JP2018008839A - Glass material and method for producing the same - Google Patents

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PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a glass material suitable for a magneto-optical element constituting a magnetic device such as an optical isolator, an optical circulator and a magnetic sensor which exhibits high Faraday effect compared to the conventional art and has excellent laser damage resistance.SOLUTION: There is provided a glass material which comprises, in mol%, 50 to less than 75% of TbOand more than 5 to less than 50% of PO, wherein the content of BOpreferably is 0 to less than 45% and the content of SiOpreferably is 0 to less than 45%. There is provided a method for producing a glass material which comprises a step of heating and melting a glass raw material lump 12 in a state where the glass raw material lump 12 is floated and held to obtain molten glass, followed by cooling the molten glass.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、光アイソレータ、光サーキュレータ、磁気センサ等の磁気デバイスを構成する磁気光学素子に好適なガラス材及びその製造方法に関する。   The present invention relates to a glass material suitable for a magneto-optical element constituting a magnetic device such as an optical isolator, an optical circulator, and a magnetic sensor, and a manufacturing method thereof.

常磁性化合物である酸化テルビウムを含むガラス材は、磁気光学効果の一つであるファラデー効果を示すことが知られている。ファラデー効果とは、磁場中におかれた材料を通過する直線偏光の偏光面を回転させる効果である。このような効果は、主にレーザー光源の戻り光による破損防止の目的に使用される光アイソレータに利用される。あるいは、磁界センサにも利用されている。   It is known that a glass material containing terbium oxide, which is a paramagnetic compound, exhibits a Faraday effect which is one of magneto-optical effects. The Faraday effect is an effect of rotating the polarization plane of linearly polarized light passing through a material placed in a magnetic field. Such an effect is mainly used for an optical isolator used for the purpose of preventing damage due to return light of a laser light source. Or it is utilized also for the magnetic field sensor.

ファラデー効果による旋光度(偏光面の回転角)θは、磁場の強さをH、偏光が通過する物質の長さをLとして、以下の式により表される。式中において、Vは物質の種類に依存する定数であり、ベルデ定数と呼ばれる。ベルデ定数は反磁性体の場合は正の値、常磁性体の場合は負の値となる。ベルデ定数の絶対値が大きいほど、旋光度の絶対値も大きくなり、結果として大きなファラデー効果を示す。   The optical rotation (rotation angle of the polarization plane) θ by the Faraday effect is expressed by the following equation, where H is the strength of the magnetic field and L is the length of the substance through which the polarized light passes. In the formula, V is a constant depending on the type of substance, and is called Verde's constant. The Verde constant is a positive value for a diamagnetic material and a negative value for a paramagnetic material. The greater the absolute value of the Verde constant, the greater the absolute value of the optical rotation, resulting in a large Faraday effect.

θ=VHL     θ = VHL

従来、ファラデー効果を示すガラス材として、SiO−B−Al−Tb系のガラス材(特許文献1参照)、P−B−Tb系のガラス材(特許文献2参照)、あるいはP−TbF−RF(Rはアルカリ土類金属)系のガラス材(特許文献3参照)等が知られている。 Conventionally, as a glass material showing the Faraday effect, SiO 2 -B 2 O 3 -Al 2 O 3 -Tb 2 O 3 based glass material (see Patent Document 1), P 2 O 5 -B 2 O 3 -Tb 2 An O 3 -based glass material (see Patent Document 2) or a P 2 O 5 -TbF 3 -RF 2 (R is an alkaline earth metal) -based glass material (see Patent Document 3) is known.

特公昭51−46524号公報Japanese Patent Publication No.51-46524 特公昭52−32881号公報Japanese Patent Publication No. 52-32881 特公昭55−42942号公報Japanese Patent Publication No.55-42942

上記のガラス材はある程度のファラデー効果を示すものの、近年、ますます磁気デバイスの小型化が進んでいることから、小さな(特に薄型の)部材でも十分な旋光度を示すよう、さらなるファラデー効果の向上が要求されている。   Although the above glass materials show some Faraday effect, in recent years, the miniaturization of magnetic devices has been increasingly advanced, so that the Faraday effect has been further improved so that even small (particularly thin) members can exhibit sufficient optical rotation. Is required.

また、近年ではレーザー光源が高出力化していることから、ファラデー効果を示すガラス部材にも高い耐レーザー損傷性(レーザー損傷閾値)が求められる。   In recent years, since the laser light source has increased in output, a glass member exhibiting a Faraday effect is also required to have high laser damage resistance (laser damage threshold).

以上に鑑み、本発明は、従来よりも大きいファラデー効果を示し、かつ耐レーザー損傷性に優れるガラス材を提供することを目的とする。   In view of the above, it is an object of the present invention to provide a glass material that exhibits a Faraday effect greater than that of the prior art and that is excellent in laser damage resistance.

本発明のガラス材は、モル%で、Tb 50%以上(ただし50%は含まない)、P 5〜50%(ただし5%、50%は含まない)を含有することを特徴とする。本発明のガラス材は、Tbを上記の通り多量に含有することに起因してベルデ定数の絶対値が大きくなる。その結果、従来よりも大きいファラデー効果を示す。さらに、本発明者による調査の結果、ガラス材にPを含有させることで耐レーザー損傷性が向上することを見出した。なお、上記の通り多量にTbを含有するガラス材は、一般にガラス化が困難である。しかしながら、後述の無容器浮遊法によれば、このようにガラス化困難な組成であっても容易にガラス化することが可能となる。 The glass material of the present invention contains, in mol%, Tb 2 O 3 50% or more (however, 50% is not included), P 2 O 5 5-50% (however, 5%, 50% is not included). It is characterized by. The glass material of the present invention has a large Verde constant due to containing a large amount of Tb 2 O 3 as described above. As a result, the Faraday effect which is larger than the conventional one is shown. Furthermore, as a result of the investigation by the present inventors, it was found that the laser damage resistance is improved by including P 2 O 5 in the glass material. As described above, glass materials containing a large amount of Tb 2 O 3 are generally difficult to vitrify. However, according to the containerless floating method described later, it is possible to easily vitrify even such a composition that is difficult to vitrify.

本発明のガラス材において、モル%で、Tbの含有量が75%以下であることが好ましい。Tbの含有量が上記範囲であれば、比較的容易にガラス化を行うことができる。 In the glass material of the present invention, the content of Tb 2 O 3 is preferably 75% or less in terms of mol%. If the content of Tb 2 O 3 is in the above range, vitrification can be performed relatively easily.

本発明のガラス材はさらに、モル%で、B 0〜45%(ただし45%は含まない)、Al 0〜45%(ただし45%は含まない)を含有することが好ましい。B、Alはガラス骨格を構成する成分であるため、これらの成分を含有させることにより、比較的容易にガラス化を行うことができる。 The glass material of the present invention may further contain, in mol%, B 2 O 3 0 to 45% (excluding 45%) and Al 2 O 3 0 to 45% (excluding 45%). preferable. Since B 2 O 3 and Al 2 O 3 are components constituting a glass skeleton, vitrification can be performed relatively easily by containing these components.

本発明のガラス材は、さらに、モル%で、B 0〜45%(ただし45%は含まない)、Al 0〜45%(ただし45%は含まない)を含有してもよい。B及びAlはガラス骨格を構成してガラス化範囲を広げる成分であるため、これらの成分を含有させることによりガラス化しやすくなる。 The glass material of the present invention further contains, in mol%, B 2 O 3 0 to 45% (however, 45% is not included), Al 2 O 3 0 to 45% (however, 45% is not included). Also good. Since B 2 O 3 and Al 2 O 3 are components that constitute a glass skeleton and extend the vitrification range, vitrification is facilitated by containing these components.

本発明のガラス材は、さらに、モル%で、SiO 0〜45%(ただし45%は含まない)含有してもよい。SiOはガラス骨格を構成してガラス化範囲を広げる成分であるため、当該成分を含有させることによりガラス化しやすくなる。 The glass material of the present invention may further contain SiO 2 0 to 45% (but not 45%) in mol%. Since SiO 2 is a component that constitutes a glass skeleton and widens the vitrification range, vitrification is facilitated by containing the component.

本発明のガラス材は、磁気光学素子として用いることができる。例えば、本発明のガラス材は、磁気光学素子の一種であるファラデー回転素子として用いることができる。上記の用途に用いることにより、本発明の効果を享受することができる。   The glass material of the present invention can be used as a magneto-optical element. For example, the glass material of the present invention can be used as a Faraday rotation element which is a kind of magneto-optical element. By using it for the above application, the effects of the present invention can be enjoyed.

本発明のガラス材の製造方法は、上記のガラス材を製造するための方法であって、ガラス原料塊を浮遊させて保持した状態で、ガラス原料塊を加熱融解させて溶融ガラスを得た後に、溶融ガラスを冷却する工程を備えることを特徴とする。   The method for producing a glass material according to the present invention is a method for producing the above glass material, and after the glass material lump is suspended and held, the glass material lump is heated and melted to obtain a molten glass. And a step of cooling the molten glass.

一般に、ガラス材は原料を坩堝等の溶融容器内で溶融し、冷却することにより作製される(溶融法)。しかしながら、本発明のガラス材は、基本的にガラス骨格を構成しないTbを上記の通り多量に含有する組成を有しており、ガラス化しにくい材料であるため、溶融法では、溶融容器との接触界面を起点として結晶化が進行してしまうという問題がある。 Generally, a glass material is produced by melting a raw material in a melting container such as a crucible and cooling (melting method). However, the glass material of the present invention has a composition containing a large amount of Tb 2 O 3 that does not basically constitute a glass skeleton as described above, and is a material that is difficult to vitrify. There is a problem that crystallization proceeds from the contact interface with the substrate.

ガラス化しにくい組成であっても、溶融容器との界面での接触をなくすことによりガラス化が可能となる。このような方法として、原料を浮遊させた状態で溶融、冷却する無容器浮遊法が知られている。当該方法を用いると、溶融ガラスが溶融容器にほとんど接触することがないため、溶融容器との界面を起点とする結晶化を防止することができ、ガラス化が可能となる。   Even if the composition is difficult to vitrify, it can be vitrified by eliminating contact at the interface with the melting vessel. As such a method, a containerless floating method in which a raw material is melted and cooled in a suspended state is known. When this method is used, since the molten glass hardly comes into contact with the melting vessel, crystallization starting from the interface with the melting vessel can be prevented, and vitrification becomes possible.

本発明のガラス材は、従来よりも大きいファラデー効果を示し、かつ耐レーザー損傷性に優れる。よって、特に高出力のレーザー光源用の光アイソレータに使用されるファラデー回転子として好適である。   The glass material of the present invention exhibits a Faraday effect that is greater than that of the conventional glass material and is excellent in laser damage resistance. Therefore, it is particularly suitable as a Faraday rotator used in an optical isolator for a high-power laser light source.

本発明のガラス材を製造するための装置の一実施形態を示す模式的断面図である。It is typical sectional drawing which shows one Embodiment of the apparatus for manufacturing the glass material of this invention.

本発明のガラス材は、モル%で、Tb 50%以上(ただし50%は含まない)、P 5〜50%(ただし5%、50%は含まない)を含有することを特徴とする。以下に、このようにガラス組成を限定した理由を説明する。なお、以下の各成分の含有量に関する説明において、特に断りのない限り、「%」は「モル%」を意味する。 The glass material of the present invention contains, in mol%, Tb 2 O 3 50% or more (however, 50% is not included), P 2 O 5 5-50% (however, 5%, 50% is not included). It is characterized by. The reason for limiting the glass composition in this way will be described below. In the following description regarding the content of each component, “%” means “mol%” unless otherwise specified.

Tbはベルデ定数の絶対値を大きくしてファラデー効果を高める成分である。Tbの含有量は50%以上(ただし50%は含まない)であり、51%以上、特に52%以上であることが好ましい。Tbの含有量が少なすぎると、ベルデ定数の絶対値が小さくなり、十分なファラデー効果が得られにくくなる。一方、Tbの含有量が多すぎると、ガラス化が困難になる傾向があるため、75%以下、70%以下、特に69%以下であることが好ましい。 Tb 2 O 3 is a component that increases the Faraday effect by increasing the absolute value of the Verde constant. The content of Tb 2 O 3 is 50% or more (however, 50% is not included), preferably 51% or more, particularly preferably 52% or more. When the content of Tb 2 O 3 is too small, the absolute value of the Verdet constant is reduced, a sufficient Faraday effect is difficult to obtain. On the other hand, if the content of Tb 2 O 3 is too large, vitrification tends to be difficult, and therefore it is preferably 75% or less, 70% or less, particularly 69% or less.

なお、本発明におけるTbの含有量は、ガラス中に存在するTbを全て3価の酸化物に換算して表したものである。 The content of Tb 2 O 3 in the present invention is a representation in terms of Tb present in the glass to the oxide of any trivalent.

Tbについてベルデ定数の起源となる磁気モーメントはTb4+よりもTb3+の方が大きい。よって、ガラス材におけるTb3+の割合が大きいほど、ファラデー効果が大きくなるため好ましい。具体的には、全Tb中のTb3+の割合は、モル%で50%以上、60%以上、70%以上、80%以上、特に90%以上であることが好ましい。 The magnetic moment that causes the Verde constant for Tb is greater for Tb 3+ than for Tb 4+ . Therefore, the larger the ratio of Tb 3+ in the glass material, the greater the Faraday effect, which is preferable. Specifically, the ratio of Tb 3+ in the total Tb is preferably 50% or more, 60% or more, 70% or more, 80% or more, and particularly 90% or more in mol%.

は耐レーザー損傷性を向上させる成分である。またガラス骨格となり、ガラス化範囲を広げる効果もある。Pの含有量は5〜50%(ただし5%、50%は含まない)であり、5.1〜45%、5.5〜40%、5.7〜30%、特に6〜25%であることが好ましい。Pの含有量が少なすぎると、上記効果が得られにくくなる。一方、Pの含有量が多すぎると、十分なファラデー効果が得られにくくなる。また、熱的安定性が低下しやすくなる。 P 2 O 5 is a component that improves the laser damage resistance. Moreover, it becomes a glass skeleton and has the effect of expanding the vitrification range. The content of P 2 O 5 is 5 to 50% (however, 5% and 50% are not included), 5.1 to 45%, 5.5 to 40%, 5.7 to 30%, particularly 6 to 5%. It is preferably 25%. When the content of P 2 O 5 is too small, the effect is difficult to obtain. On the other hand, when the content of P 2 O 5 is too large, it is difficult enough Faraday effect. Moreover, thermal stability tends to be lowered.

本発明のガラス材には、上記成分以外にも、以下に示す種々の成分を含有させることができる。   In addition to the above components, the glass material of the present invention can contain various components shown below.

はガラス骨格となり、ガラス化範囲を広げる成分である。ただし、Bはベルデ定数の向上に寄与しないため、その含有量が多すぎると十分なファラデー効果が得られにくくなる。従って、Bの含有量は0〜45%(ただし45%は含まない)、1〜44%、2〜40%、特に5〜35%であることが好ましい。 B 2 O 3 becomes a glass skeleton and is a component that widens the vitrification range. However, since B 2 O 3 does not contribute to the improvement of the Verde constant, if the content is too large, it becomes difficult to obtain a sufficient Faraday effect. Therefore, the content of B 2 O 3 is preferably 0 to 45% (but not 45%), 1 to 44%, 2 to 40%, particularly 5 to 35%.

Alは中間酸化物としてガラス骨格を形成し、ガラス化範囲を広げる成分である。ただし、Alはベルデ定数の向上に寄与しないため、その含有量が多すぎると十分なファラデー効果が得られにくくなる。従って、Alの含有量は0〜45%(ただし45%は含まない)、0.1〜40%、0.5〜30%、0.8〜20%、特に1〜15%であることが好ましい。 Al 2 O 3 is a component that forms a glass skeleton as an intermediate oxide and widens the vitrification range. However, since Al 2 O 3 does not contribute to the improvement of the Verde constant, if the content is too large, it becomes difficult to obtain a sufficient Faraday effect. Accordingly, the content of Al 2 O 3 is 0 to 45% (but not 45%), 0.1 to 40%, 0.5 to 30%, 0.8 to 20%, particularly 1 to 15%. Preferably there is.

SiOはガラス骨格となり、ガラス化範囲を広げる成分である。ただし、SiOはベルデ定数の向上に寄与しないため、その含有量が多すぎると十分なファラデー効果が得られにくくなる。従って、SiOの含有量は0〜45%(ただし45%は含まない)、0〜40%、0〜30%、特に0〜20%が好ましい。 SiO 2 becomes a glass skeleton and is a component that widens the vitrification range. However, since SiO 2 does not contribute to the improvement of the Verde constant, if the content is too large, it becomes difficult to obtain a sufficient Faraday effect. Therefore, the content of SiO 2 is preferably 0 to 45% (but not 45%), 0 to 40%, 0 to 30%, particularly preferably 0 to 20%.

La、Gd、Yb、Yはガラス化の安定性を向上させる効果があるが、その含有量が多すぎるとかえってガラス化しにくくなる。よって、La、Gd、Yb、Yの含有量は各々10%以下、特に5%以下であることが好ましい。 La 2 O 3 , Gd 2 O 3 , Yb 2 O 3 , and Y 2 O 3 have the effect of improving the stability of vitrification. However, if the content is too large, it becomes difficult to vitrify. Therefore, the contents of La 2 O 3 , Gd 2 O 3 , Yb 2 O 3 and Y 2 O 3 are each preferably 10% or less, particularly preferably 5% or less.

Dy、Eu、Ceはガラス化の安定性を向上させるとともに、ベルデ定数の向上にも寄与する。ただし、その含有量が多すぎるとかえってガラス化しにくくなる。よって、Dy、Eu、Ceの含有量は各々15%以下、特に10%以下であることが好ましい。なお、Dy、Eu、Ceの含有量は、ガラス中に存在する各成分を全て3価の酸化物に換算して表したものである。 Dy 2 O 3 , Eu 2 O 3 and Ce 2 O 3 improve the stability of vitrification and contribute to the improvement of the Verde constant. However, when the content is too large, it becomes difficult to vitrify. Therefore, the contents of Dy 2 O 3 , Eu 2 O 3 and Ce 2 O 3 are each preferably 15% or less, particularly preferably 10% or less. The contents of Dy 2 O 3 , Eu 2 O 3 , and Ce 2 O 3 are expressed by converting all the components present in the glass into trivalent oxides.

MgO、CaO、SrO、BaOはガラス化の安定性と化学的耐久性を高める効果がある。ただし、ベルデ定数の向上に寄与しないため、その含有量が多すぎると十分なファラデー効果が得られにくくなる。従って、これらの成分の含有量は各々0〜10%、特に各々0〜5%であることが好ましい。   MgO, CaO, SrO, and BaO have the effect of increasing the vitrification stability and chemical durability. However, since it does not contribute to the improvement of the Verde constant, if the content is too large, it becomes difficult to obtain a sufficient Faraday effect. Therefore, the content of these components is preferably 0 to 10%, particularly preferably 0 to 5%.

Gaはガラス形成能を高め、ガラス化範囲を広げる効果を有する。ただし、その含有量が多すぎると失透しやすくなる。また、Gaはベルデ定数の向上に寄与しないため、その含有量が多すぎると十分なファラデー効果が得られにくくなる。従って、Gaの含有量は0〜6%、特に0〜5%であることが好ましい。 Ga 2 O 3 has the effect of increasing the glass forming ability and expanding the vitrification range. However, when there is too much the content, it will become easy to devitrify. Further, since the Ga 2 O 3 it does not contribute to the improvement of the Verdet constant, when the content is too large, a sufficient Faraday effect difficult to obtain. Therefore, the Ga 2 O 3 content is preferably 0 to 6%, particularly preferably 0 to 5%.

フッ素はガラス形成能を高め、ガラス化範囲を広げる効果を有する。ただし、その含有量が多すぎると溶融中に揮発して組成変動を引き起こしたり、ガラス化の安定性に影響を及ぼす恐れがある。従って、フッ素の含有量(F換算)は0〜10%、0〜7%、特に0〜5%であることが好ましい。 Fluorine has the effect of increasing the glass forming ability and expanding the vitrification range. However, if its content is too large, it may volatilize during melting, causing a compositional change or affecting the stability of vitrification. Therefore, the content of fluorine (F 2 equivalent) 0-10%, 0-7%, particularly preferably 0 to 5%.

還元剤としてSbを添加することができる。ただし、着色を避けるため、あるいは環境への負荷を考慮して、Sbの含有量は0.1%以下であることが好ましい。 Sb 2 O 3 can be added as a reducing agent. However, the content of Sb 2 O 3 is preferably 0.1% or less in order to avoid coloring or in consideration of environmental load.

本発明のガラス材は、特にアイソレータのファラデー回転子等の磁気光学素子として使用する場合における光透過損失がなるべく小さいことが好ましい。そのため、本発明のガラス材の光透過率は、波長633nmにおいて50%以上、60%、特に70%以上であることが好ましい。   The glass material of the present invention preferably has a light transmission loss as small as possible particularly when used as a magneto-optical element such as an Faraday rotator of an isolator. Therefore, the light transmittance of the glass material of the present invention is preferably 50% or more, 60%, particularly 70% or more at a wavelength of 633 nm.

本発明のガラス材は、例えば無容器浮遊法により作製することができる。図1は、無容器浮遊法によりガラス材を作製するための製造装置の一例を示す模式的断面図である。以下、図1を参照しながら、本発明のガラス材の製造方法について説明する。   The glass material of the present invention can be produced, for example, by a containerless floating method. FIG. 1 is a schematic cross-sectional view showing an example of a manufacturing apparatus for producing a glass material by a containerless floating method. Hereinafter, the manufacturing method of the glass material of this invention is demonstrated, referring FIG.

ガラス材の製造装置1は成形型10を有する。成形型10は溶融容器としての役割も果たす。成形型10は、成形面10aと、成形面10aに開口している複数のガス噴出孔10bとを有する。ガス噴出孔10bは、ガスボンベなどのガス供給機構11に接続されている。このガス供給機構11からガス噴出孔10bを経由して、成形面10aにガスが供給される。ガスの種類は特に限定されず、例えば、空気や酸素であってもよいし、窒素ガス、アルゴンガス、ヘリウムガス、一酸化炭素ガス、二酸化炭素ガス、水素を含有した還元性ガスであってもよい。   The glass material manufacturing apparatus 1 has a mold 10. The mold 10 also serves as a melting container. The molding die 10 has a molding surface 10a and a plurality of gas ejection holes 10b opened in the molding surface 10a. The gas ejection hole 10b is connected to a gas supply mechanism 11 such as a gas cylinder. Gas is supplied from the gas supply mechanism 11 to the molding surface 10a via the gas ejection hole 10b. The type of gas is not particularly limited, and may be, for example, air or oxygen, or a reducing gas containing nitrogen gas, argon gas, helium gas, carbon monoxide gas, carbon dioxide gas, or hydrogen. Good.

製造装置1を用いてガラス材を製造するに際しては、まず、ガラス原料塊12を成形面10a上に配置する。ガラス原料塊12としては、例えば、原料粉末をプレス成型等により一体化したものや、原料粉末をプレス成型等により一体化した後に焼結させた焼結体や、目標ガラス組成と同等の組成を有する結晶の集合体等が挙げられる。   When manufacturing a glass material using the manufacturing apparatus 1, first, the glass raw material lump 12 is arrange | positioned on the molding surface 10a. As the glass raw material block 12, for example, a raw material powder integrated by press molding or the like, a sintered body obtained by integrating raw material powder by press molding or the like, and a composition equivalent to the target glass composition are used. For example, an aggregate of crystals.

次に、ガス噴出孔10bからガスを噴出させることにより、ガラス原料塊12を成形面10a上で浮遊させる。すなわち、ガラス原料塊12を、成形面10aに接触していない状態で保持する。その状態で、レーザー光照射装置13からレーザー光をガラス原料塊12に照射する。これによりガラス原料塊12を加熱溶融してガラス化させ、溶融ガラスを得る。その後、溶融ガラスを冷却することにより、ガラス材を得ることができる。ガラス原料塊12を加熱溶融する工程と、溶融ガラス、さらにはガラス材の温度が少なくとも軟化点以下となるまで冷却する工程においては、少なくともガスの噴出を継続し、ガラス原料塊12、溶融ガラス、さらにはガラス材と成形面10aとの接触を抑制することが好ましい。なお、磁場を印加することにより発生する磁力を利用してガラス原料塊12を成形面10a上に浮遊させてもよいし、音波を利用してガラス原料塊12を成形面10a上に浮遊させてもよい。また、加熱溶融する方法としては、レーザー光を照射する方法以外にも、輻射加熱であってもよい。   Next, the glass raw material block 12 is floated on the molding surface 10a by ejecting gas from the gas ejection holes 10b. That is, the glass raw material block 12 is held in a state where it is not in contact with the molding surface 10a. In this state, the glass material block 12 is irradiated with laser light from the laser light irradiation device 13. Thereby, the glass raw material lump 12 is heated and melted to be vitrified to obtain molten glass. Thereafter, the glass material can be obtained by cooling the molten glass. In the step of heating and melting the glass raw material lump 12 and the step of cooling until the temperature of the molten glass and further the glass material is at least the softening point or less, at least gas ejection is continued, and the glass raw material lump 12, molten glass, Furthermore, it is preferable to suppress contact between the glass material and the molding surface 10a. The glass raw material block 12 may be floated on the molding surface 10a using a magnetic force generated by applying a magnetic field, or the glass raw material block 12 may be floated on the molding surface 10a using a sound wave. Also good. In addition to the method of irradiating laser light, the method of heating and melting may be radiant heating.

以下、本発明を実施例に基づいて説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。   EXAMPLES Hereinafter, although this invention is demonstrated based on an Example, this invention is not limited to these Examples.

表1は本発明の実施例及び比較例を示している。   Table 1 shows examples and comparative examples of the present invention.

各試料は次のようにして作製した。まず表に示すガラス組成になるように調合した原料をプレス成型し、700〜1400℃で6時間焼結することによりガラス原料塊を作製した。   Each sample was produced as follows. First, a raw material prepared so as to have a glass composition shown in the table was press-molded, and sintered at 700 to 1400 ° C. for 6 hours to prepare a glass raw material lump.

次に、乳鉢を用いてガラス原料塊を粗粉砕し、0.05〜1.5gの小片とした。得られたガラス原料塊の小片を用いて、図1に準じた装置を用いた無容器浮遊法によってガラス材(直径約1〜10mm)を作製した。なお、熱源としては100W COレーザー発振器を用いた。また、ガラス原料塊を浮遊させるためのガスとして窒素ガスを用い、流量1〜30L/分で供給した。 Next, the glass raw material lump was coarsely pulverized using a mortar to obtain small pieces of 0.05 to 1.5 g. A glass material (diameter: about 1 to 10 mm) was prepared by a containerless floating method using an apparatus according to FIG. 1 using the obtained pieces of glass raw material lump. A 100 W CO 2 laser oscillator was used as the heat source. Moreover, nitrogen gas was used as gas for suspending a glass raw material lump, and it supplied with the flow volume of 1-30 L / min.

得られたガラス材について、ベルデ定数とレーザー損傷閾値と光透過率を以下のようにして測定した。   About the obtained glass material, the Verde constant, the laser damage threshold value, and the light transmittance were measured as follows.

ベルデ定数は回転検光子法を用いて測定した。具体的には、得られたガラス材を1mmの厚さとなるよう研磨加工し、10kOeの磁場中で波長400〜1100nmでのファラデー回転角を測定し、ベルデ定数を算出した。   The Verde constant was measured using the rotational analyzer method. Specifically, the obtained glass material was polished so as to have a thickness of 1 mm, the Faraday rotation angle at a wavelength of 400 to 1100 nm was measured in a magnetic field of 10 kOe, and the Verde constant was calculated.

レーザー損傷閾値の測定は、波長1064nm、パルス幅10nsのシングルモードNd:YAGレーザーを用いて、N−on−1方式で行った。N−on−1方式とは、対象部材おける固定された照射箇所に対して、連続的に入射エネルギー密度を増加させながらレーザー光を照射し、照射ごとに対象部材の状態を確認して、損傷が生じたエネルギー密度をレーザー損傷閾値として定義するものである。   The laser damage threshold was measured by a N-on-1 method using a single mode Nd: YAG laser having a wavelength of 1064 nm and a pulse width of 10 ns. The N-on-1 method is to irradiate a laser beam while continuously increasing the incident energy density to a fixed irradiation spot in the target member, and confirm the state of the target member for each irradiation, and damage Is defined as a laser damage threshold.

光透過率は、分光光度計(島津製作所製UV−3100)を用いて測定した。具体的には、得られたガラス材を1mmの厚さとなるよう研磨加工し、波長300〜1400nmでの透過率を測定することにより得た光透過率曲線から、633nmにおける光透過率を読み取った。なお、光透過率は反射も含んだ外部透過率である。   The light transmittance was measured using a spectrophotometer (UV-3100 manufactured by Shimadzu Corporation). Specifically, the obtained glass material was polished to have a thickness of 1 mm, and the light transmittance at 633 nm was read from the light transmittance curve obtained by measuring the transmittance at a wavelength of 300 to 1400 nm. . The light transmittance is an external transmittance including reflection.

表1から明らかなように実施例1〜7のガラス材は、波長633nmにおいて−0.53〜−0.80、波長850nmにおいて−0.27〜−0.41、波長1064nmにおいて−0.17〜−0.25のベルデ定数を示した。一方、比較例のガラス材のベルデ定数は、波長633nmにおいて−0.25、波長850nmにおいて−0.13、波長1064nmにおいて−0.10であり、絶対値が小さかった。   As apparent from Table 1, the glass materials of Examples 1 to 7 have a wavelength of -0.53 to -0.80 at a wavelength of 633 nm, -0.27 to -0.41 at a wavelength of 850 nm, and -0.17 at a wavelength of 1064 nm. A Verde constant of .about.-0.25 was shown. On the other hand, the Verde constant of the glass material of the comparative example was −0.25 at a wavelength of 633 nm, −0.13 at a wavelength of 850 nm, and −0.10 at a wavelength of 1064 nm, and the absolute value was small.

また、表1に示すように実施例1〜7のガラス材は、レーザー損傷閾値が26〜57J/cmと大きかったのに対し、比較例のガラス材のレーザー損傷閾値は19J/cmと小さかった。 The glass material of Example 1-7 as shown in Table 1, while the laser damage threshold was as large as 26~57J / cm 2, the laser damage threshold of the glass material of the comparative example and 19J / cm 2 It was small.

本発明のガラス材は、光アイソレータ、光サーキュレータ、磁気センサ等の磁気デバイスを構成する磁気光学素子として好適である。   The glass material of the present invention is suitable as a magneto-optical element constituting a magnetic device such as an optical isolator, an optical circulator, or a magnetic sensor.

1:ガラス材の製造装置
10:成形型
10a:成形面
10b:ガス噴出孔
11:ガス供給機構
12:ガラス原料塊
13:レーザー光照射装置
1: Glass material manufacturing apparatus 10: Mold 10a: Molding surface 10b: Gas ejection hole 11: Gas supply mechanism 12: Glass raw material block 13: Laser beam irradiation apparatus

Claims (7)

モル%で、Tb 50%以上(ただし50%は含まない)、P 5〜50%(ただし5%、50%は含まない)を含有することを特徴とするガラス材。 A glass material characterized by containing, in mol%, 50% or more of Tb 2 O 3 (excluding 50%) and 5-50% of P 2 O 5 (excluding 5% and 50%). Tbの含有量が75%以下であることを特徴とする請求項1に記載のガラス材。 The glass material according to claim 1, wherein the content of Tb 2 O 3 is 75% or less. さらに、モル%で、B 0〜45%(ただし45%は含まない)、Al 0〜45%(ただし45%は含まない)を含有することを特徴とする請求項1または2に記載のガラス材。 Furthermore, in mol%, B 2 O 3 0~45% ( although 45% is not included), claim 1, characterized in that it contains Al 2 O 3 0~45% (but 45% is not included) Or the glass material of 2. さらに、モル%で、SiO 0〜45%(ただし45%は含まない)含有することを特徴とする請求項1〜3に記載のガラス材。 Furthermore, in mol%, SiO 2 0~45% (although 45% is not included) glass material according to claims 1 to 3, characterized in that it contains. 磁気光学素子として用いられることを特徴とする請求項1〜4のいずれか一項に記載のガラス材。   The glass material according to claim 1, wherein the glass material is used as a magneto-optical element. ファラデー回転素子として用いられることを特徴とする請求項5に記載のガラス材。   The glass material according to claim 5, wherein the glass material is used as a Faraday rotation element. 請求項1〜6のいずれか一項に記載のガラス材を製造するための方法であって、ガラス原料塊を浮遊させて保持した状態で、前記ガラス原料塊を加熱融解させて溶融ガラスを得た後に、前記溶融ガラスを冷却する工程を備えることを特徴とする、ガラス材の製造方法。   It is a method for manufacturing the glass material as described in any one of Claims 1-6, Comprising: With the glass raw material lump suspended, the said glass raw material lump is heat-melted and molten glass is obtained. After that, the manufacturing method of the glass material characterized by including the process of cooling the said molten glass.
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