At) of EMA were improved.
[0066]
Furthermore, in Nos. 75 and 76, in which FeO alone or Fe 2 O 3 was used and the content thereof was set to 22.2%, the transmittance was significantly improved.
[0067]
These results demonstrate that if the contents of FeO and Fe 2 O 3 are increased, a sufficiently high absorption rate can be obtained without using other colorant oxides.
[0068]
Based on this finding, we investigated the use of both FeO and Fe2O3 and increased their contents, resulting in No. 74 and No. 80 shown in Table 2. Both of these exhibited significantly good absorption performance at a wavelength of 790 nm.
[0069]
In Nos. 74 to 76 and 80, which exhibited significantly improved transmittance, SiO2 was contained in an amount of 18 to 40 % by weight, and the sum of the FeO content and the Fe2O3 content was 20% or more by weight.
[0070]
Of these, the transmittance of Nos. 74 and 80 was examined in more detail. For comparison, a conventional product not in accordance with the present invention, EMA, was used. The composition of the product was 19 % SiO2, 6 % B2O3 , 16 % La2O3 , 36% BaO, 8 % TiO2, 2.4 % FeO, 5.6% Fe2O3 , and 1 % Co2O3 . First, Figure 2 shows the change in transmittance with thickness, along with Nos. 58 and 70, which showed relatively good results. As shown in Figure 2, Nos. 58, 70, 74, and 80 exhibited better absorption characteristics at a wavelength of 790 nm than the conventional products, with Nos. 74 and 80 being particularly excellent.
[0071]
Next, the spectral transmittance spectra of No. 74, No. 80, and the conventional product at a thickness of 130 μm are shown in Figure 3. As shown in Figure 3, both No. 74 and No. 80 exhibited significantly better absorption characteristics across the entire wavelength range compared to the conventional product.
[0072]
Furthermore, FOPs with a numerical aperture (N.A.) of 1 were fabricated using No. 80 EMA and conventional EMA together with known cores and claddings, and the spectral transmittance for a 3 mm thick FOP was measured. The spectral transmittance spectra are shown in Figure 4. As shown in Figure 4, the FOP using the conventional EMA exhibited increased transmittance in the near-infrared range, resulting in significant stray light and a small absorber effect. In contrast, the FOP using the EMA (No. 80) of the present invention exhibited no significant increase in transmittance in the near-infrared range, demonstrating effective absorption of stray light. This FOP uses a numerical aperture (N.A.) of 1, and in the case of diffused light, all light incident on the core undergoes repeated total reflection within the fiber and exits from the opposite side of the same fiber. However, if the absorber's performance is incomplete, light incident on the cladding and absorber sections will repeatedly refract and exit at the same angle while attenuating. Therefore, these stray light components are added to the image transmitted by the core portion of the FOP, and the resolution of the transmitted image deteriorates. Therefore, the FOP according to the present invention can largely absorb stray light in the near-infrared region and also in the ultraviolet to visible region, making it possible to transmit an image while maintaining good resolution over a wide range.
[0073]
As described above, the fiber optic plate of the first invention is formed by integrating a plurality of optical fibers in a bundled state, and comprises a plurality of cores made of core glass that propagate incident light, a cladding that covers the outer periphery of each core and is made of cladding glass having a lower refractive index than the core glass, and an absorber that is arranged between the plurality of cores and absorbs stray light that leaks from the cores and enters the cladding and is made of absorber glass, and is characterized in that the absorber glass contains 18 to 40 % SiO2 by weight, and further the sum of the FeO content and the Fe2O3 content is 20% or more by weight.
[0074]
A fiber optic plate according to a second aspect of the present invention comprises SiO2 , FeO, and Fe2O3 in weight percentages:
( SiO2 content) + (FeO content) + ( Fe2O3 content ) > 50%
The relationship is as follows:
[0075]
A fiber optic plate according to a third aspect of the present invention is characterized in that the absorber glass is substantially free of CoO and Co 2 O 3 .
[0076]
A fiber optic plate according to a fourth aspect of the present invention is formed by integrating a plurality of optical fibers in a bundled state, and comprises a plurality of cores made of core glass, which propagate incident light, a clad covering the outer periphery of each core and made of clad glass having a refractive index lower than that of the core glass, and an absorber arranged between the plurality of cores, which absorbs stray light leaking from the cores and entering the clad, and made of absorber glass, the absorber glass comprising, by weight percentage, 18 to 40% SiO2 ,
BaO: 25 to 40%;
La2O3 : 4 to 20%;
FeO: 3 to 30%;
Fe2O3 : 3 to 30%;
The present invention is characterized by comprising:
[0077]
A fiber optic plate according to a fifth aspect of the present invention is characterized in that the absorber glass further contains 10% or less B 2 O 3 by weight.
[0078]
A fiber optic plate according to a sixth aspect of the present invention is characterized in that the absorber glass further contains 15% or less TiO 2 by weight.
[0079]
A fiber optic plate according to a seventh aspect of the present invention is characterized in that the absorber glass further contains 15% or less of Co 2 O 3 by weight.
[0080]
A fiber optic plate according to an eighth aspect of the present invention comprises SiO2 , FeO, and Fe2O3 in weight percentages:
( SiO2 content) + (FeO content) + ( Fe2O3 content ) > 35%
The relationship is as follows:
[0081]
A fiber optic plate according to a ninth aspect of the present invention is characterized in that the absorber glass further contains 3 to 6% by weight of Ni2O3 .
[0082]
A fiber optic plate according to a tenth aspect of the present invention is characterized in that the absorber glass is substantially free of CoO and Co 2 O 3 .
[0083]
A fiber optic plate according to an eleventh aspect of the present invention is formed by integrating a plurality of optical fibers in a bundled state, and comprises a plurality of cores made of core glass, which propagate incident light, a cladding covering the outer periphery of each of the cores and made of cladding glass having a refractive index lower than that of the core glass, and an absorber arranged between the plurality of cores, which absorbs stray light leaking from the cores and entering the cladding and made of absorber glass, wherein the absorber glass is composed of, in weight percentage:
SiO2 : 20 to 35%;
TiO 2 : 5 to 12%;
BaO: 25 to 35%;
La2O3 : 7 to 10%;
FeO: 3 to 9%;
Fe2O3 : 7 to 21%;
The present invention is characterized by comprising:
[0084]
A fiber optic plate according to a twelfth aspect of the present invention is characterized in that the absorber glass further contains 6% or less B 2 O 3 by weight.
[0085]
A fiber optic plate according to a thirteenth aspect of the present invention is characterized in that the absorber glass further contains Co 2 O 3 in a weight percentage of 10% or less.
[0086]
A fiber optic plate according to a fourteenth aspect of the present invention is characterized in that the absorber glass is substantially free of CoO and Co 2 O 3 .
[0087]
A fiber optic plate according to a fifteenth aspect of the present invention is formed by integrating a plurality of optical fibers in a bundled state, and comprises a plurality of cores made of core glass, which propagate incident light, a cladding covering the outer periphery of each of the cores and made of cladding glass having a refractive index lower than that of the core glass, and an absorber arranged between the plurality of cores, which absorbs stray light leaking from the cores and entering the cladding and made of absorber glass, wherein the absorber glass is composed of, in weight percentage:
SiO2 : 23 to 31%;
TiO 2 : 7 to 11%;
BaO: 30 to 32%;
La2O3 : 7 to 8 %;
FeO: 3 to 5%;
The composition is characterized by containing 8 to 12% of Fe2O3 and being substantially free of CoO and Co2O3 .
[0088]
A fiber optic plate according to a sixteenth aspect of the present invention is characterized in that the absorber glass further contains 6% or less B 2 O 3 by weight.
[0089]
A fiber optic plate according to a seventeenth aspect of the present invention is formed by integrating a plurality of optical fibers in a bundled state, and comprises a plurality of cores made of core glass, which propagate incident light, a cladding covering the outer periphery of each of the cores and made of cladding glass having a refractive index lower than that of the core glass, and an absorber arranged between the plurality of cores, which absorbs stray light leaking from the cores and entering the cladding and made of absorber glass, wherein the absorber glass is composed of, in weight percentage:
SiO2 : 28 to 31%;
TiO 2 : 7 to 11%;
BaO: 30 to 32%;
La2O3 : 7 to 8 %;
FeO: 6 to 9%;
The composition is characterized by containing 15 to 21% of Fe2O3 and being substantially free of CoO and Co2O3 .
[0090]
A fiber optic plate according to an eighteenth aspect of the present invention is characterized in that the absorber glass is substantially free of B 2 O 3 .
[0091]
The absorber glass according to a nineteenth aspect of the present invention is characterized in that it contains 18 to 40% by weight of SiO2 , and further the sum of the contents of FeO and Fe2O3 is 20% or more by weight.
[0092]
The absorber glass according to the twentieth invention comprises, by weight percentage, SiO 2 : 18 to 40%;
B2O3 : 0 to 10%;
TiO 2 : 0 to 15%;
BaO: 25 to 40%;
La2O3 : 4 to 20%;
FeO: 3 to 30%;
Fe2O3 : 3 to 30%;
Co2O3 : 0 to 15 %.
[0093]
The absorber glass according to a twenty-first aspect of the present invention comprises, in weight percentages, SiO 2 , FeO, and Fe 2 O 3 ,
( SiO2 content) + (FeO content) + ( Fe2O3 content ) > 35%
The relationship is as follows:
[0094]
The absorber glass according to a twenty-second aspect of the present invention comprises, in weight percentages, SiO 2 , FeO, and Fe 2 O 3 ,
( SiO2 content) + (FeO content) + ( Fe2O3 content ) > 50%
The relationship is as follows:
[0095]
The absorber glass according to a twenty-third aspect of the present invention is characterized in that it further contains 3 to 6% by weight of Ni2O3 .
[0096]
The absorber glass according to the 24th invention comprises, in weight percentage,
SiO2 : 20 to 35%;
B2O3 : 0 to 6 %;
TiO2 : 5 to 12%;
BaO: 25 to 35%;
La2O3 : 7 to 10%;
FeO: 3 to 9%;
Fe2O3 : 7 to 21%;
Co2O3 : 0 to 10 %.
[0097]
The absorber glass according to a twenty-fifth aspect of the present invention is characterized in that it is substantially free of CoO and Co 2 O 3 .
[0098]
The absorber glass according to the twenty-sixth invention comprises, in weight percentage,
SiO2 : 23 to 31%;
B2O3 : 0 to 6 %;
TiO 2 : 7 to 11%;
BaO: 30 to 32%;
La2O3 : 7 to 8 %;
FeO: 3 to 5%;
The composition is characterized by containing 8 to 12% of Fe2O3 and being substantially free of CoO and Co2O3 .
[0099]
The absorber glass according to the 27th invention comprises, in weight percentage,
SiO2 : 28 to 31%;
TiO 2 : 7 to 11%;
BaO: 30 to 32%;
La2O3 : 7 to 8 %;
FeO: 6 to 9%;
The composition is characterized by containing 15 to 21% of Fe2O3 and being substantially free of CoO and Co2O3 .
[0100]
The absorber glass according to a twenty-eighth aspect of the present invention is characterized in that it is substantially free of B 2 O 3 .
[0101]
[Effects of the Invention]
As described above, the absorber glass of the present invention can significantly absorb stray light in the near-infrared region and also in the ultraviolet to visible region, making it possible for an FOP manufactured using this absorber glass to transmit images while maintaining good resolution over a wide range.
[Brief explanation of the drawings]
1A is a cross-sectional view of an FOP, and FIG. 1B is a schematic cross-sectional view of the core of the FOP.
FIG. 2 is a graph showing the relationship between transmittance and thickness of absorber glass for a wavelength of 790 nm.
FIG. 3 is a chart of spectral transmittance for absorber glass having a thickness of 130 μm.
FIG. 4 is a chart of the spectral transmittance of a 3 mm thick fiber optical plate.
[Explanation of symbols]
500...fiber optical plate, 502...core glass, 504...clad glass, 506...absorber glass.