JPH038742A - コアクラッド構造を有するＧｅ―Ａｓ―Ｓガラスファイバー - Google Patents
コアクラッド構造を有するＧｅ―Ａｓ―ＳガラスファイバーInfo
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- JPH038742A JPH038742A JP1139169A JP13916989A JPH038742A JP H038742 A JPH038742 A JP H038742A JP 1139169 A JP1139169 A JP 1139169A JP 13916989 A JP13916989 A JP 13916989A JP H038742 A JPH038742 A JP H038742A
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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
- C03C13/041—Non-oxide glass compositions
- C03C13/043—Chalcogenide glass compositions
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- Optical Fibers, Optical Fiber Cores, And Optical Fiber Bundles (AREA)
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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。
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］
本発明は光の透過性、及びＣＯレーザーのパワー伝送特
性に優れたコアクラッド構造を有するＧｅ−Ａｓ−５ガ
ラスフアイバーに関する。
性に優れたコアクラッド構造を有するＧｅ−Ａｓ−５ガ
ラスフアイバーに関する。
［従来の技術］
カルコゲナイドガラスは赤外透過性、化学的安定性、耐
熱性に優れた赤外線透過材料として知られており、赤外
線透過用の窓、フィルター、などに一部用いられている
が、このガラスをファイバー状に成形すれば、既にシリ
カガラスファイバーで実施されている情報伝達や温度計
測用の導波路に応用できるばかりでなく、ＣＯレーザー
のエネルギー伝送用導波路としても利用することができ
る。カルコゲナイドガラスの中でもイオウ系ガラスは結
晶化に対する安定性や耐候性に優れており、かつ１〜６
μｍの赤外線をよく透過することから、ファイバー用材
料として注目されている。
熱性に優れた赤外線透過材料として知られており、赤外
線透過用の窓、フィルター、などに一部用いられている
が、このガラスをファイバー状に成形すれば、既にシリ
カガラスファイバーで実施されている情報伝達や温度計
測用の導波路に応用できるばかりでなく、ＣＯレーザー
のエネルギー伝送用導波路としても利用することができ
る。カルコゲナイドガラスの中でもイオウ系ガラスは結
晶化に対する安定性や耐候性に優れており、かつ１〜６
μｍの赤外線をよく透過することから、ファイバー用材
料として注目されている。
［発明が解決しようとする課題］
一般に光ファイバーは中心部分のコアとその周囲を該コ
アよりも屈折率の低いクラッドで取り囲んだ２！］Ｉ構
造にすることが好ましいことはよく知られている。我々
は先に、独自に開発したルツボ紡糸法（特願昭６３−３
８４７４、昭６３．０２．２３出願）を用いた、コアク
ラッド構造を有するＡｓ−５ガラスフアイバーを提案し
た（特願平Ｌ−９４３３１、平［。４．１５出願）。し
かし、Ａｓ−５ガラスの耐熱温度はせいぜい２００°Ｃ
であり、それ以上の温度域でファイバーを使用すると、
ファイバーの端面が酸化したり、ファイバーが軟化した
りするため、例えば、このファイバーを用いてＣＯレー
ザーのパワー伝送を行うと、入射パワーが７０Ｗ以上に
なるとファイバーが軟化して、それ以上のパワーを安定
して透過することが困難であった。耐熱性に優れたイオ
ウ系ガラスとして、Ｇｅ−Ａｓ−５ガラスが知られてい
る（Ｉ？、ｌ７．Ｍｙｕｌｌｅｒ、ｅｔ ａｌ、 ５ｏ
Ｌｉｄ ＳｔａｔｅＣｈｅｍｉｓｔｒｙ（１９８５）６
Ｂ）が、このガラスを紡糸した例は報告されていない。
アよりも屈折率の低いクラッドで取り囲んだ２！］Ｉ構
造にすることが好ましいことはよく知られている。我々
は先に、独自に開発したルツボ紡糸法（特願昭６３−３
８４７４、昭６３．０２．２３出願）を用いた、コアク
ラッド構造を有するＡｓ−５ガラスフアイバーを提案し
た（特願平Ｌ−９４３３１、平［。４．１５出願）。し
かし、Ａｓ−５ガラスの耐熱温度はせいぜい２００°Ｃ
であり、それ以上の温度域でファイバーを使用すると、
ファイバーの端面が酸化したり、ファイバーが軟化した
りするため、例えば、このファイバーを用いてＣＯレー
ザーのパワー伝送を行うと、入射パワーが７０Ｗ以上に
なるとファイバーが軟化して、それ以上のパワーを安定
して透過することが困難であった。耐熱性に優れたイオ
ウ系ガラスとして、Ｇｅ−Ａｓ−５ガラスが知られてい
る（Ｉ？、ｌ７．Ｍｙｕｌｌｅｒ、ｅｔ ａｌ、 ５ｏ
Ｌｉｄ ＳｔａｔｅＣｈｅｍｉｓｔｒｙ（１９８５）６
Ｂ）が、このガラスを紡糸した例は報告されていない。
［課題を解決するための手段］
本発明に係るコアクラッド構造を有するＧｅ−Ａｓ−５
ガラスフアイバーは、コアガラス及びクラッドガラスが
ゲルマニウム（Ｇｅ）、ひ素（Ａｓ）、イオウ（Ｓ）の
３元素から構成されており、かつコアガラスのイオウの
一部がＳｅで置換されていることを特徴としている。す
なわち、該ガラスファイバーは、コア、クラッド共に、
Ｇｅが０．５〜３５ａＬ％、５〜４４ａｔ％、Ｓが４０
〜８５ａＬ％、ＧｅとＡｓの合計が２０〜θＯａｔ％で
あり、かつ、コアのイオウの０．５〜１５ａｔ％がＳｅ
で置換されているガラスによって、好ましくは、Ｇｅが
１０〜２５、Ａｓが１０〜３０ａｔ％、Ｓが５０〜７５
ａｔ％、ＧｅとＡｓの合計が２５〜４５ａＬ％であり、
かつ、コアのイオウの２．５〜５ａｔ％がＳｅで置換と
れているガラスによって構成されている。
ガラスフアイバーは、コアガラス及びクラッドガラスが
ゲルマニウム（Ｇｅ）、ひ素（Ａｓ）、イオウ（Ｓ）の
３元素から構成されており、かつコアガラスのイオウの
一部がＳｅで置換されていることを特徴としている。す
なわち、該ガラスファイバーは、コア、クラッド共に、
Ｇｅが０．５〜３５ａＬ％、５〜４４ａｔ％、Ｓが４０
〜８５ａＬ％、ＧｅとＡｓの合計が２０〜θＯａｔ％で
あり、かつ、コアのイオウの０．５〜１５ａｔ％がＳｅ
で置換されているガラスによって、好ましくは、Ｇｅが
１０〜２５、Ａｓが１０〜３０ａｔ％、Ｓが５０〜７５
ａｔ％、ＧｅとＡｓの合計が２５〜４５ａＬ％であり、
かつ、コアのイオウの２．５〜５ａｔ％がＳｅで置換と
れているガラスによって構成されている。
コアガラス、クラッドガラス共にＧｅの含有量が上記限
定範囲の上限を越えると、ガラスが結晶化しやすくなり
紡糸ができなくなるばかりか、理由はよくわからないの
だが、結晶化していないにもかかわらずガラスが脆くな
り、ファイバーに成形できても非常に折れやすい。
定範囲の上限を越えると、ガラスが結晶化しやすくなり
紡糸ができなくなるばかりか、理由はよくわからないの
だが、結晶化していないにもかかわらずガラスが脆くな
り、ファイバーに成形できても非常に折れやすい。
また、コアガラス、クラッドガラス共にＧｅの含有量が
上記限定範囲の下限よりも低くなると、ガラスの耐熱性
が悪くにるので、例えばＣＯレーザーのパワー伝送など
に用いるには好ましくない。
上記限定範囲の下限よりも低くなると、ガラスの耐熱性
が悪くにるので、例えばＣＯレーザーのパワー伝送など
に用いるには好ましくない。
さらに、コアガラス、クラッドガラス共にＡｓの含有量
が上記限定範囲の上限または下限からはずれると、ガラ
スが結晶化しやすくなり、紡糸ができな（なる。Ｓの含
有量が上記限定範囲の下限よりも低くなると、ガラスが
結晶化しやす（なり、紡糸ができなくなる。Ｓの含有量
が上記限定範囲の上限を越えると、ガラスが結晶化しや
すくなり紡糸ができなくなねばかりか、ガラスの耐熱性
が悪くなるので好ましくない。コアガラスのＳｅの含有
量はファイバーの開口数ＮＡを調節するためのドーパン
トであるため、たとえばＮＡ＝０．４のファイバーを得
るためには２，５〜５ａＬ％で十分である。
が上記限定範囲の上限または下限からはずれると、ガラ
スが結晶化しやすくなり、紡糸ができな（なる。Ｓの含
有量が上記限定範囲の下限よりも低くなると、ガラスが
結晶化しやす（なり、紡糸ができなくなる。Ｓの含有量
が上記限定範囲の上限を越えると、ガラスが結晶化しや
すくなり紡糸ができなくなねばかりか、ガラスの耐熱性
が悪くなるので好ましくない。コアガラスのＳｅの含有
量はファイバーの開口数ＮＡを調節するためのドーパン
トであるため、たとえばＮＡ＝０．４のファイバーを得
るためには２，５〜５ａＬ％で十分である。
［実施例コ
次に本発明の方法を実施例に基づいて、さらに詳細に説
明する。
明する。
［実施例−１］
Ｇ Ｅ ： １５ａｔ％、Ａ ｓ ： ２５ａｔ％、Ｓ
： ５７ａＬ％、Ｓｅ：３ａＬ％の組成からなるコア
ロッドを、Ｇｅ：１５ａ（％、Ａ ｓ ： ２５ａｔ％
、ｓ ： ８０ａＬ％の組成からなるクラッドチューブ
の中に挿入し、これを下部にノズルを有するルツボの中
に垂直に設置し、ルツボ内部をアルゴンガスで置換した
。その後、ルツボの下端近傍のみをクラッドチューブ及
びコアロッドの粘度が１０６ポイズになる温度まで加熱
した。クラッドチューブとコアロッドとが融着し、かつ
クラッドチューブがルツボ下端のノズルの周囲に均一に
融着した後、クラッドチューブの周囲を１．５ ｋｇ／
ｃＪの圧力で加圧すると同時にクラッドチューブとコア
ロッドとの間隙を１０’Ｌｏｒｒに減圧した。これらの
作業によってクラッドチューブとコアロッドとは完全に
一体化し、ノズルよりコア径６５０μｍ１クラツド径８
００μｍのファイバーを連続的に紡糸することができた
。ファイバーは直に樹脂でコーティングした後にドラム
に巻く取った。
： ５７ａＬ％、Ｓｅ：３ａＬ％の組成からなるコア
ロッドを、Ｇｅ：１５ａ（％、Ａ ｓ ： ２５ａｔ％
、ｓ ： ８０ａＬ％の組成からなるクラッドチューブ
の中に挿入し、これを下部にノズルを有するルツボの中
に垂直に設置し、ルツボ内部をアルゴンガスで置換した
。その後、ルツボの下端近傍のみをクラッドチューブ及
びコアロッドの粘度が１０６ポイズになる温度まで加熱
した。クラッドチューブとコアロッドとが融着し、かつ
クラッドチューブがルツボ下端のノズルの周囲に均一に
融着した後、クラッドチューブの周囲を１．５ ｋｇ／
ｃＪの圧力で加圧すると同時にクラッドチューブとコア
ロッドとの間隙を１０’Ｌｏｒｒに減圧した。これらの
作業によってクラッドチューブとコアロッドとは完全に
一体化し、ノズルよりコア径６５０μｍ１クラツド径８
００μｍのファイバーを連続的に紡糸することができた
。ファイバーは直に樹脂でコーティングした後にドラム
に巻く取った。
得られたファイバーの透過損失を第１図に示す。
最低損失は２．６μｍ付近で０．３ｄＢ／ｍであり、又
ＣＯレーザーの発振波長である５、４μｍでの透過損失
は０．４ｄＢ ／ｍであった。ファイバーのＮＡは０．
５であった。このファイバーを用いてＣＯレーザーのパ
ワー伝送を試みたところ、長さ５０ｃｍのファイバーで
１２０Ｗの出射エネルギーを得ることができ、その際フ
ァイバーは全く軟化しなかった。
ＣＯレーザーの発振波長である５、４μｍでの透過損失
は０．４ｄＢ ／ｍであった。ファイバーのＮＡは０．
５であった。このファイバーを用いてＣＯレーザーのパ
ワー伝送を試みたところ、長さ５０ｃｍのファイバーで
１２０Ｗの出射エネルギーを得ることができ、その際フ
ァイバーは全く軟化しなかった。
実施例−２−３
表１に示す組成からなるコアロッド及びクラッドチュー
ブを作製して、実施例−１と同じ手法でコア径６５０μ
ｍ１クラツド径８００μｍのファイバーを連続的に紡糸
した。得られたファイバーの透過損失を測定したところ
、最低損失は実施例−２のファイバーで０．３ｄＩ３
／ｍ（２，６ｔｔ ｍ） 、また実施例−３のファイバ
ーで０．２ｄＢ ／ｍ （２，３μｍ）が達成された。
ブを作製して、実施例−１と同じ手法でコア径６５０μ
ｍ１クラツド径８００μｍのファイバーを連続的に紡糸
した。得られたファイバーの透過損失を測定したところ
、最低損失は実施例−２のファイバーで０．３ｄＩ３
／ｍ（２，６ｔｔ ｍ） 、また実施例−３のファイバ
ーで０．２ｄＢ ／ｍ （２，３μｍ）が達成された。
ＣＯレーザーの発振波長である５゜４μｍでの透過損失
はいずれのファイバーでも０゜４ｄＢ／ｍであった。ま
たこれらのファイバー５０ｃｍを用いてＣＯレーザーの
パワー伝送を行ったところ、いずれのファイバーでも１
２０Ｗ以−ヒのパワーを出射できた。
はいずれのファイバーでも０゜４ｄＢ／ｍであった。ま
たこれらのファイバー５０ｃｍを用いてＣＯレーザーの
パワー伝送を行ったところ、いずれのファイバーでも１
２０Ｗ以−ヒのパワーを出射できた。
比較例−１
Ａｓ：４０ａｊ％、Ｓ ： ５７ａｔ％、Ｓ ｅ ：
３ａｔ％の組成からなるコアロッドを、ＡＳ：３８ａＬ
％、Ｓ：６２ａｔ％の組成からなるクラッドチューブの
中に挿入し、実施例−１と同じ手法でコア径６５０μｍ
、クラツド径８００μｍのファイバーを連続的に紡糸し
た。得られたファイバーの５．４μｍでの透過損失は０
．４ｄＢ／ｍであった。しかし、このファイバー５０ｃ
ｍを用いてＣＯレーザーのパワー伝送を行ったところ、
出力が１１０Ｗに達した時点でファイバーが軟化しはじ
めたため、長時間のパワー伝送が困難であった。
３ａｔ％の組成からなるコアロッドを、ＡＳ：３８ａＬ
％、Ｓ：６２ａｔ％の組成からなるクラッドチューブの
中に挿入し、実施例−１と同じ手法でコア径６５０μｍ
、クラツド径８００μｍのファイバーを連続的に紡糸し
た。得られたファイバーの５．４μｍでの透過損失は０
．４ｄＢ／ｍであった。しかし、このファイバー５０ｃ
ｍを用いてＣＯレーザーのパワー伝送を行ったところ、
出力が１１０Ｗに達した時点でファイバーが軟化しはじ
めたため、長時間のパワー伝送が困難であった。
比較例−２
Ｇｅ：３６ａｔ％、Ａｓ：５ａＬ％、Ｓ ： ５７ａＬ
％、Ｓｅ ： ２ａｔ％の組成からなるコアロッドを、
Ｇｅ：５ｅａｔ％、Ａｓ：５ａｔ％、Ｓ ： ５９ａｔ
％の組成からなるクラッドチューブの中に挿入し、実施
例−１と同じ手法で紡糸を試みた。しかし、紡糸温度域
でクラッドガラスが失透したため、連続的な紡糸が困難
であった。
％、Ｓｅ ： ２ａｔ％の組成からなるコアロッドを、
Ｇｅ：５ｅａｔ％、Ａｓ：５ａｔ％、Ｓ ： ５９ａｔ
％の組成からなるクラッドチューブの中に挿入し、実施
例−１と同じ手法で紡糸を試みた。しかし、紡糸温度域
でクラッドガラスが失透したため、連続的な紡糸が困難
であった。
比較例−３
Ｇ ｅ ： １Ｏａｔ％、Ａ ｓ ： ｔｏａｔ％、Ｓ
： ７８ａｔ％、Ｓｅ：２ａＬ％の組成からなるガラ
スロッドを、Ｇｅ：１０ａＬ％、Ａｓ：１０ａｊ％、Ｓ
： ８０ａＬ％の組成からなるクラッドチューブの中
に挿入し、実施例−１と同じ手法で紡糸することによっ
て、コア径６５０μｍ１クラツド径７００μｍのファイ
バーを得た。このファイバーの透過損失を測定したとこ
ろ、最低損失はＯ，ｌｄＢ ／ｍ （２，３μｍ）であ
ったが、ＣＯレーザーの発振波長である５、４μｍでの
透過損失は３．６ｄＢ ／ｍと高く、また、ファイバー
の耐熱温度は１６０℃と低かった。このため、長さ５０
ｃｍのこのファイバーを用いてＣＯシレーザーのパワー
伝送を行ったところ、入射パワー４０Ｗでファイバーが
軟化した。
： ７８ａｔ％、Ｓｅ：２ａＬ％の組成からなるガラ
スロッドを、Ｇｅ：１０ａＬ％、Ａｓ：１０ａｊ％、Ｓ
： ８０ａＬ％の組成からなるクラッドチューブの中
に挿入し、実施例−１と同じ手法で紡糸することによっ
て、コア径６５０μｍ１クラツド径７００μｍのファイ
バーを得た。このファイバーの透過損失を測定したとこ
ろ、最低損失はＯ，ｌｄＢ ／ｍ （２，３μｍ）であ
ったが、ＣＯレーザーの発振波長である５、４μｍでの
透過損失は３．６ｄＢ ／ｍと高く、また、ファイバー
の耐熱温度は１６０℃と低かった。このため、長さ５０
ｃｍのこのファイバーを用いてＣＯシレーザーのパワー
伝送を行ったところ、入射パワー４０Ｗでファイバーが
軟化した。
［発明の効果］
本発明によれば、従来は製造が困難であったコア・クラ
ッド構造を有し、赤外透過性に優れ、かつ耐熱温度が高
いコアクラッド構造を有するＧｅ−Ａｓ−５ガラスフア
イバーを製造することができる。また、このファイバー
を用いて、ＣＯレーザーのパワー伝送を行ったところ、
長さ５０ｃｍのファイバーの場合、１２０Ｗ以上のパワ
ー伝送が可能で、ファイバーの軟化は起こらなかった。
ッド構造を有し、赤外透過性に優れ、かつ耐熱温度が高
いコアクラッド構造を有するＧｅ−Ａｓ−５ガラスフア
イバーを製造することができる。また、このファイバー
を用いて、ＣＯレーザーのパワー伝送を行ったところ、
長さ５０ｃｍのファイバーの場合、１２０Ｗ以上のパワ
ー伝送が可能で、ファイバーの軟化は起こらなかった。
第１図は実施例１のコア・クラッド型ファイバーの透過
損失スペクトルである。 非酸化物ガラス研究開発株式会社
損失スペクトルである。 非酸化物ガラス研究開発株式会社
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ コアガラスおよびクラッドガラスがゲルマニウム（
Ｇｅ）、ひ素（Ａｓ）、イオウ（Ｓ）の３元素から構成
されており、かつコアガラスのイオウの一部がセレン（
Ｓｅ）で置換されていることを特徴とするコアクラッド
構造を有するＧｅ−Ａｓ−Ｓガラスファイバー。 ２ コア、クラッド共にＧｅが０．５〜３５ａｔ％、Ａ
ｓが５〜４４ａｔ％、Ｓが４０〜８５ａｔ％、ＧｅとＡ
ｓの合計が２０〜６０ａｔ％であり、かつ、コアガラス
のイオウの０．５〜１５ａｔ％がＳｅで置換されている
ことを特徴とする請求項１記載のコアクラッド構造を有
するＧｅ−Ａｓ−Ｓガラスファイバー。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1139169A JPH0791087B2 (ja) | 1989-06-02 | 1989-06-02 | コアクラッド構造を有するＧｅ―Ａｓ―Ｓガラスファイバー |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1139169A JPH0791087B2 (ja) | 1989-06-02 | 1989-06-02 | コアクラッド構造を有するＧｅ―Ａｓ―Ｓガラスファイバー |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH038742A true JPH038742A (ja) | 1991-01-16 |
| JPH0791087B2 JPH0791087B2 (ja) | 1995-10-04 |
Family
ID=15239185
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1139169A Expired - Lifetime JPH0791087B2 (ja) | 1989-06-02 | 1989-06-02 | コアクラッド構造を有するＧｅ―Ａｓ―Ｓガラスファイバー |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0791087B2 (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0676378A1 (en) * | 1994-04-11 | 1995-10-11 | Corning Incorporated | Ga- and/or In-containing AsGe sulfide glasses |
| EP0849234A3 (en) * | 1995-03-06 | 1998-09-30 | Hoya Corporation | Chalcogenide glass optical fibre |
| EP1567893A2 (en) * | 2002-11-22 | 2005-08-31 | OmniGuide, Inc. | Dielectric waveguide and method of making the same |
-
1989
- 1989-06-02 JP JP1139169A patent/JPH0791087B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0791087B2 (ja) | 1995-10-04 |
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