JP6505975B2 - 赤外光学用の低軟化点光学ガラスを用いたオプティカルボンディング及び形成された製造物 - Google Patents
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Description
1) R2O−MO−B2O3、式中、R=Li、Na、K、Rb、及び/又はCsであり、かつM=Mg、Ca、及び/又はBaである。R2OとMOの含有量を変動させて、熱膨張率(CTE)を調節する。このガラスは、文献において広く知られている。その屈折率は、約1.5〜1.6の範囲内であり、その透過波長の範囲は、0.35〜2μmである。
2) R2O−Al2O3−CuO2−P2O5、式中、R=Li、Na、Rb、又はCsであり、米国特許No.4,920,081で概略を述べている。その屈折率は約1.5〜1.7の範囲内であり、その透過波長の範囲は、0.35〜2μmである。
3) R2O−Al2O3−XO−TO3−P2O5、式中、X=Zn又はSnであり、T=W又はMoであり、かつR=Ag、Tl、Li、Na、Rb、又はCsである。このガラスの概略は、米国特許No.5,122,484及び5,256,604に示されている。その屈折率は、約1.5〜1.7の範囲内であり、その透過波長の範囲は、0.35〜2μmである。
4) R2O−ZnO−TeO2、式中、R=Li、Na、K、Rb、又はCsである。このガラスは文献において周知である。その屈折率は約1.5〜1.7の範囲内であり、その透過波長の範囲は、0.45〜6μmである。
1) Ge−As−S−Se、式中、S+Se>70%であり、As=0〜30%であり、かつGe=0〜20%である。その屈折率は、約2.0〜2.8の範囲内であり、その透過波長の範囲は、0.5〜14μmである。
2) Te−As−Ge−Se、式中、Te=30〜80%であり、Te+Se>70%であり、かつGe+As=10〜30%である。その屈折率は、約2.6〜3.2の範囲内であり、その透過波長の範囲は、1.0〜16μmである。米国特許出願公開公報No.20100064731参照。
1) RCl−AlCl3−CdCl2−ZnCl2、式中、ZnCl2>50%であり、かつR=Na、K、Rb、又はCsである。その屈折率は、約1.5〜2.0の範囲内であり、その透過波長域は、0.4〜10μmである。Gan Fuxi, Journal of Non-Crystalline Solids 123(1990) 385参照。
2) RX−PbX2−AgX−Bi2X3、式中、X=Cl又はBrであり、Pb+Ag<15%であり、Bi2X3>40%であり、かつR=K、Rb、又はCSである。その屈折率は、約1.7〜2.1の範囲内であり、その透過波長域は、0.4〜13μmである。Gan Fuxi, Journal of Non-Crystalline Solids 123(1990) 385-399参照。
3) CsX−PbX2−AgX、式中、X=Br又はIであり、I>Brであり、PbX>60%であり、かつCsX=0〜25%である。その屈折率は、約1.9〜2.3の範囲内であり、その透過波長域は、0.6〜20μmである。Gan Fuxi, Journal of Non-Crystalline Solids 140(1992) 184-193参照。
1) AgI−PbO、式中、PbO>60%である。その屈折率は、約1.8〜2.4の範囲内であり、その透過波長の範囲は、0.5〜8μmである。
2) TeO2−BaO−Na2O−ZnX2、式中、X=F又はClであり、かつTeO2>60%である。その屈折率は、約1.9〜2.1の範囲内であり、その透過波長の範囲は、0.4〜6μmである。Raouf A. H. El-Mallawany, Tellurite Glasses Handbook: Physical Properties and Data, Second Edition, CRC Press, Boca Raton 2011参照。
3) Sb2O3−ZnCl2、式中、ZnCl2<60%である。その屈折率は、約1.5〜1.8の範囲内であり、その透過波長の範囲は、0.4〜6μmである。Johnson et al, J. Phy.:Condens. Matter 15 755; G.H. Frischat and C.T. Moynihan, Material Science Forum 67-68(1991) 257-262参照。
4) Sb2S3−AgX−MX2、式中、XはCl、Br、又はIであり、MはPb、Cd、又はZnであり、かつMX2<60%である。その屈折率は、約1.8〜2.6の範囲内であり、その透過波長の範囲は、0.8〜13μmである。Gan Fuxi, Journal of Non-Crystalline Solids 140(1992) 184-193; Samoilenko et al. Glass Physics and Chemistry 5(2009) 656-660 Samoilenko et al., Glass Physics and Chemistry 4,(2003) 373-374参照。
5) Sb2Se3−SbI3−AgI2、式中、AgI2>50%である。その屈折率は、約2.0〜2.8の範囲内であり、その透過波長の範囲は、0.6〜15μmである。Gan Fuxi, Journal of Non-Crystalline Solids 140(1992) 184-193参照。
6) As2S3−GeS2−Bi2S3−BiCl3−RCl、式中、R=Cs、K、Ag、又はTlであり、GeS2+As2S3>40%であり、BiCl3=0〜40%であり、かつRCl=10〜25%である。その屈折率は、約1.8〜2.4の範囲内であり、その透過波長の範囲は、0.4〜12μmである。Gan Fuxi, Journal of Non-Crystalline Solids 140(1992) 184-193参照。
7) GeSe2−Bi2Se3−BiCl3−RCl、式中、R=Cs、K、Ag、又はTlであり;GeSe2>40%であり、BiCl3=0〜40%であり、かつRCl=10〜25%である。その屈折率は、約2.0〜2.6の範囲内であり、その透過波長の範囲は、0.6〜14μmである。
8) RX−Ga2S3−GeS2、式中、R=Cs、K、Ag、又はTlであり、X=Cl、Br、又はIであり、RX=10〜50%であり、かつGa2S3=10〜50%である。その屈折率は、約1.8〜2.3の範囲内であり、その透過波長の範囲は、0.5〜12μmである。Xiang Shen, et al. Journal of Non-Crystalline Solids 357(2011) 2316-2319参照。
9) RX−Ga2Se3−GeSe2、式中、R=Cs、K、Ag、又はTlであり、X=Cl、Br、又はIであり、RX=10〜50%であり、かつGa2Se3=10〜50%である。その屈折率は、約2.0〜2.6の範囲内であり、その透過波長の範囲は、0.6〜14μmである。Jing Ren, et al. JOURNAL OF APPLIED PHYSICS 109, 033105 (2011)。
密封、真空にされたシリカアンプルにおいて、400℃の周知の液体急冷法を用いて8mol%のヒ素と92mol%の硫黄を含むガラスを調製する。次いで、得られたバルク状のガラスをボールミルにて不活性ガス下で粉末化し、ふるい分けして均一な粒径にする。40μm未満の小さい粒径が好ましい。この粉末を十分な溶媒に分散して、ペーストとする。テトラクロロエチレン及びパーフルオロヘキサンが良好な結果を示し、検出可能な有機物の赤外吸収はない。十分な混合物を2つの平面状光学的表面の間に配置し、連続した接着層を設ける。0.1mm未満であると、25mm直径の光学素子に対して十分である。次いで、光学素子を10Torr未満の圧力にしたバキューム内に配置する。次いで、100Nの圧力を印加し、少なくとも20分間保持して、気泡を除去しながら、オーブンを1分あたり5℃で200℃まで加熱する。次いで、その接着体を取り出し、急速冷却し、又はオーブンから除去する前に室温までゆっくり冷却する。後者は、低応力での接着を可能にし、接着した光学素子の熱破壊を防止する。酸化物ガラスに適用する場合、上記の手順によれば、十分な強さの接着が得られ、熱衝撃や応力剥離が防止される。接着ガラスの屈折率は、100%までの範囲で硫黄をSeに置き換えて、屈折率を2.2〜2.8とし、Ge、Ga、及びSbをヒ素と置換して調整することができる。
Claims (16)
- 赤外透過性を有する接着ガラスにより互いに接着された赤外透過性を有する2つの光学素子による赤外対応光学接合体であって、
前記接着ガラスは、基本的にAs及びSからなり、S>70mol%かつ0mol%<As≦30mol%である、赤外対応光学接合体。 - 前記接着ガラスは、Tg<150℃かつ熱膨張係数が50ppm/K未満である、請求項1に記載の2つの光学素子による赤外対応光学接合体。
- 前記2つの光学素子は、一方又は両方ともが、前記接着ガラスにより接着一体化される側の表面に接着促進層を有する、請求項1に記載の2つの光学素子による赤外対応光学接合体。
- 請求項1に記載の2つの光学素子による赤外対応光学接合体の調製法であって、前記接着ガラスを該2つの光学素子のうち少なくとも一方の表面に塗る工程、該接着ガラスが該2つの光学素子に挟まれた状態になるように該2つの光学素子を互いに接触させる工程、及び該接着ガラスを加熱溶融して該光学接合体を形成する工程を含む、調製法。
- 請求項1に記載の赤外対応光学接合体を含む、光学デバイス又は機器。
- 前記接着ガラスは、8mol%のAsと92mol%のSを含む、請求項1に記載の2つの光学素子による赤外対応光学接合体。
- 前記接着ガラスは、8mol%〜30mol%のAsを含む、請求項1に記載の2つの光学素子による赤外対応光学接合体。
- 前記接着ガラスは、Seを含まない、請求項1に記載の2つの光学素子による赤外対応光学接合体。
- 赤外透過性を有する接着ガラスにより互いに接着された赤外透過性を有する2つの光学素子による赤外対応光学接合体であって、
前記接着ガラスは、基本的にAs及びSeからなり、Se>70mol%かつ0mol%<As≦30mol%である、赤外対応光学接合体。 - 前記接着ガラスは、Tg<150℃かつ熱膨張係数が50ppm/K未満である、請求項9に記載の2つの光学素子による赤外対応光学接合体。
- 前記2つの光学素子は、一方又は両方ともが、前記接着ガラスにより接着一体化される側の表面に接着促進層を有する、請求項9に記載の2つの光学素子による赤外対応光学接合体。
- 請求項9に記載の2つの光学素子による赤外対応光学接合体の調製法であって、前記接着ガラスを該2つの光学素子のうち少なくとも一方の表面に塗る工程、該接着ガラスが該2つの光学素子に挟まれた状態になるように該2つの光学素子を互いに接触させる工程、及び該接着ガラスを加熱溶融して該光学接合体を形成する工程を含む、調製法。
- 請求項9に記載の赤外対応光学接合体を含む、光学デバイス又は機器。
- 前記接着ガラスは、8mol%のAsと92mol%のSeを含む、請求項9に記載の2つの光学素子による赤外対応光学接合体。
- 前記接着ガラスは、8mol%〜30mol%のAsを含む、請求項9に記載の2つの光学素子による赤外対応光学接合体。
- 前記接着ガラスは、Sを含まない、請求項9に記載の2つの光学素子による赤外対応光学接合体。
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