JPS5953220B2 - 耐候性光通信用多成分系ガラスファイバ− - Google Patents
耐候性光通信用多成分系ガラスファイバ−Info
- Publication number
- JPS5953220B2 JPS5953220B2 JP54004758A JP475879A JPS5953220B2 JP S5953220 B2 JPS5953220 B2 JP S5953220B2 JP 54004758 A JP54004758 A JP 54004758A JP 475879 A JP475879 A JP 475879A JP S5953220 B2 JPS5953220 B2 JP S5953220B2
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- glass
- component
- weight
- component glass
- glass fiber
- Prior art date
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- Expired
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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
- C03C13/045—Silica-containing oxide glass compositions
- C03C13/046—Multicomponent glass compositions
-
- 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
- C03C3/00—Glass compositions
- C03C3/04—Glass compositions containing silica
- C03C3/076—Glass compositions containing silica with 40% to 90% silica, by weight
- C03C3/089—Glass compositions containing silica with 40% to 90% silica, by weight containing boron
- C03C3/091—Glass compositions containing silica with 40% to 90% silica, by weight containing boron containing aluminium
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- Chemical & Material Sciences (AREA)
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- Engineering & Computer Science (AREA)
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- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Geochemistry & Mineralogy (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Glass Compositions (AREA)
- Optical Fibers, Optical Fiber Cores, And Optical Fiber Bundles (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は芯ガラスと被覆ガラスとから成るステップ型の
光通信用多成分系ガラスファイバーの改良に関する。
光通信用多成分系ガラスファイバーの改良に関する。
一般にこの種のガラスファイバーは芯の周囲にそれより
も小さい屈折率を有する被覆層が設けら、れて成るもの
でファイバーの一端から芯に入射させた光情報を、芯と
被覆との境界面での全反射を利用して芯内に閉じ込めフ
ァイバーの他端へ伝えようとするものである。
も小さい屈折率を有する被覆層が設けら、れて成るもの
でファイバーの一端から芯に入射させた光情報を、芯と
被覆との境界面での全反射を利用して芯内に閉じ込めフ
ァイバーの他端へ伝えようとするものである。
ところで従来、光通信用多成分系ガラスフアイクバーと
して例えばNa。
して例えばNa。
020%、CaO9%およびSiO。
71%(いずれも重量比)からなる芯ガラスに、Na2
O22%、CaO3.5%およびSiO274.5%(
いずれも重量比)からなるガラスを被覆したものが用い
られている。
O22%、CaO3.5%およびSiO274.5%(
いずれも重量比)からなるガラスを被覆したものが用い
られている。
しかしこのガラスファイバ丁一においてはアルカリ含有
量が多いため低損失化し易い反面、アルカリ成分が外部
に溶出し易いため耐候性が劣ると云う欠点がある。一方
、ステップ型の光通信用多成分系ガラスファイバーの製
造方法は、主として二重ルツボ法がフ採用されている。
量が多いため低損失化し易い反面、アルカリ成分が外部
に溶出し易いため耐候性が劣ると云う欠点がある。一方
、ステップ型の光通信用多成分系ガラスファイバーの製
造方法は、主として二重ルツボ法がフ採用されている。
この方法は同志円状に配置した・内管端部及び外管端部
のオリフィスから夫々溶融した芯ガラス、被覆ガラスを
同時に自然流下させ、線引きして光通信用多成分系ガラ
スファイバーを造るものである。この場合、とくに線引
き作業温度、つまり芯ガラス、被覆ガラスの紡糸温度を
高くして粘性を低く抑えて(通常粘度が100〜10”
ポイズ)、オリフィスからの各ガラスの自然流下を容易
ならしめる必要がある。ところで、従来の芯材料、被覆
材料としての各種多成分系ガラスを二重ルツボ法にて光
通信用多成分系ガラスファイバーを製造する場合、その
多成分系ガラスを上述した粘度範囲となるように線引き
作業温度を高くすると、線引き作業に際してガラスの一
部に結晶を生じ易くなり、この結晶化によつて得られた
ガラスファイバーの光伝送損失の増加、引張り強度の低
下を招く欠点があつた。このようなことから、本発明者
は上記欠点を解消するために鋭意研究を重ねた結果、芯
材料としてSlO2、Al2O3、アルカリ金属酸化物
、CaO、MgO.B2O3かつこれら成分値を規定し
た多成分系ガラスを使用し、一方、被覆材料としてSl
O2、Al2O3、アルカリ金属酸化物、ZnO、Zr
O2、TiO2のうちの1種以上、CaO.MgO及び
B2O3の成分からなり、かつこれら成分値を規定した
多成分系ガラスを使用することによつて、(1)被覆用
多成分系ガラスが、耐水性、耐酸性、耐アルカリ性等の
耐化学的性質が良好で、アルlカリ溶出が少なく耐候性
が優れていること。
のオリフィスから夫々溶融した芯ガラス、被覆ガラスを
同時に自然流下させ、線引きして光通信用多成分系ガラ
スファイバーを造るものである。この場合、とくに線引
き作業温度、つまり芯ガラス、被覆ガラスの紡糸温度を
高くして粘性を低く抑えて(通常粘度が100〜10”
ポイズ)、オリフィスからの各ガラスの自然流下を容易
ならしめる必要がある。ところで、従来の芯材料、被覆
材料としての各種多成分系ガラスを二重ルツボ法にて光
通信用多成分系ガラスファイバーを製造する場合、その
多成分系ガラスを上述した粘度範囲となるように線引き
作業温度を高くすると、線引き作業に際してガラスの一
部に結晶を生じ易くなり、この結晶化によつて得られた
ガラスファイバーの光伝送損失の増加、引張り強度の低
下を招く欠点があつた。このようなことから、本発明者
は上記欠点を解消するために鋭意研究を重ねた結果、芯
材料としてSlO2、Al2O3、アルカリ金属酸化物
、CaO、MgO.B2O3かつこれら成分値を規定し
た多成分系ガラスを使用し、一方、被覆材料としてSl
O2、Al2O3、アルカリ金属酸化物、ZnO、Zr
O2、TiO2のうちの1種以上、CaO.MgO及び
B2O3の成分からなり、かつこれら成分値を規定した
多成分系ガラスを使用することによつて、(1)被覆用
多成分系ガラスが、耐水性、耐酸性、耐アルカリ性等の
耐化学的性質が良好で、アルlカリ溶出が少なく耐候性
が優れていること。
(高耐候性)(2)芯用多成分系ガラスと被覆用多成分
系ガラスが、線引き工程で失透しないこと、同時に、フ
アイバ一の寸法安定性が優れていること。
系ガラスが、線引き工程で失透しないこと、同時に、フ
アイバ一の寸法安定性が優れていること。
ノ(3)芯用多成分系ガラスが低損失であること
。つまり散乱損失が低く、溶融し易い(溶融温度がZ低
いY4ガラス組成であること。溶融温度が高ければ、使
用するルツボ、雰囲気からの、鉄、銅等の吸収損失の高
い物質の混2入、並びに散乱欠陥の発生により損失が増
加する為である。
。つまり散乱損失が低く、溶融し易い(溶融温度がZ低
いY4ガラス組成であること。溶融温度が高ければ、使
用するルツボ、雰囲気からの、鉄、銅等の吸収損失の高
い物質の混2入、並びに散乱欠陥の発生により損失が増
加する為である。
(低損失)(4)芯用多成分系ガラスと被覆用多成分
系ガラスとの膨張係数の差(△α)が、3×10−3c
m/Crrl・℃(AtO〜300℃)以下と小さいこ
と。
系ガラスとの膨張係数の差(△α)が、3×10−3c
m/Crrl・℃(AtO〜300℃)以下と小さいこ
と。
膨張係数2の差が大きいと、フアイバ一中でのストレス
が高く、信頼性が低下する。(5).芯の屈折率をn1
、被覆の屈折率N2とした場合ミ比屈折率差Δn(n1
−N2/n1)が、0.003以上であること、等種々
の優れた特性を有する.高耐候性低損失多成分系ガラス
フアイバ一を、見い出した。
が高く、信頼性が低下する。(5).芯の屈折率をn1
、被覆の屈折率N2とした場合ミ比屈折率差Δn(n1
−N2/n1)が、0.003以上であること、等種々
の優れた特性を有する.高耐候性低損失多成分系ガラス
フアイバ一を、見い出した。
以下、本発明を詳細に説明する。
本発明の光通信用多成分系ガラスフアイバ一は、(4)
重量比にて(1)SlO26O〜80%(但し30%以
・内はGeO2で置換してもよい)、Al2O3O.5
〜7%、アルカリ金属酸化物10〜23%、CaOO〜
10%及びMgOO〜5%B2O3O〜4%からなる芯
用多成分系ガラスと、(3)重量比にて、SiO26O
〜80%、Al,OsO.5〜10%、アルカリ金属酸
化物9〜17%、CaOO〜5%、MgOO〜4%、Z
nO.zrO2、TiO2のうちから選ばれた少なくと
も1種0〜7%及びB2Ol.lOを超え15%までか
らなる被覆用多成分系ガラスとがら形成されるものであ
る。
重量比にて(1)SlO26O〜80%(但し30%以
・内はGeO2で置換してもよい)、Al2O3O.5
〜7%、アルカリ金属酸化物10〜23%、CaOO〜
10%及びMgOO〜5%B2O3O〜4%からなる芯
用多成分系ガラスと、(3)重量比にて、SiO26O
〜80%、Al,OsO.5〜10%、アルカリ金属酸
化物9〜17%、CaOO〜5%、MgOO〜4%、Z
nO.zrO2、TiO2のうちから選ばれた少なくと
も1種0〜7%及びB2Ol.lOを超え15%までか
らなる被覆用多成分系ガラスとがら形成されるものであ
る。
次に、上記芯用多成分系ガラスの各成分値を限4した理
由について述べる。1A)SiO2もしくはSiO2−
GeO2これらの成分は、ガラスの骨格を形成する成分
であり、その含有量を、60重量%未満にすると耐水性
が低下し、一方、その含有量が、80重量%を超えると
、他の成分との関係から、所期の屈折率を有するガラス
が得られなくなる。
由について述べる。1A)SiO2もしくはSiO2−
GeO2これらの成分は、ガラスの骨格を形成する成分
であり、その含有量を、60重量%未満にすると耐水性
が低下し、一方、その含有量が、80重量%を超えると
、他の成分との関係から、所期の屈折率を有するガラス
が得られなくなる。
しかしてGeO2による一部置換でガラスの溶融温度が
低下されるが、その置換量は60〜80%中の30%ま
でが限度(従つてSiO2は最低30%になる)である
。)A) Al2O3 Al2O3は、ガラスの耐水性の改善化に寄与するもの
である。
低下されるが、その置換量は60〜80%中の30%ま
でが限度(従つてSiO2は最低30%になる)である
。)A) Al2O3 Al2O3は、ガラスの耐水性の改善化に寄与するもの
である。
Al2O3の含有量が、0.5重量%未満では、耐水性
の改善化が期待できず、一方、その含有量が、7重量%
を超えると失透し易くなり、好ましくない。3A)アル
カリ金属酸化物 アルカリ金属酸化物は、主に、Na2O、K2O.Li
2Oからなり、網目修飾酸化物として作用する。
の改善化が期待できず、一方、その含有量が、7重量%
を超えると失透し易くなり、好ましくない。3A)アル
カリ金属酸化物 アルカリ金属酸化物は、主に、Na2O、K2O.Li
2Oからなり、網目修飾酸化物として作用する。
アルカリ金属酸化物の含有量が10重量%未満では、失
透し易くなり、一方23重量%を超えると、耐水性が低
下する。また、アルカリ金属酸化物中の構成成分(Na
3O.K2O、Li2O)配合割合は、要求される芯の
物性変化により適宜調整される。具体的には、粘性を低
減させる場合は、アルカリ金属酸化物中のK2Oの比率
を低くし、膨張係数を高くさせる場合は、Li2Oの比
率を高くし、更に屈折率を高める場合は、Li2Oの比
率を高くする。4A)CaO CaOは、耐水性の向上、屈折率の増加に寄与するもの
であり、要すれば一組成分となしうる。
透し易くなり、一方23重量%を超えると、耐水性が低
下する。また、アルカリ金属酸化物中の構成成分(Na
3O.K2O、Li2O)配合割合は、要求される芯の
物性変化により適宜調整される。具体的には、粘性を低
減させる場合は、アルカリ金属酸化物中のK2Oの比率
を低くし、膨張係数を高くさせる場合は、Li2Oの比
率を高くし、更に屈折率を高める場合は、Li2Oの比
率を高くする。4A)CaO CaOは、耐水性の向上、屈折率の増加に寄与するもの
であり、要すれば一組成分となしうる。
しかし、CaOの含有量が、10重量%を超えると失透
し易くなるので10%以内に選ぶ必要がある;尚ここで
CaOを一組成分となすことにより、屈折率の調節可能
な幅を広げうると云う利点をもたらす。5A)MgO MgOは、耐風化性の改善に寄与する。
し易くなるので10%以内に選ぶ必要がある;尚ここで
CaOを一組成分となすことにより、屈折率の調節可能
な幅を広げうると云う利点をもたらす。5A)MgO MgOは、耐風化性の改善に寄与する。
MgOが5wt%を超えると失透し易くなるので好まし
くない。尚B2O3は、溶融性を改善する効果があり、
4重量%までの添加ならさしつかえない。
くない。尚B2O3は、溶融性を改善する効果があり、
4重量%までの添加ならさしつかえない。
また、上記被覆用多成分系ガラスの各成分を限定した理
由は次の通りである。
由は次の通りである。
(1B)SiO2
SiO2は被覆の骨格を形成するものであり、その含有
量が60重量%未満では耐水性が低下し、一方80重量
%を超えると、高温粘性が増加し芯ガラスとの粘性差が
増大するもので好ましくない。
量が60重量%未満では耐水性が低下し、一方80重量
%を超えると、高温粘性が増加し芯ガラスとの粘性差が
増大するもので好ましくない。
(2B)Al2O3
Al2O3は耐水性の改善効果を有するものである。
Al2O3の含有量が0.5重量%未満では所期の効果
が充分達成できず、かといつて10重量%を超えると失
透し易くなるからである。(3B)アルカリ金属酸化物 アルカリ金属酸化物は主にNa2O.K2O、Li2O
からなり、網目修飾酸化物として作用する。
が充分達成できず、かといつて10重量%を超えると失
透し易くなるからである。(3B)アルカリ金属酸化物 アルカリ金属酸化物は主にNa2O.K2O、Li2O
からなり、網目修飾酸化物として作用する。
アルカリ金属酸化物の含有量が9重量%未満では失透し
易くなり、17重量%を超えると耐水性が低下し所期の
要求を満たす被覆が得られ5ない。(4B)CaO CaOは耐水性の向上効果を有するものである。
易くなり、17重量%を超えると耐水性が低下し所期の
要求を満たす被覆が得られ5ない。(4B)CaO CaOは耐水性の向上効果を有するものである。
しかしCaOの含有量が5重量%を超えると失透し易く
なり好ましくない。(5B)MgO MgOは耐風化性の改善化に寄与する。
なり好ましくない。(5B)MgO MgOは耐風化性の改善化に寄与する。
MgOが4重量%を超えると、失透するので好ましくな
い。(6B) B2O3 B2O3は耐水性の改善、屈折率の増加に寄与する。
い。(6B) B2O3 B2O3は耐水性の改善、屈折率の増加に寄与する。
しかして、このB2O3成分の組成比は10〜15重量
%の範囲内で選ばれ15重量%を超えると、被覆ガラス
の屈折率が高くなり過ぎて、所期の屈折率差が得られず
好ましくない。また10,重量%以下では高温粘性を充
分に低下し得ず、フアイバ一化しづらい傾向が見られる
。(7B) ZnO.ZrO2、TiO2、0〜7%こ
れら成分の添加は、耐水性の改善に効果がある。
%の範囲内で選ばれ15重量%を超えると、被覆ガラス
の屈折率が高くなり過ぎて、所期の屈折率差が得られず
好ましくない。また10,重量%以下では高温粘性を充
分に低下し得ず、フアイバ一化しづらい傾向が見られる
。(7B) ZnO.ZrO2、TiO2、0〜7%こ
れら成分の添加は、耐水性の改善に効果がある。
しかしてこれらの組成分は1種もしくは・2種以上の混
合系でもよいが7重量%を超えると脈理が生じ易く好ま
しくない。従つて、常に7%を限度とする必要がある。
次に、本発明の実施例を説明する。
合系でもよいが7重量%を超えると脈理が生じ易く好ま
しくない。従つて、常に7%を限度とする必要がある。
次に、本発明の実施例を説明する。
下記表1に示す如く、組成割合が夫々異なる芯用多成分
系ガラス及び被覆用多成分系ガラスを二重ルツボ法によ
り、800〜1100℃の温度下で線引きして3種の光
通信用多成分系ガラスフアイバ一(芯径80μ、被覆径
150μ)を得た。
系ガラス及び被覆用多成分系ガラスを二重ルツボ法によ
り、800〜1100℃の温度下で線引きして3種の光
通信用多成分系ガラスフアイバ一(芯径80μ、被覆径
150μ)を得た。
しかして、得られた各光通信用多成分系ガラスフアイバ
一の芯及び被覆における屈折率(n)、熱膨張係数(α
)、耐水性、耐風化性、104、105、106ポイズ
になる温度、並びに失透傾向を調べた。
一の芯及び被覆における屈折率(n)、熱膨張係数(α
)、耐水性、耐風化性、104、105、106ポイズ
になる温度、並びに失透傾向を調べた。
その結果を同表1〜表4に併記した。なお、耐水性、耐
風化性、及び失透傾向は次のような試験により求めた。
(1)耐水性;目開き0.5mm(17)JIS標準飾
にパスし、目開き0.3mmの同標準飾にパスしない粉
末試料5.0gを、100m1の蒸留水に浸し沸騰湯浴
中で1時間加熱した後、その溶液を0.01N−HCl
溶液で滴定し、その滴定した量(ml)で耐水性の優劣
を求める。
風化性、及び失透傾向は次のような試験により求めた。
(1)耐水性;目開き0.5mm(17)JIS標準飾
にパスし、目開き0.3mmの同標準飾にパスしない粉
末試料5.0gを、100m1の蒸留水に浸し沸騰湯浴
中で1時間加熱した後、その溶液を0.01N−HCl
溶液で滴定し、その滴定した量(ml)で耐水性の優劣
を求める。
(2)耐風化性;ガラス表面にできるヘイズ(Haze
)を観察し、SK−16よりヘイズのできにくいものを
ASK−16と同程度のものを AB
SK−16よりヘイズのでき易いものを Bと評価
する。
)を観察し、SK−16よりヘイズのできにくいものを
ASK−16と同程度のものを AB
SK−16よりヘイズのでき易いものを Bと評価
する。
(3)失透傾向;800℃で15時間加熱、並びに11
00℃で15時間加熱して結晶の析出しないものを
a表面に結晶を析出するものを
b表面及び内部に結晶を析出するものを Cと評価
する。
00℃で15時間加熱して結晶の析出しないものを
a表面に結晶を析出するものを
b表面及び内部に結晶を析出するものを Cと評価
する。
しかして本発明に係る光通信用多成分系ガラスは伝送損
失が850mμの波長での測定で、20dB/Km以下
であり、低損失のものである。
失が850mμの波長での測定で、20dB/Km以下
であり、低損失のものである。
尚、上記組成のガラスは、二重ルツボ法以外での製法、
例えば、ロツド・イン・チユーブ法で紡糸しても、高耐
候性低損失フアイバ一が得られる。
例えば、ロツド・イン・チユーブ法で紡糸しても、高耐
候性低損失フアイバ一が得られる。
以上詳述した如く、本発明によれば低損失で耐水性、耐
風化性などの耐化学的性質が良好で、とくに被覆からの
アルカリ溶出が少なく耐候性に優れ、かつ寸法安定性に
優れ、しかも線引き作業時の失透傾向を防止でき、性能
、耐用寿命、損失を著しく改善した光通信用多成分系ガ
ラスフアイバ一を提供できるものである。
風化性などの耐化学的性質が良好で、とくに被覆からの
アルカリ溶出が少なく耐候性に優れ、かつ寸法安定性に
優れ、しかも線引き作業時の失透傾向を防止でき、性能
、耐用寿命、損失を著しく改善した光通信用多成分系ガ
ラスフアイバ一を提供できるものである。
Claims (1)
- 1 (A)重量比にてSiO_260〜80%(このう
ち30%以内はGeO_2で置換してもよい)、Al_
2O_30.5〜7%、アルカリ金属酸化物10〜23
%、CaO0〜10%、B_2O_30〜4%およびM
gO0〜5%からなる芯用多成分系ガラスと、(B)重
量比にてSiO_260〜80%、Al_2O_30.
5〜10%、アルカリ金属酸化物9〜17%、CaO0
〜5%、ZnO、ZrO_2、TiO_2のうちから選
ばれた少なくとも1種0〜7%、MgO0〜4%および
B_2O_310を超え15%までからなる被覆用多成
分系ガラスとから形成された耐候性光通信用多成分系ガ
ラスファイバー。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP54004758A JPS5953220B2 (ja) | 1979-01-22 | 1979-01-22 | 耐候性光通信用多成分系ガラスファイバ− |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP54004758A JPS5953220B2 (ja) | 1979-01-22 | 1979-01-22 | 耐候性光通信用多成分系ガラスファイバ− |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS55100237A JPS55100237A (en) | 1980-07-31 |
| JPS5953220B2 true JPS5953220B2 (ja) | 1984-12-24 |
Family
ID=11592785
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP54004758A Expired JPS5953220B2 (ja) | 1979-01-22 | 1979-01-22 | 耐候性光通信用多成分系ガラスファイバ− |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5953220B2 (ja) |
-
1979
- 1979-01-22 JP JP54004758A patent/JPS5953220B2/ja not_active Expired
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS55100237A (en) | 1980-07-31 |
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