JPS62119122A - 屈折率分布を有するガラス体の製造方法 - Google Patents
屈折率分布を有するガラス体の製造方法Info
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- JPS62119122A JPS62119122A JP25830985A JP25830985A JPS62119122A JP S62119122 A JPS62119122 A JP S62119122A JP 25830985 A JP25830985 A JP 25830985A JP 25830985 A JP25830985 A JP 25830985A JP S62119122 A JPS62119122 A JP S62119122A
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- silica gel
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- 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
- C03C23/00—Other surface treatment of glass not in the form of fibres or filaments
- C03C23/008—Other surface treatment of glass not in the form of fibres or filaments comprising a lixiviation step
-
- 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
- C03C1/00—Ingredients generally applicable to manufacture of glasses, glazes, or vitreous enamels
- C03C1/006—Ingredients generally applicable to manufacture of glasses, glazes, or vitreous enamels to produce glass through wet route
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- Glass Compositions (AREA)
- Glass Melting And Manufacturing (AREA)
- Manufacture, Treatment Of Glass Fibers (AREA)
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】
［発明の前日と目的］
本発明は厚み方向に屈折率分布を有するガラス体の製造
方法に係り、特に光フ？イバ母材、ロッドレンズ、その
他の光学部品などに適用されるガラス体の製造方法に関
する。
方法に係り、特に光フ？イバ母材、ロッドレンズ、その
他の光学部品などに適用されるガラス体の製造方法に関
する。
従来、ガラス体に、その厚み方向に屈折率分布を設ける
方法として、イオン交換法、ＣＶＤ法などが知られてい
る。イオン交換法では、例えば、［ＡＤｐｉｅｄ
Ｐｈｙｓｉｃｓ：Ｖｏｌ、１９゜Ｎα１７．１１１３
（１９８０）１に見られるように、イオン交換可能なＴ
ｆ！＋やＮａ＋を含有するホウ硅酸ガラスロッドを５３
０〜５５０℃のＫＮＯ３溶融塩中で５０〜１００時間処
理し、さらに、切断、研磨加工する。この方法では、ガ
ラス０ツドを溶融塩中に長時間保持するという極めて作
業環境の悪い工程が必要である。また、用いる材料がア
ルカリを含有しているものなので、耐候性の点からみて
も信頼性に乏しいものであった。
方法として、イオン交換法、ＣＶＤ法などが知られてい
る。イオン交換法では、例えば、［ＡＤｐｉｅｄ
Ｐｈｙｓｉｃｓ：Ｖｏｌ、１９゜Ｎα１７．１１１３
（１９８０）１に見られるように、イオン交換可能なＴ
ｆ！＋やＮａ＋を含有するホウ硅酸ガラスロッドを５３
０〜５５０℃のＫＮＯ３溶融塩中で５０〜１００時間処
理し、さらに、切断、研磨加工する。この方法では、ガ
ラス０ツドを溶融塩中に長時間保持するという極めて作
業環境の悪い工程が必要である。また、用いる材料がア
ルカリを含有しているものなので、耐候性の点からみて
も信頼性に乏しいものであった。
一方、ＣＶＤ法では、高シリカ系の材料が使われるので
、信頼性が高くなるが、添加できる金属元素がＧｅなの
で、大きな屈折率分布を付与するには多機に添加する必
要がある。しかしＱｅを多伍に添加すると熱膨張係数の
差により、焼結時にクラックが発生する。従って、小さ
な屈折率を付与するには適するが、大きな屈折率を付与
することは困難であった。また、製造速度が遅く高価に
なるという難点もあった。
、信頼性が高くなるが、添加できる金属元素がＧｅなの
で、大きな屈折率分布を付与するには多機に添加する必
要がある。しかしＱｅを多伍に添加すると熱膨張係数の
差により、焼結時にクラックが発生する。従って、小さ
な屈折率を付与するには適するが、大きな屈折率を付与
することは困難であった。また、製造速度が遅く高価に
なるという難点もあった。
本発明の目的は、上記難点を解決し、比較的緩やかな条
件 で安価に生産することができる、屈折率部分を有す
るガラス体の製造方法を提供するにある。
件 で安価に生産することができる、屈折率部分を有す
るガラス体の製造方法を提供するにある。
［発明の概要１
本発明は、シリコン以外の金属として少なくともＴａ成
分とＢ成分を添加したシリカゲルを、沸点以下の温度の
弗化水素酸溶液中に少なくとも１回浸漬し、前記添加し
たＴａ成分と８成分の一部分を溶出した後、乾燥、焼結
処理を行なうことを特徴とするものである。
分とＢ成分を添加したシリカゲルを、沸点以下の温度の
弗化水素酸溶液中に少なくとも１回浸漬し、前記添加し
たＴａ成分と８成分の一部分を溶出した後、乾燥、焼結
処理を行なうことを特徴とするものである。
［実施例］
以下、本発明の詳細な説明する。
１０モル％のＴａ （ＯＣＺ Ｈ＆ ）と５モル％Ｂ（
ＯＣＺ Ｈ５）３を含有するＳ！（ＯＣＨ３）＋１モル
に、８モルのアルコールおよび２モルの１／１００規定
のＮＨａＯＨ水溶液を加えて加水分解し、第１図に示す
ように内径８Ｍのガラス容器１内でシリカゲル化し、ウ
ェットゲル２を作成した。このシリカゲルの一部分を２
０ｃｃの０．１重量％弗化水素酸水溶液に室温で約４時
間浸漬し、次いで水に室温で約３時間浸漬し、さらにメ
タノールと水との１対１の混合液に室温で約１時間浸漬
し、最優にメタノール中に約１時間浸漬して洗浄した。
ＯＣＺ Ｈ５）３を含有するＳ！（ＯＣＨ３）＋１モル
に、８モルのアルコールおよび２モルの１／１００規定
のＮＨａＯＨ水溶液を加えて加水分解し、第１図に示す
ように内径８Ｍのガラス容器１内でシリカゲル化し、ウ
ェットゲル２を作成した。このシリカゲルの一部分を２
０ｃｃの０．１重量％弗化水素酸水溶液に室温で約４時
間浸漬し、次いで水に室温で約３時間浸漬し、さらにメ
タノールと水との１対１の混合液に室温で約１時間浸漬
し、最優にメタノール中に約１時間浸漬して洗浄した。
この後、Ｖ温から洗浄液の沸点を越えない１２０℃の温
度まで、１時間に１℃の速度で昇温して徐々に乾燥し、
電気−４を用いて１２００℃で焼結処理を行ないガラス
化して直径２．６ａｍ。
度まで、１時間に１℃の速度で昇温して徐々に乾燥し、
電気−４を用いて１２００℃で焼結処理を行ないガラス
化して直径２．６ａｍ。
長さ約１０ｍのがラスロッドを得た。このガラス０ツド
を、その軸に直角に切断して直径方向の屈折率分布を測
定したところ、第２図の曲線５に示すように、中心部分
で高く、周辺部分で低い屈折率分布を有することがわか
った。
を、その軸に直角に切断して直径方向の屈折率分布を測
定したところ、第２図の曲線５に示すように、中心部分
で高く、周辺部分で低い屈折率分布を有することがわか
った。
さらに、この屈折率分布を詳細に調べたところ、中心の
屈折率をｎｏ、半径ｒの位置における屈折率をｎ （ｒ
）とし、ａを定数としたときｎ （ｒ）＝ｎｏ （１
−ａｒ２ ）に近い屈折率分布を有することがわかった
。すなわち、中心の屈折率ｎｏ ＝１．５５３．外周の
屈折率ｎｌ ＝１．４５７となり大ぎな屈折率分布を有
するものであった。
屈折率をｎｏ、半径ｒの位置における屈折率をｎ （ｒ
）とし、ａを定数としたときｎ （ｒ）＝ｎｏ （１
−ａｒ２ ）に近い屈折率分布を有することがわかった
。すなわち、中心の屈折率ｎｏ ＝１．５５３．外周の
屈折率ｎｌ ＝１．４５７となり大ぎな屈折率分布を有
するものであった。
本発明者らの実験によれば、Ｔａ成分とＢ成分の添加ｍ
および溶出液の濃度が決まれば、シリカゲルの直径（ま
たは厚み）、シリカゲルの密度。
および溶出液の濃度が決まれば、シリカゲルの直径（ま
たは厚み）、シリカゲルの密度。
溶出液間、溶出時間、溶出温度の昇温および降温速度の
制御などの条件を変えることにより、屈折率分布形状を
制約することができる。
制御などの条件を変えることにより、屈折率分布形状を
制約することができる。
なお、組成として、５ｉＯｚの屈折率を高めるＴａ成分
と、逆に屈折率を低めるＢ成分を併用することで、その
屈折率の変化の差により、屈折率分布の微調整が可能で
ある。
と、逆に屈折率を低めるＢ成分を併用することで、その
屈折率の変化の差により、屈折率分布の微調整が可能で
ある。
溶出液の弗化水素Ｍ濃度は、０．０１％重量以下ではＴ
ａ成分が溶出されない。一方、１０％重量以上では３ｉ
成分の溶出も署しくシリカゲルの溶解がおこる。
ａ成分が溶出されない。一方、１０％重量以上では３ｉ
成分の溶出も署しくシリカゲルの溶解がおこる。
溶出時間は、溶出液濃度だけでなく、シリカゲルの＠度
すなわち多孔質ゲルの細孔径およびシリカゲルのサイズ
によって決まるものである。たとえば、細孔径が２倍に
なれば、溶出時間は約半分に、また、サイズが２倍にな
れば、溶出時間は約半分に、また、サイズが２侶になれ
ば、逆に４倍になる。シリガルの密度とサイズが同一の
ものに対しては、時間が長いほど全体の溶出量は多くな
るが、中心部分と周辺部分の屈折率ざが小さくなる。
すなわち多孔質ゲルの細孔径およびシリカゲルのサイズ
によって決まるものである。たとえば、細孔径が２倍に
なれば、溶出時間は約半分に、また、サイズが２倍にな
れば、溶出時間は約半分に、また、サイズが２侶になれ
ば、逆に４倍になる。シリガルの密度とサイズが同一の
ものに対しては、時間が長いほど全体の溶出量は多くな
るが、中心部分と周辺部分の屈折率ざが小さくなる。
たとえば、上記実施例では、溶出時間を２０時時間風長
した場合はほとんど屈折率差が見られなくなった。した
がって、いたずらに、長時間溶出を続けることは好まし
くなく、シリカゲルのサイズなどによっておのずから溶
出時間の上限が決まる。
した場合はほとんど屈折率差が見られなくなった。した
がって、いたずらに、長時間溶出を続けることは好まし
くなく、シリカゲルのサイズなどによっておのずから溶
出時間の上限が決まる。
溶出温度は、室温でも十分可能であるが、溶出時間の短
縮のため必要に応じて溶出液の沸点近くまで上げたり、
また、屈折率分布形状を変化させるために、昇温および
降温操作を行なうことができる。
縮のため必要に応じて溶出液の沸点近くまで上げたり、
また、屈折率分布形状を変化させるために、昇温および
降温操作を行なうことができる。
上記実施例においては、溶出液による溶出処理後、水、
次いで水とメタノールの混合液、さらにメタノール中に
浸漬してシリカゲルを洗浄したが、この工程は必ずしも
必要とはしない。しかしながら、溶出量が多い場合、あ
るいは溶出液の濃度が高い場合に、溶出成分や溶出液の
成分が、多孔質のシリカゲルの表面に付着し、焼結時に
結晶化や割れを生じさせたりする。これを防止するため
にシリカゲルを洗浄りるわけであるが、洗浄液としては
、水のほかに、特に、溶出成分を洗浄するのには、メタ
ノール、エタノール、プロパツールなどが好ましい。
次いで水とメタノールの混合液、さらにメタノール中に
浸漬してシリカゲルを洗浄したが、この工程は必ずしも
必要とはしない。しかしながら、溶出量が多い場合、あ
るいは溶出液の濃度が高い場合に、溶出成分や溶出液の
成分が、多孔質のシリカゲルの表面に付着し、焼結時に
結晶化や割れを生じさせたりする。これを防止するため
にシリカゲルを洗浄りるわけであるが、洗浄液としては
、水のほかに、特に、溶出成分を洗浄するのには、メタ
ノール、エタノール、プロパツールなどが好ましい。
なお、場合によって、急激に水の浸漬からアルコールの
浸漬に変えると、シリカゲル内部へのアルコールの浸透
圧による応力が生じるためか、シリカゲル中にクラック
が発生し易くなる。これを緩和するには、−磨水とアル
コールとの混合液に浸漬するのが有効である。また、必
要に応じて洗浄操作をくり返して行なうことが好ましい
。洗浄時間および温度は、溶出時間、温度条件と同様に
シリカゲルの密度およびサイズによって下限条件が決ま
る。
浸漬に変えると、シリカゲル内部へのアルコールの浸透
圧による応力が生じるためか、シリカゲル中にクラック
が発生し易くなる。これを緩和するには、−磨水とアル
コールとの混合液に浸漬するのが有効である。また、必
要に応じて洗浄操作をくり返して行なうことが好ましい
。洗浄時間および温度は、溶出時間、温度条件と同様に
シリカゲルの密度およびサイズによって下限条件が決ま
る。
上記実施例ではアルコキシドの加水分解により得られた
シリカゲルを用いたが、本発明の実施にあたっては、少
なくともＴａ成分と８成分の添加された多孔質のシリカ
ゲルであればいかなるものも使用できる。
シリカゲルを用いたが、本発明の実施にあたっては、少
なくともＴａ成分と８成分の添加された多孔質のシリカ
ゲルであればいかなるものも使用できる。
また、添加される金属としては、Ｔａ成分とＢ成分とこ
れら以外の成分とが同時に添加されたものでも同様の効
果を得ることができる。
れら以外の成分とが同時に添加されたものでも同様の効
果を得ることができる。
また、以上の実施例は、ロンド状ガラス体に関するもの
であるが、板状のシリカゲルを用いれば板の厚み方向に
屈折率分布を有する板ガラス体が作成できる。
であるが、板状のシリカゲルを用いれば板の厚み方向に
屈折率分布を有する板ガラス体が作成できる。
［発明の効果］
以上説明したように、本発明によれば、溶出液によるシ
リカゲルの処理温度は比較的低温で良く、かつ短時間の
処理操作で所望の屈折率部分を有するガラス体を作成す
ることができる。また、Ｔａ成分と８成分は少量の添加
で済むことから烏シリカガラス体が得られ、耐候性並び
に耐熱性が優れ、高温環境での使用に適するものである
。
リカゲルの処理温度は比較的低温で良く、かつ短時間の
処理操作で所望の屈折率部分を有するガラス体を作成す
ることができる。また、Ｔａ成分と８成分は少量の添加
で済むことから烏シリカガラス体が得られ、耐候性並び
に耐熱性が優れ、高温環境での使用に適するものである
。
さらに本発明によれば、済度化が容易なために低価格で
生産できるなどの工業的効果を奏することができる。
生産できるなどの工業的効果を奏することができる。
第１図は本発明による作業工程の例を示す説明図、第２
図は本発明の一実施例により得られたガラスロンドの屈
折率分布を示すグラフである。 １・・・ガラス容器。 ２・・・ウェットゲル。 ３・・・溶 出 液。 ４・・・電 気 炉。 ５・・・屈折率分布屈曲。
図は本発明の一実施例により得られたガラスロンドの屈
折率分布を示すグラフである。 １・・・ガラス容器。 ２・・・ウェットゲル。 ３・・・溶 出 液。 ４・・・電 気 炉。 ５・・・屈折率分布屈曲。
Claims (6)
- （１）シリコン以外の金属として少なくともＴａ成分と
Ｂ成分を添加したシリカゲルを、沸点以下の温度の弗化
水素酸溶液中に少なくとも１回浸漬し、前記添加したＴ
ａ成分とＢ成分の一部分を溶出した後、乾燥、焼結処理
を行なうことを特徴とする屈折率分布を有するガラス体
の製造方法。 - （２）前記弗化水素酸溶液が、０．０１〜１０重量％の
弗化水素酸水溶液から成る特許請求の範囲第１項記載の
屈折率分布を有するガラス体の製造方法。 - （３）前記溶出後、乾燥、焼結処理を行なう前に、シリ
カゲルを少なくとも１回洗浄液で洗浄する特許請求の範
囲第１項または第２項記載の屈折率分布を有するガラス
体の製造方法。 - （４）前記洗浄液が、水、メタノール、エタノール、プ
ロパノールから選ばれた少なくとも１種からなる特許請
求の範囲第３項記載の屈折率分布を有するガラス体の製
造方法。 - （５）前記溶出液への浸漬が、室温から溶出液の沸点近
傍までの間の温度を制御しながら、昇温、降温操作する
ものである特許請求の範囲第１項乃至第４項のいずれか
の項記載の屈折率分布を有するガラス体の製造方法。 - （６）前記乾燥が、室温から洗浄液の沸点までの温度を
制御しながら昇温、降温操作するものである特許請求の
範囲第１項乃至第５項のいずれかの項記載の屈折率分布
を有するガラス体の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP25830985A JPS62119122A (ja) | 1985-11-18 | 1985-11-18 | 屈折率分布を有するガラス体の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP25830985A JPS62119122A (ja) | 1985-11-18 | 1985-11-18 | 屈折率分布を有するガラス体の製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS62119122A true JPS62119122A (ja) | 1987-05-30 |
Family
ID=17318458
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP25830985A Pending JPS62119122A (ja) | 1985-11-18 | 1985-11-18 | 屈折率分布を有するガラス体の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS62119122A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1998042627A1 (en) * | 1997-03-20 | 1998-10-01 | Pilkington Plc | Sol-gel synthesis of alkali-free borosilicate glass |
| WO2006112003A1 (ja) * | 2005-04-12 | 2006-10-26 | Toyo Glass Co., Ltd. | Ｇｒｉｎレンズの製造方法及びｇｒｉｎレンズ |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6042239A (ja) * | 1983-08-12 | 1985-03-06 | Hitachi Ltd | 屈折率分布を有するガラス体の製造方法 |
-
1985
- 1985-11-18 JP JP25830985A patent/JPS62119122A/ja active Pending
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6042239A (ja) * | 1983-08-12 | 1985-03-06 | Hitachi Ltd | 屈折率分布を有するガラス体の製造方法 |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1998042627A1 (en) * | 1997-03-20 | 1998-10-01 | Pilkington Plc | Sol-gel synthesis of alkali-free borosilicate glass |
| WO2006112003A1 (ja) * | 2005-04-12 | 2006-10-26 | Toyo Glass Co., Ltd. | Ｇｒｉｎレンズの製造方法及びｇｒｉｎレンズ |
| JPWO2006112003A1 (ja) * | 2005-04-12 | 2008-11-20 | 東洋ガラス株式会社 | Ｇｒｉｎレンズの製造方法及びｇｒｉｎレンズ |
| US7921672B2 (en) | 2005-04-12 | 2011-04-12 | Toyo Glass Co., Ltd. | Method for manufacturing GRIN lens |
| JP4855933B2 (ja) * | 2005-04-12 | 2012-01-18 | 東洋ガラス株式会社 | Ｇｒｉｎレンズの製造方法及びｇｒｉｎレンズ |
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