JP2021084828A - 光フィルター用ガラスセラミックスおよび光フィルター - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は以下を提供する。
(構成1)
波長1550nmの光に対する厚さ1mmのときの内部透過率が0.970以上で、
酸化物換算の質量%で、
SiO2成分を40.0%〜70.0%、
Al2O3成分を11.0%〜25.0%、
Na2O成分を5.0%〜19.0%、
K2O成分を0%〜9.0%、
MgO成分およびZnO成分から選択される1以上を1.0%〜18.0%、
CaO成分を0%〜3.0%、並びに
TiO2成分を0.5%〜12.0%、
含有する光フィルター用ガラスセラミックス。
(構成2)
−30〜+70℃における熱膨張係数が70×10−7/℃〜95×10−7/℃である構成1記載の光フィルター用ガラスセラミックス。
(構成3)
ヤング率が78GPa以上である構成1または2記載の光フィルター用ガラスセラミックス。
(構成4)
主結晶相として、MgAl2O4、MgTi2O4、MgTi2O5、Mg2TiO4、Mg2SiO4、MgAl2Si2O8、Mg2Al4Si5O18、Mg2TiO5、MgSiO3、NaAlSiO4、FeAl2O4およびこれらの固溶体から選ばれる1以上を含有する構成1〜3のいずれか記載の光フィルター用ガラスセラミックス。
(構成5)
構成1〜4のいずれか記載のガラスセラミックス上に誘電体を成膜してなる光フィルター。
(構成6)
構成1〜4のいずれかに記載のガラスセラミックス上に誘電体を成膜してなるバンドパスフィルター。
SiO2成分を40.0%〜70.0%、
Al2O3成分を11.0%〜25.0%、
Na2O成分を5.0%〜19.0%、
K2O成分を0%〜9.0%、
MgO成分およびZnO成分から選択される1以上を1.0%〜18.0%、
CaO成分を0%〜3.0%、並びに
TiO2成分を0.5%〜12.0%、
含有する。
SiO2成分、Al2O3成分、Na2O成分、K2O成分、MgO成分およびZnO成分から選択される1以上、CaO成分、TiO2成分、並びにSb2O3成分、SnO2成分およびCeO2成分から選択される1以上を合わせて90%以上、好ましくは95%以上、より好ましくは98%以上、さらに好ましくは99%以上とできる。これら成分で100%を占めてもよい。
また、ガラスセラミックスは、本発明の効果を損なわない範囲で、B2O3成分、P2O5成分、BaO成分、FeO成分、Li2O成分、SrO成分、La2O3成分、Y2O3成分、Nb2O5成分、Ta2O5成分、WO3成分、TeO2成分、Bi2O3成分をそれぞれ含んでもよいし、含まなくてもよい。配合量は、各々、0〜2.0%、0以上2.0%未満または0〜1.0%とできる。
本明細書における「主結晶相」は、X線解析図形のピークから判定される、ガラスセラミックス中に多く含有される結晶相に相当する。
2段階熱処理では、まず第1の温度で熱処理することにより核形成工程を行い、この核形成工程の後に、核形成工程より高い第2の温度で熱処理することにより結晶成長工程を行う。
1段階熱処理では、1段階の温度で核形成工程と結晶成長工程を連続的に行う。通常、所定の熱処理温度まで昇温し、当該熱処理温度に達した後に一定時間その温度を保持し、その後、降温する。
2段階熱処理の第1の温度は600℃〜750℃が好ましい。第1の温度での保持時間は30分〜2000分が好ましく、180分〜1440分がより好ましい。
2段階熱処理の第2の温度は650℃〜850℃が好ましい。第2の温度での保持時間は30分〜600分が好ましく、60分〜300分がより好ましい。
1段階の温度で熱処理する場合、熱処理の温度は600℃〜800℃が好ましく、630℃〜770℃がより好ましい。また、熱処理の温度での保持時間は、30分〜500分が好ましく、120分〜400分がより好ましい。
1段階化学強化処理の場合、350℃〜550℃に加熱したカリウムまたはナトリウムを含有する塩、またはその混合塩に1〜1440分、好ましくは60〜800分接触または浸漬させる。
1.ガラスセラミックスの製造
ガラスセラミックスの各成分の原料として各々相当する酸化物、水酸化物、炭酸塩、硝酸塩、弗化物、塩化物、メタ燐酸化合物等の原料を選定し、これらの原料を以下の組成の割合になるように秤量して均一に混合した。
(酸化物換算の質量%)
SiO2成分を54%、Al2O3成分を18%、Na2O成分を12%、K2O成分を2%、MgO成分を8%、CaO成分を1%、TiO2成分を5%、Sb2O3成分を0.1%
得られたガラスセラミックスについて、以下の物性を測定した。結果を表1に示す。
日本光学硝子工業会規格JOGIS17−2012「光学ガラスの内部透過率の測定方法」に従い、厚さ1mmおよび10mmの対面平行研磨品の反射損失を含む分光透過率を測定し、1mm厚の内部透過率(反射損失を含まない分光透過率)を計算により求めた。
日本光学硝子工業会規格JOGIS16−2003「光学ガラスの常温付近の平均線膨張係数の測定方法」に従い、温度と試料の伸びとの関係を測定することで得られる熱膨張曲線により求めた。
超音波法により測定した。
対面角が136℃のダイヤモンド四角錘圧子を用いて、試験面にピラミッド形状のくぼみをつけたときの荷重を、くぼみの長さから算出した表面積(mm2)で割った値で示した。明石製作所製微小硬度計MVK−Eを用い、試験荷重200gf、保持時間10秒で測定した。
日本光学硝子工業会規格JOGIS10−1994「光学ガラスの磨耗度の測定方法」に準じて測定した。すなわち、30×30×10mmの大きさのガラス角板の試料を水平に毎分60回転する鋳鉄製平面皿(250mmφ)の中心から80mmの定位置に乗せ、9.8N(1kgf)の荷重を垂直にかけながら、水20mLに#800(平均粒径20μm)のラップ材(アルミナ質A砥粒)を10g添加した研磨液を5分間一様に供給して摩擦させ、ラップ前後の試料質量を測定して、磨耗質量を求めた。同様にして、日本光学硝子工業会で指定された標準試料の磨耗質量を求め、
磨耗度={(試料の磨耗質量/比重)/(標準試料の磨耗質量/比重)}×100
により計算した。
ガラスセラミックスの組成を以下に変え、結晶化温度を750℃とした他は、実施例1と同様にガラスセラミックスを製造し評価した。結果を表1に示す。
(酸化物換算の質量%)
SiO2成分を76.0%、Al2O3成分を6.4%、P2O5成分を2.0%、ZrO2成分を3.0%、ZnO成分を0.6%、MgO成分を0.5%、CaO成分を0.3%、Li2O成分を10.0%、K2O成分を1.0%、Sb2O3成分を0.2%
ガラスの組成を以下に変え、結晶化しない他は、実施例1と同様にガラスを製造し評価した。結果を表1に示す。
(酸化物換算の質量%)
SiO2成分を65.0%、B2O3成分を13.6%、Al2O3成分を2.0%、ZnO成分を1.5%、BaO成分を3.0%、Na2O成分を7.4%、K2O成分を7.0%、Sb2O3成分を0.5%
Claims (6)
- 波長1550nmの光に対する厚さ1mmのときの内部透過率が0.970以上で、
酸化物換算の質量%で、
SiO2成分を40.0%〜70.0%、
Al2O3成分を11.0%〜25.0%、
Na2O成分を5.0%〜19.0%、
K2O成分を0%〜9.0%、
MgO成分およびZnO成分から選択される1以上を1.0%〜18.0%、
CaO成分を0%〜3.0%、並びに
TiO2成分を0.5%〜12.0%、
含有する光フィルター用ガラスセラミックス。 - −30〜+70℃における熱膨張係数が70×10−7/℃〜95×10−7/℃である請求項1記載の光フィルター用ガラスセラミックス。
- ヤング率が78GPa以上である請求項1または2記載の光フィルター用ガラスセラミックス。
- 主結晶相として、MgAl2O4、MgTi2O4、MgTi2O5、Mg2TiO4、Mg2SiO4、MgAl2Si2O8、Mg2Al4Si5O18、Mg2TiO5、MgSiO3、NaAlSiO4、FeAl2O4およびこれらの固溶体から選ばれる1以上を含有する請求項1〜3のいずれか記載の光フィルター用ガラスセラミックス。
- 請求項1〜4のいずれか記載のガラスセラミックス上に誘電体を成膜してなる光フィルター。
- 請求項1〜4のいずれかに記載のガラスセラミックス上に誘電体を成膜してなるバンドパスフィルター。
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