JPH05178638A - Faraday rotation glass - Google Patents
Faraday rotation glassInfo
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- JPH05178638A JPH05178638A JP14583092A JP14583092A JPH05178638A JP H05178638 A JPH05178638 A JP H05178638A JP 14583092 A JP14583092 A JP 14583092A JP 14583092 A JP14583092 A JP 14583092A JP H05178638 A JPH05178638 A JP H05178638A
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- JP
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- glass
- mol
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- inclusion
- faraday rotation
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- Withdrawn
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Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
- C03C—CHEMICAL COMPOSITION OF GLASSES, GLAZES OR VITREOUS ENAMELS; SURFACE TREATMENT OF GLASS; SURFACE TREATMENT OF FIBRES OR FILAMENTS MADE FROM GLASS, MINERALS OR SLAGS; JOINING GLASS TO GLASS OR OTHER MATERIALS
- C03C3/00—Glass compositions
- C03C3/12—Silica-free oxide glass compositions
- C03C3/16—Silica-free oxide glass compositions containing phosphorus
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- Geochemistry & Mineralogy (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Glass Compositions (AREA)
Abstract
Description
【０００１】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、実用上十分に大きなベ
ルデ定数を持ち、しかも白金インクルージョンを含まな
いファラデー回転ガラスに関する。本発明のファラデー
回転ガラスは、特に大出力レーザー光学系等に利用され
る。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a Faraday rotating glass having a Verdet constant large enough for practical use and containing no platinum inclusion. The Faraday rotation glass of the present invention is particularly used in high power laser optical systems and the like.
【０００２】[0002]
【従来の技術】磁場中に置かれた透明物質中を直線偏光
した光が通過すると、その偏光面が回転することは、フ
ァラデー効果として知られており、光を一方向にしか通
さない光アイソレーター等に利用される。従来、常磁性
希土類酸化物を多量に含有するガラスは大きなベルデ定
数を有し、特にテルビウム酸化物（Ｔｂ2 Ｏ3 ）は、可
視域及び近赤外域に特異な吸収がないことなどから、フ
ァラデー回転ガラスに最も有効な成分であることがよく
知られている。2. Description of the Related Art It is known as a Faraday effect that when a linearly polarized light passes through a transparent material placed in a magnetic field, its plane of polarization rotates, and it is an optical isolator that allows light to pass in only one direction. Used for etc. Conventionally, glass containing a large amount of paramagnetic rare earth oxide has a large Verdet constant, and in particular, terbium oxide (Tb 2 O 3 ) has no peculiar absorption in the visible region and the near infrared region. It is well known that it is the most effective ingredient in rotating glass.
【０００３】一方、大出力レーザー光学系にガラス材料
を使用する場合、そのガラスの溶融には白金製のるつぼ
を使用することが不可欠である。これは以下の理由によ
る。すなわち、まず、大出力レーザー光学系にガラス材
料を使用する場合、ガラスは高い均質度が要求される。
ガラスの均質度が低い場合、レーザー光が散乱され、強
度の揺らぎやモードの乱れによる集光性の低下などの深
刻な問題が生じるためである。その様な高い均質度を有
するガラスを得るには、少なくともガラスを成形する前
の最終的な溶融の段階で、白金るつぼを用い、この中で
ガラス融液を十分に攪拌することが不可欠である。これ
は、この均質化の工程に石英ガラスるつぼや粘度るつぼ
を用いた場合、溶融の最中に、るつぼをガラス融液が侵
食し、るつぼ材の成分がガラスに混入するため脈理が発
生し、高い均質度を得ることができないからである。こ
のような理由から、例えばガラス原料バッチをいったん
予備的にガラス化するような工程には石英ガラスるつぼ
や粘度るつぼも使用することができるが、高い均質度を
有するガラスを得るためには、最終的な溶融に白金るつ
ぼを使用せねばならない。On the other hand, when a glass material is used for a high power laser optical system, it is essential to use a platinum crucible for melting the glass. This is for the following reason. That is, first, when a glass material is used for a high power laser optical system, the glass is required to have high homogeneity.
This is because when the homogeneity of the glass is low, the laser light is scattered, which causes serious problems such as fluctuations in intensity and deterioration of the light-collecting property due to mode disturbance. In order to obtain a glass having such a high homogeneity, it is essential to use a platinum crucible in which the glass melt is sufficiently stirred at least in the final melting stage before shaping the glass. .. This is because when a quartz glass crucible or a viscous crucible is used in this homogenization process, the glass melt erodes the crucible during melting and the components of the crucible material mix into the glass, causing striae. This is because a high homogeneity cannot be obtained. For this reason, for example, a quartz glass crucible or a viscous crucible can be used in the step of preliminarily vitrifying a glass raw material batch, but in order to obtain a glass having high homogeneity, A platinum crucible must be used for efficient melting.
【０００４】大出力核融合レーザー光学系において、光
アイソレーター素材としてファラデー回転ガラスを用い
る場合、ベルデ定数が大きいことに加え、溶融中にこの
るつぼなどから混入する白金による異物、いわゆる白金
インクルージョンが存在しないことが必要である。これ
は、ガラス中に白金インクルージョンが存在する場合、
これに強力なレーザー光が照射されると、それを吸収
し、局所的な発熱による熱応力が発生するため、ここか
らクラックが生じガラスが損傷を受け、この損傷により
レーザー光が散乱され、著しく出力が低下し、またレー
ザーのモードの乱れを招き、このモードの乱れは、集光
性を低下させ所望の部分にレーザー光をしぼることがで
きなくなる等実用上大きな問題となるからである。When a Faraday rotating glass is used as an optical isolator material in a high-power fusion laser optical system, in addition to having a large Verdet constant, there is no foreign matter due to platinum mixed in from the crucible during melting, so-called platinum inclusion. It is necessary. This is due to the presence of platinum inclusions in the glass
When it is irradiated with strong laser light, it absorbs it, and thermal stress is generated by local heat generation.This causes cracks in the glass and damages the glass. This is because the output is reduced, and the mode of the laser is disturbed, and this mode disorder is a serious problem in practical use such that the light-collecting property is reduced and the laser light cannot be focused on a desired portion.
【０００５】これまで、大出力核融合レーザー光学系に
おいて使用される光アイソレーター素材としていくつか
のファラデー回転ガラスが開発されている。そのような
ガラスとして、例えば、特公昭５５−３３０６号公報に
は、モル％でＴｂ2 Ｏ3 ５〜２５％、Ｐ2 Ｏ5 ５５〜
７５％、Ｂ2 Ｏ3 ５〜２５％、Ａｌ2 Ｏ3 ０〜１５
％、Ｋ2 Ｏ＋ＭｇＯ ５〜２５％（Ｋ2 Ｏ ０〜２５
％、ＭｇＯ ０〜１５％）の組成からなるテルビウム−
リン酸塩ガラスが開示されている。Several Faraday rotation glasses have been developed as optical isolator materials used in high-power fusion laser optical systems. As such a glass, for example, in Japanese Patent Publication No. 55-3306, Tb 2 O 3 5 to 25% in mol% and P 2 O 5 55 to 5%.
75%, B 2 O 3 5~25 %, Al 2 O 3 0~15
%, K 2 O + MgO 5-25% (K 2 O 0-25
%, MgO 0 to 15%).
A phosphate glass is disclosed.
【０００６】[0006]
【発明が解決しようとする課題】ガラス中に白金インク
ルージョンが生じるのを避けるには、そのガラスが高い
白金の溶解度を持つこと、さらに、そのガラスの溶融に
必要な温度が低いことが必要である。これは白金の溶解
度が高いほど、溶融中にとけ込んだ白金をイオン状態で
保持することが可能であり、インクルージョンとして析
出しにくいからである。また溶融温度が低いほど、白金
の蒸気圧が低くガラス溶融物への白金の溶解が抑えられ
るため、溶融時にガラスへの白金の混入量自身が少なく
てすむからである。In order to avoid platinum inclusions in the glass, it is necessary that the glass has a high platinum solubility and that the temperature required for melting the glass is low. .. This is because as the solubility of platinum is higher, it is possible to hold the platinum melted during melting in an ionic state, and it is less likely to be deposited as inclusions. Further, as the melting temperature is lower, the vapor pressure of platinum is lower and the dissolution of platinum in the glass melt can be suppressed, so that the amount of platinum itself mixed in the glass during melting can be reduced.
【０００７】しかしながら、特公昭５５−３３０６号公
報に示されたテルビウム−リン酸塩ガラスでは、ガラス
の安定化のためにＢ2 Ｏ3 を５〜２５モル％と多量に添
加しているため、均質なガラスを得るために１３００〜
１４００℃という非常に高い溶融温度が必要であり、こ
のため白金の混入量が多くなり、しかも白金のガラス中
への溶解度も減少することから、白金インクルージョン
を生じてしまうという欠点があった。However, in the terbium-phosphate glass disclosed in Japanese Examined Patent Publication No. 55-3306, B 2 O 3 is added in a large amount of 5 to 25 mol% to stabilize the glass. 1300 to get a homogeneous glass
It requires a very high melting temperature of 1400 ° C., which increases the amount of platinum mixed in and also reduces the solubility of platinum in the glass, resulting in the disadvantage of platinum inclusion.
【０００８】したがって、本発明の目的は、実用上十分
な大きさのベルデ定数をもち、しかも白金インクルージ
ョンを実質的に含まないファラデー回転ガラスを提供す
ることにある。Therefore, an object of the present invention is to provide a Faraday rotating glass which has a Verdet constant of practically sufficient magnitude and which does not substantially contain platinum inclusion.
【０００９】[0009]
【課題を解決するための手段】本発明は、上記目的を達
成するためになされたものであり、本発明のファラデー
回転ガラスは、Ｐ2 Ｏ5 を６０〜７５モル％、Ｔｂ2 Ｏ
3 を１０〜２０モル％、Ｋ2 Ｏを１０〜２５モル％含
み、白金インクルージョンを実質的に含まないことを特
徴とするものである。The present invention has been made to achieve the above object, and the Faraday rotation glass of the present invention contains 60 to 75 mol% of P 2 O 5 and Tb 2 O.
It is characterized by containing 10 to 20 mol% of 3 and 10 to 25 mol% of K 2 O, and substantially not containing platinum inclusions.
【００１０】以下、本発明を詳細に説明する。本発明の
ファラデー回転ガラスにおいては、各成分の割合を前述
のように限定する。その理由は、以下の通りである。Ｐ
2 Ｏ5 はこのガラスを形成するガラス網目形成酸化物と
して必須成分であり、６０モル％未満の場合、７５モル
％を越える場合のいずれも、結晶を含まない均質なガラ
スが得られない。従ってＰ2 Ｏ5 の割合は６０〜７５モ
ル％に限定される。特に好ましくは６５〜７０モル％で
ある。The present invention will be described in detail below. In the Faraday rotation glass of the present invention, the ratio of each component is limited as described above. The reason is as follows. P
2 O 5 is an essential component as a glass network forming oxide that forms this glass, and in both cases of less than 60 mol% and more than 75 mol%, a homogeneous glass containing no crystal cannot be obtained. Therefore, the proportion of P 2 O 5 is limited to 60 to 75 mol%. Particularly preferably, it is 65 to 70 mol%.
【００１１】Ｔｂ2 Ｏ3 は常磁性酸化物としてベルデ定
数を高めるために不可欠なものであり、これの増加にと
もなってベルデ定数は増加するが、２０モル％を越える
とガラスが不安定になる傾向にある。これと同時に、溶
融温度が高くなり、白金インクルージョンが析出しやす
くなるので本発明の特徴を損なうことになる。また、１
０モル％未満ではベルデ定数が小さすぎ、多くの用途に
対して不充分である。従ってＴｂ2 Ｏ3 の割合は１０〜
２０モル％に限定される。特に好ましくは１５〜１７．
５モル％である。Tb 2 O 3 is indispensable as a paramagnetic oxide for increasing the Verdet constant, and the Verdet constant increases with the increase thereof, but if it exceeds 20 mol%, the glass becomes unstable. There is a tendency. At the same time, the melting temperature rises, and platinum inclusions tend to precipitate, impairing the features of the present invention. Also, 1
If it is less than 0 mol%, the Verdet constant is too small, which is insufficient for many applications. Therefore, the proportion of Tb 2 O 3 is 10 to
It is limited to 20 mol%. Particularly preferably 15 to 17.
It is 5 mol%.
【００１２】Ｋ2 Ｏはガラスを形成するための必須成分
であり、１０モル％未満の場合、２５モル％を越える場
合のいずれでも、均質なガラスが得られない。従ってＫ
2 Ｏの割合は１０〜２５モル％に限定される。特に好ま
しくは１５〜２０モル％である。K 2 O is an essential component for forming glass, and even if it is less than 10 mol% or exceeds 25 mol%, a homogeneous glass cannot be obtained. Therefore K
The proportion of 2 O is limited to 10 to 25 mol%. It is particularly preferably 15 to 20 mol%.
【００１３】本発明によればＫ2 Ｏの一部をＬｉ2 Ｏ、
Ｎａ2 Ｏ及びＣｓ2 Ｏのうちの少なくとも１種と置換す
ることができる。つまり、Ｌｉ2 Ｏを０〜１５モル％、
Ｎａ2 Ｏを０〜１５モル％、Ｃｓ2 Ｏを０〜１５モル％
とし、かつ（Ｌｉ2 ＯとＮａ2 ＯとＫ2 ＯとＣｓ2 Ｏ）
の合量を１０〜２５モル％とすることができる。特に好
ましい合量は１５〜２０モル％である。この場合にもＫ
2 Ｏは１０モル％以上存在する。According to the present invention, part of K 2 O is Li 2 O,
It can be replaced with at least one of Na 2 O and Cs 2 O. That is, 0 to 15 mol% of Li 2 O,
0 to 15 mol% of Na 2 O and 0 to 15 mol% of Cs 2 O
And (Li 2 O, Na 2 O, K 2 O and Cs 2 O)
Can be 10 to 25 mol%. A particularly preferred total amount is 15 to 20 mol%. Also in this case K
2 O is present in an amount of 10 mol% or more.
【００１４】また本発明によれば、Ｋ2 Ｏの一部分をＬ
ｉ2 Ｏ、Ｎａ2 Ｏ、Ｃｓ2 Ｏ、ＭｇＯ、ＣａＯ、Ｓｒ
Ｏ、ＢａＯ、ＰｂＯ、ＷＯ3 、Ｎｂ2 Ｏ5 、ＳｉＯ2 、
ＧｅＯ2 及びＢ2 Ｏ3 のうちの少なくとも１種と置換す
ることができる。つまり、Ｌｉ2 Ｏを０〜１５モル％、
Ｎａ2 Ｏを０〜１５モル％、Ｃｓ2 Ｏを０〜１５モル
％、ＭｇＯを０〜５モル％、ＣａＯを０〜５モル％、Ｓ
ｒＯを０〜５モル％、ＢａＯを０〜５モル％、ＰｂＯを
０〜５モル％、ＷＯ3 を０〜５モル％、Ｎｂ2 Ｏ5 を０
〜５モル％、ＳｉＯ2 を０〜１モル％、ＧｅＯ2 を０〜
１モル％、Ｂ2 Ｏ3 を０〜１モル％とし、かつ（Ｌｉ2
ＯとＮａ2 ＯとＫ2 ＯとＣｓ2 ＯとＭｇＯとＣａＯとＳ
ｒＯとＢａＯとＰｂＯとＷＯ3 とＮｂ2 Ｏ5 とＳｉＯ2
とＧｅＯ2 とＢ2 Ｏ3 ）の合量を１０〜２５モル％とす
ることができる。特に好ましい合量は１５〜２０モル％
である。この場合にもＫ2 Ｏは１０モル％以上存在す
る。According to the present invention, a part of K 2 O is added to L
i 2 O, Na 2 O, Cs 2 O, MgO, CaO, Sr
O, BaO, PbO, WO 3 , Nb 2 O 5 , SiO 2 ,
It can be replaced with at least one of GeO 2 and B 2 O 3 . That is, 0 to 15 mol% of Li 2 O,
0 to 15 mol% Na 2 O, 0 to 15 mol% Cs 2 O, 0 to 5 mol% MgO, 0 to 5 mol% CaO, S
0 to 5 mol% of rO, 0 to 5 mol% of BaO, 0 to 5 mol% of PbO, 0 to 5 mol% of WO 3, and 0 of Nb 2 O 5 .
˜5 mol%, SiO 2 0-1 mol%, GeO 2 0
1 mol%, B 2 O 3 is 0 to 1 mol%, and (Li 2
O, Na 2 O, K 2 O, Cs 2 O, MgO, CaO and S
rO, BaO, PbO, WO 3 , Nb 2 O 5 and SiO 2
And the total amount of GeO 2 and B 2 O 3 ) can be 10 to 25 mol%. Particularly preferable total amount is 15 to 20 mol%.
Is. Also in this case, K 2 O is present in an amount of 10 mol% or more.
【００１５】またＡｌ2 Ｏ3 を１〜４モル％含有させる
こともでき、これにより本発明のガラスのようにＴｂ2
Ｏ3 を多量に含むガラスの結晶化に対する安定性を改善
することができる。これは、ガラス網目形成成分である
ＰＯ4 四面体が鎖状につながり絡みあってネットワーク
構造をとるリン酸塩ガラスに、大きな場の強度（Field
strength Ｚ／ａ2 ：Ｚはカチオンの価数、ａはカチオ
ンの半径を示す）をもつＡｌ3+が添加され構造がひきし
められることにより、ネットワークが強化されることに
よる。It is also possible to contain Al 2 O 3 in an amount of 1 to 4 mol%, whereby Tb 2 can be added as in the glass of the present invention.
It is possible to improve the stability against crystallization of glass containing a large amount of O 3 . This is due to the large field strength (Field) of phosphate glass in which PO 4 tetrahedra, which are glass network-forming components, are connected in chains to form a network structure.
Strength Z / a 2 : Z is the valence of the cation, and a is the radius of the cation). This is because Al 3+ having a valence is added and the structure is tightened to strengthen the network.
【００１６】しかし、Ａｌ2 Ｏ3 が１モル％未満では、
結晶化に対する安定性を改善する効果が少なく、Ａｌ2
Ｏ3 が４モル％を超えると、逆に結晶化に対する安定性
が悪くなり、ガラスの溶融温度が高くなり、白金インク
ルージョンを実質的に含まないガラスが得られなくな
る。特に好ましいＡｌ2 Ｏ3 の量は２〜３モル％であ
る。However, if Al 2 O 3 is less than 1 mol%,
The effect of improving stability against crystallization is small, and Al 2
On the other hand, when O 3 exceeds 4 mol%, the stability against crystallization is adversely affected, the melting temperature of the glass is increased, and a glass substantially free of platinum inclusion cannot be obtained. A particularly preferable amount of Al 2 O 3 is 2 to 3 mol%.
【００１７】本発明のファラデー回転ガラスは白金イン
クルージョンを実質的に含まないことを特徴とする。こ
こに「白金インクルージョンを実質的に含まない」と
は、白金インクルージョンを完全に含まない場合のみを
意味するものではなく、強力なレーザー光の照射によっ
てもガラスが損傷しない程度に白金インクルージョンが
含まれている場合をも意味するものとする。例えば、核
融合レーザー光学系用ファラデー回転ガラスにおいて
は、直径１０μｍ以下の白金インクルージョンがガラス
２リットル当たりおよそ１個以下（１リットル当たり約
０．５個以下）であることが目安になる。あるいはこれ
は、エネルギー密度１０Ｊ／cm2 程度、パルス巾１０ns
ec程度の強力なレーザー光がガラスに１００ショット入
射した際、５００μｍ以下の損傷が、ガラス２リットル
当たり１個以下（１リットル当たり約０．５個以下）で
あることと言い換えることもできる。The Faraday rotation glass of the present invention is characterized in that it is substantially free of platinum inclusion. Here, "substantially free of platinum inclusion" does not mean that platinum inclusion is not completely contained, and platinum inclusion is included to the extent that the glass is not damaged by irradiation of strong laser light. It also means that For example, in a Faraday rotation glass for a nuclear fusion laser optical system, the number of platinum inclusions having a diameter of 10 μm or less is about 1 or less per 2 liters of glass (about 0.5 or less per 1 liter). Alternatively, this has an energy density of about 10 J / cm 2 and a pulse width of 10 ns.
It can be rephrased that when 100 shots of a laser beam having a strong intensity of ec are incident on the glass, the damage of 500 μm or less is 1 or less per 2 liters of glass (about 0.5 or less per 1 liter).
【００１８】本発明のファラデー回転ガラスの製造にお
いては、白金るつぼ中の溶融を酸化性ガス雰囲気で行な
うのが好ましい。酸化性ガス雰囲気は、白金るつぼ内の
溶融ガラス上に酸化性ガスを流すことにより、または白
金るつぼ内の溶融ガラス中に酸化性ガスをバブリングす
ることにより達成される。酸化性ガスとしてはＯ2 、Ｃ
ｌ2 、ＰＯＣｌ3 、ＰＣｌ3 、ＳＯＣｌ2 などが挙げら
れる。In the production of the Faraday rotation glass of the present invention, it is preferable that the platinum crucible is melted in an oxidizing gas atmosphere. The oxidizing gas atmosphere is achieved by flowing an oxidizing gas over the molten glass in the platinum crucible or by bubbling the oxidizing gas into the molten glass in the platinum crucible. O 2 and C as the oxidizing gas
l 2, POCl 3, PCl 3 , such as SOCl 2 and the like.
【００１９】[0019]
【実施例】以下、実施例をあげて本発明をさらに説明す
るが、本発明はこれらの実施例に限定するものではな
い。The present invention will be further described below with reference to examples, but the present invention is not limited to these examples.
【００２０】（実施例１〜４１）Ｈ3 ＰＯ4 、Ｋ2 ＣＯ
3 、Ｔｂ4 Ｏ7 、Ａｌ（ＯＨ）3 、Ｌｉ2 ＣＯ3 、Ｎａ
2 ＣＯ3 、Ｃｓ2 ＣＯ3 、ＭｇＣＯ3 、ＣａＣＯ3 、Ｓ
ｒＣＯ3 、ＢａＣＯ3 、ＰｂＯ、Ｎｂ2 Ｏ5 、ＷＯ3 、
Ｈ3 ＢＯ3 、ＳｉＯ2 、ＧｅＯ2 等の原料を１５０ｇの
ガラスが得られるように所定量を秤量混合し、白金製の
ふた付白金るつぼに投入し、１２００℃で２時間溶融し
た。その後融液をグラファイト製型に鋳込み、約５０mm
×３５mm×１５mmの大きさに成形し、さらに徐冷して実
施例１〜４１のファラデー回転ガラスを得た。得られた
ガラスはいずれも均質なものであった。また、表１〜表
６に示すようにベルデ定数の値はいずれも−０．０８〜
−０．１６min ／Oe・cmであり、実用上十分な大きさで
あった。また、集光ランプを照射しながら肉眼で内部の
観察を行なったところ、いずれのガラスにも内部に異物
は観察されなかった。さらに、実際に強力なレーザーを
入射して損傷の発生の有無を観察することも行なった。
このレーザー照射テストは、波長１．０６μｍ、エネル
ギー密度１２〜１３J ／cm2 、パルス幅８nsec、ビーム
径２mmのレーザー光を、上記のようにして得たガラスを
約３５mm×３５mm×１５mmに切断して得た試料に、その
鋳込み時の自由表面（３５mm×３５mm面）から入射して
行なった。この面内の各点で１００ショット照射し、面
内をすべて走査した後、ガラスを観察したところ、表１
〜表６に示すように、これら実施例１〜４１のガラスに
はまったく損傷の発生はみられなかった。また数種のガ
ラスについて化学耐久性（Ｄｗ）（日本光学硝子工業会
規格の耐水重量域…粉末法 １００℃ １時間）を評価
したが、いずれも満足すべきものであった。(Examples 1 to 41) H 3 PO 4 , K 2 CO
3 , Tb 4 O 7 , Al (OH) 3 , Li 2 CO 3 , Na
2 CO 3 , Cs 2 CO 3 , MgCO 3 , CaCO 3 , S
rCO 3 , BaCO 3 , PbO, Nb 2 O 5 , WO 3 ,
Raw materials such as H 3 BO 3 , SiO 2 , and GeO 2 were weighed and mixed in predetermined amounts so as to obtain 150 g of glass, put into a platinum crucible with a lid made of platinum, and melted at 1200 ° C. for 2 hours. After that, the melt is cast into a graphite mold, approximately 50 mm
It was molded into a size of × 35 mm × 15 mm and further slowly cooled to obtain Faraday rotation glass of Examples 1 to 41. The obtained glasses were all homogeneous. Further, as shown in Tables 1 to 6, the values of the Verdet constants are all from -0.08 to
It was −0.16 min / Oe · cm, which was a practically sufficient size. When the inside was observed with the naked eye while irradiating the condenser lamp, no foreign matter was observed inside any of the glasses. Furthermore, we also observed the occurrence of damage by actually injecting a powerful laser.
In this laser irradiation test, laser light having a wavelength of 1.06 μm, an energy density of 12 to 13 J / cm 2 , a pulse width of 8 nsec and a beam diameter of 2 mm was cut into glass pieces obtained as described above into about 35 mm × 35 mm × 15 mm. The sample thus obtained was irradiated with light from the free surface (35 mm × 35 mm surface) at the time of casting. After irradiating 100 shots at each point on the surface and scanning the entire surface, the glass was observed.
-As shown in Table 6, no damage was observed in the glasses of Examples 1 to 41. Further, the chemical durability (Dw) of several kinds of glass (water resistance weight range of Japan Optical Glass Industry Association ... powder method 100 ° C. for 1 hour) was evaluated, and all of them were satisfactory.
【００２１】なお、実施例２、実施例５、実施例１７及
び実施例２０のガラス各０．２ｇを、石英ガラス試験管
中でリン酸（Ｈ3 ＰＯ4 ）に溶解して１００mlに定容
し、これを試料としてプラズマ発光分光分析により組成
の分析を行なった。表７に結果を示す通り、これらのフ
ァラデー回転ガラスでは、溶融によるバッチ組成からの
組成のずれはほとんど見られなかった。0.2 g of each of the glasses of Examples 2, 5, 17, and 20 was dissolved in phosphoric acid (H 3 PO 4 ) in a quartz glass test tube to a constant volume of 100 ml. Then, the composition was analyzed by plasma emission spectroscopy using this as a sample. As shown in the results in Table 7, in these Faraday rotating glasses, almost no compositional deviation from the batch composition due to melting was observed.
【００２２】（比較例１〜３）比較のためＢ2 Ｏ3 をそ
れぞれ５モル％、１０モル％含む、比較例１、比較例２
のテルビウム−リン酸塩ガラス及びＢ2 Ｏ3 とＡｌ2 Ｏ
3 をともに５モル％含む比較例３のテルビウム−リン酸
塩ガラスを作製した。この際、原料には、Ｈ3 ＰＯ4 、
Ｋ2 ＣＯ3 、Ｔｂ4 Ｏ7 、Ａｌ（ＯＨ）3 、Ｂ2 Ｏ3 を
用い、実施例１〜４１と同様にしてガラス試料を得た。
ただし、これらのガラスは１２００℃の溶融温度では、
均一に溶融せず、融液中に原料の一部が溶け残るので、
溶融は１３００℃で行なった。また、実施例１〜４１と
同様に、集光ランプを照射しながら、肉眼でこれらのガ
ラスの内部の観察を行なったところ、白金インクルージ
ョンが存在することによる輝点が、ガラス内部に多数分
散しているのが見られた。さらに、実施例１〜４１と同
様にしてレーザー照射テストを行なったところ、Ｂ2 Ｏ
3 を５モル％以上含む比較例１、２のテルビウム−リン
酸塩ガラス及びＢ2 Ｏ3 とＡｌ2 Ｏ3 をともに５モル％
含む比較例３のテルビウム−リン酸塩ガラスでは、ガラ
ス内部に、白金インクルージョンが原因である３００〜
５００μｍ程度の大きさの損傷が生じた。すなわち、表
６に示すように、白金インクルージョンが原因である損
傷が比較例１のガラスでは３個、比較例２のガラスでは
８個、比較例３のガラスでは１６個観察された。レーザ
ー照射テストで比較例１、比較例２および比較例３のガ
ラス中の損傷数は、単純な比例計算によれば約１６０個
／リットル、約４４０個／リットルおよび約８８０個／
リットルに相当する。このように、Ｂ2 Ｏ3 を５モル％
以上含むあるいはＢ2 Ｏ3 とＡｌ2 Ｏ3 をともに５モル
％以上含むテルビウム−リン酸塩ガラスでは、非常に多
くの白金インクルージョンが含まれることが明らかとな
った。(Comparative Examples 1 to 3) For comparison, Comparative Example 1 and Comparative Example 2 containing 5 mol% and 10 mol% of B 2 O 3 respectively.
Terbium-phosphate glass and B 2 O 3 and Al 2 O
3 together of Comparative Example 3 containing 5 mol% terbium - to prepare a phosphate glass. At this time, the raw material is H 3 PO 4 ,
With K 2 CO 3, Tb 4 O 7, Al (OH) 3, B 2 O 3, to obtain a glass sample in the same manner as in Example 1 to 41.
However, at the melting temperature of 1200 ° C, these glasses are
Because it does not melt uniformly, part of the raw material remains in the melt,
Melting was performed at 1300 ° C. Further, as in Examples 1 to 41, when the inside of these glasses was observed with the naked eye while irradiating a condenser lamp, many bright spots due to the presence of platinum inclusions were dispersed inside the glass. I was seen. Further, when a laser irradiation test was conducted in the same manner as in Examples 1 to 41, it was found that B 2 O
Terbium-phosphate glass of Comparative Examples 1 and 2 containing 5 mol% or more of 3 and 5 mol% of both B 2 O 3 and Al 2 O 3.
In the terbium-phosphate glass of Comparative Example 3 containing, 300 to 300% due to platinum inclusion inside the glass.
Damage of about 500 μm occurred. That is, as shown in Table 6, three damages due to platinum inclusion were observed in the glass of Comparative Example 1, eight damages in the glass of Comparative Example 2 and 16 damages in the glass of Comparative Example 3. The number of damages in the glass of Comparative Example 1, Comparative Example 2 and Comparative Example 3 in the laser irradiation test was about 160 pieces / liter, about 440 pieces / liter and about 880 pieces / liter according to a simple proportional calculation.
Equivalent to liters. In this way, B 2 O 3 is added at 5 mol%
It has been clarified that the terbium-phosphate glass containing 5 mol% or more of both B 2 O 3 and Al 2 O 3 contains a large amount of platinum inclusions.
【００２３】（実施例４２、４３）実施例５と同じ組成
のガラス（実施例４２）及び実施例２０と同じ組成のガ
ラス（実施例４３）が、約２５Kg得られるよう原料を調
合し、これを１１００℃に保持された大型白金炉（最大
容量１０リットル）に投入した。この状態で６時間保持
後、約１時間かけて１２００℃まで昇温した。１２００
℃で１時間攪拌を施し、さらに１時間保持後降温し、攪
拌しながら約９５０℃で直径１０．５cmの円筒形グラフ
ァイト製型に鋳込み成形し、そのまま徐冷して直径１
０．５cm、長さ約８５cmのガラスを得た。溶融中、石英
ガラス管を用いてるつぼ内に毎分約５リットルの酸素ガ
スをフローさせた。このガラスから直径１０．５cmで、
厚さ４cmの板を１４枚、厚さ５cmの板を３枚切り出し、
それぞれ両端面を光学研摩後、実施例１〜４１と同様に
してレーザー照射実験を行なった。その結果、いずれの
ガラス板にもまったく損傷の発生は見られなかった。す
なわち、このガラスは核融合レーザー光学系用ファラデ
ー回転ガラスに要求される白金インクルージョンに関す
る条件を充分満たすものであった。(Examples 42 and 43) A glass having the same composition as that of Example 5 (Example 42) and a glass having the same composition as Example 20 (Example 43) were mixed so that about 25 kg of the raw materials were obtained. Was charged into a large platinum furnace (maximum capacity 10 liters) maintained at 1100 ° C. After holding in this state for 6 hours, the temperature was raised to 1200 ° C. in about 1 hour. 1200
Stir at 1 ° C for 1 hour, hold for 1 hour, and then lower the temperature. While stirring, cast at about 950 ° C into a cylindrical graphite mold with a diameter of 10.5 cm, and slowly cool it to a diameter of 1
A glass having a length of 0.5 cm and a length of about 85 cm was obtained. During melting, about 5 liters of oxygen gas was flowed into the crucible using a quartz glass tube per minute. 10.5 cm in diameter from this glass,
Cut out 14 4cm thick plates and 3 5cm thick plates,
After both surfaces were optically polished, laser irradiation experiments were conducted in the same manner as in Examples 1 to 41. As a result, no damage was observed on any of the glass plates. That is, this glass sufficiently satisfied the conditions for platinum inclusion required for Faraday rotation glass for nuclear fusion laser optical system.
【００２４】（実施例４４、４５）実施例３と同じ組成
のガラス（実施例４５）及び実施例１８と同じ組成のガ
ラス（実施例４５）が、約２５Kg得られるよう原料を調
合し、石英ガラス製るつぼに投入し、１２００℃の電気
炉内にいれ、そのまま４時間保持後、このガラス融液を
炉外に取り出し、水に浸して外壁を冷却したステンレス
製容器内に流し込み急冷して、ファラデー回転ガラスの
カレットを得た。さらに、このカレットを１２００℃に
保持された大型白金炉に投入し、１時間そのまま保持し
た。その後１時間攪拌を行ない、さらに１時間静置し
た。その後降温し、攪拌しながら約９５０℃で直径１
０．５cmの円筒形グラファイト製型に鋳込み成形し、そ
のまま徐冷して直径１０．５cm、長さ約８５cmのガラス
を得た。このガラスから直径１０．５cmで、厚さ４cmの
板を１７枚切り出し、それぞれ両端面を光学研摩後、実
施例１〜４１と同様にしてレーザー照射実験を行なっ
た。その結果、いずれのガラス板にもまったく損傷の発
生は見られなかった。すなわち、このガラスは核融合レ
ーザー光学系用ファラデー回転ガラスに要求される白金
インクルージョンに関する条件を十分満たすものであっ
た。(Examples 44 and 45) A raw material was mixed so that about 25 kg of glass (Example 45) having the same composition as Example 3 and glass (Example 45) having the same composition as Example 18 were prepared, and quartz was used. Put in a glass crucible, put in an electric furnace at 1200 ° C., hold for 4 hours as it is, take out this glass melt from the furnace, pour into a stainless steel container whose outer wall is cooled by immersing in water, and rapidly cool. Falday rotating glass cullet was obtained. Further, this cullet was placed in a large platinum furnace kept at 1200 ° C. and kept as it was for 1 hour. After that, the mixture was stirred for 1 hour and left still for 1 hour. Then, the temperature is lowered and the diameter is 1 at about 950 ° C with stirring.
The glass was cast into a 0.5 cm cylindrical graphite mold and gradually cooled to obtain glass having a diameter of 10.5 cm and a length of about 85 cm. Seventeen plates each having a diameter of 10.5 cm and a thickness of 4 cm were cut out from this glass, and both end faces were optically polished, and laser irradiation experiments were conducted in the same manner as in Examples 1 to 41. As a result, no damage was observed on any of the glass plates. That is, this glass sufficiently satisfied the conditions for platinum inclusion required for Faraday rotation glass for fusion laser optical systems.
【００２５】（比較例４）比較例２と同じ組成のガラス
が、約２５Kg得られるよう原料を調合し、石英ガラス製
るつぼに投入し、１３５０℃の電気炉内にいれ、そのま
ま３時間保持後、このガラス融液を炉外に取り出し、水
に浸して外壁を冷却したステンレス製容器内に流し込み
急冷して、ファラデー回転ガラスのカレットを得た。さ
らに、このカレットを１３００℃に保持された大型白金
炉に投入し、１時間そのまま保持した。その後１時間攪
拌を行ない、さらに１時間静置した。その後降温し、攪
拌しながら約１０５０℃で直径１０．５cmの円筒形グラ
ファイト製型に鋳込み成形し、そのまま徐冷して直径１
０．５cm、長さ約８５cmのガラスを得た。このガラスか
ら直径１０．５cm、厚さ４cmの板を１７枚切り出し、そ
れぞれ両端面を光学研摩後、実施例１〜４１と同様にし
てレーザー照射実験を行なった。その結果、いずれの板
にも損傷が発生した。損傷の大きさは２００μｍから５
００μｍ程度であり、損傷数は最少で３個、最多で２１
個、平均約１９個であった。これらは、それぞれ約９個
／リットル、約６０個／リットル、約５５個／リットル
に相当する。このように、Ｂ2 Ｏ3 を５％以上含むテル
ビウム−リン酸塩ガラスでは、非常に多くの白金インク
ルージョンが含まれることが明らかとなった。(Comparative Example 4) A glass having the same composition as in Comparative Example 2 was prepared by mixing the raw materials so that about 25 kg was obtained, and the mixture was put into a quartz glass crucible and placed in an electric furnace at 1350 ° C. The glass melt was taken out of the furnace, immersed in water, poured into a stainless steel container having an outer wall cooled, and rapidly cooled to obtain a Faraday rotating glass cullet. Further, this cullet was placed in a large platinum furnace kept at 1300 ° C. and kept as it was for 1 hour. After that, the mixture was stirred for 1 hour and left still for 1 hour. After that, the temperature is lowered, and while stirring, it is cast into a cylindrical graphite mold having a diameter of 10.5 cm at about 1050 ° C., and is gradually cooled to have a diameter of 1
A glass having a length of 0.5 cm and a length of about 85 cm was obtained. Seventeen plates having a diameter of 10.5 cm and a thickness of 4 cm were cut out from this glass, and both end surfaces were optically polished, and then laser irradiation experiments were conducted in the same manner as in Examples 1 to 41. As a result, damage occurred on all the plates. Damage size is from 200μm to 5
It is about 00 μm and the number of damages is 3 at the minimum and 21 at the maximum.
The number was about 19 on average. These correspond to about 9 pieces / liter, about 60 pieces / liter, and about 55 pieces / liter, respectively. As described above, it was clarified that the terbium-phosphate glass containing 5% or more of B 2 O 3 contained a very large amount of platinum inclusions.
【００２６】[0026]
【表１】 [Table 1]
【００２７】[0027]
【表２】 [Table 2]
【００２８】[0028]
【表３】 [Table 3]
【００２９】[0029]
【表４】 [Table 4]
【００３０】[0030]
【表５】 [Table 5]
【００３１】[0031]
【表６】 [Table 6]
【００３２】[0032]
【表７】 [Table 7]
【００３３】[0033]
【発明の効果】このように本発明によれば、実用上十分
な大きさのベルデ定数をもち、しかも白金インクルージ
ョンを含まないファラデー回転ガラスが得られるので、
核融合レーザー光学系用等の、高い均質度が要求される
ファラデー回転ガラスとして好ましく用いることができ
る。As described above, according to the present invention, it is possible to obtain a Faraday rotation glass having a Verdet constant sufficiently large for practical use and containing no platinum inclusion.
It can be preferably used as a Faraday rotation glass for a fusion laser optical system or the like, which requires high homogeneity.
Claims (4)
3 を１０〜２０モル％、Ｋ2 Ｏを１０〜２５モル％含
み、白金インクルージョンを実質的に含まないことを特
徴とするファラデー回転ガラス。1. A P 2 O 5 60 to 75 mol%, Tb 2 O
Faraday rotation glass containing 10 to 20 mol% of 3 and 10 to 25 mol% of K 2 O and substantially free of platinum inclusion.
Ｏのうちの少なくとも１種を含み、Ｌｉ2 Ｏが０〜１５
モル％、Ｎａ2 Ｏが０〜１５モル％、Ｃｓ2 Ｏが０〜１
５モル％であり、かつ（Ｌｉ2 ＯとＮａ2 ＯとＫ2 Ｏと
Ｃｓ2 Ｏ）の合量が１０〜２５モル％であり、白金イン
クルージョンを実質的に含まない、請求項１に記載のフ
ァラデー回転ガラス。2. Li 2 O, Na 2 O and Cs 2
At least one of O is contained, and Li 2 O is 0 to 15
Mol%, Na 2 O is 0 to 15 mol%, Cs 2 O 0 to 1
5 is the mole%, and a total amount from 10 to 25 mol% of (Li 2 O, Na 2 O and K 2 O and Cs 2 O), contains no platinum inclusion substantially, according to claim 1 Faraday rotating glass.
ＭｇＯ、ＣａＯ、ＳｒＯ、ＢａＯ、ＰｂＯ、ＷＯ3 、Ｎ
ｂ2 Ｏ5 、ＳｉＯ2 、ＧｅＯ2 およびＢ2 Ｏ3 のうちの
少なくとも１種を含み、Ｌｉ2 Ｏが０〜１５モル％、Ｎ
ａ2 Ｏが０〜１５モル％、Ｃｓ2 Ｏが０〜１５モル％、
ＭｇＯが０〜５モル％、ＣａＯが０〜５モル％、ＳｒＯ
が０〜５モル％、ＢａＯが０〜５モル％、ＰｂＯが０〜
５モル％、ＷＯ3 が０〜５モル％、Ｎｂ2 Ｏ5 が０〜５
モル％、ＳｉＯ2 が０〜１モル％、ＧｅＯ2 が０〜１モ
ル％、Ｂ2 Ｏ3 が０〜１モル％であり、かつ（Ｌｉ2 Ｏ
とＮａ2 ＯとＫ2 ＯとＣｓ2 ＯとＭｇＯとＣａＯとＳｒ
ＯとＢａＯとＰｂＯとＷＯ3 とＮｂ2 Ｏ5 とＳｉＯ2 と
ＧｅＯ2 とＢ2 Ｏ3 ）の合量が１０〜２５モル％であ
り、白金インクルージョンを実質的に含まない、請求項
１に記載のファラデー回転ガラス。3. Further, Li 2 O, Na 2 O, Cs 2 O,
MgO, CaO, SrO, BaO, PbO, WO 3 , N
b 2 O 5, comprises SiO 2, at least one of GeO 2 and B 2 O 3, Li 2 O is 0 to 15 mol%, N
a 2 O is 0 to 15 mol%, Cs 2 O is 0 to 15 mol%,
0 to 5 mol% MgO, 0 to 5 mol% CaO, SrO
Is 0 to 5 mol%, BaO is 0 to 5 mol%, PbO is 0 to
5 mol%, WO 3 is 0 to 5 mol%, Nb 2 O 5 is 0 to 5
Mol%, SiO 2 is 0 to 1 mol%, GeO 2 is 0 to 1 mol%, B 2 O 3 is 0 to 1 mol%, and (Li 2 O
And Na 2 O, K 2 O, Cs 2 O, MgO, CaO and Sr
O and the total amount of BaO, PbO and WO 3 and Nb 2 O 5 and SiO 2 and GeO 2 and B 2 O 3) is 10 to 25 mole%, a platinum-free inclusion in substantially in claim 1 Faraday rotating glass as described.
とを特徴とする請求項１、２又は３記載のファラデー回
転ガラス。4. The Faraday rotation glass according to claim 1, further comprising 1 to 4 mol% of Al 2 O 3 .
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP14583092A JPH05178638A (en) | 1991-06-26 | 1992-06-05 | Faraday rotation glass |
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP15492591 | 1991-06-26 | ||
| JP3-154925 | 1991-06-26 | ||
| JP14583092A JPH05178638A (en) | 1991-06-26 | 1992-06-05 | Faraday rotation glass |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05178638A true JPH05178638A (en) | 1993-07-20 |
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ID=26476846
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP14583092A Withdrawn JPH05178638A (en) | 1991-06-26 | 1992-06-05 | Faraday rotation glass |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH05178638A (en) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007186421A (en) * | 2000-08-17 | 2007-07-26 | Hoya Corp | Process for producing glass and glass-melting apparatus for use therein |
| WO2013191270A1 (en) * | 2012-06-22 | 2013-12-27 | Hoya株式会社 | Glass and optical element production method |
| US9604872B2 (en) | 2012-06-22 | 2017-03-28 | Hoya Corporation | Glass and optical element production method |
| WO2019017179A1 (en) * | 2017-07-21 | 2019-01-24 | 日本電気硝子株式会社 | Magneto-optical device |
| JP2019023155A (en) * | 2017-07-21 | 2019-02-14 | 日本電気硝子株式会社 | Magneto-optical device |
-
1992
- 1992-06-05 JP JP14583092A patent/JPH05178638A/en not_active Withdrawn
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| JP2007186421A (en) * | 2000-08-17 | 2007-07-26 | Hoya Corp | Process for producing glass and glass-melting apparatus for use therein |
| JP4721290B2 (en) * | 2000-08-17 | 2011-07-13 | Ｈｏｙａ株式会社 | Glass manufacturing method and glass melting apparatus used therefor |
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| US9604872B2 (en) | 2012-06-22 | 2017-03-28 | Hoya Corporation | Glass and optical element production method |
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