JPS62235231A

JPS62235231A - ガラスフアイバ−レ−ザ−用クラツドガラス

Info

Publication number: JPS62235231A
Application number: JP7544686A
Authority: JP
Inventors: Minoru Tokita; 時田　稔; Hidemi Tajima; 田島　英身; Toshiharu Yamashita; 俊晴山下
Original assignee: Hoya Corp
Current assignee: Hoya Corp
Priority date: 1986-04-03
Filing date: 1986-04-03
Publication date: 1987-10-15
Also published as: JPH0428661B2

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】［産業上の利用分野コ本発明はガラスファイバーレーザーに使用するタララド
ガラスに関するものであって、さらに詳しくはリン酸塩
ガラスをコアに用いたガラスファイバーレーザーのクラ
ッドとして好適なガラス組成に係る。

［従来の技術］レーザーガラスとしては、ケイ酸塩ガラスとリン酸塩ガ
ラスが一般に知られている。その内で、リン酸塩ガラス
は誘導放出断面積が大きく、ソーラリゼーションを起し
にくい等レーザー特性に優れているため、ロンド又はデ
ィスク用のレーザーガラスとして最も広く利用されてい
る。しかし、このものはガラスであるために熱伝導が悪
く、ボンピング光照射による局部的温度上昇でガラスが
破壊される危険性がるので、高速繰返し発振又は連続発
振には使用することができない。レーザーガラスのこの
ような欠点を解消する手段の一つとして、リン酸塩レー
ザーガラスをコアとし、その外周部にクラッドを設けた
直径７０μｍのガラスファイバーレーザーが開発されて
おり、このガラスファイバーレーザーには１ＫＨ２（キ
ロヘルツ）の高速繰返し発振が可能なものもある。

［発明が解決しようとする問題点］レーザーガラスをファイバー形状とすることは、体積当
りの表面積を著しく増大させるので、冷却媒体（主とし
て水）による冷却効率も著しく向上し、その結果として
高速繰返し発振が可能になる利点があるものの、それだ
けにガラスファイバーレーザーの使用条件はより一層過
酷になる。従って、ファイバー状レーザーガラスには、
その使用条件に耐えるクラッドガラスが要求される。

本発明はこの要請に充分応えることができ、しかもさら
にレーザー出力を増大し得るクラッドガラス、特にリン
酸塩レーザーガラスをコアに用いた場合のクラッドガラ
スを提案するものであって、第１の目的はソーラリゼー
ションを起しにくいクラッドガラスを提供することにあ
る。レーザー出力を大きくし、励起効率を高めるために
は、開口数（Ｎ△）の大きなファイバーが望まれること
から、本発明の第２の目的は光屈折率がコアガラスより
充分に小さいクラッドガラスを提供することにある。第
３の目的は冷部液（主として水）に対する化学的耐久性
が優れたクラッドガラスを提供することにある。第４の
目的はファイバーに加工する際の線引時に結晶が析出せ
ず、かつ］アガラスと融着しやすい性質を持つクラッド
ガラスを提供することにある。

［問題点を解決するための手段］本発明のクラッドガラスは、Ｐ２Ｏ５を５０〜６５モル
％、Ａｆ２０３を１０〜１５モル％、Ｂ２０３を１〜１
３モル％、Ｋ２Ｏを８〜２０モル％、ＭｇＯを５〜２０
モル％、Ｎａ２Ｏを０〜８モル％、ＣａＯを０〜５モル
％、Ｎｂｚ　Ｏｓ　、ＴｉＯ２及びＣｅＯ２のうちの少
なくとも一種をＯ〜１．５モル％、好ましくは０．１〜
１．５モル％含有することを特徴とする。

［作　　用］本発明のガラスに含有される成分の限定理由を下記に述
べる。

＋１１Ｐ２０５はガラスの骨格を形成する成分であり、
ファイバーを形成する際、コアとなるリン酸塩ガラスと
の融着を良くする作用をもつが、５０モル％未満ではガ
ラスの安定性が低下して結晶化し易くなり、一方、６５
モル％を越えると化学的耐久性が低下する。

（２八β２０３はガラスの化学的耐久性を向上させる成
分であるが、１０モル％未満では充分な化学的耐久性が
得られず、一方、１５モル％を越えると結晶化し易くな
る。

（３１ＢｚＯ３はガラスの結晶化を防ぐ作用があるが、
１モル％未満では充分な作用が得られず、１３モル％を
越えると光屈折率が増大するという望ましくない作用の
力が顕著となる。

＋４１に２０はガラスの結晶化を防ぐ作用があるが、８
モル％未満ではその作用を発揮させることができず、逆
に２０モル％を越えると化学的耐久性が低下する。

＋５１ＭＱｏはガラスの結晶化を防ぐ作用と化学的耐久
性を向上させる作用を持つが、５モル％未満ではかえっ
て結晶化し易くなり、化学的耐久性も低下する。一方、
２０モル％を越えると光屈折率が高くなるという望まし
くない作用が顕著となる。

（６１ＮａｒＯはガラスの粘性を低下させ、溶解性を改
善する成分であるが、８モル％を越えると光屈折率が高
くなるという望ましくない作用が顕著となる。

＋７）ＣａＯは熱膨張を大きくする作用があるので、コ
アガラスとの熱膨張係数の調整のために使用されるが、
光屈折率を高める成分でもあるので、５モル％を越える
配合では光屈折率が高くなりすぎる。

＋８１　　Ｎｂ２Ｏ５、Ｔ　ｉ　０２　、Ｃｅ０ｚは、
それぞれソーラリゼーションを防ぐ作用と、光屈折率を
高くする作用を有している。これら３成分は必須ではな
いが、その少なくとも一種を０１モル％以上含有させる
とソーラリゼーション防止の作用が顕著となる。しかし
、１．５モル％を越えて含有させてもソーラリゼーショ
ンの防止作用は飽和に達し、光屈折率を望ましくないほ
ど高くする作用のみが顕著になる。

［実施例］本発明の実施例を表１に示す。各実施例のクラッドガラ
スは、各々の成分構成が表１の上段に示す組成となるよ
う原料としてＡｊ２　（ＰＯ３）３、Ｈ３ＰＯ４、Ｈ３
ＢＯ３、Ｎａ２　ＣＯ３、Ｋ２　ＣＯ３、ＫＮＯｔ　、
ＭＯＣＯ３、ＣａＣＯ３、Ｎｂ２Ｏ５、Ｔ　ｉ　０２　
、Ｃｅ０ｚ　を　１００〜２００ｇ秤量してから、良く
混合した後、白金ルツボ中で１２００〜１３００℃で撹
拌しながら１〜２時間溶解して金型内に流しこみ、固化
機徐冷して得られたものである。これらクラッドガラス
の特性値を日本光学硝子工業会規格（ＪＯＧＩＳ−１９
７５＞に基づいて測定し、その結果を表１の下段に示す
。（以下余白）表１の実施例１及び実施例２に示ずもの
は、コアガラスにそれぞれＬＮＧ−５及びＬＮＧ−８（
ともに！１０ＹＡ（株〉のリン酸塩レーザーガラスの商
品名）を用いたときに、特に好適なりラッドガラスであ
り、表１にはコアガラスの諸特性値も併記した。

第１図は実施例２のクラッドガラスを厚さ２ｍｍに研磨
して、キセノンフラッシュランプ（米国ＩＬＣ社１４Ｆ
４型）を用いて、ランプハウス中で水冷しながら約１５
ミリの距離から毎分２０回の２００Ｊ／パルスの照射を
行ったときの照射前後の分光透過率を示したものである
。

表１の実施例１及び実施例２に示すコアガラスとクラッ
ドガラスの諸特性値を比較すると、光屈折率の差は実施
例１で０．０２９３３、実施例２で０．０２７８４とコ
アガラスよりクラッドガラスの方が光屈折率が小さい。

このことからレーザー出力の増大及び励起効率の向上に
必要な開口数の大きなファイバーが、実施例１及び実施
例２に示すコアガラスとクラッドガラスの組合わせで調
整できることがわかる。また線熱膨張係数の差を見ると
、実施例１のコアガラスとクラッドガラスではＯであり
、実施例２では１４ｘ　１０’／　℃だけコアガラスの
方が大きくなっている。レーザーファイバーは例えば直
径８０μｍ程度のコアガラスの外周に厚さ１０μｍ程度
のクラッドガラスを融着させてコアを被覆したものであ
るので、線熱膨張係数の差はＯか又はコアガラスの方が
わずかに大きい事が望ましい。実施例１及び実施例２に
示すコアガラスとクラッドガラスは、線膨張係数の差の
点でも望ましい条件を満足するばかりでなく、コアとク
ラッドがともにリン酸塩ガラスであるため、融着時の親
和性もよい。

実施例３〜１１に示すものは、本発明に係る別のクラッ
ドガラスであって、これらはコアガラスとして選んだガ
ラスの光屈折率、線熱膨張係数等の値を勘案して、これ
に適合するものが適宜選択され、クラッドガラスとして
使用される。

表１に示す各クラッドガラスに関して、本発明の第１の
目的であるソーラリゼーションの少ないことは、表１中
の光透過減少値、すなわちキセノンフラッシュランプ（
米国ＩＬＣ社１４Ｆ４型）で照射後の光波長４００ｎｎ
＋の透過率減少値で示されているが、Ｎｂ２Ｏ５、Ｔ　
ｉ　Ｏ２、ＣｅＯ２のうちの一種を含有する本発明のク
ラッドガラスは、その値が０．５％であり、これらを含
有しないものはその値が０．８％である。ケイ酸塩ガラ
スの光透過減少値が９％程度であることを考慮すると、
本発明のクラッドガラスはソーラリゼーションが如何に
少ないかがわかる。

また第１図には実施例２のクラッドガラス（厚さ２ｍｍ
）に対する３００〜１１０００ｎの波長域でキセノンフ
ラッシュランプで照射した場合の照射前後の光透過減少
値が示されているが、それによればａｏｏｎｍ付近で光
透過率の差が最大（０，５％）で、より長波長側では差
がすくなくなり、６００ｎｍより長波長側では差が認め
られない。

本発明の第２の目的であるクラッドガラスの光屈折率を
小さくすることについて言えば、実施例１〜１１の各ク
ラッドガラスの光屈折率は、実施例１．２のコアガラス
として示した典型的なリン酸塩レーザーガラスより低い
。このことから本発明のクラッドガラスをリン酸塩レー
ザーガラスと組合わせれば、開口数の大きな、従ってレ
ーザー出力を増大させ、励起効率を向上させることが可
能なガラスファイバーレーザーが得られることは明らか
である。

本発明の第３の目的である化学的耐久性の向上に関して
は、冷ｕ１媒質として通常純水が使用されるため、耐水
性が問題となる。耐水性は日本光学硝子工業会規格（Ｊ
ＯＧＩＳ−１９７５）の測定方法による数値（Ｄ４）が
０．１５ＷｔＸ以下であれば問題なしとされており、表
１に示ず通り本発明のクラッドガラスは０．０５％〜０
．１３％の範囲にあるので、これらは化学的耐久性の点
でも好ましいものであることがわかる。

本発明の第４の目的である結晶を析出しない、すなわち
結晶化に対する安定性は、表１に示す各クラッドガラス
に相当するガラスを１２００〜１３００℃で溶解し、横
５ｃｍ、縦５ｃｍ、深さ１ｃｍの鋳型に流し込み、その
状態で徐冷して対向２面を研磨し、肉眼によりガラス表
面及び内部を結晶の有無について観察して評価したが、
表１に示す通り実施例１〜１１のクラッドガラスには、
そのいずれにも結晶が認められなかった。

［発明の効果］本発明によれば、ソーラリゼーションが少なく、低光屈
折率で開口数を大ぎくすることができ、化学的耐久性に
すぐれ、しかも結晶を析出しないうえにリン酸塩レーザ
ーガラス（コアガラス）との融着性に優れたクラッドガ
ラスを提供することが出来る。従って本発明のクラッド
ガラスをリン酸塩レーザーガラスと組合わせることによ
り、高速繰返し発振及び連続発振が可能で、しかも出力
の大きいファイバーレーザーを得ることが出来る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例２のクラッドガラスに対するキ
セノンフラッシュランプ照射前・後の分光透過率曲線を
示す。出　願　人　　ホーヤ株式会社手続補正書昭和６１年　５月１３日特誇庁長官殿１、事件の表示昭和６１年特許願第７５４４６号２、発明の名称ガラスファイバーレーザー用クラッドガラス３、補正を
する者事件との関係　　特許出願人ホー１７　　株式会社４、代理人〒１０５東京都港区西新ｌ１ｌ−４８−１４小甲会館５
、補正の対象明細書中「発明の詳細な説明」の欄６、補正の内容（１）明細書第２頁の下から５行目の「リン！＋！２塩
」を「ケイ酸塩」と訂正する。

Claims

【特許請求の範囲】１　Ｐ＿２Ｏ＿５を５０〜６５モル％、Ａｌ＿２Ｏ＿３
を１０〜１５モル％、Ｂ＿２Ｏ＿３を１〜１３モル％、
Ｋ＿２Ｏを８〜２０モル％、ＭｇＯを５〜２０モル％、
Ｎａ＿２Ｏを０〜８モル％、ＣａＯを０〜５モル％、Ｎ
ｂ＿２Ｏ＿５、ＴｉＯ＿２及びＣｅＯ＿２のうちの少な
くとも一種を０〜１．５モル％含有することを特徴とす
るガラスファイバーレーザー用クラッドガラス。２　Ｎｂ＿２Ｏ＿５、ＴｉＯ＿２及びＣｅＯ＿２のうち
の少なくとも一種を０．１〜１．５モル％含有すること
を特徴とする特許請求の範囲第１項記載のファイバーレ
ーザー用クラッドガラス。