(57)【要約】【課題】コアとクラッドにある程度以上の屈折率差があり、かつ、双方の熱膨張係数ができるだけ近く、耐紫外線特性を有するコア用、及びクラッド用の多成分系ガラスと、これらを用いた石英ファイバに代わる廉価な耐紫外線光ファイバを提供する。【解決手段】モル％でＳｉＯ２  が５０〜５５％、Ｂ２  Ｏ３  が１０〜１７％、ＫＦが１９〜２５％、ＡｌＦ３  が７〜１０％、Ａｌ２  Ｏ３  が１〜５％からなる耐紫外線光ファイバのクラッド用多成分ガラス、モル％でＳｉＯ２  が４４〜６０％、Ｂ２  Ｏ３  が８〜１６％、ＫＦが２５〜３５％、ＺｒＯ２  が０．１〜１２％、Ｌａ２Ｏ３が０〜１０％、Ｋ２Ｏが０〜５％からなる耐紫外線光ファイバのコア用多成分ガラス、及び前記クラッド用多成分ガラス並びにコア用多成分ガラスを用いたことを特徴とする耐紫外線光ファイバ。【選択図】  なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
モル％でＳｉＯ２  が５０〜５５％、Ｂ２  Ｏ３  が１０〜１７％、ＫＦが１９〜２５％、ＡｌＦ３  が７〜１０％、Ａｌ２  Ｏ３  が１〜５％からなる耐紫外線光ファイバのクラッド用多成分ガラス。
【請求項２】
モル％でＳｉＯ２  が４４〜６０％、Ｂ２  Ｏ３  が８〜１６％、ＫＦが２５〜３５％、ＺｒＯ２  が０．１〜１２％、Ｌａ２Ｏ３が０〜１０％、Ｋ２Ｏが０〜５％からなる耐紫外線光ファイバのコア用多成分ガラス。
【請求項３】
モル％でＳｉＯ２  が４４〜６０％、Ｂ２  Ｏ３  が８〜１７％、ＫＦが１９〜３５％、ＡｌＦ３  が７〜１０％、Ａｌ２  Ｏ３  が１〜５％、ＺｒＯ２  が０．１〜１２％、Ｌａ２Ｏ３が０〜１０％、Ｋ２Ｏが０〜５％からなる組成物から、互いの熱膨張係数の差が１０（×１０−７／℃）以内、屈折率の差が０．０２以上となるようにコア用及びクラッド用の組成を選択しうることを特徴とする耐紫外線光ファイバ用多成分ガラス。
【請求項４】
請求項１記載のクラッド用多成分ガラス及び請求項２記載のコア用多成分ガラスを用いたことを特徴とする耐紫外線光ファイバ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は紫外線伝送用光ファイバとして使用する多成分ガラスとそれを用いた光ファイバに関する。
【０００２】
【従来の技術】
多成分光ファイバ用のガラスは一般的に、ＳｉＯ２  −Ｂ２  Ｏ３系やＳｉＯ２  −ＰｂＯ系ガラスなどを基礎としたものが多く、光を伝送するためのコアクラッド構造を作るために、異なる２種類のガラス組成を採用することが多い（非特許文献１参照）。
一方、紫外線硬化樹脂の硬化などのために、紫外線領域（３５０ｎｍ〜４００ｎｍ）の光伝送を行う光ファイバが使用されているが、導光路としては主として石英ファイバが使用されている。多成分ガラスは紫外線のような高エネルギーの光を吸収すると着色中心を生成し、可視域から紫外域にかけて透過率が低下する、いわゆるソラリゼーションを生ずるためである。そこで本発明者は、ソラリゼーションの問題を解決した多成分系の耐紫外線ガラスを提案した（特許文献１参照）。
【０００３】
【特許文献１】
特開２００２−１１４５３６号公報
【非特許文献１】
「光学技術シリーズ２  光学ファイバー」長尾和美著、共立出版（昭和５７年）、１０３〜１０５頁
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
光ファイバにおいては、コアとクラッドにある程度以上の屈折率差があり、かつ、双方の熱膨張係数ができるだけ近いことが要求される。紫外線伝送用の光ファイバにおいてはさらに耐紫外線特性を有することが必要となる。
本発明は、このような条件を満足するコア用、及びクラッド用の多成分系ガラスを提供することにより、石英ファイバに代わる廉価な耐紫外線光ファイバの提供を可能にしようとするものである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記の目的は、以下の各発明によって好ましくは達成される。
（１）モル％でＳｉＯ２  が５０〜５５％、Ｂ２  Ｏ３  が１０〜１７％、ＫＦが１９〜２５％、ＡｌＦ３  が７〜１０％、Ａｌ２  Ｏ３  が１〜５％からなる耐紫外線光ファイバのクラッド用多成分ガラス。
（２）モル％でＳｉＯ２  が４４〜６０％、Ｂ２  Ｏ３  が８〜１６％、ＫＦが２５〜３５％、ＺｒＯ２  が０．１〜１２％、Ｌａ２Ｏ３が０〜１０％、Ｋ２Ｏが０〜５％からなる耐紫外線光ファイバのコア用多成分ガラス。
（３）モル％でＳｉＯ２  が４４〜６０％、Ｂ２  Ｏ３  が８〜１７％、ＫＦが１９〜３５％、ＡｌＦ３  が７〜１０％、Ａｌ２  Ｏ３  が１〜５％、ＺｒＯ２  が０．１〜１２％、Ｌａ２Ｏ３が０〜１０％、Ｋ２Ｏが０〜５％からなる組成物から、互いの熱膨張係数の差が１０（×１０−７／℃）以内、屈折率の差が０．０２以上となるようにコア用及びクラッド用の組成を選択しうることを特徴とする耐紫外線光ファイバ用多成分ガラス。
（４）（１）記載のクラッド用多成分ガラス及び（２）記載のコア用多成分ガラスを用いたことを特徴とする耐紫外線光ファイバ。
なお、本明細書において膨張係数は線膨張係数である。
【０００６】
【発明の実施の形態】
本発明のコア用多成分ガラスとクラッド用多成分ガラスは、ともにＳｉＯ２、Ｂ２  Ｏ３及びＫＦを必須成分とし、その組成が近いため、膨張係数をともに９５〜１１５（×１０−７／℃）とすることができる。屈折率（ｎｄ）はコアが１．４８以上、クラッドが１．４６以下とすることができる。
以下本発明を更に詳細に説明する。表１に本発明のガラス組成を示す。組成はモル％である。なお、かっこ内に好ましい組成範囲を示した。
【０００７】
【表１】
2004182565.tif 000002
【０００８】
ＳｉＯ２  及びＢ２  Ｏ３  はガラス形成酸化物で、上記の組成範囲外ではガラスが得られない。ＫＦは本発明では重要な成分である。上記の組成範囲未満では溶融温度が高くなり、揮発などによりフッ素成分が失われる。上記の組成範囲を超えるとガラス化が困難になる。
コア組成では屈折率（ｎｄ）を１．４８以上とするためにＺｒＯ２を必須成分とし、必要に応じＬａ２Ｏ３、Ｋ２Ｏを用いる。クラッド組成ではｎｄを１．４６以下とするためにＡｌＦ３及びＡｌ２Ｏ３を必須の成分とする。
【０００９】
本発明の多成分系ガラス組成物においては、上記のような構成とすることにより可視域から紫外域にかけて着色を防止するとともに透過率の低下を防止することができる。さらに、コアとクラッドとで屈折率に十分な差があり、双方の熱膨張係数は近いため、熱加工で高品質の光ファイバとすることができる。
【００１０】
本発明はこれ以外のガラス成分として、着色を伴わない成分、あるいはガラス製造上必要で、紫外線による着色を起こさない成分であればフッ化物あるいは酸化物を問わず使用しても差し支えない。
本発明の多成分ガラスを作製するには、ＳｉＯ２  ，Ｂ２  Ｏ３，ＫＦなどを目的組成物の割合に応じて秤量し、よく混合した後、大気中１１００〜１３００℃の温度で２〜３時間焼成する。本発明の組成物の作製法は上記の方法に限定されるものではなく、目的とする組成物が得られればどのような方法でもよい。例えば、原料の混合法は原料が均一に混ざればよいので、共沈法・湿式法・乾式法・ゾルゲル法その他いずれの方法でもよい。
【００１１】
本発明の耐紫外線光ファイバは、上記コア用ガラスとクラッド用ガラスを使用していれば特に制限はないが、互いの熱膨張係数の差が小さければ小さいほどよく、互いの差が１０（×１０−７／℃）以内となるような組み合わせで用いるのが好ましい。また、屈折率の差が大きい方が好ましく、互いの差が０．０２以上となる組み合わせが好ましい。
光ファイバの製法は特に制限はなく、２重るつぼ法、ロッドインチューブ法をはじめとする通常用いられる製法で作製することができる。
【００１２】
【実施例】
以下、実施例により本発明を説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。
（実施例１）
表２〜５のＮｏ．１〜１６に示したガラス組成（モル％）となるように所定の重量割合に調合したガラス原料を１２００℃の電気炉で３時間溶融した。この時用いた容器は白金製のるつぼで、溶融中は白金製のふたをした。均質化されたガラス融液を鋳型に流し込み、ブロック状のガラスを得た。得られたガラスをプリズム状に研磨して屈折率（ｎｄ）を最小偏角法で測定した。また、熱膨張係数（α）を熱機械分析装置で測定した。これらの結果とともにガラス転移点（Ｔｇ）、屈伏温度（Ａｔ）を併せて表２〜５に示した。
【００１３】
本発明のクラッド用多成分ガラスであるＮｏ．１〜４はいずれも屈折率が１．４６以下となっているのに対し、コア用多成分ガラスであるＮｏ．５〜１６は屈折率が１．４８以上となっている。熱膨張係数はいずれも９５〜１１５（×１０−７／℃）の範囲内となっている。
これらはいずれも耐紫外線特性を有する。
【００１４】
【表２】
2004182565.tif 000003
【００１５】
【表３】
2004182565.tif 000004
【００１６】
【表４】
2004182565.tif 000005
【００１７】
【表５】
2004182565.tif 000006
【００１８】
（実施例２）
実施例１で示したＮｏ．２のクラッド用の組成とＮｏ．１２のコア用の組成を用いた光ファイバを作製した。光ファイバの作製は一般的に行われる２重るつぼ法により、コア径７０μｍ、直径７５μｍとした。得られたファイバを直径３ｍｍ、長さ１ｍのファイババンドルに束ね、両端面を研磨してから２５０Ｗの高圧水銀ランプを用いた紫外線照射装置でファイババンドル端面から紫外線を入射させ、時間とともに変化する透過率を測定した。ＵＶ強度は２０００ｍＷ／ｃｍ２以上である。
【００１９】
図１に４００ｎｍにおける透過率の変化を実線で示す。また、比較例として市販されている多成分光ファイバ（コア：ＳｉＯ２  １８％、Ｂ２Ｏ３  ５％、ＢａＯ  ４３％、ＺｎＯ  ７％、Ｎａ２Ｏ  ２％、Ｌａ２Ｏ３  ２５％、クラッド：ＳｉＯ２  ６０％、Ｂ２Ｏ３  １３％、Ａｌ２Ｏ３  ５％、ＭｇＯ  ４％、Ｎａ２Ｏ  ６％、Ｋ２Ｏ  １２％、すべてモル％）を同一条件下で紫外線照射したときの透過率の変化を破線で示す。比較例の多成分光ファイバのクラッドガラスの熱膨張係数（α）は８５（×１０−７／℃）、コアガラスは９１（×１０−７／℃）である。本発明の光ファイバは照射１００時間以上でも初期透過率の９０％程度までの低下にとどまり、市販品の低下率（５０％以上）と比較して十分に実用性がある。
【００２０】
【発明の効果】
本発明のコア用及びクラッド用多成分ガラスは、耐紫外線特性に優れ、かつ、互いの熱膨張係数の差が小さく、屈折率は十分に差があるため、耐紫外線光ファイバのコア又はクラッドとして使用するのに優れている。
本発明の耐紫外線光ファイバは、紫外線を照射したときに着色による透過率の低下が少なく、紫外線領域の光伝送用ファイバとして好適に用いることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施例２で作製した光ファイバ（実線）と市販品（破線）に高圧水銀ランプを用いて、２５００ｍＷ／ｃｍ２  以上の紫外光（３６５ｎｍ）を照射した時の透過率の変化を示すグラフ。
【図１】
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