JPS5953221B2 - 耐候性光通信用多成分系ガラスフアイバ− - Google Patents

耐候性光通信用多成分系ガラスフアイバ−

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JPS5953221B2
JPS5953221B2 JP54059052A JP5905279A JPS5953221B2 JP S5953221 B2 JPS5953221 B2 JP S5953221B2 JP 54059052 A JP54059052 A JP 54059052A JP 5905279 A JP5905279 A JP 5905279A JP S5953221 B2 JPS5953221 B2 JP S5953221B2
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glass
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国英 沢村
武止 高野
博憲 牧
光男 加曽利
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Toshiba Corp
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Tokyo Shibaura Electric Co Ltd
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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。
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。
フ ところで従来、光通信用多成分系ガラスファイバー
として例えばNa。
020%、CaO9%およびSiO。
71%(いずれも重量比)からなる芯ガラスに、Na。
022%、CaO35%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ー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採用されている。
この方法は同芯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。この線引き作業に際して
、ガラスの一部に結晶が生じる (失透)と、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
欠点があり、失透がおこらないことが必須条件である。
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晶、芯材料としてSiO2、A
l20。
、アルカリ金属酸化物、CaO、MgO、B、Os及び
Sに比BaOからなり、かつこれら各組成分値を規定し
た多成分系ガラスを使用し、一方、被覆材料としてSi
O。、Al。O。アルカリ金属酸化物、CaO、MgO
、B、O、及びZnO、ZrO2、TiO2のうち一種
以上の成分からなり、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
分系ガラスは耐水性、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、フアイバの寸法安定性が優れていること。
(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(溶融温度が低い
)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の膨張係数が、
被覆用多成分系ガラスの膨張係数よりも大きく、且つそ
の差(Δα)が、3×10−5cm/Cm・℃(AtO
〜300℃)以下であること。
膨張係数の差が大きいと、フアイバ中でのストレスが高
く、信頼性が低下する。
.f})゛芯の履折率をNXl被覆の屈折率をN2とし
た場合、比肝率差Δn(n1−N2/n1)が、0.0
03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)SlO255〜65%(GeO2で
30%範囲内を置換してもよい)、Al2O3O.5〜
7%、,−、アルカリ金!酸イ3物10→工%;C藏坤
〜7%、・Sにr珈0め舎計嚢鱒輪帥%q!W)0〜5
%及びBiO9O!−10%からな゛る芯用多成分系ガ
ラスと、(B)重量比にて、SlO26O〜80%、A
l2O3O.5〜10%、アルカリ金属酸化物9〜17
%、CaOO〜5%、ZnO.zrO2、TiO2のう
ちから選ばれた少くとも1種0〜7%、MgOO〜4%
及びB2O3lO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定した理
由について述べる。
(1A) SiO2 SiO2は芯の骨格を形成する成分であり、その含有量
を55重量%未満にすると、耐水性が低下し、一方その
含有量が65重量%を超えると、他の成分との関係から
高屈折率を有する芯が得られなくなる。
このSiO2成分はガラス溶融温度を下げるためにGe
O2で30%範囲内を置換しうる(従つてSiO2は最
低25%となる)。(2A)Al2O3Al2O3は芯
の耐水性並びに失透傾向の改善化に寄与するものである
Al2O3の含有量が0.5重量%未満では初期の効果
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、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10重量%未満では失透
し易くなり、一方20重量%を超えると耐水性が低下す
る。この場合、アルカリ金属酸化物中の構成成分(Na
2O.K2O、Li2O)の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、さら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、7重量%を超えると失透し
易くなるので7重量%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いう利点をもたらす。(5A)Sr
OとBaO これらSrOとBaOは屈折率増加、失透防止の効果を
有するものである。
これらの含有量が10重量%未満では、所期の効果を充
分達成できず、一方20重量%を超えると芯に脈理が発
生して好ましくない。(6A)MgO MgOは耐風化性の改善化に寄与する。
MgO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。が5
重量%を超えると、失透し易くなるので好ましくない。
(7A) B2O3 B2O3は耐水性の改善、屈折率の増加に寄与する。
B2O3が10重量%を越えると、得られた芯に分相を
起こし、散乱損失が増加するので好ましくない。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。
(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
増大するので好ましくない。
(2B)Al2O3 Al2O3は耐水性並びに失透傾向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%を越えると失
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ない。(4B)CaO CaOは耐水性の向上効果を有するものであ.る。
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。
MgOが4重量%を超えると、失透するので好ましく6
ない。(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4ると、被覆ガラ
スの屈折率が高くなり過ぎて、所期屈折率差が得られす
好ましくない。また10重量%以下では高温粘性を充分
に低下し得す、フアイバ化しずらい傾向がみられる。(
7B)ZnO.ZrO2、TiO2 これら成分の添加は、耐水性の改善に効果がある。
しかしてこれらの成分は1種もしくは2種以上の混合系
で用いてもよいが7%以上の添加は、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。
下記表に示す如く、組成調合が夫々異なる芯用多成分系
ガラス及び被覆多成分系ガラスを二重ル″ツボ法により
、850〜950℃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15
0μ)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。
その結果を表に併記した。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(7)JIS標準篩に
パスし、目開き0.3mmの同標準篩にパスしない粉末
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、その適定した量(ml)で耐水性の優・劣
を求める。
(2)耐凰化性: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。
(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。
しかして本発明に係る多成分系ガラスフアイバ一は伝送
損失が850mμの波長での測定で、20dB/Km以
下であり低損失フアイバであつた。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 1 (A)重量比にてSiO_255〜65%(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10〜20
    %、CaO0〜7%、SrO、BaOの合計量10〜2
    0%、B_2O_3、0〜10%およびMgO0〜5%
    からなる芯用多成分系ガラスと、(B)重量比にて、S
    iO_260〜80%、Al_2O_30.5〜10%
    、アルカリ金属酸化物9〜17%、CaO0〜5%、Z
    nO、2rO_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
    とから形成された高耐候性光通信用多成分系ガラスファ
    イバー。
JP54059052A 1979-05-16 1979-05-16 耐候性光通信用多成分系ガラスフアイバ− Expired JPS5953221B2 (ja)

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