JPS606298B2 - 光フアイバ - Google Patents

光フアイバ

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JPS606298B2
JPS606298B2 JP55090697A JP9069780A JPS606298B2 JP S606298 B2 JPS606298 B2 JP S606298B2 JP 55090697 A JP55090697 A JP 55090697A JP 9069780 A JP9069780 A JP 9069780A JP S606298 B2 JPS606298 B2 JP S606298B2
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JP
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glass
mol
fiber
optical
optical fiber
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JP55090697A
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JPS5717445A (en
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修一 柴田
豊孝 真鍋
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Nippon Telegraph and Telephone Corp
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Nippon Telegraph and Telephone Corp
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Publication date
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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C03GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03BMANUFACTURE, SHAPING, OR SUPPLEMENTARY PROCESSES
    • C03B37/00Manufacture or treatment of flakes, fibres, or filaments from softened glass, minerals, or slags
    • C03B37/01Manufacture of glass fibres or filaments
    • C03B37/02Manufacture of glass fibres or filaments by drawing or extruding, e.g. direct drawing of molten glass from nozzles; Cooling fins therefor
    • C03B37/025Manufacture of glass fibres or filaments by drawing or extruding, e.g. direct drawing of molten glass from nozzles; Cooling fins therefor from reheated softened tubes, rods, fibres or filaments, e.g. drawing fibres from preforms
    • C03B37/027Fibres composed of different sorts of glass, e.g. glass optical fibres
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C03GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03CCHEMICAL 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
    • C03C13/00Fibre or filament compositions
    • C03C13/04Fibre optics, e.g. core and clad fibre compositions
    • C03C13/041Non-oxide glass compositions
    • C03C13/043Chalcogenide glass compositions
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C03GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03BMANUFACTURE, SHAPING, OR SUPPLEMENTARY PROCESSES
    • C03B2201/00Type of glass produced
    • C03B2201/80Non-oxide glasses or glass-type compositions
    • C03B2201/86Chalcogenide glasses, i.e. S, Se or Te glasses

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  • Glass Compositions (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 本発明はLO.5〜10ぶれの広い波長城で透過性とを
有し、特に2〜7〆のにおいて光損失の値が小さい、透
過の窓を有する光フアイバに関するものである。
従来の光フアィバはSi02を主成分としているため、
Si−○結合の振動に起因する赤外吸収が存在し、波長
領域0.6〜1.7仏肌にのみ限って光損失の低減化が
図られている。
この波長領域を越える長波長城、例えば2〜7仏のにお
いて低損失となる光フアィバを得るには、赤外吸収端が
Si02よりも長波長側に位置している素材を用いて光
フアィバを製造する必要がある。この種の赤外透過素材
として、これまでにハロゲン化物を主成分とするガラス
、KRS−5、KCI、A多1等のハラィド結晶、As
2S3に代表されるカルコゲナイドガラス等が知られて
いるが、各素材にはいずれも以下に述べるような欠点が
あるため、波長領域2〜7ぶれにおいて光損失の値が小
さい光フアィバは実現し得なかった。その理由は、ハロ
ゲン化物を主成分とするガラスについては、その含有成
分である茂F2、ZnC!2自身の潮解性、毒性のため
汎用の光フアィバ用素材としては不適当であり、またB
eF2、ZnC12を除くとガラス状態が得にくいので
ガラスフアィバを作製することは困難であるからである
また、AgCI等を用いた結晶フアィバは、結晶粒界で
の光散乱が避けられないため、光損失の低減化が困難で
あるのに加えて「加工性の点で問題があり、長尺化がむ
ずかしい。更に、カルコゲナィドガラスに関しては、A
sぶ3ガラスを用いた光フアィバが実現されているにす
ぎないが「 この偽2S3ガラスを用いた光フアィバの
光損失の値は、波長5.5山肌で2×1ぴdB/紋と大
きく、しかも毒性の強いAsを含むため「作業上の安全
性の点からも問題がある。−方ト蛇−P−S系ガラス等
船を含有しないカルコゲナイドガラスも知られているが
、この種ガラスを用いた光フアィバを実現するための研
究はほとんどなされておらず、単に赤外線透過用ガラス
(厚さは肋から節オーダー)としての性質が一部調べら
れているにすぎない。
本発明はこのような現状に鑑みてなされたものであり、
Q−P−S系ガラスを用いて光フアイバを得るに最適な
ガラス組成を明らかにし、毒性が低く「 しかも0.5
〜10山肌の広い波長城で透過性を有し、特に2〜7仏
のの波長頃的こおいて透過の窓を有するカルコゲナィド
ガラス光フアィバを提供することを目的とする。
以下に示す実施例に従い本発明の詳細を説明する。
実施例 1 まず、2成分系CeSx(x=2〜6)ガラスファィバ
を以下の手順に従って各種作製した。
純度99.999%の硫黄(S)および99.9999
9999%のゲルマニウム(W)を所定の割合で秤量し
「 肉厚3柳も内径3物協、長さi50肋の石英ガラス
管に総重量約50夕のQとSを真空封入した。次いでト
ガラス管内のS、蛇を灘拝しながら、温度800〜10
0000で20〜20斑時間にわたって加熱した後に冷
却することによりガラスブロックを得た。具体的には「
Q=33.3モル%、S=66。7モル%の蛇S2を用
いてガラスを得るには〜 loooqoで20畑寿間の
加熱を要した。
Q;14.3モル%〜 S:85.7モル%の蛇S6用
いた場合にはも800ooト20時間の加熱で十分ガラ
ス化した。また「 Sの含有量が66.7モル%と85
.7モル%の間〜すなわちxが2と6との間の領域のW
SXを用いてガラスを得るには、加熱温度および加熱時
間はともにト前述した値800〜1000qCおよび2
0〜20脚時間の範囲内であった。このように、ガラス
化に必要とされる加熱温度および加熱時間は、Sの含有
量に依存」硫黄Sが多いほども低い加熱温度〜短い加熱
時間により均一で透明なガラスが得られることが判明し
た。また「 S<66.?モル%すなわちx<2の領域
のQSxを用いた場合には、1000o○で20期時間
加熱した後に空冷しても「均一で透明なガラス試料を得
ることができなかった。このようにして得られたガラス
を切断「研摩して直径5〜8職「長さ30〜5物肋のガ
ラスロッドを得、更に「第亀図に示す線引き装置を窮い
て、直径150ム肌のアンクラッドフアィバを得た。
驚喜図において、符号軍はカルコゲナイドガラスロッド
、2は発熱体〜 乳ま不活性ガス導入口「 Wまロッド
支持管、5音まガス排出口「 蚤さまシャツ夕、7は線
引き用駆動モータ、8はカバー用石英ガラス管をそれぞ
れ示す。フアィバ化にあたっては「不活性ガス導入口3
からロッド支持管亀内に不活性ガスを供給し、発熱体2
によりガラスロッド1を線引き温度400〜700qo
で加熱しながら6〜15のノ分の線引き速度で線引きし
た。ここで「 S=66.7モル%の技S2ガラスを用
いて直径150rmの光フアィバを得るためには「 約
700o0、S=85.7モル%のWS6ガラスの場合
には約400ooの温度で線引きが可能であった。すな
わち、適正な線引き温度は400〜700qoであり「
ここで硫黄Sの含有量が多いほど低い温度で線引きが
可能であった。一方、前述したようにフアィバ化は〜不
活性ガスを流しながら常圧下で行うため、フアイバ化の
工程中にガラス表面から硫黄Sの揮発が生じた。
これは、硫黄Sの含有量が増加するほど著しくなり、S
Z85。7モル%すなわちxZ6の組成のガラスでは、
線引き工程中に硫黄Sの揮発が激しくフアィバ表面が白
色化し、フアィバ化自体が困難であった。
更に加えて「 このような硫黄Sの揮発が生じると、得
られたフアィバの散乱損失が増加し「光損失の低いフア
ィバを得ることが難しかった。以上の各実施例に基づい
て「ゲルマニウムGeと硫黄Sから成る2成分系の素材
を用いて低損失の光ファィバを得るには、蛇=167〜
33.3モル%、S:66.7〜83。
3モル%すなわち蛇Sx(2ミ又≦5)の領域の素材を
用いればよいことが分かった。
次に、技SX(2Sx≦5)系ガラスの光透過特性およ
び快S395ガラスを用いた光ファィバの光損失を測定
した。
(光損失の測定) 上述した実施例1のようにして作製した長さ1〜2仇の
WS3,5(S=77.8モル%)ガラスフアイバの光
損失を、1〜5#肌の波長領域において測定した。
その結果を第鷲図に示す。光損失の測定にあたっては〜
検出器としてlnSbを、光源としてはタングステンラ
ンプもニクロム線を用い「30肌毎にフアィバを切断し
て各出力端における各波長の出力を測定し「その出力差
から光損失を求めた。第2図においても波長4。5仏肌
近傍での光損失値は2.5×1ぴdB′奴であったが「
2.5必m近傍の吸収ピークはOH不純物による吸収
も3〜4A肌の吸収ピークはSH不純物による吸収に帰
属しており〜これらの不純物を除去すことにより、WS
X系ガラスの光ファィバの光損失を、素材の固有損失(
5×10‐2dB′物程度と推定されている)まで低減
化できる可能性があることが分かった。
(光透過特性の測定) 実施例1の方法で作製した厚さ0.5肋のWS2(S=
66.7モル%)ガラス板の光透過特性を0.25〃の
〜30仏のの波長城にわたって測定した。
その結果を第3図に示す。第3図において、このガラス
の吸収端は、紫外において約0.4仏の、赤外において
約12仏のにあるが、これら吸収端の外そう値は第4図
から分かるように、5〜7〃の波長城で5×10‐2d
B′物の低損失値を示している。この低損失値は、現在
ガラスフアィバとして広く知られている石英ガラス系フ
アィバの最低損失値の約うに相当するものである。また
、本発明光ファィバに用いるWSX((2≦x≦5)系
のガラスは、上記○eS2(S=66.7モル%)ガラ
スとほぼ同様の光透過特性を示しており、2〜7rの波
長城において1船′物程度以下の低損失値を実現できる
可能性のあることが分かった。実施例 2 次に実施例1と同機の手順で3成分Q−P−S系ガラス
において、各種組成のガラスおよびガラスフアィバを作
製し、ガラスフアィバ作製に最適なガラス組成範囲を明
らかにした。
WS2に燐Pを少量添加した蛇S2P,/3(Q=30
モル%、S=60モル%、P=10モル%)においては
、ガラス化は950qo、80時間の加熱で十分であっ
た。
10モル%以下の燐Pを添加した場合、ガラス化が容易
に行われることがわかった。
ところが、燐Pの含有量を、QS2Pにおける燐Pの割
合以上、すなわち>25モル%にすると「均一で透明な
ガラスが得られなくなった。一方、Q一P−S系のフア
ィバ化に際してはt隣Pを11モル%以上に増加させる
と、表面からの硫黄S、燐Pの揮発が増大し、低損失な
フアィバが得られなくなることがわかった。
同様にして、Q、P、Sの各種配合比についてガラスお
よびフアィバを作製した結果、Q=15〜33.3モル
%、Pニ0〜10モル%、S:60〜83.3モル%の
配合比、すなわち、第5図の斜線を施した領域内の配合
比においてのみ、2×1ぴdB′物程度以下の低損失な
光フアイバを作製できることが分かった。
次いで、この種Pe一P−S系のガラスフアイバの光損
失を測定した。
(光損失の測定) QS2.5P,/3(Qニ26。
1モル%、Sニ65.2モル%、P=8.7モル%)ガ
ラスフアィバの光損失を約1〜5ムの波長城において測
定した例を第6図に示す。
第6図において、波長2仏の近傍で、4×lぴ船′鰍、
4.5山肌近傍で4×lぴdB′舷の低損失値が得られ
た。この様にQ−P一S系ガラスフアィバでは、適正な
組成域内のガラスを用いることにより、2〜7山肌帯で
比較的低額失な値を得ることができることが分かった。
実施例 3 次いで、第5図に示した光ファィバ作製に適するガラス
組成領域内のガラスの屈折率を測定したところ、硫黄S
および燐Pの含有量が増加するにつれて増大していた。
そこで、戊S3P,/3ガラスおよびこのガラスより屈
折率の低いWS3ガラスのブロックをそれぞれ円柱状お
よび円筒状のロッド‘こ加工し、それぞれをコアおよび
クラッドとするいわゆるロッドインチューブ法により、
ステップ状の屈折率分布を有する光フアィバを線引きし
た。コア、クラッドーこそれぞれ用いる2種類のガラス
の熱膨張係数は共に20〜25×10‐6であり、熱的
なマッチングは良好で、外径160山肌、コア蓬約50
仏肌の光フアィバを、約low/分の速度で数十机線引
く二とができた。しかして、比較的取扱い易い太径の屈
折率階段形光ファィバを、戊−P−S系ガラスをコアと
し、Q−S系ガラスをクラッドとして作製できることも
分かった。以上説明したように、本発明による蛇‐S系
または蛇−P−S系力ルコゲナィドガラスは毒性が低く
、しかもそのガラス組成を戊申15〜33.3モル%、
Pニ0〜10モル%、Sニ60〜83.3モル%とする
ことにより、カルコゲナイドガラスのガラス化およびフ
アィバ化が容易となり、2〜7r机の波長城における光
伝送損失を低減させた光フアイバを実現することができ
る。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明光フアィバを作製するための線引き装置
の構成図、第2図は波長1〜5ムの領域におけるWS3
.5ガラスファィバの光損失特性曲線図、第3図はWS
2ガラス板(0.5側厚)の各波長に対する光透過特性
曲線図「第4図は紫外および赤外吸収端の外そう直線を
示す特性曲線図、第5図は光ファイバ作製に最適なガラ
ス組成領域を示す線図L第6図は波長1〜5#の領域に
おけるWS2.5P,′3ガラスファィバの光損失特性
曲線図である。 亀……カルコゲナィドガラスロッド「 2……発熱体、
3……不活性ガス導入口、4・…・心ッド支持管も5…
…ガス排出口「 6……シャツ夕、7・・・…線引き用
駆動モー夕、8……カバー用石英ガラス管。 簾も図 第Z図 第3図 第4図 第5図 第6図

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 1 ゲルマニウムを15〜33.3モル%、燐を0〜1
    0モル%、硫黄を60〜83.3モル%含むガラスによ
    りコアまたはクラツドを形成したことを特徴とする光フ
    アイバ。
JP55090697A 1980-07-04 1980-07-04 光フアイバ Expired JPS606298B2 (ja)

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