JP2005350322A - Yb-CONTAINING GLASS - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、光学ガラス、とりわけレーザーガラスに関するものであり、特に高ピーク出力,超短パルスレーザーのレーザー媒質として好適なYb含有ガラスに関する。 The present invention relates to an optical glass, particularly a laser glass, and more particularly to a Yb-containing glass suitable as a laser medium for a high peak output, ultrashort pulse laser.
近年、固体レーザーの高出力、短パルス、高繰り返し化が進んでいる。これら高出力固体レーザーはその発熱から由来する熱応力や熱疲労による破損を防止するため、光学活性成分をドープした単結晶をレーザー媒質とし、光学活性成分を含まない単結晶を放熱板として両者を接合し、固体レーザー素子とする技術が開発されている。 In recent years, high output, short pulse, and high repetition rate of solid-state lasers have been advanced. These high-power solid-state lasers use a single crystal doped with an optically active component as a laser medium and a single crystal that does not contain an optically active component as a heat sink in order to prevent damage due to thermal stress and thermal fatigue resulting from the heat generation. Techniques have been developed for bonding and solid-state laser elements.
例えば、非特許文献1では、YbをドープしたYAG単結晶を媒質とし、サファイア単結晶を放熱板としている。これらレーザー媒質、放熱板はどちらも単結晶のため熱膨張率が近似しており両者を接合した場合であっても、熱膨張率の違いによる接合不良などの問題が無い。 For example, in Non-Patent Document 1, a YAG single crystal doped with Yb is used as a medium, and a sapphire single crystal is used as a heat sink. Since both of these laser media and the heat radiating plate are single crystals, their thermal expansion coefficients are close to each other, and even when both are bonded, there is no problem such as poor bonding due to the difference in thermal expansion coefficient.
しかし、固体レーザーのさらなる高出力化の要求はますます高まっている。単結晶は組成の自由度が低いため、レーザー出力のさらなる高出力化を達成するべく単結晶中における光学活性成分の含有量を多くしようとしても、結晶構造が変化してしまったり、単結晶が得られないという問題があった。 However, there is a growing demand for higher output of solid state lasers. Since single crystals have a low degree of freedom in composition, even if an attempt is made to increase the content of optically active components in the single crystal in order to achieve further increase in laser output, the crystal structure may change, There was a problem that it could not be obtained.
また、ErやNd等に代表される光学活性成分はレーザー出力を得ようとして多量に含有させると、濃度消光のためかえってレーザー出力が減少してしまい、一定以上の高出力化が望めない。 Further, if an optically active component typified by Er or Nd is contained in a large amount in order to obtain a laser output, the laser output is reduced due to concentration quenching, and a higher output than a certain level cannot be expected.
一方、Yb3+イオンは単純なエネルギー構造であるため濃度消光や励起状態吸収が起こらないことが知られており、また、高効率であるため低発熱、発振波長幅が広いため超短パルス動作に好適、蛍光寿命が長いため高エネルギー蓄積が可能であるなど、高出力固体レーザー媒質の光学活性成分として好適である。このYb成分を光学活性成分としてレーザー媒質中に多量に含有させることが可能であれば、固体レーザーのさらなる高出力、高効率化が見込まれる。しかし上述のとおり、組成の自由度の低さからYbを多量に含有させた単結晶のレーザー媒質を得ることは困難であり、固体レーザーのさらなる高出力化には限界があった。
本発明の課題はさらなる高出力を見込める固体レーザー媒質として利用可能な新規材料を提供することである。 An object of the present invention is to provide a novel material that can be used as a solid-state laser medium that can expect a higher output.
一般に、単結晶に対してガラスは組成の自由度が高い。ガラス中に多量のYbを含有させることができれば、固体レーザーのさらなる高出力化が見込めるはずである。またガラスは加工・成形性に優れ、大型化も容易であるためレーザー媒質として有用である。
しかし、一般にガラスは単結晶に比べ熱伝導率が低く耐熱性が悪い。したがって、レーザー媒質の発熱に由来する熱応力や熱疲労による破損を防止するための放熱板の必要性は、単結晶レーザー媒質よりガラスのレーザー媒質(レーザーガラス)の方が高い。放熱板は熱伝導率の高い単結晶が好適であるが、この際、レーザーガラスと放熱板である単結晶との熱膨張率が大きく異なっていると、両者の接合が不可能であったり、一時的に接合できても熱疲労や熱応力によって破損するなど接合不良の原因となる。またレーザー光の出力方向にレーザー媒質と放熱板を接合し、レーザー媒質から放熱板を透過してレーザー光を出力させる場合には、レーザー媒質と放熱板の屈折率が大きく異なっていると接合界面でレーザー光の反射が大きくなりロスの原因となる。したがって、レーザーガラスの平均線膨張係数(α)および屈折率(nd)を放熱板である単結晶の平均線膨張係数、屈折率と近似させること(これを本明細書においてマッチングという)が必要となる。
In general, glass has a high degree of freedom in composition with respect to a single crystal. If a large amount of Yb can be contained in the glass, further increase in the output of the solid-state laser should be expected. Glass is useful as a laser medium because it is excellent in processability and formability and can be easily enlarged.
However, glass generally has lower thermal conductivity and lower heat resistance than single crystal. Therefore, the necessity of a heat sink for preventing damage due to thermal stress or thermal fatigue resulting from the heat generation of the laser medium is higher in a glass laser medium (laser glass) than in a single crystal laser medium. The heat sink is preferably a single crystal with high thermal conductivity, but at this time, if the thermal expansion coefficients of the laser glass and the single crystal that is the heat sink are greatly different, it is impossible to join the two, Even if it can be temporarily joined, it may be damaged due to thermal fatigue or thermal stress, resulting in joint failure. In addition, when the laser medium and the heat sink are joined in the laser beam output direction and the laser medium is transmitted through the heat sink to output the laser light, if the refractive index of the laser medium and the heat sink is greatly different, the joint interface As a result, the reflection of the laser beam is increased, causing loss. Therefore, it is necessary to approximate the average linear expansion coefficient (α) and refractive index (nd) of the laser glass to the average linear expansion coefficient and refractive index of a single crystal that is a heat sink (this is referred to as matching in this specification). Become.
本発明者は前記課題を解決すべく鋭意研究を重ねた結果、放熱板としての単結晶として透明で高い熱伝導率を有するサファイアが好適であることに着目し、ガラスの組成を特定のものにすることによって、サファイアとのマッチングが良好で、Ybを多量に含有することのできるガラスが得られる事を見いだし、本発明をなすに至った。 As a result of intensive research to solve the above problems, the present inventor has paid attention to the fact that sapphire that is transparent and has high thermal conductivity is suitable as a single crystal as a heat sink, and makes the glass composition specific. By doing so, it was found that a glass having good matching with sapphire and capable of containing a large amount of Yb was obtained, and the present invention was made.
前記課題を達成するための本発明の第1の構成は、SiO2、B2O3、ZnO、La2O3およびYb2O3の各成分を含有し、Yb2O3成分の含有量が質量%で10.0%を超え〜30.0%、各成分の質量%の比率で(SiO2+B2O3+MgO+CaO)/Yb2O3の値が0.65〜5.5であり、屈折率(nd)が 1.70〜1.90、100〜300℃における平均線膨張係数(α)が 50〜85×10−7/℃であるガラス組成物である。 The first configuration of the present invention for achieving the above object includes each component of SiO 2 , B 2 O 3 , ZnO, La 2 O 3 and Yb 2 O 3 , and the content of the Yb 2 O 3 component The value of (SiO 2 + B 2 O 3 + MgO + CaO) / Yb 2 O 3 is 0.65 to 5.5 at a mass% ratio of more than 10.0% to 30.0% in each component. The glass composition has a refractive index (nd) of 1.70 to 1.90 and an average linear expansion coefficient (α) at 100 to 300 ° C. of 50 to 85 × 10 −7 / ° C.
本発明の第2の構成はSiO2、B2O3、ZnO、La2O3およびYb2O3の各成分を含有し、Yb2O3成分の含有量がmol%で3.0%〜20.0%、各成分のmol%の比率で(SiO2+B2O3+MgO+CaO)/Yb2O3の値が2〜38であり、屈折率(nd)が1.70〜1.90、100〜300℃における平均線膨張係数(α)が 50〜85×10−7/℃であるガラス組成物である。 The second configuration of the present invention contains each component of SiO 2 , B 2 O 3 , ZnO, La 2 O 3 and Yb 2 O 3 , and the content of the Yb 2 O 3 component is 3.0% in terms of mol%. The value of (SiO 2 + B 2 O 3 + MgO + CaO) / Yb 2 O 3 is 2 to 38 and the refractive index (nd) is 1.70 to 1.90. The glass composition whose average linear expansion coefficient ((alpha)) in 100-300 degreeC is 50-85 * 10 < -7 > / degreeC.
本発明の第3の構成は質量%で、
SiO2 3.0〜10.0%未満、および
B2O3 15.0〜30.0%、および
Yb2O3 10.0%を超え〜30.0%、および
ZnO 5.0〜40.0%未満、および
La2O3 5.0〜30.0%、および
Al2O3 0〜5.0%、および/または
TiO2 0〜5.0%、および/または
Nb2O5 0〜15.0%、および/または
Ta2O5 0〜15.0%、および/または
Bi2O3 0〜10.0%、および/または
WO3 0〜10.0%、および/または
ZrO2 0〜10.0%、および/または
MgO 0〜10.0%、および/または
CaO 0〜10.0%、および/または
BaO 0〜10.0%、および/または
Li2O 0〜2.0%未満、および/または
Na2O 0〜3.0%、および/または
K2O 0〜3.0%、および/または
Sb2O3 0〜1.0%
の各成分を含有する前記第1の構成のガラス組成物である。
The third configuration of the present invention is mass%,
SiO 2 less than 3.0 to 10.0%, and B 2 O 3 15.0 to 30.0%, and Yb 2 O 3 10.0% to more than 30.0%, and ZnO from 5.0 to 40 less than 2.0%, and La 2 O 3 from 5.0 to 30.0%, and Al 2 O 3 0 to 5.0%, and / or TiO 2 0 to 5.0%, and / or Nb 2 O 5 0 to 15.0%, and / or Ta 2 O 5 0 to 15.0%, and / or Bi 2 O 3 0 to 10.0% and / or WO 3 0 to 10.0% and / or ZrO 2 0 to 10.0%, and / or MgO 0 to 10.0%, and / or CaO 0 to 10.0%, and / or BaO 0 to 10.0%, and / or Li 2 O 0 less than 2.0%, and / or Na 2 O 0 to 3.0% and / Other K 2 O 0~3.0%, and / or Sb 2 O 3 0~1.0%
It is the glass composition of the said 1st structure containing each component of these.
本発明の第4の構成はmol%で、
SiO2 6.0〜25.0%、および
B2O3 25.0〜60.0%、および
Yb2O3 3.0〜20.0%、および
ZnO 10.0〜65.0%、および
La2O3 1.0〜12.0%、および
Al2O3 0〜7.0%、および/または
TiO2 0〜9.0%、および/または
Nb2O5 0〜8.0%、および/または
Ta2O5 0〜5.0%、および/または
Bi2O3 0〜5.0%、および/または
WO3 0〜6.0%、および/または
ZrO2 0〜11.0%、および/または
MgO 0〜35.0%、および/または
CaO 0〜25.0%、および/または
BaO 0〜9.0%、および/または
Li2O 0〜9.0%、および/または
Na2O 0〜5.0%、および/または
K2O 0〜4.0%、および/または
Sb2O3 0〜1.0%
の各成分を含有する前記第2の構成のガラス組成物である。
The fourth configuration of the present invention is mol%,
SiO 2 from 6.0 to 25.0%, and B 2 O 3 25.0~60.0%, and Yb 2 O 3 3.0~20.0%, and ZnO from 10.0 to 65.0%, and La 2 O 3 1.0~12.0%, and Al 2 O 3 0~7.0%, and / or TiO 2 from 0 to 9.0%, and / or Nb 2 O 5 0~8.0 % And / or Ta 2 O 5 0-5.0% and / or Bi 2 O 3 0-5.0% and / or WO 3 0-6.0% and / or ZrO 2 0-11 .0%, and / or MgO from 0 to 35.0%, and / or CaO from 0 to 25.0%, and / or BaO 0 to 9.0%, and / or Li 2 O 0 to 9.0%, and / or Na 2 O 0~5.0%, and / or K 2 O 0~4.0%, Contact Beauty / or Sb 2 O 3 0~1.0%
It is a glass composition of the said 2nd structure containing each component of these.
本発明の第5の構成は質量%で、
TiO2+Nb2O5+Ta2O5+Bi2O3+WO3+ZrO2+La2O3
20.0%〜50.0%、および/または
MgO+CaO 10.0%以下、および/または
Li2O+Na2O+K2O0%〜3.0%
である前記第1または第3の構成のガラス組成物である。
The fifth configuration of the present invention is mass%,
TiO 2 + Nb 2 O 5 + Ta 2 O 5 + Bi 2 O 3 + WO 3 + ZrO 2 + La 2 O 3
20.0% to 50.0%, and / or MgO + CaO 10.0% or less, and / or Li 2 O + Na 2 O + K 2 O0% ~3.0%
It is the glass composition of the said 1st or 3rd structure which is.
本発明の第6の構成はmol%で、
TiO2+Nb2O5+Ta2O5+Bi2O3+WO3+ZrO2+La2O3
9.0%〜30.0%、および/または
MgO+CaO 25.0%以下、および/または
Li2O+Na2O+K2O0%〜4.5%
である前記第2または第4の構成のガラス組成物である。
The sixth configuration of the present invention is mol%,
TiO 2 + Nb 2 O 5 + Ta 2 O 5 + Bi 2 O 3 + WO 3 + ZrO 2 + La 2 O 3
9.0% to 30.0%, and / or MgO + CaO 25.0% or less, and / or Li 2 O + Na 2 O + K 2 O0% ~4.5%
It is the glass composition of the said 2nd or 4th structure which is.
本発明を詳細に説明する。以下、各成分の含有率の説明については特に明記しない限りは、質量%で表わすものとする。
本発明においてガラスの屈折率(nd)の下限が1.70であると、サファイアとの接合界面でのレーザー光の反射が起こりにくくなり、固体レーザーとして効率の良いものとなる。屈折率の下限としてより好ましくは1.73、最も好ましくは1.76である。また、屈折率の上限が1.90であると同様にレーザー光の反射が起こりにくくなる。屈折率の上限としてより好ましくは1.85であり、最も好ましくは1.82である。ガラスの屈折率が上述の範囲であると、サファイアと接合した場合の固体レーザーとして効率の良いものとなる。
The present invention will be described in detail. Hereinafter, the description of the content of each component is expressed in mass% unless otherwise specified.
In the present invention, when the lower limit of the refractive index (nd) of the glass is 1.70, reflection of laser light at the bonding interface with sapphire is difficult to occur, and the solid laser becomes efficient. The lower limit of the refractive index is more preferably 1.73, and most preferably 1.76. Further, similarly to the case where the upper limit of the refractive index is 1.90, the reflection of the laser light hardly occurs. The upper limit of the refractive index is more preferably 1.85, and most preferably 1.82. When the refractive index of the glass is in the above-described range, it becomes efficient as a solid laser when bonded to sapphire.
また、ガラスの100〜300℃における平均線膨張係数(α)が50×10−7/℃以上であるとサファイアとの平均線膨張係数の差が小さくなり、接合が良好となる。平均線膨張係数の下限は、より好ましくは60×10−7/℃であり、最も好ましくは62×10−7/℃である。また、平均線膨張係数が85×10−7/℃以下であると同様に接合が良好となる。平均線膨張係数の上限は、より好ましくは83×10−7/℃、最も好ましくは80×10−7/℃である。
ガラスの屈折率、平均線膨張係数を上述の範囲内とする事により、ガラスとサファイアの接合において、接合界面でのレーザー光の反射が起こりにくくなり、また、両者の接合が容易となり易く、更に熱疲労や熱応力による破損などに起因する接合不良を生じ難く、より良好な接合を得ることができる。
Moreover, the difference of the average linear expansion coefficient with sapphire becomes it small that the average linear expansion coefficient ((alpha)) in 100-300 degreeC of glass is 50x10 < -7 > / degreeC or more, and joining becomes favorable. The lower limit of the average linear expansion coefficient is more preferably 60 × 10 −7 / ° C., and most preferably 62 × 10 −7 / ° C. Moreover, joining becomes favorable similarly that an average linear expansion coefficient is 85 * 10 < -7 > / degrees C or less. The upper limit of the average linear expansion coefficient is more preferably 83 × 10 −7 / ° C., and most preferably 80 × 10 −7 / ° C.
By making the refractive index of glass and the average linear expansion coefficient within the above-mentioned ranges, it becomes difficult for laser light to be reflected at the bonding interface in the bonding of glass and sapphire, and the bonding of both is easy. It is difficult to cause poor bonding due to thermal fatigue or breakage due to thermal stress, and better bonding can be obtained.
本発明の構成の一つにおいて各成分の組成範囲を限定した理由は次の通りである。
すなわち、SiO2成分はガラス形成酸化物として重要な成分であり、失透なく、安定なガラスを得る為に、好ましくは3.0%、より好ましくは3.1%、最も好ましくは3.2%を下限として含有される。ただし、屈折率を下げる成分でもあるので、サファイアとの良好なマッチングのため、その上限は10.0%未満とすることが好ましく、9.0%とすることがより好ましく、8.5%とすることが最も好ましい。
The reason why the composition range of each component is limited in one of the constitutions of the present invention is as follows.
That is, the SiO 2 component is an important component as a glass-forming oxide, and is preferably 3.0%, more preferably 3.1%, and most preferably 3.2 in order to obtain a stable glass without devitrification. % Is contained as a lower limit. However, since it is also a component that lowers the refractive index, the upper limit is preferably less than 10.0%, more preferably 9.0%, and more preferably 8.5% for good matching with sapphire. Most preferably.
B2O3成分はガラス形成酸化物として重要な成分であり、失透なく、安定なガラスを得る為に、好ましくは15.0%、より好ましくは16.0%、最も好ましくは17.0%を下限として含有され、好ましくは30.0%、より好ましくは25.0%、最も好ましくは23.0%を上限として含有される。 The B 2 O 3 component is an important component as a glass-forming oxide, and is preferably 15.0%, more preferably 16.0%, and most preferably 17.0 in order to obtain a stable glass without devitrification. % Is contained as the lower limit, preferably 30.0%, more preferably 25.0%, and most preferably 23.0%.
Yb2O3成分は光学活性成分であり、必須成分である。十分に高いレーザー出力を得るためには10.0%を超えて含有されることが好ましく、より好ましくは12.0%、最も好ましくは13.0%を下限として含有される。ただし、耐失透性を悪化させる成分であるため、良好な耐失透性維持のためには、好ましくは30.0%、より好ましくは25.0%、最も好ましくは23.0%を上限として含有される。 The Yb 2 O 3 component is an optically active component and an essential component. In order to obtain a sufficiently high laser output, the content is preferably more than 10.0%, more preferably 12.0%, and most preferably 13.0%. However, since it is a component that deteriorates devitrification resistance, in order to maintain good devitrification resistance, the upper limit is preferably 30.0%, more preferably 25.0%, and most preferably 23.0%. Contained as.
ここで、ガラスの各成分の質量%の比率(SiO2+B2O3+MgO+CaO)/Yb2O3の値の下限を0.65、上限を5.5とすることが好ましい。上述のとおりYb2O3成分はできるだけ多くガラス中に含有されることがレーザー出力の面で好ましいが、過度の含有は耐失透性を悪化させる。反対にSiO2、B2O3、MgO、CaOの各成分は失透の抑制に効果がある成分である。本発明者は鋭意研究により前記比の値を調節することにより、ガラスの失透を抑制しつつ、可能な限り多量のYb2O3成分を含有しうる最適な範囲を見いだしたものである。前記比の値の下限は、より好ましくは0.7であり、最も好ましくは1.0である。上限はより好ましくは5.0であり、最も好ましくは3.0である。
Here, it is preferable to set the lower limit of the value of the mass% of each component of the glass (SiO 2 + B 2 O 3 + MgO + CaO) / Yb 2 O 3 to 0.65 and the upper limit to 5.5. As described above, it is preferable that the Yb 2 O 3 component is contained in the glass as much as possible in terms of laser output, but excessive inclusion deteriorates the devitrification resistance. Conversely, each component of SiO 2 , B 2 O 3 , MgO, and CaO is a component that is effective in suppressing devitrification. The present inventor has found an optimum range in which as much Yb 2 O 3 component as possible can be contained while suppressing the devitrification of the glass by adjusting the value of the ratio by earnest research. The lower limit of the ratio value is more preferably 0.7, and most preferably 1.0. The upper limit is more preferably 5.0, and most preferably 3.0.
ZnO成分はガラスの平均線膨張係数を下げるのに有効であり、サファイアとの良好なマッチングのため、好ましくは5.0%、より好ましくは7.0%、最も好ましくは8.5%を下限として含有される。また、良好な耐失透性維持のために好ましくは40.0%未満、より好ましくは30.0%、最も好ましくは25.0%を上限として含有される。 The ZnO component is effective for lowering the average linear expansion coefficient of the glass, and is preferably 5.0%, more preferably 7.0%, and most preferably 8.5% for the good matching with sapphire. Contained as. In order to maintain good devitrification resistance, the upper limit is preferably less than 40.0%, more preferably 30.0%, and most preferably 25.0%.
La2O3成分は屈折率を大きくするのに有効な成分であり、サファイアとの良好なマッチングのため、好ましくは5.0%、より好ましくは10.0%、最も好ましくは15.0%を下限として含有される。また、良好な耐失透性維持のため、好ましくは30.0%、より好ましくは29.0%、最も好ましくは28.5%を上限として含有される。 The La 2 O 3 component is an effective component for increasing the refractive index, and is preferably 5.0%, more preferably 10.0%, and most preferably 15.0% for good matching with sapphire. Is contained as a lower limit. In order to maintain good devitrification resistance, the upper limit is preferably 30.0%, more preferably 29.0%, and most preferably 28.5%.
Al2O3成分はガラスの化学的耐久性の改良に有効である。ただし良好な耐失透性維持のため、好ましくは5.0%、より好ましくは2.0%、最も好ましくは1.5%を上限として含有される。 The Al 2 O 3 component is effective in improving the chemical durability of the glass. However, in order to maintain good devitrification resistance, the upper limit is preferably 5.0%, more preferably 2.0%, and most preferably 1.5%.
TiO2成分は屈折率を大きくするのに有効な成分であるが、良好な耐失透性維持のため、好ましくは5.0%、より好ましくは4.8%、最も好ましくは4.5%を上限として含有される。 The TiO 2 component is an effective component for increasing the refractive index, but is preferably 5.0%, more preferably 4.8%, most preferably 4.5% in order to maintain good devitrification resistance. Is contained as the upper limit.
Nb2O5成分は屈折率を大きくするのに有効な成分である。任意で含有されるが、含有量の下限を1.0%とする事がサファイアとのマッチングのためより好ましく、3.0%とする事が最も好ましい。ただし、良好な耐失透性維持のため、好ましくは15.0%、より好ましくは14.0%、最も好ましくは12.0%を上限として含有される。 The Nb 2 O 5 component is an effective component for increasing the refractive index. Although it is optionally contained, the lower limit of the content is more preferably 1.0% for matching with sapphire, and most preferably 3.0%. However, in order to maintain good devitrification resistance, the upper limit is preferably 15.0%, more preferably 14.0%, and most preferably 12.0%.
Ta2O5成分は屈折率を大きくするのに有効な成分であるが、良好な耐失透性維持のため、好ましくは15.0%、より好ましくは10.0%を上限として含有され、実質的に含有されないことが最も好ましい。 The Ta 2 O 5 component is an effective component for increasing the refractive index, but is preferably contained at an upper limit of 15.0%, more preferably 10.0% for maintaining good devitrification resistance, Most preferably, it is not substantially contained.
Bi2O3成分は屈折率を大きくするのに有効な成分であるが、良好な耐失透性維持のため、好ましくは10.0%、より好ましくは8.0%、最も好ましくは7.0%を上限として含有される。 The Bi 2 O 3 component is an effective component for increasing the refractive index, but is preferably 10.0%, more preferably 8.0%, and most preferably 7.7 in order to maintain good devitrification resistance. It is contained up to 0%.
WO3成分は屈折率を大きくするのに有効な成分であるが、良好な耐失透性維持のため、好ましくは10.0%、より好ましくは8.0%、最も好ましくは6.0%を上限として含有される。 The WO 3 component is an effective component for increasing the refractive index, but is preferably 10.0%, more preferably 8.0%, and most preferably 6.0% in order to maintain good devitrification resistance. Is contained as the upper limit.
ZrO2成分は屈折率を大きくするのに有効な成分であるが、良好な耐失透性維持のため、好ましくは10.0%、より好ましくは8.0%、最も好ましくは6.0%を上限として含有される。 The ZrO 2 component is an effective component for increasing the refractive index, but is preferably 10.0%, more preferably 8.0%, and most preferably 6.0% in order to maintain good devitrification resistance. Is contained as the upper limit.
またTiO2、 Nb2O5、Ta2O5、Bi2O3、WO3、ZrO2およびLa2O3の各成分の和は、サファイアとの良好なマッチングのため20.0%を下限とすることが好ましく、25.0%を下限とすることがより好ましく、30.0%を下限とすることが最も好ましい。ただし、良好な耐失透性維持のため、各成分の和は50.0%を上限とすることが好ましく、48.0%を上限とすることがより好ましく、45.0%を上限とすることが最も好ましい。 Also, the sum of TiO 2 , Nb 2 O 5 , Ta 2 O 5 , Bi 2 O 3 , WO 3 , ZrO 2 and La 2 O 3 is the lower limit of 20.0% for good matching with sapphire. The lower limit is more preferably 25.0%, and the lower limit is most preferably 30.0%. However, in order to maintain good devitrification resistance, the upper limit of the sum of the components is preferably 50.0%, more preferably 48.0%, and more preferably 45.0%. Most preferred.
BaO成分は屈折率を高くするのに有効な成分である。ただしガラスの平均線膨張係数を大きくする成分であるので、サファイアとの良好なマッチングのため、好ましくは10.0%、より好ましくは5.0%、最も好ましくは4.0%を上限として含有される。 The BaO component is an effective component for increasing the refractive index. However, since it is a component that increases the average linear expansion coefficient of glass, it is preferably 10.0%, more preferably 5.0%, and most preferably 4.0% as the upper limit for good matching with sapphire. Is done.
MgO成分はガラスの失透抑制に有効であるが、屈折率を低下させる成分であるので、サファイアとの良好なマッチングのため、好ましくは10.0%、より好ましくは5.0%を上限として含有され、実質的に含有されないことが最も好ましい。 The MgO component is effective in suppressing devitrification of the glass, but is a component that lowers the refractive index. Therefore, for good matching with sapphire, the upper limit is preferably 10.0%, more preferably 5.0%. Most preferably, it is contained but not substantially contained.
CaO成分はガラスの失透抑制に有効であるが、屈折率を低下させる成分であるので、サファイアとの良好なマッチングのため、好ましくは10.0%、より好ましくは5.0%を上限として含有され、実質的に含有されないことが最も好ましい。 The CaO component is effective in suppressing devitrification of the glass, but is a component that lowers the refractive index. Therefore, for good matching with sapphire, the upper limit is preferably 10.0%, more preferably 5.0%. Most preferably, it is contained but not substantially contained.
また屈折率を維持しサファイアとの良好なマッチングのため、MgO、CaO両成分の和は10.0%以下が好ましく、5.0%以下がより好ましく、3.0%以下が最も好ましい。 Moreover, in order to maintain a refractive index and to make good matching with sapphire, the sum of both MgO and CaO components is preferably 10.0% or less, more preferably 5.0% or less, and most preferably 3.0% or less.
Li2O成分はガラスの溶解性を向上させる成分であるが、ガラスの平均線膨張係数を非常に大きくするので、サファイアとの良好なマッチングのため、好ましくは2.0%未満、より好ましくは1.5%、最も好ましくは1.0%を上限として含有される。 The Li 2 O component is a component that improves the solubility of the glass, but it greatly increases the average coefficient of linear expansion of the glass, so it is preferably less than 2.0%, more preferably for good matching with sapphire. The upper limit is 1.5%, and most preferably 1.0%.
Na2O成分はガラスの溶解性を向上させる成分であるが、ガラスの平均線膨張係数を非常に大きくするので、サファイアとの良好なマッチングのため、好ましくは3.0%、より好ましくは1.0%を上限として含有され、実質的に含有されないことが最も好ましい。 The Na 2 O component is a component that improves the solubility of the glass. However, since the average linear expansion coefficient of the glass is extremely increased, it is preferably 3.0%, more preferably 1 for good matching with sapphire. It is most preferable that it is contained up to 0.0% and is not substantially contained.
K2O成分はガラスの溶解性を向上させる成分であるが、ガラスの平均線膨張係数を非常に大きくするので、サファイアとの良好なマッチングのため、好ましくは3.0%、より好ましくは1.0%を上限として含有され、実質的に含有されないことが最も好ましい。 The K 2 O component is a component that improves the solubility of the glass. However, since the average linear expansion coefficient of the glass is very large, it is preferably 3.0%, more preferably 1 for good matching with sapphire. It is most preferable that it is contained up to 0.0% and is not substantially contained.
前記Li2O、Na2O、K2O各成分についてはガラスの溶解性の向上の観点から、各成分の和の下限を0.05%とすることがより好ましく、0.1%とすることが最も好ましい。ただし、各成分の和の上限は、前記平均線膨張係数の観点から3.0%であることが好ましく、2.8%であることがより好ましく、2.5%であることが最も好ましい。 For each of the Li 2 O, Na 2 O, and K 2 O components, the lower limit of the sum of the components is more preferably 0.05% from the viewpoint of improving the solubility of the glass, and is 0.1%. Most preferred. However, the upper limit of the sum of the components is preferably 3.0%, more preferably 2.8%, and most preferably 2.5% from the viewpoint of the average linear expansion coefficient.
Sb2O3成分はガラスの清澄剤として有効であり任意に含有されるが、含有量の下限を0.005%とすることがより好ましく、0.01%とすることが最も好ましい。ただし、他成分の組成のバランスにおいて得られる所望の物性に影響を及ぼさないよう、含有量の上限は1.0%とすることが好ましく、0.095%とすることがより好ましく、0.090%とすることが最も好ましい。 The Sb 2 O 3 component is effective as a glass fining agent and is optionally contained, but the lower limit of the content is more preferably 0.005%, and most preferably 0.01%. However, the upper limit of the content is preferably 1.0%, more preferably 0.095%, so as not to affect the desired physical properties obtained in the balance of the composition of other components. % Is most preferable.
なお、本発明のガラスに、Rb2O、Cs2O、SnO等の上記以外の成分を合計で5%程度まで必要に応じて添加しても差し支えない。 In addition, components other than the above such as Rb 2 O, Cs 2 O, SnO, etc. may be added to the glass of the present invention up to about 5% as necessary.
本発明のガラス組成物は、その組成が質量%で表わされているため直接的にmol%の記載に表せるものではないが、本発明において要求される諸特性を満たすガラスは、mol%による表示で概ね以下の値の各成分を含有する。
SiO2 6.0〜25.0%、および
B2O3 25.0〜60.0%、および
Yb2O3 3.0〜20.0%、および
ZnO 10.0〜65.0%、および
La2O3 1.0〜12.0%、および
Al2O3 0〜7.0%、および/または
TiO2 0〜9.0%、および/または
Nb2O5 0〜8.0%、および/または
Ta2O5 0〜5.0%、および/または
Bi2O3 0〜5.0%、および/または
WO3 0〜6.0%、および/または
ZrO2 0〜11.0%、および/または
MgO 0〜35.0%、および/または
CaO 0〜25.0%、および/または
BaO 0〜9.0%、および/または
Li2O 0〜9.0%、および/または
Na2O 0〜5.0%、および/または
K2O 0〜4.0%、および/または
Sb2O3 0〜1.0%
The glass composition of the present invention cannot be expressed directly in the description of mol% because the composition is expressed by mass%, but the glass satisfying various properties required in the present invention depends on mol%. It contains each component with the following values.
SiO 2 from 6.0 to 25.0%, and B 2 O 3 25.0~60.0%, and Yb 2 O 3 3.0~20.0%, and ZnO from 10.0 to 65.0%, and La 2 O 3 1.0~12.0%, and Al 2 O 3 0~7.0%, and / or TiO 2 from 0 to 9.0%, and / or Nb 2 O 5 0~8.0 % And / or Ta 2 O 5 0-5.0% and / or Bi 2 O 3 0-5.0% and / or WO 3 0-6.0% and / or ZrO 2 0-11 .0%, and / or MgO from 0 to 35.0%, and / or CaO from 0 to 25.0%, and / or BaO 0 to 9.0%, and / or Li 2 O 0 to 9.0%, and / or Na 2 O 0~5.0%, and / or K 2 O 0~4.0%, Contact Beauty / or Sb 2 O 3 0~1.0%
本発明の構成の一つにおいて、上述した各成分の効果を奏するために、mol%表示によれば、各成分は以下に記載の範囲で含有される。
すなわち、SiO2成分は、好ましくは概ね6.0mol%、より好ましくは概ね6.5mol%、最も好ましくは概ね6.8mol%を下限として含有される。上限は概ね25.0mol%とすることが好ましく、概ね23.0mol%とすることがより好ましく、概ね20.0mol%とすることが最も好ましい。
In one of the configurations of the present invention, in order to achieve the effects of each component described above, each component is contained in the range described below according to mol%.
That is, the SiO 2 component is preferably contained at a lower limit of preferably about 6.0 mol%, more preferably about 6.5 mol%, and most preferably about 6.8 mol%. The upper limit is preferably about 25.0 mol%, more preferably about 23.0 mol%, and most preferably about 20.0 mol%.
B2O3成分は、好ましくは概ね25.0mol%、より好ましくは概ね28.0mol%、最も好ましくは概ね30.0mol%を下限として含有され、好ましくは概ね60.0mol%、より好ましくは概ね55.0mol%、最も好ましくは概ね50.0mol%を上限として含有される。 The B 2 O 3 component is preferably approximately 25.0 mol%, more preferably approximately 28.0 mol%, most preferably approximately 30.0 mol%, and preferably approximately 60.0 mol%, more preferably approximately The upper limit is 55.0 mol%, and most preferably 50.0 mol%.
Yb2O3成分は、好ましくは概ね3.0mol%、より好ましくは概ね4.0mol%、最も好ましくは概ね4.5mol%を下限として含有され、好ましくは概ね20.0mol%、より好ましくは概ね15.0mol%、最も好ましくは概ね10.0mol%を上限として含有される。 The Yb 2 O 3 component is preferably contained at about 3.0 mol%, more preferably about 4.0 mol%, most preferably about 4.5 mol%, and preferably about 20.0 mol%, more preferably about It is contained at an upper limit of 15.0 mol%, most preferably approximately 10.0 mol%.
ガラスの各成分のmol%の比率(SiO2+B2O3+MgO+CaO)/Yb2O3の値は下限を概ね2.0とすることが好ましく、概ね5.4とすることがより好ましく、概ね5.8とすることが最も好ましい。また上限は概ね38.0とすることが好ましく、概ね14.0未満とすることがより好ましく、概ね12.0未満とすることが最も好ましい。 The lower limit of the ratio of mol% of each component of glass (SiO 2 + B 2 O 3 + MgO + CaO) / Yb 2 O 3 is preferably about 2.0, more preferably about 5.4, Most preferred is 5.8. The upper limit is preferably about 38.0, more preferably less than about 14.0, and most preferably less than about 12.0.
ZnO成分は、好ましくは概ね10.0mol%、より好ましくは概ね12.0mol%、最も好ましくは概ね14.0mol%を下限として含有される。また、好ましくは概ね65.0mol%、より好ましくは概ね55.0mol%、最も好ましくは概ね40.0mol%を上限として含有される。 The ZnO component is preferably contained at a lower limit of approximately 10.0 mol%, more preferably approximately 12.0 mol%, and most preferably approximately 14.0 mol%. Further, the upper limit is preferably about 65.0 mol%, more preferably about 55.0 mol%, and most preferably about 40.0 mol%.
La2O3成分は、好ましくは概ね1.0mol%、より好ましくは概ね3.0mol%、最も好ましくは概ね4.0mol%を下限として含有され、好ましくは概ね12.0mol%、より好ましくは概ね12.5mol%、最も好ましくは概ね11.5mol%を上限として含有される。 The La 2 O 3 component is preferably about 1.0 mol%, more preferably about 3.0 mol%, most preferably about 4.0 mol%, and preferably about 12.0 mol%, more preferably about It is contained at an upper limit of 12.5 mol%, most preferably approximately 11.5 mol%.
Al2O3成分は、好ましくは概ね7.0mol%、より好ましくは概ね6.0mol%、最も好ましくは概ね4.5mol%を上限として含有される。 The Al 2 O 3 component is preferably contained at an upper limit of approximately 7.0 mol%, more preferably approximately 6.0 mol%, and most preferably approximately 4.5 mol%.
TiO2成分は、好ましくは概ね9.0mol%、より好ましくは概ね8.0mol%、最も好ましくは概ね7.0mol%を上限として含有される。 The TiO 2 component is preferably contained at an upper limit of approximately 9.0 mol%, more preferably approximately 8.0 mol%, and most preferably approximately 7.0 mol%.
Nb2O5成分は、任意で含有されるが、より好ましくは概ね1.0mol%、最も好ましくは概ね2.0mol%を下限として含有され、好ましくは概ね8.0mol%、より好ましくは概ね7.0mol%、最も好ましくは概ね6.0mol%を上限として含有される。 The Nb 2 O 5 component is optionally contained, but is more preferably about 1.0 mol%, most preferably about 2.0 mol%, and preferably about 8.0 mol%, more preferably about 7 mol. It is contained at an upper limit of 0.0 mol%, most preferably approximately 6.0 mol%.
Ta2O5成分は、好ましくは概ね5.0mol%、より好ましくは概ね3.0mol%を上限として含有され、実質的に含有されないことが最も好ましい。 The Ta 2 O 5 component is preferably contained at an upper limit of preferably about 5.0 mol%, more preferably about 3.0 mol%, and most preferably not substantially contained.
Bi2O3成分は、好ましくは概ね5.0mol%、より好ましくは概ね4.0mol%、最も好ましくは概ね3.0mol%を上限として含有される。 The Bi 2 O 3 component is preferably contained at an upper limit of approximately 5.0 mol%, more preferably approximately 4.0 mol%, and most preferably approximately 3.0 mol%.
WO3成分は、好ましくは概ね6.0mol%、より好ましくは概ね4.0mol%、最も好ましくは概ね3.5mol%を上限として含有される。 The WO 3 component is preferably contained at an upper limit of approximately 6.0 mol%, more preferably approximately 4.0 mol%, and most preferably approximately 3.5 mol%.
ZrO2成分は、好ましくは概ね11.0mol%、より好ましくは概ね8.0mol%、最も好ましくは概ね6.0mol%を上限として含有される。 The ZrO 2 component is preferably contained at an upper limit of approximately 11.0 mol%, more preferably approximately 8.0 mol%, and most preferably approximately 6.0 mol%.
またTiO2、 Nb2O5、Ta2O5、Bi2O3、WO3、ZrO2およびLa2O3の各成分の和は、概ね9.0mol%を下限とすることが好ましく、概ね11.0mol%を下限とすることがより好ましく、概ね13.0%を下限とすることが最も好ましい。また、各成分の和は概ね30.0mol%を上限とすることが好ましく、概ね27.0mol%を上限とすることがより好ましく、概ね25.0mol%を上限とすることが最も好ましい。 The sum of the components of TiO 2 , Nb 2 O 5 , Ta 2 O 5 , Bi 2 O 3 , WO 3 , ZrO 2 and La 2 O 3 is preferably about 9.0 mol%, More preferably, the lower limit is 11.0 mol%, and most preferably the lower limit is approximately 13.0%. The sum of the components is preferably about 30.0 mol% as an upper limit, more preferably about 27.0 mol%, more preferably about 25.0 mol%, and most preferably about 25.0 mol%.
BaO成分は、好ましくは概ね9.0mol%、より好ましくは概ね7.0mol%、最も好ましくは概ね5.0mol%を上限として含有される。 The BaO component is preferably contained at an upper limit of approximately 9.0 mol%, more preferably approximately 7.0 mol%, and most preferably approximately 5.0 mol%.
MgO成分は、好ましくは概ね35.0mol%、より好ましくは概ね10.0mol%未満を上限として含有され、実質的に含有されないことが最も好ましい。 The MgO component is preferably contained in an amount of approximately 35.0 mol%, more preferably less than 10.0 mol%, and most preferably not substantially contained.
CaO成分は、好ましくは概ね25.0mol%、より好ましくは概ね15.0mol%を上限として含有され、実質的に含有されないことが最も好ましい。 The CaO component is preferably contained in an amount of approximately 25.0 mol%, more preferably approximately 15.0 mol%, and most preferably not substantially contained.
MgO、CaO両成分の和は概ね25.0mol%以下が好ましく、概ね15.0mol%以下がより好ましく、概ね10.0mol%以下が最も好ましい。 The sum of both MgO and CaO components is preferably about 25.0 mol% or less, more preferably about 15.0 mol% or less, and most preferably about 10.0 mol% or less.
Li2O成分は、好ましくは概ね9.0mol%、より好ましくは概ね7.0mol%未満、最も好ましくは概ね5.5mol%を上限として含有される。 The Li 2 O component is preferably contained at an upper limit of approximately 9.0 mol%, more preferably approximately less than 7.0 mol%, and most preferably approximately 5.5 mol%.
Na2O成分は、好ましくは概ね5.0mol%、より好ましくは概ね3.0mol%を上限として含有され、実質的に含有されないことが最も好ましい。 The Na 2 O component is preferably contained in an amount of approximately 5.0 mol%, more preferably approximately 3.0 mol%, and most preferably not substantially contained.
K2O成分は、好ましくは概ね4.0mol%、より好ましくは概ね3.0mol%を上限として含有され、実質的に含有されないことが最も好ましい。 The K 2 O component is preferably contained in an amount of approximately 4.0 mol%, more preferably approximately 3.0 mol%, and most preferably not substantially contained.
また、Li2O、NaO、K2O各成分は任意で含有される成分であるが、各成分の和の下限を概ね0.3mol%とすることがより好ましく、概ね0.5mol%とすることが最も好ましい。ただし、各成分の和の上限は、概ね4.5mol%あることが好ましく、概ね4.2mol%であることがより好ましく、概ね3.8mol%であることが最も好ましい。 In addition, each component of Li 2 O, NaO, and K 2 O is an optionally contained component, but it is more preferable that the lower limit of the sum of the components is approximately 0.3 mol%, and approximately 0.5 mol%. Most preferred. However, the upper limit of the sum of the components is preferably about 4.5 mol%, more preferably about 4.2 mol%, and most preferably about 3.8 mol%.
Sb2O3成分の含有量の上限は概ね1.0mol%であることが好ましく、概ね0.5mol%であることがより好ましく、概ね0.1mol%であることが最も好ましい。 The upper limit of the content of the Sb 2 O 3 component is preferably approximately 1.0 mol%, more preferably approximately 0.5 mol%, and most preferably approximately 0.1 mol%.
なお、本発明のガラスに、Rb2O、Cs2O、SnO等の上記以外の成分を合計で概ね5mol%程度まで必要に応じて添加しても差し支えない。 It should be noted that components other than the above, such as Rb 2 O, Cs 2 O, SnO, etc. may be added to the glass of the present invention up to about 5 mol% in total if necessary.
次に本発明のガラスについて、実質的に含有しないことが好ましい成分について説明する。
本発明のガラスは、環境上有害なPbOやAs2O3成分を実質的に含有しないことが好ましい。
Next, the components preferably not substantially contained in the glass of the present invention will be described.
The glass of the present invention preferably contains substantially no environmentally harmful PbO or As 2 O 3 component.
Lu2O3は一般にガラスの成分としては、他の成分に比べて使用頻度が少ない。また、一般のガラス原料と比較して希少価値の高い物質でもあることから、ガラス原料としては高額であり、経済的な面からは使用したくない成分である。本発明のガラスは上記の特性とガラスとしての安定性を兼ね備えているので、Lu2O3成分を実質的に含有しないことが好ましい。 Lu 2 O 3 is generally used less frequently as a glass component than other components. Moreover, since it is a substance with a rare value compared with a general glass raw material, it is expensive as a glass raw material, and it is a component which it does not want to use from an economical viewpoint. Since the glass of the present invention has the above characteristics and stability as a glass, it is preferable that the glass does not substantially contain a Lu 2 O 3 component.
F成分は屈折率を低下させる成分であり、サファイアとのマッチングの観点からは実質的に含有しないことが好ましい。 The F component is a component that lowers the refractive index, and is preferably not substantially contained from the viewpoint of matching with sapphire.
HfO2、Gd2O3、Tb2O3、MnO2等の成分は、ガラスの安定性、耐酸性、溶融性等が低下するので実質的に含有しないことが好ましい。 Components such as HfO 2 , Gd 2 O 3 , Tb 2 O 3 , and MnO 2 are preferably not substantially contained since the stability, acid resistance, meltability, and the like of the glass are lowered.
V、Cr、Fe、Co、Ni、Cu、Mo等の着色成分は実質的に含有しないことが好ましい。 It is preferable that coloring components such as V, Cr, Fe, Co, Ni, Cu, and Mo are not substantially contained.
なお、本明細書において実質的に含有しないとは、不純物として混入される場合を除き、人為的に含有させないことを意味する。 In addition, in this specification, it does not contain substantially means not to contain it artificially except when mixed as an impurity.
本発明によれば、光学活性成分であるYbを多量に含有することができ、なおかつ、サファイアと近似した平均線膨張係数(100〜300℃おいて50〜85×10−7/℃)と屈折率(1.70〜1.90)を有し、放熱板としてのサファイア単結晶との接合が良好であり、その接合界面でのレーザー光の反射もきわめて少ない、レーザー媒質として高出力が期待できる新規材料を得ることができる。 According to the present invention, Yb which is an optically active component can be contained in a large amount, and the average linear expansion coefficient approximated to sapphire (50 to 85 × 10 −7 / ° C. at 100 to 300 ° C.) and refraction. It has a high rate (1.70 to 1.90), has good bonding with a sapphire single crystal as a heat sink, and has very little reflection of laser light at the bonding interface, and can be expected to have high output as a laser medium. New materials can be obtained.
次に本発明にかかるガラスの実施組成例(単位:質量%)を、屈折率(nd)および100〜300℃の平均線膨張係数(α)とともに表1〜3に示した。ただし、本発明はこれら実施例に限定されるものではない。
これらの表において、屈折率(nd)は溶融ガラスをキャストし、Tg付近の温度で3時間保持し、その後25℃/時の速度で10時間降温したのち、アニール炉内にて室温になるまで自然降温して得られたガラスについて、示差自動屈折計を用いて測定した。また、平均線膨張係数(α)は各実施例のガラスを長さ20.0(+0.0、−1.0)mm、直径4.7(±0.1)mmの棒状試料に加工し、(株)リガク製 TAS200−TMA縦型熱膨張計を用いて、試料に98mNの力を加え、毎分4℃で上昇するように加熱し、100〜300℃の温度範囲において測定した。
Next, examples of the glass composition according to the present invention (unit: mass%) are shown in Tables 1 to 3 together with the refractive index (nd) and the average linear expansion coefficient (α) of 100 to 300 ° C. However, the present invention is not limited to these examples.
In these tables, the refractive index (nd) is obtained by casting molten glass, holding it at a temperature in the vicinity of Tg for 3 hours, then lowering the temperature at a rate of 25 ° C./hour for 10 hours, and then reaching room temperature in the annealing furnace. The glass obtained by natural temperature reduction was measured using a differential automatic refractometer. The average linear expansion coefficient (α) was obtained by processing the glass of each example into a rod-shaped sample having a length of 20.0 (+0.0, −1.0) mm and a diameter of 4.7 (± 0.1) mm. Using a TAS200-TMA vertical thermal dilatometer manufactured by Rigaku Corporation, a force of 98 mN was applied to the sample, and the sample was heated so as to rise at 4 ° C. per minute, and measured in a temperature range of 100 to 300 ° C.
本発明の実施例のガラスは、いずれも硝酸塩、炭酸塩および酸化物の原料を用いて秤量・混合し、これを白金るつぼを用い、約1100〜1500℃、約2〜5時間で溶解脱泡し、攪拌均質化した後、金型に鋳込み、徐冷することにより得た。
All the glasses of the examples of the present invention are weighed and mixed using raw materials of nitrate, carbonate and oxide, and dissolved and defoamed at about 1100 to 1500 ° C. for about 2 to 5 hours using a platinum crucible. After stirring and homogenizing, it was obtained by casting into a mold and slow cooling.
表1〜3に見られるように、本発明の実施例のガラスはいずれも、100〜300℃における平均線膨張係数が50〜85×10−7/℃の範囲にあり、屈折率(nd)が1.70〜1.90の範囲であった。かつ、これらのガラスは、サファイアとの接合が良好であった。 As can be seen from Tables 1 to 3, the glasses of the examples of the present invention all have an average linear expansion coefficient in the range of 50 to 85 × 10 −7 / ° C. at 100 to 300 ° C., and the refractive index (nd). Was in the range of 1.70 to 1.90. And these glass had favorable joining with sapphire.
上述のとおり、本発明に得られる新規材料は光学活性成分であるYbを多量に含有することができ、なおかつ、サファイアと近似した平均線膨張係数と屈折率を有し、放熱板としてのサファイア単結晶との接合が良好であり、その接合界面でのレーザー光の反射の問題も無いレーザー媒質として高出力が期待できるガラスである。したがって、高出力、短パルス、高繰り返し化が要求される高出力固体レーザーとして好適である。 As described above, the novel material obtained in the present invention can contain a large amount of Yb, which is an optically active component, has an average linear expansion coefficient and a refractive index that are similar to sapphire, and a single sapphire as a heat sink. It is a glass that can be expected to have high output as a laser medium that has good bonding with crystals and does not have a problem of reflection of laser light at the bonding interface. Therefore, it is suitable as a high-power solid-state laser that requires high output, short pulse, and high repetition rate.
本発明のガラス単体で固体レーザー媒質として使用することも可能であるが、本発明のガラスはサファイアとマッチングされているので、単結晶のレーザー媒質に単結晶を放熱板として接合するという従来技術のように、本発明のガラスにサファイアの単結晶を放熱板として接合することにより、良好な耐熱性を有する固体レーザーとして使用することができる。 Although it is possible to use the glass of the present invention alone as a solid laser medium, since the glass of the present invention is matched with sapphire, the conventional technique of joining a single crystal as a heat sink to a single crystal laser medium. Thus, it can use as a solid laser which has favorable heat resistance by joining the sapphire single crystal to the glass of this invention as a heat sink.
また、サファイアの単結晶に限らず、本発明のガラスとマッチングしており、熱伝導率が少なくとも本発明のガラスより良い材料であれば、本発明のガラスに放熱板として接合し、固体レーザーとして使用することができる。 Moreover, it is not limited to a single crystal of sapphire, it is matched with the glass of the present invention, and if the thermal conductivity is at least better than that of the glass of the present invention, it is joined to the glass of the present invention as a heat sink and used as a solid laser. Can be used.
本発明のガラスと放熱板の接合はオプティカルコンタクト等の直接接合でも良いし、サファイアとマッチングされた何らかの接着用材料を介在させるものでも良い。 The glass and the heat sink of the present invention may be joined by direct joining such as an optical contact, or by using some bonding material matched with sapphire.
前記接着用材料としては、透明であり、サファイアと平均線膨張係数、屈折率が近似している材料を用いると良い。例えば屈折率(nd)が 1.70を超え〜1.82、100〜300℃における熱膨張係数(α)が 50〜80×10−7/℃、ガラス転移点(Tg)が600℃以下のガラスであると接着用材料として好適である。 As the adhesive material, it is preferable to use a material that is transparent and has an average linear expansion coefficient and a refractive index similar to those of sapphire. For example, the refractive index (nd) exceeds 1.70 to 1.82, the thermal expansion coefficient (α) at 100 to 300 ° C. is 50 to 80 × 10 −7 / ° C., and the glass transition point (Tg) is 600 ° C. or less. Glass is suitable as an adhesive material.
前記物性を有する接着用ガラスの組成の例を以下に示すと、
質量%で、
SiO2 5.0%を超え〜15.0%、および
B2O3 10.0%を超え〜30.0%未満、および
Al2O3 4.0%を超え〜10.0%、および
ZnO 10.0を超え〜40.0%未満、および
TiO2 0〜5.0%、および/または
Nb2O5 0〜20.0%、および/または
Ta2O5 0〜8.0%未満、および/または
Bi2O3 0〜10.0%、および/または
WO3 0〜10.0%、および/または
ZrO2 0〜3.0%未満、および/または
La2O3 5〜30.0%未満、および/または
MgO 0〜5.0%未満、および/または
CaO 0〜5.0%未満、および/または
BaO 0〜5.0%未満、および/または
Li2O 0〜3.5%未満、および/または
Na2O 0〜3.5%未満、および/または
K2O 0〜3.5%未満、および/または
Sb2O3 0〜1.0%
の各成分を含有するガラスである。
An example of the composition of the bonding glass having the physical properties is shown below.
% By mass
SiO 2 > 5.0% to 15.0%, and B 2 O 3 10.0% to> 30.0%, and Al 2 O 3 4.0% to> 10.0%, and less than 40.0% than the ZnO 10.0, and TiO 2 0 to 5.0%, and / or Nb 2 O 5 0~20.0%, and / or Ta 2 O 5 0 to 8.0% And / or Bi 2 O 3 0 to 10.0%, and / or WO 3 0 to 10.0%, and / or ZrO 2 0 to less than 3.0%, and / or La 2 O 3 5 less than 30.0%, and / or MgO less than 0 to 5.0%, and / or CaO less than 0 to 5.0%, and / or BaO less than 0 to 5.0%, and / or Li 2 O 0 to less than 3.5%, and / or Na less than 2 O 0 to 3.5% Oyo / Or K less than 2 O 0 to 3.5%, and / or Sb 2 O 3 0~1.0%
It is the glass containing each component of.
同様にmol%で表記すると、
SiO2 8.0〜30.0%、および
B2O3 15.0〜50.0%、および
Al2O3 1.0%〜10.0未満、および
ZnO 13.0〜50.0%、および
TiO2 0〜7.0%、および/または
Nb2O5 0〜8.0%、および/または
Ta2O5 0〜3.0%、および/または
Bi2O3 0〜3.0%、および/または
WO3 0〜5.0%、および/または
ZrO2 0〜3.0%、および/または
La2O3 1.5〜10.0%、および/または
MgO 0〜5.0%、および/または
CaO 0〜5.0%、および/または
BaO 0〜5.0%、および/または
Li2O 0〜12.0%、および/または
Na2O 0〜6.0%、および/または
K2O 0〜4.0%、および/または
Sb2O3 0〜1.0%
の各成分を含有するガラスである。
Similarly, when expressed in mol%,
SiO 2 from 8.0 to 30.0%, and B 2 O 3 15.0~50.0%, and Al 2 O 3 1.0% less than 10.0, and ZnO 13.0 to 50.0% , and TiO 2 0 to 7.0%, and / or Nb 2 O 5 0~8.0%, and / or Ta 2 O 5 0~3.0%, and / or Bi 2 O 3 0~3. 0%, and / or WO 3 0 to 5.0% and / or ZrO 2 0 to 3.0% and / or La 2 O 3 1.5 to 10.0% and / or MgO 0 to 5 .0%, and / or CaO 0 to 5.0%, and / or BaO 0 to 5.0%, and / or Li 2 O 0 to 12.0%, and / or Na 2 O 0-6.0 % And / or K 2 O 0-4.0% and / or Sb 2 O 3 0-1 .0%
It is the glass containing each component of.
接着用材料としてガラスを用いる場合、ガラスを薄板状、粉砕して溶媒に分散させたスラリー状、あるいはその他の接着に適した状態にして本発明のガラスとサファイアの間に介在させ熱処理することによって、本発明のガラスとサファイアの界面での光の反射によるロスが少なく、耐熱性に優れた固体レーザーを作製することができる。 When glass is used as the bonding material, the glass is made into a thin plate, pulverized and dispersed in a solvent, or other suitable state for bonding, and interposed between the glass of the present invention and sapphire and heat-treated. The solid laser with excellent heat resistance can be produced with little loss due to light reflection at the glass / sapphire interface of the present invention.
以下表4〜6に接着用材料の組成例を示す。表4〜6中の屈折率(nd)、平均線膨張係数(α)は表1〜3の実施例における屈折率、平均線膨張係数の測定方法と同様の方法で行った。
また、ガラス転移点(Tg)は前記平均線膨張係数の測定方法と同様の試料、装置、昇温条件で測定した。
Tables 4 to 6 show composition examples of the adhesive material. The refractive index (nd) and the average linear expansion coefficient (α) in Tables 4 to 6 were the same as the methods for measuring the refractive index and the average linear expansion coefficient in the examples of Tables 1 to 3.
Further, the glass transition point (Tg) was measured using the same sample, apparatus, and temperature raising conditions as those for the method for measuring the average linear expansion coefficient.
表4〜6に見られるように、接着用材料の組成例のガラスはいずれも、100〜300℃の平均線膨張係数が50〜80×10−7/℃の範囲にあり、屈折率(nd)は1.70より大きく1.82以下の範囲にあった。かつ、これらのガラスは、いずれも600℃以下のガラス転移点(Tg)を示した。またレーザーガラスが失透しない温度でサファイアと接着することができ、また接着用ガラス自身も失透することがなく、接着用ガラスとして良好な特性を示した。 As can be seen from Tables 4 to 6, the glass of the composition example of the adhesive material has an average linear expansion coefficient of 100 to 300 ° C. in the range of 50 to 80 × 10 −7 / ° C., and a refractive index (nd ) Was in the range greater than 1.70 and less than or equal to 1.82. And all these glass showed the glass transition point (Tg) of 600 degrees C or less. Further, the glass could be bonded to sapphire at a temperature at which the laser glass was not devitrified, and the bonding glass itself was not devitrified and exhibited good characteristics as the bonding glass.
Claims (6)
SiO2 3.0〜10.0%未満、および
B2O3 15.0〜30.0%、および
Yb2O3 10.0%を超え〜30.0%、および
ZnO 5.0〜40.0%未満、および
La2O3 5.0〜30.0%、および
Al2O3 0〜5.0%、および/または
TiO2 0〜5.0%、および/または
Nb2O5 0〜15.0%、および/または
Ta2O5 0〜15.0%、および/または
Bi2O3 0〜10.0%、および/または
WO3 0〜10.0%、および/または
ZrO2 0〜10.0%、および/または
MgO 0〜10.0%、および/または
CaO 0〜10.0%、および/または
BaO 0〜10.0%、および/または
Li2O 0〜2.0%未満、および/または
Na2O 0〜3.0%、および/または
K2O 0〜3.0%、および/または
Sb2O3 0〜1.0%
の各成分を含有する請求項1に記載のガラス組成物。 % By mass
SiO 2 less than 3.0 to 10.0%, and B 2 O 3 15.0 to 30.0%, and Yb 2 O 3 10.0% to more than 30.0%, and ZnO from 5.0 to 40 less than 2.0%, and La 2 O 3 from 5.0 to 30.0%, and Al 2 O 3 0 to 5.0%, and / or TiO 2 0 to 5.0%, and / or Nb 2 O 5 0 to 15.0%, and / or Ta 2 O 5 0 to 15.0%, and / or Bi 2 O 3 0 to 10.0% and / or WO 3 0 to 10.0% and / or ZrO 2 0 to 10.0%, and / or MgO 0 to 10.0%, and / or CaO 0 to 10.0%, and / or BaO 0 to 10.0%, and / or Li 2 O 0 less than 2.0%, and / or Na 2 O 0 to 3.0% and / Other K 2 O 0~3.0%, and / or Sb 2 O 3 0~1.0%
The glass composition of Claim 1 containing each component of these.
SiO2 6.0〜25.0%、および
B2O3 25.0〜60.0%、および
Yb2O3 3.0〜20.0%、および
ZnO 10.0〜65.0%、および
La2O3 1.0〜12.0%、および
Al2O3 0〜7.0%、および/または
TiO2 0〜9.0%、および/または
Nb2O5 0〜8.0%、および/または
Ta2O5 0〜5.0%、および/または
Bi2O3 0〜5.0%、および/または
WO3 0〜6.0%、および/または
ZrO2 0〜11.0%、および/または
MgO 0〜35.0%、および/または
CaO 0〜25.0%、および/または
BaO 0〜9.0%、および/または
Li2O 0〜9.0%、および/または
Na2O 0〜5.0%、および/または
K2O 0〜4.0%、および/または
Sb2O3 0〜1.0%
の各成分を含有する請求項2に記載のガラス組成物。 mol%,
SiO 2 from 6.0 to 25.0%, and B 2 O 3 25.0~60.0%, and Yb 2 O 3 3.0~20.0%, and ZnO from 10.0 to 65.0%, and La 2 O 3 1.0~12.0%, and Al 2 O 3 0~7.0%, and / or TiO 2 from 0 to 9.0%, and / or Nb 2 O 5 0~8.0 % And / or Ta 2 O 5 0-5.0% and / or Bi 2 O 3 0-5.0% and / or WO 3 0-6.0% and / or ZrO 2 0-11 .0%, and / or MgO from 0 to 35.0%, and / or CaO from 0 to 25.0%, and / or BaO 0 to 9.0%, and / or Li 2 O 0 to 9.0%, and / or Na 2 O 0~5.0%, and / or K 2 O 0~4.0%, Contact Beauty / or Sb 2 O 3 0~1.0%
The glass composition of Claim 2 containing each component of these.
TiO2+Nb2O5+Ta2O5+Bi2O3+WO3+ZrO2+La2O3
20.0%〜50.0%、および/または
MgO+CaO 10.0%以下、および/または
Li2O+Na2O+K2O0%〜3.0%
である請求項1または3に記載のガラス組成物。 % By mass
TiO 2 + Nb 2 O 5 + Ta 2 O 5 + Bi 2 O 3 + WO 3 + ZrO 2 + La 2 O 3
20.0% to 50.0%, and / or MgO + CaO 10.0% or less, and / or Li 2 O + Na 2 O + K 2 O0% ~3.0%
The glass composition according to claim 1 or 3.
TiO2+Nb2O5+Ta2O5+Bi2O3+WO3+ZrO2+La2O3
9.0%〜30.0%、および/または
MgO+CaO 25.0%以下、および/または
Li2O+Na2O+K2O0%〜4.5%
である請求項2または4に記載のガラス組成物。 mol%,
TiO 2 + Nb 2 O 5 + Ta 2 O 5 + Bi 2 O 3 + WO 3 + ZrO 2 + La 2 O 3
9.0% to 30.0%, and / or MgO + CaO 25.0% or less, and / or Li 2 O + Na 2 O + K 2 O0% ~4.5%
The glass composition according to claim 2 or 4.
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Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2008297162A (en) * | 2007-05-31 | 2008-12-11 | Hoya Candeo Optronics株式会社 | Glass composition for joining quartz glass body, glass paste for joining quartz glass body and method for joining quartz glass body |
JP2009208974A (en) * | 2008-02-29 | 2009-09-17 | Ohara Inc | Optical glass, optical element and optical instrument |
JP2013139372A (en) * | 2011-12-07 | 2013-07-18 | Ohara Inc | Optical glass, preform and optical element |
CN103319097A (en) * | 2013-06-26 | 2013-09-25 | 上海志感电子科技有限公司 | Low temperature lead-free glass dust and preparation method thereof |
Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS593044A (en) * | 1982-06-24 | 1984-01-09 | Minolta Camera Co Ltd | Anomalous dispersion glass |
JPS6016831A (en) * | 1983-07-11 | 1985-01-28 | Ohara Inc | Optical glass having high refractive index and low expansion coefficient |
JPS62100449A (en) * | 1985-10-24 | 1987-05-09 | Ohara Inc | Optical glass |
JPH0826765A (en) * | 1994-07-07 | 1996-01-30 | Nikon Corp | Optical glass |
JPH1146026A (en) * | 1997-07-25 | 1999-02-16 | Hironori Hirato | Method for designing laser-pumped solid laser |
JP2003212592A (en) * | 2002-01-24 | 2003-07-30 | Ohara Inc | Glass having high dielectric constant and glass substrate |
-
2004
- 2004-06-14 JP JP2004175268A patent/JP2005350322A/en active Pending
Patent Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS593044A (en) * | 1982-06-24 | 1984-01-09 | Minolta Camera Co Ltd | Anomalous dispersion glass |
JPS6016831A (en) * | 1983-07-11 | 1985-01-28 | Ohara Inc | Optical glass having high refractive index and low expansion coefficient |
JPS62100449A (en) * | 1985-10-24 | 1987-05-09 | Ohara Inc | Optical glass |
JPH0826765A (en) * | 1994-07-07 | 1996-01-30 | Nikon Corp | Optical glass |
JPH1146026A (en) * | 1997-07-25 | 1999-02-16 | Hironori Hirato | Method for designing laser-pumped solid laser |
JP2003212592A (en) * | 2002-01-24 | 2003-07-30 | Ohara Inc | Glass having high dielectric constant and glass substrate |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2008297162A (en) * | 2007-05-31 | 2008-12-11 | Hoya Candeo Optronics株式会社 | Glass composition for joining quartz glass body, glass paste for joining quartz glass body and method for joining quartz glass body |
JP2009208974A (en) * | 2008-02-29 | 2009-09-17 | Ohara Inc | Optical glass, optical element and optical instrument |
JP2013139372A (en) * | 2011-12-07 | 2013-07-18 | Ohara Inc | Optical glass, preform and optical element |
CN103319097A (en) * | 2013-06-26 | 2013-09-25 | 上海志感电子科技有限公司 | Low temperature lead-free glass dust and preparation method thereof |
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