JP3749276B2 - 赤外線透過ガラス - Google Patents
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Description
【産業上の利用分野】
本発明は新しい赤外線透過ガラスに関する。本発明のガラスは可視域から波長７．５μｍの赤外域まで高い光線透過性を有するため、可視、近赤外、赤外域において使用される各種光学機器に用いる窓、レンズ、プリズム、フィルター、光計測ファイバー、レーザガラスおよび非線形光学材料などに利用される。
【０００２】
【従来の技術】
波長７．５μｍの赤外域まで高い光線透過性を有する赤外透過ガラスとしてフッ化物ガラスとカルコゲン化物ガラスが知られている。しかし、どちらも製造過程が繁雑で、かつ、熱的に不安定であるという欠点がある。酸化物ガラスにおいて赤外線透過ガラスとしてアルミネトガラス、ゲルマネトガラス、テルライトガラスなどが知られているが、いずれも波長５．０μｍ以上の赤外域での光線透過性が非常に悪い。波長７μｍの赤外域まで良好な透過率を示すガラスとして米国特許３，７２３，１４１号に示されているＢｉ2Ｏ3−ＰｂＯ−ＢａＯ−ＺｎＯ系のガラスと特開平５−１３２３３３に開示されているＧａ2Ｏ3−Ｂｉ2Ｏ3−Ｒ2Ｏ（Ｒ：アルカリ金属）系のガラスが知られているが、これらのガラスには環境に有害なＰｂＯと高価なＧａ2Ｏ3が大量に含まれている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の課題は上記の欠点を除去すると同時に熱的に安定で、波長７．５μｍの赤外域まで高い光線透過性を有する赤外線透過ガラスを提供することにある。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
上記の問題点を解決するために、本発明者は鋭意研究を重ねた結果、従来の技料資料に具体的に示されていないＢｉ2Ｏ3−ＺｎＯ−Ｒ2Ｏ（Ｒ’Ｏ）（Ｒ＝Ｌｉ、Ｎａ、Ｋ Ｒ’＝Ｃａ、Ｓｒ、Ｂａ）各三成分系においてガラス化範囲が存在することを発見し、さらにこれらの発見に基づいて上述の物質を組み合わせ、ガラスの成分を多成分化にすることによって、どの三成分系よりも熱的に安定で、しかも大きくて均一なガラスが得られることを見いだし、本発明をなすに至った。
【０００５】
すなわち、本発明の赤外線透過ガラスは、ｍｏｌ％で、Ｂｉ2Ｏ3 ４０〜７５％、ＺｎＯ ５〜２０％、Ｒ2Ｏ（ただし、Ｒ＝Ｌｉ、Ｎａ、Ｋ）５〜３５％、Ｒ’Ｏ（ただし、Ｒ’＝Ｃａ、Ｓｒ、Ｂａ）５〜３０％、Ｂ ２ Ｏ ３ ０〜２％およびＳｉＯ ２ ０〜２％を含有し、ＰｂＯ、Ｇａ２Ｏ３及びＣｄＯを含有しないことを特徴とするものである。
好ましい組成は、ｍｏｌ％で、Ｂｉ2Ｏ3 ４０〜６０％、ＺｎＯ ５〜２０％、Ｒ2Ｏ（ただし、Ｒ＝Ｌｉ、Ｎａ、Ｋ） ５〜３５％、Ｒ’Ｏ（ただし、Ｒ’＝Ｃａ、Ｓｒ、Ｂａ） ５〜３０％、Ｂ ２ Ｏ ３ ０〜２％およびＳｉＯ ２ ０〜２％を含有し、ＰｂＯ、Ｇａ２Ｏ３及びＣｄＯを含有しないことを特徴とする赤外線透過ガラスである。これらの好ましい組成から従来のガラス溶融および成形技術を使用し、５０×５０×１０ｍｍのサイズの均一なガラスが得られた。
【０００６】
尚、Ｒには１０ｍｏｌ％以下のＣｓおよびＲｂを添加することができる。Ｒ’には各々５ｍｏｌ％以下のＭｇＯ、ＣｄＯおよびＰｂＯを添加することもできるが、ＣｄＯ、ＰｂＯは環境に有害なので添加するのは好ましくない。
さらにガラスの安定性および耐久性の改善等のためにＧｅＯ2、ＳｉＯ2、Ｂ2Ｏ3、Ｐ2Ｏ5、Ｔｌ2Ｏ、ＴｅＯ2、ＷＯ3、Ａｌ2Ｏ3、Ａｓ2Ｏ3、Ｓｂ2Ｏ3等を添加することができるが、赤外透過性が悪化するために各々２ｍｏｌ％以下にすべきである。尚、レーザガラスとしてはＴｍ、ＥｒおよびＰｒ等の希土類酸化物を５ｍｏｌ％以下添加しても差しつかえない。
【０００７】
ＲＦ、ＲＣＩまたはＲ’Ｆ2、Ｒ’ＣＩ2の添加は３μｍ付近にあるＯＨによる吸収を小さくするのに有効であるが、その量が５ｍｏｌ％を超えるとガラスの安定性が悪くなるので５ｍｏｌ％以下とすべきである。
【０００８】
本発明ガラスは波長７．５μｍの赤外域まで高い光線透過率を示すと同時に、２．２以上という非常に高い屈折率を持つため光学レンズや非線形光学材料としても利用できる。
【０００９】
本発明のガラスは通常の方法により容易に製造できる。すなわち、所定のガラス原料を調合し、よく混合した後１０００〜１２００℃の白金坩堝に投入し、溶融、攪拌後、冷却することによって均一なガラスが容易に製造できる。
【００１０】
【実施例】
次に実施例について説明する。
表１に本発明の実施例についてこれらのガラスの屈折率（Ｎｄ）、可視吸収端波長、赤外吸収端波長および厚さ１ｍｍガラスの光線透過率の５０％での波長を示す。表に示すように本発明のガラスは屈折率が高くて、可視域から波長９μｍの赤外域まで透明で７．５μｍまで５０％以上の透過率を有することがわかる。
【００１１】
【表１】
【発明の効果】
以上述べたとおり、本発明の赤外線透過ガラスはＢｉ2Ｏ3−ＺｎＯ−Ｒ2Ｏ−Ｒ’Ｏ系ガラスであり、熱的に安定で赤外域に優れた光線透過性を有するものである。
【図面の簡単な説明】
図１は本発明のガラスＮｏ．３の赤外透過スペクトルである（厚さ１ｍｍ）。
Claims (2)
- ｍｏｌ％で、Ｂｉ2Ｏ3 ４０〜７５％、ＺｎＯ ５〜２０％、Ｒ2Ｏ（ただし、Ｒ＝Ｌｉ、Ｎａ、Ｋ） ５〜３５％、Ｒ’Ｏ（ただし、Ｒ’＝Ｃａ、Ｓｒ、Ｂａ） ５〜３０％、Ｂ ２ Ｏ ３ ０〜２％およびＳｉＯ ２ ０〜２％を含有し、ＰｂＯ、Ｇａ２Ｏ３及びＣｄＯを含有しないことを特徴とする赤外線透過ガラス。
- ｍｏｌ％で、Ｂｉ2Ｏ3 ４０〜６０％、ＺｎＯ ５〜２０％、Ｒ2Ｏ（ただし、Ｒ＝Ｌｉ、Ｎａ、Ｋ） ５〜３５％、Ｒ’Ｏ（ただし、Ｒ’＝Ｃａ、Ｓｒ、Ｂａ） ５〜３０％、Ｂ ２ Ｏ ３ ０〜２％およびＳｉＯ ２ ０〜２％を含有し、ＰｂＯ、Ｇａ２Ｏ３及びＣｄＯを含有しないことを特徴とする赤外線透過ガラス。
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