JPS5929533B2 - 光通信用ガラス繊維 - Google Patents
光通信用ガラス繊維Info
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- JPS5929533B2 JPS5929533B2 JP51134992A JP13499276A JPS5929533B2 JP S5929533 B2 JPS5929533 B2 JP S5929533B2 JP 51134992 A JP51134992 A JP 51134992A JP 13499276 A JP13499276 A JP 13499276A JP S5929533 B2 JPS5929533 B2 JP S5929533B2
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- C03B37/01—Manufacture of glass fibres or filaments
- C03B37/02—Manufacture of glass fibres or filaments by drawing or extruding, e.g. direct drawing of molten glass from nozzles; Cooling fins therefor
- C03B37/022—Manufacture of glass fibres or filaments by drawing or extruding, e.g. direct drawing of molten glass from nozzles; Cooling fins therefor from molten glass in which the resultant product consists of different sorts of glass or is characterised by shape, e.g. hollow fibres, undulated fibres, fibres presenting a rough surface
- C03B37/023—Fibres composed of different sorts of glass, e.g. glass optical fibres, made by the double crucible technique
-
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- 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
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- C03C13/04—Fibre optics, e.g. core and clad fibre compositions
- C03C13/045—Silica-containing oxide glass compositions
- C03C13/046—Multicomponent glass compositions
-
- 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
- C03C3/00—Glass compositions
- C03C3/04—Glass compositions containing silica
- C03C3/076—Glass compositions containing silica with 40% to 90% silica, by weight
- C03C3/083—Glass compositions containing silica with 40% to 90% silica, by weight containing aluminium oxide or an iron compound
- C03C3/085—Glass compositions containing silica with 40% to 90% silica, by weight containing aluminium oxide or an iron compound containing an oxide of a divalent metal
- C03C3/087—Glass compositions containing silica with 40% to 90% silica, by weight containing aluminium oxide or an iron compound containing an oxide of a divalent metal containing calcium oxide, e.g. common sheet or container glass
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- C03B2201/30—Doped silica-based glasses doped with metals, e.g. Ga, Sn, Sb, Pb or Bi
- C03B2201/32—Doped silica-based glasses doped with metals, e.g. Ga, Sn, Sb, Pb or Bi doped with aluminium
-
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-
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Description
【発明の詳細な説明】
本発明は芯ガラスと被覆ガラスとからなるステップ型の
光通信用ガラス繊維に関するものである。
光通信用ガラス繊維に関するものである。
一般に、この種の光通信用ガラス繊維は芯の周囲にそれ
よりも小さい屈折率を有する被覆が設けられているもの
で、繊維の一端から芯へ入射させた光情報を、芯と被覆
との境界面での全反射を利用して芯内に閉じ込め、他端
へ伝えようとするものである。ところで、光を利用した
通信のうち、比較的低速の通信（＜３０Ｍｂ／ｓ ）で
は信頼性、経済性の点から光源として発光ダイオード（
ＬＥＤ）が利用されている。
よりも小さい屈折率を有する被覆が設けられているもの
で、繊維の一端から芯へ入射させた光情報を、芯と被覆
との境界面での全反射を利用して芯内に閉じ込め、他端
へ伝えようとするものである。ところで、光を利用した
通信のうち、比較的低速の通信（＜３０Ｍｂ／ｓ ）で
は信頼性、経済性の点から光源として発光ダイオード（
ＬＥＤ）が利用されている。
このＬＥＤはレーザに比して比較的拡がつた発光特性を
示すため、ここに用いる光通信用ガラス繊維は高開口数
（Ｎ、Ａ）のもの、つまり受光面が大きくそれだけ多く
のパワーを伝送可能なものが、光伝送の効率化から好ま
しい。このため、光通信用ガラス繊維として芯と被覆と
の屈折率の差が比較的大きいものが検討され、たとえば
従来ＳｉＯ２、Ｎａ２ＯおよびＰｂＯからなる多成分系
ガラスを用い、この多成分系ガラスの組成害恰を適宜変
えることにより芯ガラスおよび被覆ガラスとして使用し
ガラス繊維を形成していた。しかしながら、このガラス
繊維は芯ガラスにＰｂＯを含有するため散乱損失が高く
実用性の乏しいという致命的な欠点がある。一方、ステ
ップ型の光通信用ガラス繊維の製造方法は、主として二
重ルツボ法が採用されている。
示すため、ここに用いる光通信用ガラス繊維は高開口数
（Ｎ、Ａ）のもの、つまり受光面が大きくそれだけ多く
のパワーを伝送可能なものが、光伝送の効率化から好ま
しい。このため、光通信用ガラス繊維として芯と被覆と
の屈折率の差が比較的大きいものが検討され、たとえば
従来ＳｉＯ２、Ｎａ２ＯおよびＰｂＯからなる多成分系
ガラスを用い、この多成分系ガラスの組成害恰を適宜変
えることにより芯ガラスおよび被覆ガラスとして使用し
ガラス繊維を形成していた。しかしながら、このガラス
繊維は芯ガラスにＰｂＯを含有するため散乱損失が高く
実用性の乏しいという致命的な欠点がある。一方、ステ
ップ型の光通信用ガラス繊維の製造方法は、主として二
重ルツボ法が採用されている。
この方法は同芯円状に配置した内管端部および外管端部
のオリフィスから夫々溶融した芯ガラス、被覆ガラスを
同時に自然流下させ、線引きして光通信用ガラス繊維を
造るものである。しかし、この方法は線引き作業温度、
つまり芯ガラス、被覆ガラスの溶融温度を高くして粘性
を低く抑え（通常粘度が１０６〜１０３ポイズ）、オリ
フィスからの各ガラスの自然流下を容易ならしめる必要
がある。しかし、従来の芯材料、被覆材料としての各種
多成分系ガラスを二重ルツボ法にて光通信用ガラス繊維
を製造する場合、その多成分系ガラスを上述した粘度範
囲となるように線引き作業温度を高くすると、その多成
分系ガラス固有のガラス液相温度（ガラスの結晶化温度
）は低く、その線引き作業温度に近似してくる。このた
め線引き作業に際し、ガラスの一部に結晶を生じ易くな
り、この結晶化によつて得られたガラス繊維の光伝送損
失の増加、引張り強度の低下を招く欠点があつた。この
ようなことから、本発明者は上記欠点を解消するため鋭
意研究を重ねた結果、芯材料としてＳｉＯ２、アルカリ
金属酸化物、ＣａＯ，５ＢａＯとＺｎＯの合量物の成分
からなり、かつこれらの成分値を限定した多成分系ガラ
スを使用し、一方被覆材料としてＳｉＯ２、Ａｌ２Ｏ３
、アルカリ金属酸化物およびＣａＯの成分からなり、か
つこれらの成分値を限定した多成分系ガラスを使用する
ことにより、１耐水性、耐酸性、耐アルカリ性等の耐化
学的性質が良好で、２芯用多成分系ガラスと被覆用多成
分系ガラスの各ガラス液相温度が線引き作業温度より十
分に高く、その作業時の失透を防止し、かつ線引き作業
温度（６００〜１０００℃）において両多成分系ガラス
の粘性が類似して線引き時の寸法安定性が優れ、３芯用
多成分系ガラスと被覆用多成分系ガラスとの膨脹係数の
差（Δα）が小さく（Δαく３Ｘ１０−６）、しかも４
芯の屈折率（ｎ１）が１．５４００〜１．６０００１被
覆の屈折率（Ｎ２）が１。４８００〜１．５２５０の範
囲におさめられ、開口数（ＮＡ＝Ｊ？？Ｔ）が大きい等
種々優れた特性を有する光通信用ガラス繊維を見い出し
た。
のオリフィスから夫々溶融した芯ガラス、被覆ガラスを
同時に自然流下させ、線引きして光通信用ガラス繊維を
造るものである。しかし、この方法は線引き作業温度、
つまり芯ガラス、被覆ガラスの溶融温度を高くして粘性
を低く抑え（通常粘度が１０６〜１０３ポイズ）、オリ
フィスからの各ガラスの自然流下を容易ならしめる必要
がある。しかし、従来の芯材料、被覆材料としての各種
多成分系ガラスを二重ルツボ法にて光通信用ガラス繊維
を製造する場合、その多成分系ガラスを上述した粘度範
囲となるように線引き作業温度を高くすると、その多成
分系ガラス固有のガラス液相温度（ガラスの結晶化温度
）は低く、その線引き作業温度に近似してくる。このた
め線引き作業に際し、ガラスの一部に結晶を生じ易くな
り、この結晶化によつて得られたガラス繊維の光伝送損
失の増加、引張り強度の低下を招く欠点があつた。この
ようなことから、本発明者は上記欠点を解消するため鋭
意研究を重ねた結果、芯材料としてＳｉＯ２、アルカリ
金属酸化物、ＣａＯ，５ＢａＯとＺｎＯの合量物の成分
からなり、かつこれらの成分値を限定した多成分系ガラ
スを使用し、一方被覆材料としてＳｉＯ２、Ａｌ２Ｏ３
、アルカリ金属酸化物およびＣａＯの成分からなり、か
つこれらの成分値を限定した多成分系ガラスを使用する
ことにより、１耐水性、耐酸性、耐アルカリ性等の耐化
学的性質が良好で、２芯用多成分系ガラスと被覆用多成
分系ガラスの各ガラス液相温度が線引き作業温度より十
分に高く、その作業時の失透を防止し、かつ線引き作業
温度（６００〜１０００℃）において両多成分系ガラス
の粘性が類似して線引き時の寸法安定性が優れ、３芯用
多成分系ガラスと被覆用多成分系ガラスとの膨脹係数の
差（Δα）が小さく（Δαく３Ｘ１０−６）、しかも４
芯の屈折率（ｎ１）が１．５４００〜１．６０００１被
覆の屈折率（Ｎ２）が１。４８００〜１．５２５０の範
囲におさめられ、開口数（ＮＡ＝Ｊ？？Ｔ）が大きい等
種々優れた特性を有する光通信用ガラス繊維を見い出し
た。
以下、本発明を詳細に説明する。
本発明の光通信用ガラス繊維は、
（Ａ）重量比にて、ＳｉＯ２３５〜５５％、アルカリ金
属酸化物１３〜２１％及びＣａＯ２〜１２％、ＢａＯ５
〜３５％、ＺｎＯ５〜２０％で、かつこれらＣａＯとＢ
ａＯとＺｎＯの合量物２７〜５２％からなる芯用多成分
ガラスと、（Ｂ重量比にて、ＳｌＯ２７Ｏ〜７８％、Ａ
ｌ２Ｏ３ｌ〜５％、アルカリ金属酸化物１７〜２３％及
びＣａＯｌ〜５％からなる被覆用多成分ガラスと、から
形成されるものである。
属酸化物１３〜２１％及びＣａＯ２〜１２％、ＢａＯ５
〜３５％、ＺｎＯ５〜２０％で、かつこれらＣａＯとＢ
ａＯとＺｎＯの合量物２７〜５２％からなる芯用多成分
ガラスと、（Ｂ重量比にて、ＳｌＯ２７Ｏ〜７８％、Ａ
ｌ２Ｏ３ｌ〜５％、アルカリ金属酸化物１７〜２３％及
びＣａＯｌ〜５％からなる被覆用多成分ガラスと、から
形成されるものである。
次に、上記芯用多成分系ガラスの各成分値を限定した理
由について述べる。
由について述べる。
（１Ａ） ＳｉＯ２
ＳｉＯ２は芯の骨格を形成する成分であり、その含有量
を３５重量％未満にすると、耐水性が低下し、一方その
含有量が５５重量％を越えると、他の成分との関係から
高屈折率を有する芯が得られないからであり、好ましい
範囲は４５〜５５重量％である。
を３５重量％未満にすると、耐水性が低下し、一方その
含有量が５５重量％を越えると、他の成分との関係から
高屈折率を有する芯が得られないからであり、好ましい
範囲は４５〜５５重量％である。
（２Ａ） アルカリ金属酸化物
アルカリ金属酸化物はＮａ２Ｏ．Ｋ２Ｏ、Ｌｉ２Ｏから
なり、線引き作業性を改善する点で有効な成分である。
なり、線引き作業性を改善する点で有効な成分である。
アルカリ金属酸化物の含有量を１３重量％未満にすると
、芯が硬くなつて被覆との粘性差が大きくなり、一方そ
の含有量が２１重量％を越えると、耐水性が低下して好
ましくなく、望ましい範囲は１５〜１９重量％である。
（３Ａ） ＣａＯとＢａＯとＺｎＯの合量物ＣａＯの配
合割合は、２〜１２重量％であり、２重量％未満ならば
、失透し易く、１２重量％を越えると均一なガラスが、
得られない。
、芯が硬くなつて被覆との粘性差が大きくなり、一方そ
の含有量が２１重量％を越えると、耐水性が低下して好
ましくなく、望ましい範囲は１５〜１９重量％である。
（３Ａ） ＣａＯとＢａＯとＺｎＯの合量物ＣａＯの配
合割合は、２〜１２重量％であり、２重量％未満ならば
、失透し易く、１２重量％を越えると均一なガラスが、
得られない。
望ましい範囲は、３〜８重量％である。ＺｎＯの配合割
合は、５〜２０重量％であり、５重量％未満ならば、失
透し易く、２０重量％を越えると均一なガラスが得られ
ない。
合は、５〜２０重量％であり、５重量％未満ならば、失
透し易く、２０重量％を越えると均一なガラスが得られ
ない。
望ましい範囲は、８〜１５重量％である。ＢａＯの配合
害拾は、５〜３５重量％であり、５重量％未満ならば、
所期の屈折率要求を満たすことができず、３５重量％を
越えると失透し易くなる。
害拾は、５〜３５重量％であり、５重量％未満ならば、
所期の屈折率要求を満たすことができず、３５重量％を
越えると失透し易くなる。
望ましい範囲は、１０〜３２重量％である。また、この
ＣａＯ．ＺｎＯ，．ＢａＯは、特に、屈折率の増加に寄
与する成分であり、合計量で、２７重量％未満であると
、所期の屈折率要求を、満たすことができず、５２重量
％を越えると失透し易くなる。
ＣａＯ．ＺｎＯ，．ＢａＯは、特に、屈折率の増加に寄
与する成分であり、合計量で、２７重量％未満であると
、所期の屈折率要求を、満たすことができず、５２重量
％を越えると失透し易くなる。
望ましい範囲は、３０〜４８重量％である。また、上記
被覆用多成分系ガラスの各成分を限定した理由について
述べる。
被覆用多成分系ガラスの各成分を限定した理由について
述べる。
（１Ｂ） ＳｌＯ２
ＳｌＯ２は被覆の骨格を形成するものであり、その含有
量が７０重量％未満では耐酸性が低下し、一方その含有
量が７８重量％を越えると、屈折率が低くなり過ぎるか
らであり、好ましい範囲は７２〜７６重量％である。
量が７０重量％未満では耐酸性が低下し、一方その含有
量が７８重量％を越えると、屈折率が低くなり過ぎるか
らであり、好ましい範囲は７２〜７６重量％である。
（２Ｂ） Ａｌ２Ｏ３
Ａｌ２Ｏ３は被覆の耐水性の改善化に寄与するものであ
る。
る。
Ａｌ２Ｏ３の含有量が１重量％未満では耐水性の改善化
が期待できず、一方その含有量が５重量％を越えると、
失透し易くなるからであり、好ましい範囲は１〜４重量
％である。（３Ｂ） アルカリ金属酸化物アルカリ金属
酸化物は主にＮａ２Ｏ．Ｋ２Ｏ、Ｌｉ２Ｏからなり、線
引き作業性を改善する点で有効な成分である。
が期待できず、一方その含有量が５重量％を越えると、
失透し易くなるからであり、好ましい範囲は１〜４重量
％である。（３Ｂ） アルカリ金属酸化物アルカリ金属
酸化物は主にＮａ２Ｏ．Ｋ２Ｏ、Ｌｉ２Ｏからなり、線
引き作業性を改善する点で有効な成分である。
アルカリ金属酸化物の含有量が１７重量％未満では高温
粘性が高く、線引き作業が困難となり、一方その含有量
が２３重量％を越えると、耐水性が低下するからであり
、好ましくは１７〜２２重量％の範囲である。（４Ｂ）
ＣａＯＣａＯは耐水性の向上化、屈折率の増加の効果
を有するものである。
粘性が高く、線引き作業が困難となり、一方その含有量
が２３重量％を越えると、耐水性が低下するからであり
、好ましくは１７〜２２重量％の範囲である。（４Ｂ）
ＣａＯＣａＯは耐水性の向上化、屈折率の増加の効果
を有するものである。
ＣａＯの含有量が１重量％未満では所望の効果を充分達
成できず、一方その含有量が５重量％を越えると、失透
し易くなるからであり、好ましい範囲は２〜４．５重量
％の範囲である。次に本発明の実施例を説明する。
成できず、一方その含有量が５重量％を越えると、失透
し易くなるからであり、好ましい範囲は２〜４．５重量
％の範囲である。次に本発明の実施例を説明する。
実施例 １〜８
下記第１表〜第４表に示す如く組成割合が夫々異なる８
種の芯用多成分系ガラスおよび被覆用多成分系ガラスを
二重ルツボ法により、７９０℃の温度下で線引きして８
種の光通信用ガラス繊維（芯径８０μ、外径１５０μ）
を得た。
種の芯用多成分系ガラスおよび被覆用多成分系ガラスを
二重ルツボ法により、７９０℃の温度下で線引きして８
種の光通信用ガラス繊維（芯径８０μ、外径１５０μ）
を得た。
しかして、得られた各光通信用ガラス繊維の芯※くおよ
び被覆における屈折率（ｎ）、開口数（芯の屈折率をｎ
１、被覆の屈折率をＮ２とした場合、ｆ汽「警Ｘの計算
式から求められる）、熱膨脹係数（α）、軟化温度（Ｔ
ｓ）、耐水性、耐酸性、耐アルカリ性、１０３、１０４
、１０５、１０６ポイズになる温度、失透傾向、並びに
それらガラス繊維の８００ｎｍの光を用いた場合の伝送
損失（ＤＢ／Ｋｍ）を調べた。
び被覆における屈折率（ｎ）、開口数（芯の屈折率をｎ
１、被覆の屈折率をＮ２とした場合、ｆ汽「警Ｘの計算
式から求められる）、熱膨脹係数（α）、軟化温度（Ｔ
ｓ）、耐水性、耐酸性、耐アルカリ性、１０３、１０４
、１０５、１０６ポイズになる温度、失透傾向、並びに
それらガラス繊維の８００ｎｍの光を用いた場合の伝送
損失（ＤＢ／Ｋｍ）を調べた。
その結果を同第１表〜第４表に併記した。なお、耐水性
、耐酸性、耐アルカリ性は次のような試験により求めた
。
、耐酸性、耐アルカリ性は次のような試験により求めた
。
（１）耐水性；目開き０．５ｍｍ（１）ＪＩＳ標準篩に
パスし、目開き０．３闘の同標準篩にパスしない粉末試
料５．０７を、１００ｍ１の蒸留水に浸し沸騰湯浴中で
、１時間加熱した後、その溶液を０．０１Ｎ−ＨＣｌ溶
液で滴定し、その滴定した量（ｍｌ）で耐水性の優、劣
を求める。
パスし、目開き０．３闘の同標準篩にパスしない粉末試
料５．０７を、１００ｍ１の蒸留水に浸し沸騰湯浴中で
、１時間加熱した後、その溶液を０．０１Ｎ−ＨＣｌ溶
液で滴定し、その滴定した量（ｍｌ）で耐水性の優、劣
を求める。
（支）耐酸性：２０．２４％濃度のＨＣｌ水溶液に２０
〜３０メツシユの粉末試料を加え、１時間加熱した後の
減量割合（％）を求める。
〜３０メツシユの粉末試料を加え、１時間加熱した後の
減量割合（％）を求める。
（３）耐アルカリ性；２Ｎ−ＮａＯＨ水溶液に、２０〜
３０メツシユの粉末試料を加え、１時間加熱した時の減
量割合（％）を求める。
３０メツシユの粉末試料を加え、１時間加熱した時の減
量割合（％）を求める。
Claims (1)
- １ （Ａ）重量比にて、ＳｉＯ＿２３５〜５５％、アル
カリ金属酸化物１３〜２１％及びＣａＯ２〜１２％、Ｂ
ａＯ５〜３５％、ＺｎＯ５〜２０％で、かつこれらＣａ
ＯとＢａＯとＺｎＯの合量物２７〜５２％からなる芯用
多成分ガラスと、（Ｂ）重量比にて、ＳｉＯ＿２７０〜
７８％、Ａｌ＿２Ｏ＿３１〜５％、アルカリ金属酸化物
１７〜２３％及びＣａＯ１〜５％からなる被覆用多成分
ガラスと、から形成される光通信用ガラス繊維。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP51134992A JPS5929533B2 (ja) | 1976-11-10 | 1976-11-10 | 光通信用ガラス繊維 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP51134992A JPS5929533B2 (ja) | 1976-11-10 | 1976-11-10 | 光通信用ガラス繊維 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5360240A JPS5360240A (en) | 1978-05-30 |
| JPS5929533B2 true JPS5929533B2 (ja) | 1984-07-21 |
Family
ID=15141396
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP51134992A Expired JPS5929533B2 (ja) | 1976-11-10 | 1976-11-10 | 光通信用ガラス繊維 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5929533B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6152633U (ja) * | 1984-09-07 | 1986-04-09 |
-
1976
- 1976-11-10 JP JP51134992A patent/JPS5929533B2/ja not_active Expired
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6152633U (ja) * | 1984-09-07 | 1986-04-09 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS5360240A (en) | 1978-05-30 |
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