CN101213150B

CN101213150B - 光学玻璃

Info

Publication number: CN101213150B
Application number: CN2006800236766A
Authority: CN
Inventors: 藤田俊辅; 籔内浩一
Original assignee: Nippon Electric Glass Co Ltd
Current assignee: Nippon Electric Glass Co Ltd
Priority date: 2005-06-29
Filing date: 2006-06-29
Publication date: 2011-09-28
Anticipated expiration: 2026-06-29
Also published as: TW200706509A; TWI387572B; CN101213150A; WO2007001048A1; US20090023575A1; US7989379B2

Abstract

本发明提供一种光学玻璃，所述光学玻璃的折射率、热膨胀系数分别与石英玻璃的折射率、热膨胀系数接近，并且，即使进行拉丝成形或再加热成形，也兼备在玻璃表面未出现失透等缺陷的良好的耐失透性，具体地说，提供一种在光通信用器件中使用的光学玻璃，特别是在插芯中使用的光学玻璃。本发明的光学玻璃特征在于，由折射率为1.44～1.46、热膨胀系数为10～50×10^-7/℃、液相粘度为10^5.5dPa·s以上的硼硅酸盐玻璃构成。

Description

光学玻璃

技术领域

本发明涉及使用于光学器件中的光学玻璃，具体地说，涉及使用于光学插座等光通信用器件中的光学玻璃。尤其是本发明涉及使用于插芯的光学玻璃。

背景技术

目前，插芯(也被称作玻璃棒)等使用于在光通信用器件中。插芯等以给予光的耦合、分波、分歧等功能为目的，设置于自光纤射出的光源的光轴上，并且被安装在光学插座等光通信用器件上。

例如，在下述的专利文献1中公开有将插芯插连在形成于半导体模块主体上的内孔的基端部，使该插芯的前端面和被插入上述内孔的前端侧的插头箍的端面相接触的光学插座。而且，球面磨削和上述插芯中的箍的端面接触的前端面(在同一文件中为B面)。另外，近年来，研发了将插入箍的内孔的插芯直接且借助热处理固定于套筒的内表面的光学插座。就这种光学插座而言，可牢固地固定套筒和插芯，并且能够实现制造的低廉化及降低接线损失，进而，即使在气温变动或被暴露在高温高湿环境下，插芯的连接位置也不会发生改变，从而能够尽可能地抑制耦合效率的降低。

专利文献1：特开平4-223412号公报

装载于光学插座等光通信用器件中的与光纤PC(physical contact)连接地使用的专利文献1的光学玻璃，要求其与光纤进行输入输出光信号时的连接损失要少。该连接损失在光纤和光学玻璃的折射率差较大时，会在装载于光纤端面或光通信用器件上的零件端面产生反射光的不良现象，因此，理想的是，光学玻璃的折射率接近由石英玻璃构成的光纤的折射率。

就具有和光纤大致同等的低折射率的光学玻璃而言，具有硼硅酸盐玻璃。为了使硼硅酸盐玻璃的折射率接近石英玻璃，有必要使玻璃中必然地较多地含有SiO₂。但是，若含有SiO₂含量较多，在玻璃的再加热及再软化时，容易在玻璃表面析出以方英石等SiO₂为主成分的结晶。

另外，现有光学玻璃大多不具有充分的耐失透性，在用于制成所期望的尺寸及形状的拉丝成形或再加热成形中，存在结晶自玻璃表面析出而不能够维持高精度，并且损失透明性，从而不能实现光学器件本来的光通信功能的这一问题。

具体地说，就有代表性的硼硅酸盐玻璃而言，有硼硅酸耐热玻璃(注册商标·科宁公司制)，但由于硼硅酸耐热玻璃的液相粘度低达10^5.0dPa·s，因此，在拉丝成形或再加热成形中，结晶自玻璃表面析出而不能够维持高精度，并且损失透明性，从而不能实现本来的光通信功能，其结果是，硼硅酸盐玻璃不能被用于光通信用器件。

另一方面，在被用于光通信用器件的光学玻璃的维氏硬度明显小于光纤的维氏硬度(约800)的情况下，存在使光学玻璃和光纤接触时，容易使光纤部变为凸状、光学玻璃部变为凹状、并且极其难于进行精密研磨的这一问题。

另外，在被用于光通信用器件的光学玻璃的热膨胀系数明显大于光纤的热膨胀系数的情况下，两者上产生较大的残余应力，因使用环境的不同，光纤或突出或被拉入，往往长期可靠性成为了问题，理想的是，光学玻璃的热膨胀系数与光纤的热膨胀系数接近。

再者，近年来，光学器件中通过的光的输出增大。当长时间照射高输出光或紫外光时，玻璃发生着色，其结果是，玻璃的透射率降低。尤其是采用紫外光时，其倾向显著，使得近年来，期望一种耐紫外线性优良的光学玻璃。

发明内容

于是，本发明的目的在于，提供一种光学玻璃，该光学玻璃的折射率、热膨胀系数分别与石英玻璃的折射率、热膨胀系数接近，并且，即使进行拉丝成形或再加热成形，也兼备在玻璃表面未出现失透等缺陷的良好的耐失透性，具体地说，提供一种在光通信用器件中使用的光学玻璃，特别是在插芯中使用的光学玻璃。另外，本发明的目的在于，提供一种光学玻璃，其热膨胀系数与石英玻璃的热膨胀系数接近，并且，即使长时间照射高输出的紫外光，透射率也难以降低，具体地说，提供一种在光通信用器件中使用的光学玻璃，特别是在插芯中使用的光学玻璃。

本发明者进行了各种研究的结果是，通过将硼硅酸盐玻璃的折射率、热膨胀系数、液相粘度等设定为适当地值来解决上述课题，直至提出了本发明。

具体地说，为了实现上述目的，本发明提供一种光学玻璃，其特征在于，由折射率为1.44～1.46、30～300℃温度范围的热膨胀系数为10～50×10^-7/℃、液相粘度为10^5.5dPa·s以上的硼硅酸盐玻璃构成。

作为光学玻璃，应用硼硅酸盐玻璃，并且通过如上所述限制玻璃的光学特性，能够赋予光学玻璃作为光学器件的合适的特性。即，本发明的光学玻璃中，由于其折射率和由石英玻璃构成的光纤的折射率近似，因此，能够在光纤端面或搭载于光通信用器件的零件端面避免产生反射光的情况。另外，本发明的光学玻璃中，由于其热膨胀系数和光纤的热膨胀系数没有较大地差异，故两者中不会产生大的残余应力，即，由于光纤不会或突出或被拉入，因此，能够确保光纤的长期可靠性。进而，本发明的光学玻璃中，由于耐失透性良好，因此，在用于制成期望的尺寸及形状的拉丝成形或再加热成形中，不会自玻璃表面析出方英石等的结晶，从而能够高精度地进行成形，并且，在热处理中也不会引起有损玻璃透明性的情况，从而能够长期地维持光通信用器件本来的光通信功能。

第二，本发明的光学玻璃，其特征在于，照射96小时1.5kW的紫外线时，波长为405nm的透射率的减少比例为8％以下。本发明的光学玻璃由于耐紫外线特性优良，因此，即使在被长时间照射高输出的紫外线的情况下，本来的透射率也难以降低，从而能够确保光学器件的长期稳定性。

第三，本发明的光学玻璃，其特征在于，作为玻璃的组成，以下述氧化物的质量％表示，含有：SiO₂ 70～85％、Al₂O₃ 1～7％、B₂O₃ 10～20％、MgO 0～5％、CaO 0～5％、BaO 0～5％、SrO 0～5％、ZnO 0～5％、Li₂O 0～5％、Na₂O 1～10％、K₂O 0.1～7％、MgO+CaO+BaO+SrO+ZnO 0～5％、SnO₂ 0～1％、Cl₂ 0～1％。

第四，本发明的光学玻璃，其特征在于，作为玻璃组成，以下述氧化物的质量％计，含有：SiO₂ 75～82％、Al₂O₃ 1～5％、B₂O₃ 12～18％、MgO0～3％、CaO 0～3％、BaO 0～3％、SrO 0～3％、ZnO 0～3％、Li₂O 0～3％、Na₂O 1～5％、K₂O 0.1～5％、MgO+CaO+BaO+SrO+ZnO 0～3％、SnO₂ 0.1～0.5％、Cl₂ 0～0.5％、Al₂O₃+K₂O 3～10％。

第五，本发明的光学玻璃，其特征在于，作为玻璃组成，以质量分数计，Na₂O/K₂O的值为0.05～40。

第六，本发明的光学玻璃，其特征在于，所述光学玻璃的维氏硬度为700～1100。通过将本发明的光学玻璃的维氏硬度限制在如上所述的范围，就能够将光学玻璃的维氏硬度整合成光纤的维氏硬度(约800)，在使光学玻璃和光纤接触时，光纤部难以变成凸状、光学玻璃难以变成凹状，并且能够容易地实施精密研磨。

第七，本发明的光学玻璃，其特征在于，所述光学玻璃在光通信用器件中使用。

第八，本发明的光学玻璃，其特征在于，所述光学玻璃在光学插座中使用。

第九、本发明的光学玻璃，其特征在于，所述光学玻璃在插芯中使用。

本发明中所说的“液相粘度”是说液相温度下的玻璃的粘度。玻璃的液相温度指的是，将297～500μm的粉末状的试样加入白金制的舟皿中，在具有温度梯度的电炉中保持3小时，之后在空气中放冷，然后在玻璃中开始析出结晶的温度。液相粘度指的是，根据用白金拉晶法求得的粘度作成粘度曲线，通过由该粘度曲线算出相当于液相温度的玻璃的粘度而求出的值。另外，对玻璃表面进行研磨时，容易判别从玻璃中析出的结晶的析出位置。

本发明中所说的“折射率”，指的是1550nm下的折射率，“热膨胀系数”指的是用膨胀计测定的30～300℃温度范围下的平均热膨胀系数，“维氏硬度”指的是用基于JIS Z2244的方法测定的值。

本发明中所说的“照射96小时1.5kW的紫外线时，波长为405nm的透射率的减少比例”指的是按下面的顺序测定的值。首先，使用分光光度计UV-3100PC(株式会社岛津制作所制)，对光学研磨成的厚度为5mm的板玻璃测定波长405nm的透射率T₁。其次，使用高压水银灯照射装置(岩崎电气株式会社制UE0151-326-03C-002、电灯式H(M)015-L31)对该板玻璃沿其厚度方向照射96小时1.5kW的紫外线。另外，光源和该板玻璃的间隔设为27cm。之后，使用分光光度计UV-3100PC(株式会社岛津制作所制)，测定波长405nm的紫外线照射后的板玻璃的透射率T₂。而且，算出紫外线照射后的波长405nm的透射率的减少比例(100×(T₁-T₂)/T₁％)。

本发明的光学玻璃中，不仅折射率、热膨胀系数、维氏硬度分别与石英玻璃的折射率、热膨胀系数、维氏硬度接近，而且耐紫外线特性也良好，并且，即使进行拉丝成形或再加热成形，在玻璃表面也未出现失透等缺陷，从而其兼备良好的耐失透性。

附图说明

图1是实施例No.5的玻璃的透射率曲线及照射了96小时1.5kW的紫外线时的实施例No.5的玻璃的透射率曲线；

图2是表示使用了本发明的光学玻璃的光学插座的纵剖主视图。

符号说明

1光学插座

2支架

2a支架锷部

3箍保持构件(光学插座用箍保持构件)

4结晶化玻璃制套筒

5插芯

5a插芯端部

5b插芯端部

具体实施方式

本发明的光学玻璃中，折射率为1.44～1.46，优选1.449～1.46。要将折射率减小到小于1.44，就必须使SiO₂含量极快地增加，其结果是，玻璃的高温粘度增大，玻璃的溶融性(生产性)恶化。另外，折射率小于1.44时，由于其和光纤的芯线折射率(1.449)的差变大，则在光纤端面及光通信用器件上所装载的零件端面产生反射光，从而，在光通信中产生连接损失产生。同样地，折射率大于1.46时，由于其和光纤的芯线折射率的差变大，从而在光纤端面及光通信用器件上所装载的零件端面产生反射光，从而，在光通信中产生连接损失。

本发明的光学玻璃中，在30～300℃温度范围内的热膨胀系数为10～50×10^-7/℃，优选25～45×10^-7/℃，更优选28～43×10^-7/℃。当热膨胀系数小于10×10^-7/℃时，就必须要使SiO₂含量极大地增加，其结果是，玻璃的高温粘度增大，玻璃的溶融性恶化。当热膨胀系数大于50×10^-7/℃时，由于光纤和光学玻璃的热膨胀系数的差变大而使得两者之间产生的残余应力变大，因使用环境不同，光纤或突出或被拉入，从而光学玻璃欠缺长期可靠性。

在本发明的光学玻璃中，液相粘度为10^5.5dPa·s以上，优选10^5.7dPa·s以上，更优选10^5.9dPa·s以上，进一步优选10^6.1dPa·s以上，最优选10^6.2dPa·s以上。当液相粘度不足10^5.5dPa·s时，在拉丝成形或再加热成形中，有结晶从玻璃表面析出，而不能维持高精度，并且有损透明性，从而容易损失光通信用器件本来的光通信功能。

另外，通常，玻璃的特性改善可借助于降低其某些的特性来实现，容易得到其它特性和所谓的折中关系。在此，考虑用于满足折射率、热膨胀系数等玻璃所要求的种种特性的平衡时，玻璃的液相粘度基本上设计为10^8.6dPa·s以下。

具体地说，液相粘度为10^5.5dPa·s以上时，将对20×20×5mm的单面进行了镜面研磨的玻璃在保持于达到适于拉丝成形的粘度10^6.0dPa·s的温度的热处理炉内放置60分钟，之后，将其取出，即使通过光学显微镜来观察结晶有无析出，也不能够确认有结晶的析出。然而，当液相粘度不足10^5.5dPa·s时，将对20×20×5mm的单面进行了镜面研磨的玻璃在保持于达到适于拉丝成形的粘度10^6.0dPa·s的温度的热处理炉内放置60分钟，之后，将其取出，若通过光学显微镜观察结晶有无析出时，可确认有结晶析出。

同理，当液相粘度为10^5.5dPa·s以上时，将对20×20×5mm的单面进行了镜面研磨的玻璃在保持于达到适于再加热成形的粘度10^8.5dPa·s的温度的热处理炉内放置60分钟，之后，将其取出，即使通过光学显微镜来观察结晶有无析出，也不能确认有结晶的析出。然而，当液相粘度不足10^5.5dPa·s时，将对20×20×5mm的单面进行了镜面研磨的玻璃在保持于达到适于再加热成形的粘度10^8.5dPa·s的温度的热处理炉内放置60分钟，之后，将其取出，通过光学显微镜观察结晶有无析出时，可确认有结晶析出。

因此，通过将玻璃的液相粘度设定为10^5.5dPa·s以上，即使进行再加热成形或拉丝成形，也能够得到在玻璃表面未发现失透等缺陷的兼备良好的耐失透性的光学玻璃。

在本发明的光学玻璃中，维氏硬度优选700～1100，更优选750～1050，进一步优选800～1000。玻璃和光纤的硬度差大时，例如维氏硬度不足700时，在光学插座上将插芯和插头箍对接上的状态下，插头箍前端的光纤部容易变为凸状，光学玻璃部容易变为凹状。另一方面，当维氏硬度大于1100时，光纤部容易变为凹状，光学玻璃部容易变为凸状。

在本发明的光学玻璃中，照射96小时1.5kW的紫外线时，波长405nm的透射率的减少比例优选8％以下，更优选4％以下。近年来，激光等高输出光源正在被应用于大多的光学器件。利用其良好的光透射性，玻璃正在被应用于在光学器件中以或集光、或将光变为平行光、或使光折射为目的的光学器件中。但是，对玻璃长时间照射高输出光或紫外光时，有时玻璃着色(通常称作日晒作用)，有时不能用于采用了高输出的紫外光的光学器件。因此，只要是即使长时间照射高输出的紫外光，透射率也难以降低的玻璃，在光学器件中就不会强加不当的使用限制，尤其是能够适宜地应用于被要求长期可靠性的光通信用器件。具体地说，照射96小时1.5kW的紫外线时，波长为405nm的透射率的减少比例大于8％时，作为光学玻璃，在长期间使用后玻璃着色，并且透射率降低，其结果是，光学特性劣化，因此，可能不能担保光学器件的长期可靠性。尤其是，在使用激光等的高输出光源的光学器件的情况下，因长期使用而透射率减少比例变大，因此，在本用途中，能够更可靠地享有本发明带来的效果。

在本发明的光学玻璃中，照射96小时1.5kW的紫外线时，波长为365nm的透射率的减少比例优选15％以下，更优选8％以下。当照射96小时1.5kW的紫外线时，若波长为365nm的透射率的减少比例大于15％，作为光学玻璃，在长期间使用后玻璃着色并且透射率降低，其结果是，由于光学特性劣化，难以担保光学玻璃的长期可靠性。尤其是，在使用激光等高输出光源的光学玻璃的情况下，由于长期使用，透射率减少比例变大，因此，在本用途中，能够更可靠地享有本发明带来的效果。

本发明者研究了SiO₂系的结晶难以析出的组成，将其作为既可维持作为光学玻璃所需要的诸特性，尤其是又可提高耐透湿性的方法。反复进行了各种研究，结果发现，通过含有适当量的B₂O₃、Al₂O₃、Na₂O、K₂O，能够抑制SiO₂系的结晶的析出，提高玻璃的耐失透性。

具体地说，本发明的玻璃优选从以质量百分比计，SiO₂ 70～85％、Al₂O₃1～7％、B₂O₃ 10～20％、MgO 0～5％、CaO 0～5％、BaO 0～5％、SrO0～5％、ZnO 0～5％、Li₂O 0～5％、Na₂O 1～10％、K₂O 0.1～7％、MgO+CaO+BaO+SrO+ZnO 0～5％、SnO₂ 0～1％、Cl₂ 0～1％的组成范围内进行适宜选择而制作，以使其热膨胀系数达到10～50×10^-7/℃，液相粘度达到10^5.5dPa·s以上。

另外，本发明的玻璃还优选从以质量百分比计，SiO₂ 75～82％、Al₂O₃1～5％、B₂O₃ 12～18％、MgO 0～3％、CaO 0～3％、BaO 0～3％、SrO0～3％、ZnO 0～3％、Li2O 0～3％、Na₂O 1～5％、K₂O 0.1～5％、MgO+CaO+BaO+SrO+ZnO 0～3％、SnO₂ 0.1～0.5％、Cl₂ 0～0.5％、Al₂O₃+K₂O 3～10％的组成范围内进行适宜选择而制作，以使其热膨胀系数达到10～50×10^-7/℃，液相粘度达到10^5.5dPa·s以上。

追述如上限定各个成分范围的理由。

SiO₂为形成玻璃的骨架的成分，具有降低折射率、提高耐气候性的效果，是必需的成分。其含量为70～85％，优选73～83％，更优选75～80％。SiO₂多于85％时，有增大以SiO₂为主成分的结晶的析出，而损失耐渗透性的倾向。另外，由于高温粘度极高，因此，溶融温度达到超过1700℃的高温，容易产生影响玻璃的溶融性的问题。另一方面，SiO₂少于70％时，折射率增高、热膨胀系数增高、维氏硬度减小，作为光学玻璃，可能不能够维持必要的特性。

Al₂O₃为和SiO₂共同形成玻璃的骨架的成分，是有助于提高耐失透性的成分。尤其是通过与SiO₂进行置换，能够极大地提高耐失透性。其含量为1～7％，优选1～5％，更优选1～3％。当Al₂O₃多于7％时，因为高温粘度显著增高，所以玻璃的溶融性恶化。另一方面，Al₂O₃少于1％时，耐失透性容易损失。

B₂O₃和SiO₂、Al₂O₃一样为形成玻璃的骨架的成分，有降低高温粘度的效果，是为降低溶融温度、提高玻璃的生产性而所必需的成分。其含量为10～20％，优选10～18％，更优选12～18％。当B₂O₃多于20％时，溶融时的成分挥发显著，助长波筋等异质玻璃的形成，容易产生不能得到均质的玻璃这类问题。另外，有时也会增大分相倾向。另一方面，当B₂O₃少于10％时，高温粘度提高，从而不仅玻璃的溶融性恶化，而且折射率也可能提高。

Na₂O具有降低高温粘度的效果，是用于降低溶融温度、提高玻璃的生产性的成分。其含量为1～10％，优选1～7％，更优选1～5％。Na₂O多于10％时，其和B₂O₃的联结增强，分相倾向增强，从而难以得到均质的玻璃。另外，热膨胀系数变高，不能维持作为光学玻璃的必要的特性。另一方面，Na₂O低于1％时，高温粘度变高，从而玻璃的溶融性可能会恶化。

K₂O和Al₂O₃一样是有助于提高耐失透性的成分。然而，因为K₂O具有增强使高温粘度提高的倾向，所以，为了使溶融性和耐失透性共存，必须与B₂O₃和Na₂O共用。K₂O的含量为0.1～7％，优选0.3～5％，更优选0.6～4％。当K₂O多于7％时，溶融性容易恶化。另一方面，当K₂O少于0.1％时，难以确保耐失透性。

在本发明的玻璃中，只要将Al₂O₃和K₂O共用，即可得到更加良好的耐失透性。其合计量为3～10％，优选4～7％。当它们合计量少于3％时，有时在实行拉丝成形或再加热成形的粘度区域10^6.0～10^8.5dPa附近，玻璃失透，可能得不到充分的耐失透性。另一方面，当它们合计量多于10％时，存在玻璃的溶融性变差的倾向。

Li₂O虽然具有可显著降低高温粘度的效果，但是由于还存在显著提高折射率、热膨胀系数的倾向，因此，其含量为0～5％，优选0～3％。

MgO、CaO、BaO、SrO、ZnO虽然具有抑制高温粘度的降低及分相的效果，但提高折射率、热膨胀系数、降低维氏硬度的倾向都增高，可能不能维持作为光学玻璃的必要的特性，因此，理想的是将它们的成分限制在含量为0～5％、优选0～3％。

SnO₂是作为清净剂起作用的成分。本发明的玻璃的溶融时的粘度范围即相当于10^2.5dPa·s的温度达1600℃～1700℃，但因为SnO₂具有在该温度下的清净作用，所以适用。其含量为0～1％，优选0.1～0.5％。当SnO₂多于1％时，以SnO₂为核的结晶容易析出，耐失透性热容易降低。

Cl₂和SnO₂共用，可作为清净剂进行添加。其含量为0～1％，优选0～0.5％。Cl₂多于1％时，耐失透性热容易降低。

另外，除上述成分以外，在不损害本发明的玻璃特性的范围内，也可以含有达到10％的其它成分。

就本发明的玻璃而言，作为玻璃的组成，以质量百分率计，Na₂O/K₂O的值优选0.05～40，更优选0.1～15，特别优选0.3～7。本发明者锐意努力的结果发现，只要将Na₂O/K₂O的值限制在指定范围，则即使长时间照射紫外光，透射率(尤其是波长为405nm及/或波长为365nm的透射率)也不会减少。即，只要将Na₂O/K₂O的值限制在指定范围，则即使长时间使用光学器件，由于玻璃不着色，因此也能够抑制透射率减少的情况，其结果是，能够担保光学器件的长期可靠性。尤其是，即使使用激光等高输出光源，由于能够抑制玻璃的透射率减少，故在该用途中可以更可靠地享有本发明的效果。若以质量百分率计，Na₂O/K₂O的值不足0.05，则当长期间照射紫外线时，玻璃随经过时间而着色，同时，透射率减少，难以担保光学器件的长期可靠性。同理，当以质量百分率计，Na₂O/K₂O的值大于40时，在长期间照射紫外线的情况下，玻璃随经过时间而着色，同时，透射率减少，难以担保光学器件的长期可靠性。

实施例

下面，基于实施例对本发明进行详细说明。

表1表示本发明的实施例(试样No.1～6)，表2表示本发明的比较例(试样No.7)。

〔表1)

	实施例
						No.1	No.2	No.3	No.4	No.5	No.6
	玻璃组成(质量％)SiO₂Al₂O₃B₂O₃MgOBaOZnOLi₂ONa₂OK₂OSnO₂Cl₂	75.32.015.2-1.2--3.62.50.2-	76.83.712.70.5-1.0-4.40.70.2-	77.22.713.7-0.5-0.51.93.30.10.1	77.51.516.7----1.03.10.2-							79.22.513.4----2.91.60.4-	80.22.212.1----1.73.60.2-
MgO+CaO+BaO+SrO+ZnOAl₂O₃+K₂O						1.24.5	1.54.4	0.56.0	-4.6	-4.1	-5.8
	Na₂O/K₂O(质量分率)	1.44	6.29	0.58	0.32							1.81	0.47
折射率						1.458	1.453	1.457	1.452	1.452	1.454

热膨胀系数(×10^-7/℃)

40.5

36.6

37.7

30.8

32.5

35.4

维氏硬度

770

790

800

810

800

820

耐失透性

液相粘度(dPa·s)

10^6.5

10^6.4

10^6.8

10^6.3

10^6.2

10^6.4

10^6.0dPa·s·60分

○

10^8.5dPa·s·60分

○

〔表2〕

	比较例No.5
		玻璃组成(质量％)SiO₂Al₂O₃B₂O₃MgOBaOZnOLi₂ONa₂OK₂OSnO₂Cl₂	67.91.012.7-1.1--12.34.9-0.1
MgO+CaO+BaO+SrO+ZnOAl₂O₃+K₂O	1.15.9
		Na₂O/K₂O(质量分率)	2.51
折射率	1.497
		热膨胀系数(×10^-7/℃)	86.0
维氏硬度	550

耐失透性	液相粘度(dPa·s)	10^5.2
			10^6.0dPa·s·60分	×
	10^8.5dPa·s·60分	×

各试样如下进行制备。首先将玻璃原料调制成表1、2所示的组成，用白金坩锅在1650℃溶融6小时。溶融后，使融液流出至碳板上，进一步退火后制作成各项测定均适宜的试样。

折射率表示用折射率计(カルニュ一株式会社制KPR-200)测定的1550nm下的测定值。

热膨胀系数为用膨胀计测定的30～300℃的温度范围下的平均热膨胀系数。

维氏硬度为用基于JIS Z2244的方法进行测定。

液相粘度如下求出，用白金拉晶法求出的粘度作成粘度曲线，通过由该粘度曲线算出相当于液相温度的玻璃的粘度。液相粘度如下求出，将297～500μm的粉末状的试样加入白金制的舟皿中，在具有温度梯度的电炉中保持3小时，之后在空气中放冷，用光学显微镜测定在玻璃中开始析出结晶的温度。

10^6.0dPa·s下的耐失透性为，将对20×20×5mm的单面进行了镜面研磨的各玻璃试样在保持于达到适于拉丝成形的粘度10^6.0dPa·s的温度的热处理炉内放置60分钟，之后，将其取出，通过光学显微镜观察结晶有无析出，将未看到结晶析出的试样设为○，将看到了结晶析出的试样设为×。

10^8.5dPa·s下的耐失透性为，将对20×20×5mm的单面进行了镜面研磨的玻璃在保持于达到适于再加热成形的粘度10^8.5dPa·s的温度的热处理炉内放置60分钟，之后，将其取出，通过光学显微镜观察结晶有无析出，将未看到结晶析出的试样设为○，将看到了结晶析出的试样设为×。

自表1表明，实施例N.o1～6的玻璃折射率为1.452～1.458，和光纤的芯线折射率近似。热膨胀系数为小的值30.8～40.5×10^-7/℃，和光纤的热膨胀系数的差变小。维氏硬度为770～820，和光纤的维氏硬度近似。液相粘度为10^6.2dPa·s，玻璃的耐失透性良好。进而，10^6.0dPa·s下的耐失透性及10^8.5dPa·s下的耐失透性也良好。

其结果是，实施例No.1～6的玻璃的折射率、热膨胀系数、维氏硬度分别与光纤的折射率、热膨胀系数、维氏硬度近似，由于在玻璃的拉丝成形及再加热成形中结晶不会从玻璃表面析出，因此，能够高精度地成形，可以作为光通信用器件、尤其是可以作为光学插座的插芯安装。

再有，对实施例No.5的玻璃照射96小时1.5kW紫外线时，测得的波长405nm下的透射率的减少比例为3.88％(参照图1)。同样地，对实施例No.5的玻璃照射96小时1.5kW紫外线时，测得的波长365nm的透射率的减少比例为8.93％。另外，照射96小时1.5kW紫外线时，波长405nm或365nm的透射率的减少比例为按如下顺序测定。首先，使用分光光度计UV-3100PC(株式会社岛津制作所制)对光学研磨后的厚度为5mm的板玻璃测定波长405nm或365nm下的透射率。其次，使用高压水银灯照射装置(岩崎电气株式会社制UE0151-326-03C-002、电灯式H(M)015-L31)对该板玻璃沿其厚度方向照射96小时1.5kW的紫外线。另外，将光源和该板玻璃的间隔设为27cm。之后，使用分光光度计UV-3100PC(株式会社岛津制作所制)测定波长405nm或365nm下的紫外线照射后的板玻璃的透射率。而且，算出紫外线照射后的波长405nm或365nm下的透射率的减少比例。

另一方面，比较例No.7的玻璃由于其液相粘度为10^5.2dPa·s，因此认为，在玻璃的再加热成形或拉丝成形中，结晶从玻璃表面析出，不能高精度地成形，从而不能作为光通信用器件、尤其不能作为光学插座的插芯进行安装。

其次，表示图2所示的光学插座应用本发明的玻璃的应用例。

如图2所示，光学插座1是在基端侧的端部具有锷部2a的支架2的内部装有箍保持构件3的光学插座。首先，将表1的实施例No.5的玻璃通过拉丝成形而成形为棒状，得到插芯5。然后，将制作好的插芯5插入结晶化玻璃制套筒4(热膨胀系数27×10^-7/℃)的内孔，在套筒的基端侧的端面和插芯5的基端侧的端面重合为组装体的状态下，在电炉中对该组装体施行热处理，使插芯5软化，从而得到光学插座1。另外，上述热处理如下进行：在电炉中以750℃加热30分钟，之后以20℃/分钟的升温速度升温到850℃，在最高温度850℃保持10分钟，之后以20℃/分的降温速度进行降温。通过该热处理，插芯5软化并被溶融固定在套筒4内。其次，从套筒4的开口部插入与OTDR(ァンリッ株式会社制MW9070B)连接的插头箍，和插芯端部5a进行PC连接，由此来测定插芯5和箍的连接部的反射衰减量。另外，将插芯的端部5b(可插入插头箍且和PC连接的一侧相反的端部)进行平面研磨，使其相对于光轴的法线方向倾斜8°，由此在原理上可以忽视端部的反射。

其结果是，在将玻璃成形为棒状的拉丝成形及软化插芯5的再加热成形中，玻璃失透的情况不能被确认。另外，由于插芯5和结晶化玻璃制套筒4的热膨胀系数差变小，因此，插芯5或套筒4中未发生断线或裂纹。进而，所得到的反射衰减量为良好的值(45dB)，实施例No.5的玻璃可以作为光学插座合适地使用。

虽然用特定的方式对本发明进行了详细地说明，但对于本领域研究人员来说，显然，不偏离本发明的意图和范围可以进行各种各样的变更及变形。

再者，本申请基于2005年6月29日所申请的日本专利申请(特愿2005-189614)，其全部被引用。

产业上的可利用性

如上说明，本发明的光学玻璃由折射率为1.44～1.46、热膨胀系数为10～50×10^-7/℃、液相粘度为10^5.5dPa·s以上的硼硅酸盐玻璃构成，因此，适宜作为被要求高性能、高精度的光学玻璃，具体地说，适宜作为用于光学插座等光通信用器件的光学玻璃、尤其是插芯中使用的光学玻璃。

另外，本发明的光学玻璃也适用于声光耦合器、光开关等光通信用器件中使用的微型透镜、微型三棱镜等。另外，本发明的光学玻璃不限于光通信用，可以在广泛的用途中使用，例如，也可以用于成像用透镜等。另外，本发明的光学玻璃耐失透性等诸特性优良，因此，也可适用于箍用玻璃、尤其是光连接器、插芯箍等。

Claims

1.一种光学玻璃，其特征在于，所述光学玻璃由折射率为1.44～1.46、30～300℃温度范围下的热膨胀系数为10～50×10^-7/℃、液相粘度为10^5.5dPa·s以上的硼硅酸盐玻璃构成，

其中，作为玻璃的组成，以下述氧化物的质量％表示，含有：SiO₂ 70～85％、Al₂O₃ 1～7％、B₂O₃ 10～20％、MgO 0～5％、CaO 0～5％、BaO0～5％、SrO 0～5％、ZnO 0～5％、Li₂O 0～5％、Na₂O 1～10％、K₂O0.1～7％、MgO+CaO+BaO+SrO+ZnO 0～5％、SnO₂ 0～1％、Cl₂ 0～1％；并且，

该光学玻璃的特征在于，照射96小时1.5kW的紫外线时，波长为405nm的透射率的减少比例为8％以下。

2.如权利要求1所述的光学玻璃，其特征在于，作为玻璃组成，以下述氧化物的质量％表示，含有：SiO₂ 75～82％、Al₂O₃ 1～5％、B₂O₃ 12～18％、MgO 0～3％、CaO 0～3％、BaO 0～3％、SrO 0～3％、ZnO 0～3％、Li₂O 0～3％、Na₂O 1～5％、K₂O 0.1～5％、MgO+CaO+BaO+SrO+ZnO 0～3％、SnO₂ 0.1～0.5％、Cl₂ 0～0.5％、Al₂O₃+K₂O 3～10％。

3.权利要求1所述的光学玻璃，其特征在于，作为玻璃组成，以质量分数计，Na₂O/K₂O的值为0.05～40。

4.如权利要求1所述的光学玻璃，其特征在于，所述光学玻璃的维氏硬度为700～1100。

5.如权利要求1所述的光学玻璃，其特征在于，所述光学玻璃在光通信用器件中使用。

6.如权利要求1所述的光学玻璃，其特征在于，所述光学玻璃在光学插座中使用。

7.如权利要求1所述的光学玻璃，其特征在于，所述光学玻璃在插芯中使用。