发明名称 可与石英玻璃光纤熔接之玻璃光纤及其制法
摘要 本发明主要在于发展一种应用玻璃分相技术使得掺杂高浓度稀土元素之低熔点玻璃光纤(例如磷酸盐玻璃、硼酸盐玻璃等)可以顺利地与高熔点石英玻璃光纤熔接;也可以说是应用玻璃分相技术将含有稀土元素之低温熔点玻璃形成一相,分散于高熔点之矽酸盐玻璃相中,由于低熔点之玻璃为分散相,且因为结构相容性等因素,在分相过程中大部分稀土元素会聚集于低熔点玻璃相,因此可以将稀土元素浓缩于低熔点玻璃相内,同时使得连续相成为富含氧化矽之矽酸盐玻璃,并使得此连续玻璃相之熔点与石英玻璃熔点相近,而达到可以使用现有之商业化光纤熔接机进行低光损耗之熔接作业。本发明中所研发之玻璃分相光纤能同时具有高稀土元素含量(应用低熔点玻璃)与易于和商业化石英玻璃光纤熔接之双重功能。
申请公布号 TWI284750 申请公布日期 2007.08.01
申请号 TW094124609 申请日期 2005.07.20
申请人 国立联合大学;丁原杰 发明人 丁原杰
分类号 G02B6/255(2006.01);C03C13/06(2006.01) 主分类号 G02B6/255(2006.01)
代理机构 代理人
主权项 1.一种可与石英玻璃光纤熔接之玻璃光纤制法,其 步骤至少包含有: a)备置含稀土元素之矽酸盐玻璃材料; b)将矽酸盐玻璃材料予以熔融、制备组成光纤所 需之芯材与包层管; c)将芯材加热使其产生分相作用,用以形成含稀土 元素之低熔点玻璃分散相与高熔点玻璃连续相,该 高熔点玻璃连续相之熔点系与石英玻璃熔点相近; d)将分相处理后之芯材与包层管予以抽丝,俾获致 可与石英玻璃光纤熔接之玻璃光纤者。 2.一种可与石英玻璃光纤熔接之玻璃光纤制法,其 步骤至少包含有: a)备置含稀土元素之矽酸盐玻璃材料; b)将矽酸盐玻璃材料予以熔融、制备组成光纤所 需之芯材与包层管; c)将芯材与包层管予以抽丝成光纤; d)将光纤加热使其产生分相作用,用以形成含稀土 元素之低熔点玻璃分散相与高熔点玻璃连续相,该 高熔点玻璃连续相之熔点系与石英玻璃熔点相近, 俾获致可与石英玻璃光纤熔接之玻璃光纤者。 3.如申请专利范围第1或2项所述之制法,其中该含 稀土元素之矽酸盐玻璃材料系硼矽酸盐玻璃或磷 矽酸盐玻璃。 4.如申请专利范围第3项所述之制法,其中该硼矽酸 盐玻璃材料之主要成分为RE2O3-xB2O3-yP2O5-zSiO2-mR2O- nAl2O3,其中符号RE代表稀土离子所构成之氧化物(RE= Rare earth elements),上述公式中之各项系数(x, y, z, m,n )应符合下列条件:0<x<35, 0<y<50, 35<z<70, 0<m<30, 0<n<10 且x+y<45, m+n<25。 5.如申请专利范围第1或2项所述之制法,其中b)步骤 中,该矽酸盐玻璃材料之熔制温度为1100-1670。 6.如申请专利范围第1或2项所述之制法,其中b)步骤 中,该矽酸盐玻璃材料制备组成光纤所需之芯材与 包层管之方式系以双坩埚法(Double crucible Method)直 接由熔融玻璃材料制成芯材玻璃与包层玻璃管。 7.如申请专利范围第1或2项所述之制法,其中b)步骤 中,该矽酸盐玻璃材料制备组成光纤所需之芯材与 包层管之方式系以光棒法(Preform method)将熔融之玻 璃材料以急速冷却方式形成芯材与包层管。 8.如申请专利范围第1或2项所述之制法,其中b)步骤 中,该矽酸盐玻璃材料制备组成光纤所需之芯材与 包层管之方式系以化学气象沈积法(MCVD, OVD, VAD, Plasma CVD等)所制备。 9.如申请专利范围第1项所述之制法,其中c)步骤中, 系将芯材于530℃~650℃持温数小时至数天,使其可 分相成为高熔玻璃相(silica-rich phase)和低熔玻璃相 (phosphate-rich phase或是borate-rich phase)。 10.如申请专利范围第1或2项所述之制法,其中a)步 骤中,矽酸盐玻璃材料中可以加入适量之硷金属氧 化物(R2O, R=Li, Na, K, Rb, Cs)与硷土金属氧化物(R'O, R' =Mg, Ca, Sr. Ba)作为玻璃修饰体(glass modifier)。 11.一种可与石英玻璃光纤熔接之玻璃光纤,系由含 稀土元素之玻璃材料制成之分相玻璃光纤,包含有 高熔点玻璃及分散于该高熔点玻璃中之若干低熔 点玻璃,该高熔点玻璃之熔点系与石英玻璃熔点相 近者。 12.如申请专利范围第11项所述之玻璃光纤,其中系 以矽酸盐玻璃材料制成。 13.如申请专利范围第12项所述之玻璃光纤,其中该 矽酸盐玻璃材料系硼矽酸盐玻璃或磷矽酸盐玻璃 。 图式简单说明: 图一系本发明之制作流程图。 图二系本发明所制成之玻璃光纤与石英玻璃光纤 之熔接示意图。 图三系本发明之熔炼温度图。 图四系本发明中掺稀土元素Eu2O3之磷矽酸盐分相 玻璃经热处理后再抽丝所得之线状分相使用电子 显微镜观察所得之显微结构。 图五系本发明中掺稀土元素Er2O3之磷矽酸盐分相 玻璃经热处理后所得之球状分相使用电子显微镜 观察所得之显微结构。 图六系本发明中掺稀土元素Er2O3之磷矽酸盐分相 玻璃经热处理后所得之线状分相使用电子显微镜 观察所得之显微结构。 图七系本发明中掺稀土元素Er2O3之硼矽酸盐分相 玻璃经热处理后所得之球状分相使用电子显微镜 观察所得之显微结构。 图八系本发明中掺稀土元素Er2O3之硼矽酸盐分相 玻璃经热处理后使用能谱仪扫瞄酸洗后之玻璃化 学成份。 图九系本发明中掺稀土元素Er2O3之硼矽酸盐分相 玻璃光纤芯材经热处理后于150放大倍率所观察到 之颗粒状分相。 图十系本发明中掺稀土元素Er2O3之硼矽酸盐分相 玻璃光纤芯材经热处理后于600放大倍率所观察到 之颗粒状分相。 图十一系本发明中掺稀土元素Er2O3之硼矽酸盐分 相玻璃光纤芯材经热处理后于3000放大倍率所观察 到之颗粒状分相。 图十二系本发明中掺稀土元素Er2O3之硼矽酸盐分 相玻璃光纤芯材经热处理后使用能谱仪扫瞄酸洗 后之玻璃化学成份。
地址 苗栗县苗栗市恭敬里联大1号
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