专利名称：光通信元件用基材、其制造方法及利用它的光通信元件的制作方法
技术领域：
本发明关于一种具有负的热膨胀系数的光通信元件用基材、其制造方法及在该基材上将具有正的热膨胀系数的光构件进行固定形成的光通信元件。
背景技术：
随着通信技术的进步，利用光纤的网络正在急速地发展。在网络中，可使用将复数个波长的光一起进行传送的波长多重技术，波长滤波器、耦合器、波导等正在成为重要的光通信元件。
在这种光通信元件中，有的因温度而使特性发生变化，给在室外的使用带来障碍，所以需要一种使这种光通信元件的特性不依靠温度变化而是保持一定的技术，即温度补偿技术。
作为需要温度补偿的光通信元件的代表，有光纤布喇格光栅(FiberBragg Gratings)(以下称作FBG)。FBG为在光纤的纤芯内呈格子状形成具有折射率变化的部分，即所谓的光栅部分的光通信元件，并具有依据下述式1所示的关系，将特定波长的光进行反射的特性。因此，作为波长不同的光信号通过1条光纤被多重传送的波分多重传送方式的光通信系统中的重要光通信元件，而备受瞩目。
λ＝2nΛ···(式1)这里，λ表示反射波长，n表示纤芯的实效折射率，Λ表示呈格子状在折射率上设置变化的部分的格子间隔。
但是，这种FBG具有在温度变化时反射波长产生变动的问题。反射波长的温度依存性，由将式1以温度T进行微分所得的下述的式2进行表示。
λ/T＝2{(n/T)Λ+n(Λ/T))＝2Λ{(n/T)+n(Λ/T)/Λ}…(式2)该式2的右边第2项的n(Λ/T)/Λ相当于光纤的热膨胀系数，其值约为0.6×10-6/℃。另一方面，右边第1项为光纤的纤芯部分的折射率的温度依存性，其值约为7.5×10-6/℃。即，虽然反射波长的温度依存性依存于纤芯部分的折射率变化和热膨胀造成的格子间隔的变化这两者，但可知大部分都是折射率的温度变化引起的。
作为用于防止这种反射波长的变动的方法，已知有藉由在FBG上施加对应温度变化的张力，使光栅部分的格子间隔进行变化，从而抵消引起折射率变化的成分的方法。
作为其具体例子，揭示有藉由在将预先成形为板状的原玻璃体进行结晶化所得的具有负的热膨胀系数的玻璃陶瓷基材上，将施加了一定的张力的FBG进行粘着固定，从而对FBG的张力进行控制的元件(例如参照专利文献1)，和藉由在将陶瓷进行烧结所得的具有负的热膨胀系数的陶瓷基材上，将施加了一定的张力的FBG进行粘着固定，从而对FBG的张力进行控制的元件(例如参照专利文献2)。
上述元件在温度上升时，陶瓷基材或玻璃陶瓷基材收缩，使在光纤的光栅部分上所施加的张力减少。另一方面，如温度下降，则玻璃陶瓷基材或陶瓷基材伸长，使在光纤的光栅部分上所施加的张力增加。这样，藉由根据温度变化而使FBG所受到的张力变化，可调节光栅部分的间隔，并能够藉此抵消反射中心波长的温度依存性。
日本专利的特表2000-553967号公报[专利文献2]日本专利早期公开的特开2003-146693号公报专利文献1、2所述的玻璃陶瓷基材和陶瓷基材，因为其热膨胀系数为负，且由单一构件形成，所以能够以简便的机构进行温度补偿，但在升温时和降温时的最大尺寸差(热膨胀磁滞)大，当将这些玻璃陶瓷基材和陶瓷基材作为光通信元件用基材使用，并将作为具有正的热膨胀系数的光部件的FBG在该基材上进行固定时，光通信元件用基材的尺寸因温度变化的速度而有所不同，因此具有利用FBG的反射中心波长不稳定，作为光通信元件不能发挥稳定的性能的问题。
发明内容
本发明的目的是提供一种鉴于上述问题而形成的，具有温度补偿技术所必需的负的热膨胀系数，且热膨胀磁滞小的光通信元件用基材、其制造方法及使用它的光通信元件。
本发明人等是发现藉由将具有负的热膨胀系数的陶瓷或玻璃陶瓷，交互各自进行复数次低温处理和高温处理，可使热膨胀磁滞减少，而提出本发明的。
即，本发明的光通信元件用基材是一种在-40～+100℃下的平均热膨胀系数为-55～-120×10-7/℃，并由包含将β-石英固溶体或β-锂霞石固溶体作为主结晶的陶瓷或玻璃陶瓷构成的光通信元件用基材；其特征在于在从-40℃到100℃进行1℃/分的升温，及从100℃到-40℃进行1℃/分的降温时，所产生的最大热膨胀磁滞未满12ppm。
而且，本发明的光通信元件用基材的制造方法是一种在-40～+100℃下的平均热膨胀系数为-55～-120×10-7/℃，并由包含将β-石英固溶体或β-锂霞石固溶体作为主结晶的陶瓷或玻璃陶瓷构成的光通信元件用基材的制造方法；其特征在于对基材交互各自进行多数次在20℃以上的温度下的高温处理和20℃以下的温度下的低温处理，且高温处理和低温处理的温度差为40～240℃。
而且，本发明的光通信元件是一种在-40～+100℃下的平均热膨胀系数为-55～-120×10-7/℃，并由包含将β-石英固溶体或β-锂霞石固溶体作为主结晶的陶瓷或玻璃陶瓷构成的光通信元件用基材上，将具有正的热膨胀系数的光构件进行固定而形成的光通信元件；其特征在于在光通信元件用基材中，在从-40℃到100℃进行1℃/分的升温，及从100℃到-40℃进行1℃/分的降温时所产生的最大热膨胀磁滞未满12ppm。
本发明的光通信元件用基材是一种在-40～+100℃下的平均热膨胀系数为-55～-120×10-7/℃，并由包含将β-石英固溶体或β-锂霞石固溶体作为主结晶的陶瓷或玻璃陶瓷构成的光通信元件用基材，其在从-40℃到100℃进行1℃/分的升温，及从100℃到-40℃进行1℃/分的降温时所产生的最大热膨胀磁滞未满12ppm，因此能够将在该基材上所固定的光通信元件的反射中心波长磁滞抑制在20ppm以下。
而且，本发明的光通信元件用基材即使长时间暴露在高温高湿环境下，也可减小-40～100℃下的平均热膨胀系数和热膨胀磁滞的变化。
图1所示为本发明的实施例的光通信元件的平面图。
图2所示为-40～100℃的范围的基材的热膨胀磁滞的标绘图。
图3所示为实施例8的长期耐久性测试的平均热膨胀系数和热膨胀磁滞的结果的标绘图。
图4所示为实施例6和比较例1的长期耐久性测试(温度循环测试)的结果的标绘图。
1基材 1a缝隙2FBG3粘着剂10光通信元件具体实施方式
本发明的光通信元件用基材在-40～+100℃的温度范围中，具有-55～-120×10-7/℃的负的平均热膨胀系数，所以能够抵消光通信元件的温度依存性，并可作为光构件的温度补偿用构件使用。在-40～+100℃的温度范围中，当热膨胀系数较-55×10-7/℃大或为正时，或较-120×10-7/℃小时，不能抵消具有正的热膨胀系数的光构件的温度依存性，所以不能作为光构件的温度补偿用构件使用。
而且，本发明的光通信元件用基材由包含将β-石英固溶体或β-锂霞石固溶体作为主结晶的陶瓷或玻璃陶瓷构成，所以具有足够的机械强度且机械加工性优良，并可轻松地成形为一定的形状。
光通信元件用基材的形状以棱柱状、圆柱状、圆筒状、平板状而易于加工，且在为棱柱状、圆柱状、平板状的情况下，为了收纳光构件也可使缝隙在全长上设置。
本发明的光通信元件用基材，在从100℃到-40℃以1℃/分进行降温时，如从-40～100℃以每20℃为一块共分为7块的温度范围的平均膨胀系数的最大值和最小值的差在6×10-7/℃以内，则在从-40℃到+100℃以1℃/分进行升温，及从100℃到-40℃以1℃/分进行降温时所产生的最大热膨胀磁滞容易未满12ppm。
当本发明的光通信元件用基材在质量％上含有SiO245～60％、Al2O320～45％、Li2O7～12％、TiO20～4％、ZrO20～4％时，可提高β-石英固溶体或β-锂霞石固溶体的结晶化度，所以较佳，特别是当Li2O∶Al2O3∶SiO2的克分子比为1∶1.5～2.5∶2～3时更佳。
象上述这样限定组成范围的理由如下。
SiO2虽然为呈现负的热膨胀系数的主结晶的主成分，但在其含有量不足45％的情况下，主结晶的析出量容易变得不充分，另一方面，如超出60％，则容易析出所需的主晶相以外的晶相，所以SiO2的范围为45～60％，较佳范围为46～59％。
Al2O3也同样为呈现负的热膨胀系数的主结晶的主成分，但在其含有量不足20％的情况下，主结晶的析出量容易变得不充分，而如超出45％，则容易析出所需的主晶相以外的晶相，所以Al2O3的范围为20～45％，较佳范围为21～44％。
Li2O也同样为呈现负的热膨胀系数的主结晶的主成分，但在其含有量不足7％的情况下，主结晶的析出量容易变得不充分，而如超出12％，则容易析出所需的主晶相以外的晶相，所以Li2O的范围为7～12％，较佳范围为7.5～11.5％。
另外，虽然SiO2、Al2O3、Li2O为呈现负的热膨胀系数的β-石英固溶体或β-锂霞石固溶体的主成分，但Li2O∶Al2O3∶SiO2的克分子比为1∶1.5～2.5∶2～3。在该范围中，主结晶的析出量容易增高，而如果超出该范围，则难以得到大的负热膨胀系数。
ZrO2、TiO2都是作为核形成剂发挥作用，但任一个如超过4％，则存在不作为核形成剂进行作用的剩余成分，会产生弯曲强度的劣化，所以范围分别为0～4％，较佳范围为0.5～3％。
而且，除了上述成分以外，也可添加10％以下的MgO、BaO、ZnO等碱土类和Na2O、K2O等碱成分等其它成分。
而且，当本发明的光通信元件用基材利用含有1种或2种以上的从硅烷化合物、硅氧烷化合物或硅氨烷化合物中所选择的有机硅化合物的溶液处理形成时，即使长时间暴露在高温高湿的环境下，基材的热膨胀系数也难以变化，且容易使热膨胀磁滞变小，所以较佳。
本发明的光通信元件用基材的制造方法是一种在-40～+100℃下的平均热膨胀系数为-55～-120×10-7/℃，并由包含将β-石英固溶体或β-锂霞石固溶体作为主结晶的陶瓷或玻璃陶瓷构成的光通信元件用基材的制造方法，对基材交互各自进行多数次在20℃以上的温度下的高温处理和20℃以下的温度下的低温处理，且高温处理和低温处理的温度差为40～240℃，所以可得到热膨胀磁滞小，且即使长时间暴露在高温高湿的环境下，热膨胀系数和热膨胀磁滞的变化也小的光通信用元件用基材。特别是当交互各自进行多数次-40℃以下的低温处理和20～200℃的高温处理时，能够使在从-40℃到100℃以1℃/分进行升温，及从100℃到-40℃以1℃/分进行降温时所产生的最大热膨胀磁滞未满12ppm。另外，低温处理和高温处理的顺序没有限制。
包含将β-石英固溶体或β-锂霞石固溶体作为主结晶的陶瓷或玻璃陶瓷，是将具有负的大热膨胀系数的由β-石英固溶体或β-锂霞石固溶体所构成的多数个结晶粒子的集合体(多结晶体)作为包含的主成分，且β-石英固溶体或β-锂霞石固溶体为具有各向异性的热膨胀系数的结晶(c轴方向的热膨胀系数为负，a轴方向的热膨胀系数为正的结晶)，所以因各向异性造成的歪斜，会在结晶粒子的晶粒间界上部分地形成晶粒间界空隙。虽然温度变化时的a轴方向的膨胀或收缩，因该晶粒间界空隙而被缓和，但由于c轴方向的热膨胀系数主要支配陶瓷或玻璃陶瓷的热膨胀系数，所以陶瓷或玻璃陶瓷可具有负的大热膨胀系数。
热膨胀磁滞是指升温时的热膨胀曲线和降温时的热膨胀曲线不一致的现象。虽然晶粒间界空隙在降温时于a轴方向上因结晶粒子收缩而进行离解(晶粒间界空隙的容积增大)，在升温时于a轴方向上因结晶粒子膨胀而进行结合(晶粒间界空隙的容积减少)，但在包含将β-石英固溶体或β-锂霞石固溶体作为主结晶的陶瓷或玻璃陶瓷中，热膨胀磁滞产生的原因被认为在于晶粒间界空隙的离解不能顺利地进行，无法追随温度变化。晶粒间界的离解不能顺利进行的理由，被认为是空隙表面的摩擦引起的。
当交互各自进行复数次20℃以上温度的高温处理和20℃以下温度的低温处理，且高温处理和低温处理的温度差为60～240℃时，特别是当交互各自进行多数次-40℃以下的低温处理和20～200℃的高温处理时，在热膨胀磁滞的测定温度范围内，在晶粒间界空隙中不会形成新的表面，能够使晶粒间界空隙的表面摩擦减少，所以热膨胀磁滞变小。即，藉由反复进行从低温处理温度向高温处理温度的升温，或从高温处理温度向低温处理温度的降温，可使晶粒间界空隙的结合和离解反复进行，从而使晶粒间界空隙的表面相互摩擦而变得光滑，可使摩擦减少，所以热膨胀磁滞变小。
如高温处理和低温处理的温度差小于60℃，则晶粒间界空隙的表面相互摩擦而变得光滑的效果小，而即使大于240℃，晶粒间界空隙的表面相互摩擦而变得光滑的效果也不会增大，而且升温或降温时需要时间，生产性差，是不经济的。
当低温处理温度较测定热膨胀磁滞时的最低温度，具体地说较-40℃高时，在测定热膨胀磁滞时，在晶粒间界空隙中形成不光滑的新表面，使晶粒间界空隙的表面彼此之间的摩擦增加，所以不佳。
而且，当高温处理温度较20℃低时，在升温时或降温时晶粒间界空隙的表面彼此之间难以相互摩擦，难以使晶粒间界空隙的表面彼此之间的摩擦减少。当较200℃高时，虽然在升温时或降温时晶粒间界空隙的表面彼此之间相互摩擦，但即使较该温度高，其效果也并不增大，而且升温或降温需要时间，生产性差，是不经济的。
而且，当只是将-40℃以下的低温处理和20～200℃的高温处理交互各自进行1次时，晶粒间界空隙的表面彼此之间相互摩擦的次数少，使晶粒间界空隙的表面彼此之间的摩擦难以变小。
-40℃以下的1次的等温保持时间及20～200℃的1次的等温保持时间分别在60分钟以内，较佳为1～30分。即使进行长于60分钟的热处理，使晶粒间界空隙的表面彼此之间的摩擦变得更小的效果也不会增大，所以生产性变差，是不经济的。
当本发明的光通信元件用基材的制造方法，利用含有1种或2种以上的从硅烷化合物、硅氧烷化合物或硅氨烷化合物中所选择的有机硅化合物的溶液对基材进行处理时，即使长时间暴露在高温高湿的环境下，基材的热膨胀系数也难以变化，且容易使热膨胀磁滞变小，所以较佳。另外，对基材进行-40℃以下的低温处理及20～200℃的高温处理，和利用含有有机硅化合物的溶液的处理的顺序并不限定。
本发明的光通信元件用基材的制造方法，在将基材于较0℃的饱和水蒸气压低的水蒸气压的环境中进行低温处理和高温处理时，不产生结露和霜，所以在基材上不附着水分，不会阻碍晶粒间界空隙的表面彼此之间的相互摩擦，容易使晶粒间界空隙的表面彼此之间的摩擦减少。
而且，本发明的光通信元件用基材的制造方法，在将基材以低温和高温进行处理的环境为氦气环境时，热容易在基材上传播，所以较佳。
本发明的光通信元件是一种在-40～+100℃下的平均热膨胀系数为-55～-120×10-7/℃，并由包含将β-石英固溶体或β-锂霞石固溶体作为主结晶的陶瓷或玻璃陶瓷构成的光通信元件用基材上，将具有正的热膨胀系数的光构件(例如FBG)进行固定而形成的光通信元件，且在光通信元件用基材中，在从-40℃到100℃进行1℃/分的升温，及从100℃到-40℃进行1℃/分的降温时所产生的最大热膨胀磁滞未满12ppm，所以可将反射中心波长磁滞抑制在20pm以下。
在本发明的光通信元件中，作为在本发明的光通信元件用基材上将具有正的热膨胀系数的光构件进行固定时所使用的粘着剂，可使用玻璃、聚合物粘着剂或金属，但当使用聚合物粘着剂时，可廉价且牢固地进行粘着，能够高效率地生产光通信元件，所以较佳，具体地说，以环氧系粘着剂较为适当，但除此以外还可使用硅系和丙烯系粘着剂。
实施例下面利用实施例及比较例对本发明进行更加详细地说明。
表1及表2表示本发明的实施例1～10，表3表示比较例1～6。而且，图1所示为本发明的实施例的光通信元件的平面图，图2所示为-40～+100℃的范围的基材的热膨胀磁滞的标绘图。而且，图3所示为实施例8的长期耐久性测试的平均热膨胀系数(□)和热膨胀磁滞(◆)的结果的标绘图，图4所示为实施例6(●)和比较例1(▲)的长期耐久性测试(温度循环测试)的结果的标绘图。
首先，在实施例1～6中，制作以使烧结后的组成形成SiO255.0％、Al2O333.1％、Li2O9.4％、TiO20.8％、ZrO21.0％、MgO 0.2％、P2O50.5％的质量％的形态将粉末进行烧结，且由包含将β-石英固溶体作为主结晶的陶瓷(A)所构成的基材1。
如图1所示，基材1具有长40mm、宽4mm、厚3mm的尺寸，并在上面的整个区域形成深0.6mm的缝隙1a。将该基材1浸入含有以{R1Si(OH)a(OCH3)bO(m-1)/m}m表示的硅氧烷化合物的IPA(异丙醇)溶液中，并在加以10分钟超音波振动后，在+100℃下干燥10分钟。另外，上述的硅氧烷化合物，R1为C6H13，a为0.07，b为1.88，m为2.1。
接着，将基材1以表1及表2所记述的处理温度、等温保持时间及处理次数，利用恒温恒湿槽(日立恒温恒湿槽EC-13MHP)进行处理。
另外，当分别进行了1次-40℃以下的低温处理和20～200℃的高温处理时，将处理次数算作1次。
最后，藉由在各基材1的缝隙1a中插入FBG2，并在基材1的两端附近的2点，利用环氧系树脂3(协力化学产业(株)制XOC-02THK)将FBG2在基材1上进行粘着固定，可制作光通信元件10。另外，FBG2的向基材1的粘着，是使用具有3200mW/cm2的输出的金属卤化物灯，对环氧系粘着剂3照射2秒钟波长300～400nm的紫外线使粘着剂硬化而进行的。
在实施例7中，除了使用以使烧结后的组成形成SiO255.0％、Al2O332.6％、Li2O9.2％、TiO20.9％、ZrO21.0％、MgO0.2％、P2O50.5％的质量％的形态而将粉末进行烧结，并包含将β-石英固溶体作为主结晶的陶瓷(B)以外，与实施例4同样地制作基材及光通信元件。
在实施例8中，除了使用以使烧结后的组成形成SiO256.0％、Al2O332.1％、Li2O9.0％、TiO20.9％、ZrO21.1％、MgO0.2％、P2O50.7％的质量％的形态而将粉末进行烧结，并包含将β-石英固溶体作为主结晶的陶瓷(C)以外，与实施例4同样地制作基材及光通信元件。
在实施例9中，除了制作以使烧结后的组成形成SiO256.0％、Al2O332.6％、Li2O8.6％、TiO20.9％、ZrO21.1％、MgO0.3％、P2O50.5％的质量％的形态而将粉末进行烧结，并包含将β-石英固溶体作为主结晶的陶瓷(D)以外，与实施例4同样地制作基材及光通信元件。
在实施例10中，除了使用藉由以使烧结后的组成形成SiO246.2％、Al2O340.9％、Li2O9.1％、TiO22.0％、ZrO21.8％的质量％的形态将原料进行调合后，在1200℃下熔融7小时并进行猝冷而制作玻璃，接着在1350℃下加热15小时，而析出作为主结晶的β-石英固溶体的玻璃陶瓷(E)以外，与实施例4同样地制作基材及光通信元件。
比较例1除了不进行低温处理及高温处理以外，与实施例1～6同样地制作基材及光通信元件。
比较例2除了不进行低温处理及高温处理以外，与实施例8同样地制作基材及光通信元件。
比较例3除了不进行低温处理及高温处理以外，与实施例9同样地制作基材及光通信元件。
比较例4～6除了在表3所述的温度-保持时间进行热处理以外，与实施例1～6同样地制作基材及光通信元件。
在-40～+100℃的范围内的基材的平均热膨胀系数和热膨胀磁滞的测定，利用膨胀计(MAC SCIENCE制)进行。热膨胀磁滞为如图2所示，在-40～100℃间以1℃/分进行升温及降温，并测定在40℃的冷却时的尺寸L1和加热时的尺寸L2，且以常温下测定的尺寸L除L1和L2的差(|L1-L2|)所得的值。
每20℃的平均热膨胀系数差，是如图2所示，将在-40～100℃间以1℃/分进行降温时的热膨胀曲线以每20℃为一块共区分为7个温度范围，并算出各个温度范围的平均热膨胀系数后，而由它们的最大值和最小值的差求取。
所制作的光通信元件的波长磁滞，是将光通信元件在-40～100℃的范围内以1℃/分进行升温及降温，并将利用FBG所反射的光的波长中的在1550nm附近所呈现的中心波长，利用频谱分析器(ADVANCE制Q-8384)以pm单位精密地进行测定，且作为35℃下的波长的差求取。
基材的长期耐久性是将基材在85℃、85％的高温高湿环境下放置2000小时，并对基材的热膨胀系数及热膨胀磁滞进行经时性地测定评价。
光通信元件的长期信赖性(温度循环测试)是进行最多500次由室温(20℃)至-40℃以1℃/分进行降温，并在-40℃保持30分钟后，以1℃/分升温至85℃，并在85℃保持30分钟后，以1℃/分降温至室温(20℃)的温度循环，且将进行0次、200次、500次时的1550nm附近的中心波长，利用频谱分析器(ADVANCE制Q-8384)以pm单位精密地进行测定，并将-40～85℃的温度变化所造成的波长的变化量作为温度依存性算出，而将与温度循环为0次时的差作为温度依存性的变化量进行评价。
由表1、2可知，实施例1～10的光通信元件，其-40～100℃的平均热膨胀系数为-65～-81×10-7/℃，光通信元件用基材的每20℃的平均热膨胀系数在6×10-7/℃，且热膨胀磁滞小，为11ppm以下，所以反射中心波长磁滞也小，在16.5pm以下。
而且，由图3可知，实施例8的光通信元件用基材，即使长期放置于高温高湿的环境中，平均热膨胀系数和热膨胀磁滞的变化也小。另外，实施例1～7及9～10也与实施例8同样，即使长期放置于高温高湿的环境中，平均热膨胀系数和热膨胀磁滞的变化也小。
而且，由图4可知，实施例6的光通信元件，即使进行长期信赖性测试即温度循环测试，温度依存性的变化量也小。另外，实施例1～5及7～10也同实施例6同样，即使进行长期信赖性测试即温度循环测试，温度依存性的变化量也小。
另一方面，由表3可知，比较例1～3的光通信元件由于不进行低温处理及高温处理，所以光通信元件用基材的热膨胀磁滞大，在20ppm以上，且光通信元件的反射中心波长磁滞也大，在30pm以上。而且，比较例4及5的光通信元件，由于在-40℃以下的低温区域不进行低温处理，所以光通信元件用基材的热膨胀磁滞大，在20ppm以上，且光通信元件的反射中心波长磁滞也大，在30pm以上。而且，比较例6的光通信元件，由于分别只进行1次在-40℃以下的低温区域的低温处理和在20～200℃的高温区域的高温处理，所以光通信元件用基材的热膨胀磁滞大，在16ppm以上，且光通信元件的反射中心波长磁滞也大，在24pm以上。
而且，由图4可知，比较例1的光通信元件进行了长期信赖性测试即温度循环测试，结果温度依存性的变化量大。另外，比较例2～6也与比较例1同样地进行了长期信赖性测试即温度循环测试，结果温度依存性的变化量大。
本发明的光通信元件用基材具有足够大的负的平均热膨胀系数，且热膨胀磁滞小，长期耐久性优良，所以在该基材上固定FBG的光通信元件即使暴露在温度变化和长时间的高温多湿环境下，也可充分地进行温度补偿，并可使利用FBG的反射中心波长磁滞小，在20pm以下，适合作为例如为了一次传送更多的信息，而同时传送不同波长的光的波分多重传送方式用的光通信元件用基材。
权利要求书(按照条约第19条的修改)1.一种光通信元件用基材，是一种在-40～+100℃下的平均热膨胀系数为-55～-120×10-7/℃，并由包含将β-石英固溶体或β-锂霞石固溶体作为主结晶的陶瓷或玻璃陶瓷构成的光通信元件用基材；其特征在于在从-40℃到100℃进行1℃/分的升温，及从100℃到-40℃进行1℃/分的降温时，所产生的最大热膨胀磁滞未满12ppm。
2.根据权利要求1所述的光通信元件用基材，其特征在于在从100℃到-40℃以1℃/分进行降温时，从-40～100℃以每20℃为一单元共分为7个温度范围的平均膨胀系数的最大值和最小值的差在6×10-7/℃以内。
3.根据权利要求1或2所述的光通信元件用基材，其特征在于在质量％上含有SiO245～60％、Al2O320～45％、Li2O 7～12％、TiO20～4％、ZrO20～4％。
4.根据权利要求3所述的光通信元件用基材，其特征在于Li2O∶Al2O3∶SiO2的克分子比为1∶1～1.3∶2.5～3.2。
5.一种光通信元件用基材的制造方法，是一种在-40～+100℃下的平均热膨胀系数为-55～-120×10-7/℃，并由包含将β-石英固溶体或β-锂霞石固溶体作为主结晶的陶瓷或玻璃陶瓷构成的光通信元件用基材的制造方法；其特征在于对基材交互各自进行多数次在20℃以上的温度下的高温处理和20℃以下的温度下的低温处理，且高温处理和低温处理的温度差为40～240℃。
6.根据权利要求5所述的光通信元件用基材的制造方法，其特征在于对基材交互各自进行多数次在-40℃以下的低温处理和在20～200℃的高温处理。
7.根据权利要求6所述的光通信元件用基材的制造方法，其特征在于在-40℃以下的1次的等温保持时间及在20～200℃的1次的等温保持时间分别在60分以内。
8.一种光通信元件，其特征在于在权利要求1～4中的任一项所述的光通信元件用基材上，固定具有正的热膨胀系数的光通信元件。
权利要求
1.一种光通信元件用基材，是一种在-40～+100℃下的平均热膨胀系数为-55～-120×10-7/℃，并由包含将β-石英固溶体或β-锂霞石固溶体作为主结晶的陶瓷或玻璃陶瓷构成的光通信元件用基材；其特征在于在从-40℃到100℃进行1℃/分的升温，及从100℃到-40℃进行1℃/分的降温时，所产生的最大热膨胀磁滞未满12ppm。
2.根据权利要求1所述的光通信元件用基材，其特征在于在从100℃到-40℃以1℃/分进行降温时，从-40～100℃以每20℃为一单元共分为7个温度范围的平均膨胀系数的最大值和最小值的差在6×10-7/℃以内。
3.根据权利要求1或2所述的光通信元件用基材，其特征在于在质量％上含有SiO245～60％、Al2O320～45％、Li2O7～12％、TiO20～4％、ZrO20～4％。
4.根据权利要求3所述的光通信元件用基材，其特征在于Li2O∶Al2O3∶SiO2的克分子比为1∶1.5～2.5∶2～3。
5.一种光通信元件用基材的制造方法，是一种在-40～+100℃下的平均热膨胀系数为-55～-120×10-7/℃，并由包含将β-石英固溶体或β-锂霞石固溶体作为主结晶的陶瓷或玻璃陶瓷构成的光通信元件用基材的制造方法；其特征在于对基材交互各自进行多数次在20℃以上的温度下的高温处理和20℃以下的温度下的低温处理，且高温处理和低温处理的温度差为40～240℃。
6.根据权利要求5所述的光通信元件用基材的制造方法，其特征在于对基材交互各自进行多数次在-40℃以下的低温处理和在20～200℃的高温处理。
7.根据权利要求6所述的光通信元件用基材的制造方法，其特征在于在-40℃以下的1次的等温保持时间及在20～200℃的1次的等温保持时间分别在60分以内。
8.一种光通信元件，其特征在于在权利要求1～4中的任一项所述的光通信元件用基材上，固定具有正的热膨胀系数的光通信元件。
全文摘要
本发明提供一种具有温度补偿技术所必需的负的热膨胀系数，且热膨胀磁滞小的光通信元件用基材、其制造方法及使用它的光通信元件。本发明的光通信元件用基材是一种在－40～+100℃下的平均热膨胀系数为－55～－120×10
文档编号G02B6/10GK1745321SQ20048000316
公开日2006年3月8日 申请日期2004年8月4日 优先权日2003年8月5日
发明者俣野高宏, 吉原聡 申请人:日本电气硝子株式会社