JP4046786B2 - ファイバオプティックプレート - Google Patents
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Description
【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３０％以下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。
【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、
Ｂ 2 Ｏ 3 ：０〜１０％と、
ＴｉＯ 2 ：０〜１５％と、
ＢａＯ：２５〜４０％と、
Ｌａ2Ｏ3：４〜２０％と、
ＦｅＯ：３〜３０％と、
Ｆｅ2Ｏ3：３〜３０％と、
Ｃｏ 2 Ｏ 3 ：０〜１５％と
を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、
Ｂ 2 Ｏ 3 ：０〜６％と、
ＴｉＯ2：５〜１２％と、
ＢａＯ：２５〜３５％と、
Ｌａ2Ｏ3：７〜１０％と、
ＦｅＯ：３〜９％と、
Ｆｅ2Ｏ3：７〜２１％と、
Ｃｏ 2 Ｏ 3 ：０〜１０％と
を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、
Ｂ 2 Ｏ 3 ：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。
【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。
【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３０％以下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。
【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】
【表２】
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、
Ｂ 2 Ｏ 3 ：０〜１０％と、
ＴｉＯ 2 ：０〜１５％と、
ＢａＯ：２５〜４０％と、
Ｌａ2Ｏ3：４〜２０％と、
ＦｅＯ：３〜３０％と、
Ｆｅ2Ｏ3：３〜３０％と、
Ｃｏ 2 Ｏ 3 ：０〜１５％と
を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、
Ｂ 2 Ｏ 3 ：０〜６％と、
ＴｉＯ2：５〜１２％と、
ＢａＯ：２５〜３５％と、
Ｌａ2Ｏ3：７〜１０％と、
ＦｅＯ：３〜９％と、
Ｆｅ2Ｏ3：７〜２１％と、
Ｃｏ 2 Ｏ 3 ：０〜１０％と
を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、
Ｂ 2 Ｏ 3 ：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。
【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。
Claims (3)
- 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３０％以下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。 - 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。 - 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。
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1996
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