JP3301036B2 - Glass composition and method for producing the same - Google Patents

Glass composition and method for producing the same

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JP3301036B2 JP17059095A JP17059095A JP3301036B2 JP 3301036 B2 JP3301036 B2 JP 3301036B2 JP 17059095 A JP17059095 A JP 17059095A JP 17059095 A JP17059095 A JP 17059095A JP 3301036 B2 JP3301036 B2 JP 3301036B2
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Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、ガラス組成物及び
その製造方法に関し、特に、磁気計測、磁気加工、磁性
粉末に使用される粉末永久磁石、及び光計測、光加工、
光通信等に使用されるレーザあるいは光増幅作用を示す
ガラス組成物に適用して有効な技術に関するものであ
る。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a glass composition and a method for producing the same, and more particularly to magnetic measurement, magnetic processing, a powder permanent magnet used for magnetic powder, optical measurement, optical processing,
The present invention relates to a technique that is effective when applied to a laser composition used for optical communication or the like or a glass composition exhibiting an optical amplification action.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来、磁性微粒子を非磁性物中に分散さ
せた複合型磁石の例として、ESD(Elongated Single
Domain)磁石、陽極酸化処理をした多孔質酸化アルミニ
ウム皮膜中に磁性金属を充填させた磁石、及びバリウム
フェライトや希土類コバルト化合物等をゴム、または樹
脂等に混入させたプラスチック磁石等が知られている。
これらは有害な金属塩溶液中で電気メッキの手法を用い
るか、もしくは高温熱処理の繰り返し操作を要するなど
磁石製造工程が複雑な上に、使用温度に対して磁気変動
が大きいものである。
2. Description of the Related Art Conventionally, as an example of a composite magnet in which magnetic fine particles are dispersed in a non-magnetic material, an ESD (Elongated Single) has been used.
Domain) Magnets, magnets in which a magnetic metal is filled in an anodized porous aluminum oxide film, and plastic magnets in which barium ferrite, a rare earth cobalt compound, or the like is mixed in rubber or resin are known. .
These methods use a method of electroplating in a harmful metal salt solution or require repeated operations of high-temperature heat treatment, which complicates the magnet manufacturing process and has large magnetic fluctuations with respect to the operating temperature.

【0003】一方、従来、Cr4+イオンの誘導放出を利
用した応用例として、Cr4+イオンをドープしたYAG
(イットリウム・アルミニウム・ガーネット:ザクロ石
形結晶構造を持つ素材)またはY2SiO5及びMg2
iO4等の単結晶レーザが知られているが、これらの例
は、いずれも結晶格子中にCrイオンを含有させたもの
であり、光通信媒体用の光ファイバに加工出来ない。
On the other hand, YAG conventional, as an application example using stimulated emission of Cr 4+ ions were doped with Cr 4+ ions
(Yttrium aluminum garnet: a material having a garnet-shaped crystal structure) or Y 2 SiO 5 and Mg 2 S
Single crystal lasers such as iO 4 are known, but these examples all contain Cr ions in the crystal lattice and cannot be processed into optical fibers for optical communication media.

【0004】また、一般に作製されているCrドープガ
ラスは、含有されるCrイオン価数の殆どがCr3+また
はCr6+である。
[0004] In addition, most of the Cr ion valence contained in generally produced Cr-doped glass is Cr 3+ or Cr 6+ .

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記従
来の磁性微粒子を非磁性物中に分散させた該記複合型磁
石は、金属塩溶液中で電気メッキの手法を用いるか、も
しくは、高温熱処理の繰り返し操作を要するなど磁石製
造工程が複雑な上に、使用温度に対して磁気変動が大き
いため、磁石特性の温度安定性や耐候性が十分でないと
いう問題があった。
However, the composite magnet in which the above-described conventional magnetic fine particles are dispersed in a non-magnetic material can be obtained by using an electroplating technique in a metal salt solution or by performing a high-temperature heat treatment. There is a problem that the magnet manufacturing process is complicated, for example, a repetitive operation is required, and the magnetic fluctuation is large with respect to the use temperature.

【0006】また、ガラス中にCr4+イオンを含有させ
た例では、ガラス中へのCr4+イオンの含有率が低いた
め、発光強度が極めて小さいという問題があった。
Further, in the case where Cr 4+ ions are contained in the glass, there is a problem that the luminous intensity is extremely low because the content of Cr 4+ ions in the glass is low.

【0007】本発明の目的は、粉末永久磁石に適用でき
る強磁性特性を持ち、かつ、レーザ発振あるいは光増幅
作用を示す波長範囲が格段に広く、その中心波長が、光
通信波長域にとって重要な1.3〜1.5μmにあるよう
なレーザあるいは光増幅器に使用できる光学特性を同一
のガラス組成物で取得することが可能な技術を提供する
ことにある。
An object of the present invention is to have a ferromagnetic property applicable to a powdered permanent magnet, a remarkably wide wavelength range exhibiting laser oscillation or optical amplification, and the center wavelength of which is important for an optical communication wavelength range. It is an object of the present invention to provide a technique capable of obtaining optical characteristics usable for a laser or an optical amplifier having a diameter of 1.3 to 1.5 μm with the same glass composition.

【0008】本発明の前記ならびにその他の目的と新規
な特徴は、本明細書の記述及び添付図面によって明らか
にする。
The above and other objects and novel features of the present invention will become apparent from the description of the present specification and the accompanying drawings.

【0009】本願の発明者は、遷移金属イオンを活性イ
オンとするガラスの発光作用を検討していたところ、ア
ルカリ土類炭酸塩またはその酸化物を主たる組成とする
ガラスに、前記のCrドーパント材を含有させ、溶融及
び再加熱処理時の雰囲気に用いるHe,Ne,Ar,K
r、Xe等の不活性ガスと、O,H,CO、CO
及び塩化クロミル(CrOCl)ガスの内から選ば
れる少なくとも1種のガスとの混合ガスによる酸化還元
平衡の制御により、ガラス中に微細なCrO微粒子を
分散含有せしめることを見いだした。
The inventor of the present application has studied the luminous action of glass having transition metal ions as active ions, and found that the above-mentioned Cr dopant material was added to glass mainly containing alkaline earth carbonate or its oxide. He, Ne, Ar, K used for the atmosphere during the melting and reheating treatment
r 2 , H 2 , CO, CO 2
It has been found that fine CrO 2 fine particles are dispersed and contained in glass by controlling the oxidation-reduction equilibrium by a mixed gas with at least one kind of gas selected from chromyl chloride (CrO 2 Cl 2 ) gas.

【0010】この製造方法で作製したCrO2微粒子分
散ガラスは、1.1〜1.7μmの範囲の広い波長帯域で
強い蛍光が得られ、これを光増幅器に構成すれば、これ
までになく波長範囲の広い光増幅が可能である。また、
ガラス内のCrO2微粒子の発現する強磁性特性を応用
し、これを粉末状に粉砕すれば、本発明の原料として最
適な磁性粉末を得ることができ、これを圧縮成形すれば
粉末磁石の製造が可能である。
The CrO 2 fine particle-dispersed glass produced by this production method can obtain strong fluorescence in a wide wavelength band of 1.1 to 1.7 μm. Optical amplification over a wide range is possible. Also,
By applying the ferromagnetic properties of the CrO 2 fine particles in the glass and pulverizing it into a powder, it is possible to obtain the optimal magnetic powder as a raw material of the present invention. Is possible.

【0011】すなわち、アルカリ土類2価イオンを主要
組成とするガラス中にナノメータサイズのCrO2微粒
子を分散させることにより、光通信の実用通信波長とし
て重要な1.3〜1.5μm帯の広帯域光増幅器用に構成
できる蛍光特性、及び、応用範囲の広い粉末永久磁石に
適用可能な強磁性特性を複合して具備するガラス組成物
が得られる。
That is, by dispersing nanometer-sized CrO 2 fine particles in a glass mainly composed of alkaline earth divalent ions, a 1.3 to 1.5 μm band which is important as a practical communication wavelength for optical communication. A glass composition having a combination of fluorescent properties that can be configured for an optical amplifier and ferromagnetic properties that can be applied to a powdered permanent magnet having a wide range of applications can be obtained.

【0012】以下、本発明について詳細に説明する。Hereinafter, the present invention will be described in detail.

【0013】本発明の基本的なガラス組成物は、ベリリ
ウム、マグネシウム、カルシウム、ストロンチウム、バ
リウムの炭酸塩または酸化物からなる群より選ばれた1
種または複数種の化合物を10乃至75mol%(モル
%)含有し、これにCrO2微粒子及びCr4+イオンを
含有するガラス組成物である。
The basic glass composition of the present invention is selected from the group consisting of beryllium, magnesium, calcium, strontium and barium carbonates or oxides.
The glass composition contains 10 to 75 mol% (mol%) of one or more kinds of compounds, and further contains CrO 2 fine particles and Cr 4+ ions.

【0014】そして、前記本発明のガラス組成物は、坩
堝中にBeO,MgO,CaO,SrO及びBaOのう
ちの少なくとも1種からなるアルカリ土類酸化物を10
mol%乃至72mol%含み、かつ、金属クロム、クロム酸
化物、クロム硫化物、クロム塩化物、硝酸クロム、水酸
化クロム、または有機クロム化合物からなる群より選ば
れた1種または複数種の化合物及びガラス原料を含むク
ロムドープガラス原料を配合し、前記クロムドープガラ
ス原料を不活性ガス、酸素ガス、水素ガス、一酸化炭素
ガス、二酸化炭素ガスより1種または複数種から選んだ
ガスの雰囲気中で加熱溶融し、この溶融したクロムドー
プガラス原料を急冷し、この急冷したクロムドープガラ
ス原料をガラス転移温度以上でかつ軟化点温度以下の温
度に再加熱して製造される。
In the glass composition of the present invention, an alkaline earth oxide composed of at least one of BeO, MgO, CaO, SrO and BaO is contained in a crucible.
and at least one compound selected from the group consisting of chromium metal, chromium oxide, chromium sulfide, chromium chloride, chromium nitrate, chromium hydroxide, and organic chromium compounds. A chromium-doped glass material containing a glass material is blended, and the chromium-doped glass material is mixed with an inert gas, an oxygen gas, a hydrogen gas, a carbon monoxide gas, or an atmosphere of a gas selected from a plurality of carbon dioxide gases. The chromium-doped glass raw material is heated and melted, the molten chromium-doped glass raw material is quenched, and the quenched chromium-doped glass raw material is reheated to a temperature higher than the glass transition temperature and lower than the softening point.

【0015】さらに、前記ガラス組成物の製造方法で形
成されたガラス組成物を粉砕してガラス粉末とし、この
ガラス粉末に有機樹脂原料を混合して、相互に直交する
圧力と磁場を印加して圧縮成形する。
Further, the glass composition formed by the above-mentioned method for producing a glass composition is pulverized into glass powder, an organic resin raw material is mixed with the glass powder, and a pressure and a magnetic field which are orthogonal to each other are applied. Compression molding.

【0016】前記アルカリ土類酸化物の含有が10mol
%より少なくなると、磁気特性及び発光強度が著しく低
下する。また、アルカリ土類酸化物が75mol%以上で
はガラス化形成が困難になる等の問題を生じる。Crイ
オンの含有量は重量基準で10〜50000ppm、最
適添加量範囲は200〜5000ppmである。Crイ
オンの含有量がこの範囲より少ないとその添加効果はな
く、一方、前記範囲を超えると添加効果が減少する。
The content of the alkaline earth oxide is 10 mol.
%, The magnetic properties and the emission intensity are significantly reduced. On the other hand, if the content of the alkaline earth oxide is 75 mol% or more, problems such as difficulty in vitrification are caused. The content of Cr ions is 10 to 50,000 ppm by weight, and the optimum addition amount range is 200 to 5000 ppm. If the content of Cr ions is less than this range, the effect of addition is not obtained, while if it exceeds the above range, the effect of addition is reduced.

【0017】前記本発明の基本的ガラス組成の特徴は、
ガラス形成能力のあるB23,V25,As25が全く
含まれていないことにある。ただし、ガラス安定化のた
め、SiO2,GeO2,SnO2を0〜50mol%含み、
かつ、熱還元剤としてCeO2,SnO,Sb23等が
数mol%含まれることである。即ち、mol%表示で、
The characteristics of the basic glass composition of the present invention are as follows.
This is because B 2 O 3 , V 2 O 5 , and As 2 O 5 having glass forming ability are not contained at all. However, in order to stabilize the glass, it contains SiO 2 , GeO 2 , and SnO 2 in an amount of 0 to 50 mol%,
In addition, a few mol% of CeO 2 , SnO, Sb 2 O 3 and the like are contained as a thermal reducing agent. That is, in mol% display,

【0018】[0018]

【数1】〔SiO2+GeO2+SnO2〕:0〜50mol
%,好ましくは5〜15mol%,であるガラス組成物で
ある。ここで、成分全体のmol%を記号〔 〕内に示
す。
## EQU1 ## [SiO 2 + GeO 2 + SnO 2 ]: 0 to 50 mol
%, Preferably 5 to 15 mol%. Here, the mol% of the whole components is shown in the symbol [].

【0019】このほかのガラス組成は、主にBeO,M
gO,CaO,SrO,BaO等アルカリ土類酸化物の
安定化に寄与するガラス成分である1価、2価、3価、
4価、5価の酸化物からなる。そのmol%は、
Other glass compositions are mainly BeO, M
monovalent, divalent, trivalent glass components that contribute to stabilization of alkaline earth oxides such as gO, CaO, SrO, and BaO;
It consists of tetravalent and pentavalent oxides. The mol% is

【0020】[0020]

【数2】〔Al23+Ga23+In23〕:0〜60
mol%,好ましくは5〜25mol%,
[Al 2 O 3 + Ga 2 O 3 + In 2 O 3 ]: 0 to 60
mol%, preferably 5 to 25 mol%,

【0021】[0021]

【数3】〔ZnO+CdO+PbO〕:0〜40mol
%,好ましくは15〜25mol%,
## EQU3 ## [ZnO + CdO + PbO]: 0 to 40 mol
%, Preferably 15 to 25 mol%,

【0022】[0022]

【数4】〔Sc23+Y23+La23〕:0〜40mo
l%,好ましくは5〜20mol%,
[Sc 2 O 3 + Y 2 O 3 + La 2 O 3 ]: 0 to 40 mo
l%, preferably 5-20 mol%,

【0023】[0023]

【数5】〔TiO2+ZrO2〕:0〜40mol%,好ま
しくは10〜20mol%,
[TiO 2 + ZrO 2 ]: 0 to 40 mol%, preferably 10 to 20 mol%,

【0024】[0024]

【数6】〔Ta25+Nb25〕:0〜40mol%,好
ましくは10〜20mol%,
[Ta 2 O 5 + Nb 2 O 5 ]: 0 to 40 mol%, preferably 10 to 20 mol%,

【0025】[0025]

【数7】〔As23+Bi23〕:0〜40mol%,好
ましくは10〜20mol%,
[As 2 O 3 + Bi 2 O 3 ]: 0 to 40 mol%, preferably 10 to 20 mol%,

【0026】[0026]

【数8】〔Li2O,Na2O,K2O,Rb2O,Cs2
O〕:0〜30mol%,好ましくは5〜10mol%,で表
されるガラス組成物である。これらのガラス組成は構成
組成の面から以下の3つに大別できる。
[Equation 8] [Li 2 O, Na 2 O, K 2 O, Rb 2 O, Cs 2
O]: a glass composition represented by 0 to 30 mol%, preferably 5 to 10 mol%. These glass compositions can be roughly classified into the following three from the aspect of the constituent composition.

【0027】第一番目のグループは、Be2+,Mg2+
Ca2+,Sr2+,Ba2+の炭酸塩または酸化物を主成分
として、これに酸化アルミニウム、酸化ガリウム、酸化
インジウム等の3価イオンを導入したガラス組成物であ
る。この組成の特徴は、主成分とする多量のCa2+およ
びMg2+等のアルカリ土類2価イオンを用いてドープし
たCrイオンの電荷補償を行い、ガラス溶融時の溶融雰
囲気を必要に応じて酸化または、還元雰囲気下に調節し
てガラス溶融を行い、ガラス融体中にCrO2微粒子及
びCr3+,Cr4+を生成し、次いで行う再加熱処理によ
り、ガラス中に残留するCrイオンをCrO2微粒子に
合成せしめる。このガラス系では、前記の再加熱処理温
度と雰囲気ガス組成の制御によりCr4+イオンとCrO
2微粒子を同時に混在させることが可能であり、その結
果として図1に示される広帯域な発光特性及び図2に示
した強磁性特性が得られる。
The first group is composed of Be 2+ , Mg 2+ ,
This is a glass composition containing a carbonate or oxide of Ca 2+ , Sr 2+ , and Ba 2+ as a main component, into which trivalent ions such as aluminum oxide, gallium oxide, and indium oxide are introduced. The feature of this composition is that charge compensation of Cr ions doped using a large amount of alkaline earth divalent ions such as Ca 2+ and Mg 2+ as a main component is performed, and the melting atmosphere at the time of glass melting is changed as necessary. The glass is melted by adjusting the temperature under an oxidizing or reducing atmosphere to produce CrO 2 fine particles and Cr 3+ , Cr 4+ in the glass melt, and the Cr ions remaining in the glass by the subsequent reheating treatment Is synthesized into CrO 2 fine particles. In this glass system, Cr 4+ ions and CrO 2 are controlled by controlling the reheating temperature and the atmosphere gas composition.
Two fine particles can be mixed at the same time, and as a result, the broadband light emission characteristics shown in FIG. 1 and the ferromagnetic characteristics shown in FIG. 2 are obtained.

【0028】融体中に生成されるCr4+イオンは、ガラ
ス組成中のアルカリ土類酸化物組成比の増加に比例し
て、その含有濃度を増す傾向があり、とくに、アルカリ
土類酸化物組成が50mol%以上では一段とその傾向が
顕著になる。また、アルカリ土類2価イオンによるCr
4+イオン生成効果は、Be2+,Mg2+,Ca2+,S
2+,Ba2+の順番であり、Cr4+イオンの生成効率を
増すためにはイオン半径の比較的小さいBe2+,M
2+,Ca2+等の組成を用いる方が好ましい。
The Cr 4+ ions generated in the melt tend to increase their content in proportion to the increase in the alkaline earth oxide composition ratio in the glass composition. When the composition is 50 mol% or more, the tendency becomes more remarkable. In addition, Cr by alkaline earth divalent ion
The 4+ ion generation effect is represented by Be 2+ , Mg 2+ , Ca 2+ , S
r 2+ , Ba 2+ , and in order to increase the Cr 4+ ion generation efficiency, Be 2+ , M
It is preferable to use a composition such as g 2+ and Ca 2+ .

【0029】ガラス組成物は、CaOの一部を他の2価
イオン(BeO,SrO,BaO)で置換、または3
価、5価イオンの添加によりガラス転移温度、融点等の
熱特性が調整可能であり、この結果ガラスの安定形成が
図れる。また、Al23の一部を他の3価イオンに置換
することによっても前記2価イオン添加効果と同様の熱
特性の調整が可能である。一方、CaOの一部をPbO
で置換することにより大幅にガラスの融点を低下させる
ことができ、また、P25置換によりガラス化範囲の拡
大が図れる。
In the glass composition, a part of CaO is replaced with another divalent ion (BeO, SrO, BaO), or
The thermal characteristics such as the glass transition temperature and the melting point can be adjusted by the addition of pentavalent and pentavalent ions, and as a result, a stable glass can be formed. Also, by substituting a part of Al 2 O 3 with another trivalent ion, it is possible to adjust the same thermal characteristics as the effect of adding the divalent ion. On the other hand, part of CaO is converted to PbO
Can significantly reduce the melting point of the glass, and the substitution of P 2 O 5 can expand the vitrification range.

【0030】2番目のグループは、Be2+,Mg2+,C
2+,Sr2+,Ba2+の炭酸塩または酸化物を主成分と
する組成に、酸化スカンジウム、酸化イットリウム及び
酸化ランタン等の3価イオンを導入したガラス組成物で
ある。このガラス系においても、Cr4+イオンとCrO
2微細粒子を生成でき、前記広帯域な発光特性及び強磁
性特性を具備できる。この組成物では前記1番目のガラ
ス組成物に比べ、より高い発光強度が得られるが、これ
は、ガラス融体中に生成するCr4+イオン濃度の増大に
起因する。この原因として、Cr4+イオン生成に前記ア
ルカリ土類酸化物イオンの他に、Sc3+,Y3+及びLa
3+が有効に作用していることによるものと思われる。い
ずれにしても、このガラス組成物では、その活性イオン
効果により大きな発光特性が得られる。このガラス組成
物は、前記一番目のグループに比べ溶融温度が50〜2
00℃上昇するが、このガラス系においても前記第一番
目のグループと同様に1価、2価、3価、4価、5価イ
オンで組成の一部を置換することによりガラスの安定化
と熱特性を制御できる。
The second group includes Be 2+ , Mg 2+ , C
This is a glass composition in which trivalent ions such as scandium oxide, yttrium oxide, and lanthanum oxide are introduced into a composition mainly containing carbonate or oxide of a 2+ , Sr 2+ , and Ba 2+ . Also in this glass system, Cr 4+ ion and CrO
(2) Fine particles can be generated and the broadband emission characteristics and ferromagnetic characteristics can be provided. This composition provides higher emission intensity than the first glass composition, but this is due to an increase in the concentration of Cr 4+ ions generated in the glass melt. As this reason, in addition to the alkaline earth oxide ions to Cr 4+ ion generation, Sc 3+, Y 3+ and La
It seems that 3+ is working effectively. In any case, in this glass composition, a large emission characteristic can be obtained by the active ion effect. This glass composition has a melting temperature of 50 to 2 compared to the first group.
Although the temperature rises by 00 ° C., in this glass system, similarly to the first group, stabilization of the glass is achieved by substituting a part of the composition with mono-, di-, tri-, tetra-, and pentavalent ions Thermal properties can be controlled.

【0031】3番目のグループは、Be2+,Mg2+,C
2+,Sr2+,Ba2+の炭酸塩または酸化物と酸化チタ
ンあるいは酸化ジルコニウムからなる組成物である。こ
のガラスの組成的特徴は酸化アルミニウムを含まなくて
もガラスを形成できることにある。このガラス系におい
ても前記第一番目のグループと同様にCr4+イオンとC
rO2微細粒子を生成でき、該記の広帯域な発光特性及
び強磁性特性を具備できる。また、1価、2価、3価、
4価、5価イオンで組成の一部を置換することにより、
ガラスの安定化と熱特性を制御できる。
The third group is composed of Be 2+ , Mg 2+ , C
This is a composition comprising carbonates or oxides of a 2+ , Sr 2+ , and Ba 2+ and titanium oxide or zirconium oxide. The compositional feature of this glass is that the glass can be formed without containing aluminum oxide. In this glass system, as in the first group, Cr 4+ ions and C
rO 2 fine particles can be generated, and the broadband emission characteristics and ferromagnetic characteristics described above can be provided. In addition, monovalent, divalent, trivalent,
By substituting a part of the composition with tetravalent and pentavalent ions,
Can control glass stabilization and thermal properties.

【0032】(ドーパント材の種類)表1、表3〜4の
ガラス組成物に含有されるドーパント材として、金属ク
ロム及びクロム酸化物(CrO,Cr23,CrO2
CrO3)、クロム硫化物(Cr2(SO43・nH
2O)、クロム塩化物(CrCl3・6H2O)、硝酸ク
ロム(Cr(NO33・9H2O)及び水酸化クロム
(Cr(OH)3・nH2O)を用いた。ドープしたCr
イオンは、ガラス中の様々なサイトに応じた価数状態を
とるが、ガラス組成表の表1、表3〜表4のガラス組成
を用いた場合、すべてのクロムドーパント材で程度の差
はあるもののCr4+活性イオンによる1.1〜1.7μm
の範囲にわたる広い波長帯域での蛍光特性と、強磁性特
性が得られることを確認した。特に、金属クロム及びク
ロム酸化物(CrO,Cr23,CrO2,CrO3)を
ドーパントに用いたガラスは、蛍光強度及び残留磁束密
度が一段と高い特性が得られる。
(Types of Dopant Material) Metallic chromium and chromium oxide (CrO, Cr 2 O 3 , CrO 2 ,
CrO 3 ), chromium sulfide (Cr 2 (SO 4 ) 3 .nH
2 O), chromium chloride with (CrCl 3 · 6H 2 O) , chromium nitrate (Cr (NO 3) 3 · 9H 2 O) and chromium hydroxide (Cr (OH) 3 · nH 2 O). Doped Cr
The ions take a valence state corresponding to various sites in the glass, but when using the glass compositions in Tables 1 and 3 to 4 of the glass composition table, there is a difference in all chromium dopant materials. 1.1-1.7 μm due to Cr 4+ active ions
It was confirmed that the fluorescent characteristics and the ferromagnetic characteristics in a wide wavelength band over the range of were obtained. Particularly, metallic chromium and chromium oxide (CrO, Cr 2 O 3, CrO 2, CrO 3) glass with the dopant, the fluorescence intensity and the residual magnetic flux density is much higher characteristics.

【0033】以上、説明したガラス組成物とCrドーパ
ント材からなるガラスは、Crイオン濃度が10ppm
以上であれば、いずれも図1と同様な蛍光スペクトルを
示し、かつ、YAGレーザ励起により、1.2〜1.7
μmの範囲の波長域においてレーザ発振が確認され、ま
た、Crイオン濃度が100ppm以上では粉末永久磁
石に適用可能な強磁性特性が発現する。
The glass comprising the above-described glass composition and a Cr dopant material has a Cr ion concentration of 10 ppm.
Above, all show a fluorescence spectrum similar to that of FIG. 1 and, when excited by a YAG laser, have a wavelength of 1.2 to 1.7.
Laser oscillation is confirmed in the wavelength range of μm, and when the Cr ion concentration is 100 ppm or more, ferromagnetic characteristics applicable to powdered permanent magnets are exhibited.

【0034】前記ガラス中のCrの状態については、透
過電子顕微鏡観察結果から類推して、その結合状態はC
rO2酸化物以外にクロムとAl,Sc,Y,La等の
3価の酸化物との複合酸化物の存在が考えられる。この
他に、イオンの状態でCr3+,Cr4+,Cr5+等の3価
イオンから5価イオンが存在する。この中でCrO2
化物及びCr4+イオンは前記のように4価の配位子場形
成に強く影響するアルカリ土類酸化物、及びイットリウ
ム・ランタン等の酸化物組成とガラス製造時の雰囲気ガ
ス組成に大きく依存している。
The state of Cr in the glass is inferred from the results of observation with a transmission electron microscope, and the bonding state is C
In addition to the rO 2 oxide, the existence of a composite oxide of chromium and a trivalent oxide such as Al, Sc, Y, and La can be considered. In addition, pentavalent ions to trivalent ions such as Cr 3+ , Cr 4+ , and Cr 5+ exist as ions. Among them, CrO 2 oxide and Cr 4+ ion are alkaline earth oxides which strongly influence the formation of tetravalent ligand field and oxide compositions such as yttrium and lanthanum as described above, and the atmosphere during glass production. It largely depends on the gas composition.

【0035】つまり、ガラス組成にBe2+,Mg2+,C
2+,Sr2+,Ba2+の炭酸塩または酸化物の1種また
は2種以上を10〜75mol%含有し、かつ、ガラス溶
融及び再加熱処理時の加熱温度とその雰囲気ガス組成を
厳密に制御することにより、クロムイオンを4価の状態
まで酸化あるいは還元させ、さらに、非架橋酸素等との
酸化反応によりCrO2微粒子を生成させ、粉末永久磁
石またはレーザ・光増幅用ガラス組成物としている。
That is, Be 2+ , Mg 2+ , C
a 2+ , Sr 2+ , Ba 2+ , containing one or more of carbonates or oxides in an amount of 10 to 75 mol%, and heating temperature and atmosphere gas composition during glass melting and reheating treatment. By strictly controlling it, chromium ions are oxidized or reduced to a tetravalent state, and further oxidized with non-crosslinked oxygen to produce CrO 2 fine particles. And

【0036】本発明のガラスの作製は、いずれも坩堝溶
融法を用いて行った。一方、ガラス内に生成するCrO
2微粒子の作製法としては、前述の金属クロム及びクロ
ム化合物を、アルカリ土類2価イオンで電荷補償し、溶
融雰囲気組成を必要に応じて酸化あるいは還元雰囲気に
制御して溶融することにより、ガラス融液中にはCrO
2微粒子とCr3+イオン、Cr4+イオン等のCrイオン
が混在する。
The production of the glass of the present invention was carried out by a crucible melting method. On the other hand, CrO
(2) As a method for producing fine particles, the metal chromium and the chromium compound described above are charge-compensated with alkaline earth divalent ions, and the composition is melted by controlling the composition of the melting atmosphere to an oxidizing or reducing atmosphere as necessary. CrO in the melt
(2) Fine particles and Cr ions such as Cr 3+ ions and Cr 4+ ions coexist.

【0037】このガラス溶融時に用いた雰囲気ガスは、
前記のガス種からなり、これを酸化雰囲気として用いる
ためには、前記不活性ガス中に純酸素ガスを体積%で
0.01〜0.1%、還元雰囲気として用いる場合、前記
不活性ガス中に水素またはCO量を0.1〜1%の範囲
で混合する。
The atmosphere gas used at the time of melting the glass was as follows:
In order to use the above-mentioned gas species as an oxidizing atmosphere, pure oxygen gas is used in the inert gas in an amount of 0.01 to 0.1% by volume, and when used as a reducing atmosphere, pure oxygen gas is used in the inert gas. And the amount of hydrogen or CO is mixed in the range of 0.1 to 1%.

【0038】次に、これをガラス転移点以上で、かつ、
軟化点以下の温度範囲で再加熱処理を行うことにより、
ガラス中に残留する前記Crイオンの一部をCrO2
粒子として生成せしめ、かつ、Cr4+濃度を高めること
ができる。
Next, this is set to a temperature equal to or higher than the glass transition point, and
By performing the reheating treatment in the temperature range below the softening point,
Part of the Cr ions remaining in the glass can be generated as CrO 2 fine particles, and the Cr 4+ concentration can be increased.

【0039】この再加熱処理により生成するCrO2
粒子は、針状の形状を呈し、そのサイズは、長さ約50
〜100nm、幅約5〜20nmである。再加熱処理温
度は500〜800℃で、その雰囲気ガス組成は、前記
の雰囲気ガス組成と同様である。作製条件がこの範囲以
外ではCrイオンからCrO2微粒子への合成量が減少
し、かつ、粒子サイズの変動を招きガラスの光学品質が
大幅に低下する。
The CrO 2 fine particles produced by this reheating treatment have a needle-like shape, and the size is about 50 mm in length.
100100 nm, width about 5-20 nm. The reheating temperature is 500 to 800 ° C., and the atmosphere gas composition is the same as the above-mentioned atmosphere gas composition. If the production conditions are outside this range, the amount of synthesis from Cr ions to CrO 2 fine particles will decrease, and the particle size will fluctuate, thereby greatly reducing the optical quality of the glass.

【0040】なお、予めSnO,Sb23等の熱還元剤
をガラス組成に添加することにより、前記の再加熱処理
段階で合成されるCrO2量が増加する。CrO2合成に
は前記の作製条件に加えてこれらの熱還元剤との併用が
好ましい。
By adding a thermal reducing agent such as SnO or Sb 2 O 3 in advance to the glass composition, the amount of CrO 2 synthesized in the reheating step increases. For the synthesis of CrO 2, it is preferable to use these thermal reducing agents in addition to the above-mentioned production conditions.

【0041】図3に、CrO2微粒子分散ガラスの透過
電子顕微鏡観察による模式図を示す。図3に示すよう
に、CrO2微粒子は長さ約50〜100nm、幅約5
〜20nmのサイズからなる針状を形成し、ランダムな
状態で分布する。図2に示す強磁性特性はこのCrO2
微粒子の発現に起因するが、個々のCrO2微粒子は周
囲のガラスに被覆された状態であるため、粉砕において
もCrO2微粒子が直接合体することなく、磁気的相互
作用に起因する保磁力の急激な低下を防止することがで
きる特徴を持っている。
FIG. 3 is a schematic view of CrO 2 fine particle dispersed glass observed by a transmission electron microscope. As shown in FIG. 3, the CrO 2 fine particles have a length of about 50-100 nm and a width of about 5 nm.
Needles having a size of 2020 nm are formed and distributed in a random state. Ferromagnetic characteristics shown in FIG. 2 this CrO 2
Due to the appearance of fine particles, the individual CrO 2 fine particles are covered with the surrounding glass, so that the CrO 2 fine particles do not directly coalesce even during pulverization, and the coercive force due to magnetic interaction is sharply increased. It has a feature that can prevent a significant drop.

【0042】このガラスを粉末状に粉砕すれば、好適な
磁性粉末を得ることができる。本発明の粉末磁石は、こ
のガラスを約1μm以下の微粉末に粉砕した後、加圧方
向と印加磁場が直角になるように磁界中で圧縮成形し、
熱硬化性の有機樹脂をバインダとして固化し永久磁石を
得る。
By pulverizing the glass into a powder, a suitable magnetic powder can be obtained. The powder magnet of the present invention, after crushing this glass into fine powder of about 1 μm or less, compression-molded in a magnetic field so that the applied magnetic field is perpendicular to the applied direction,
A permanent magnet is obtained by solidifying the thermosetting organic resin as a binder.

【0043】本発明による粉末永久磁石は、前記従来の
磁石と異なり温度変化に対しても磁気変動がなく、耐候
性にも優れしかも圧粉処理においても保磁力が低下しな
いと共に製造の容易な粉末永久磁石の組成物である。
The powder permanent magnet according to the present invention is different from the conventional magnet in that the powder has no magnetic fluctuation even with a temperature change, is excellent in weather resistance, does not decrease in coercive force even in the compacting process, and is easy to manufacture. It is a permanent magnet composition.

【0044】このガラス組成物は、レーザ発振材料、光
増幅材料としての応用は勿論のこと、単独で粉末磁石材
料に用いることができる。特に、光増幅材料としてこの
材料をファイバに加工すれば光通信の実用波長である
1.3〜1.5μm帯の全長域に適用できる光帯域な光増
幅器が実現され、通信システムの信頼性向上と経済化を
図ることが可能である。
This glass composition can be used alone as a powdered magnet material as well as a laser oscillation material and an optical amplification material. In particular, if this material is processed into a fiber as an optical amplifying material, an optical amplifier having an optical band applicable to the entire 1.3-1.5 μm band which is a practical wavelength of optical communication is realized, and the reliability of the communication system is improved. It is possible to achieve economy.

【0045】本発明によるレーザまたは光増幅用ガラス
組成物は、ガラス作製法に坩堝溶融法を用い、その溶融
温度を1450〜1600℃の範囲に制御し、溶融雰囲
気に、He,Ne,Ar,Kr,Xe等の不活性ガスと
2,H2,CO,CO2ガスの内から少なくとも1種の
ガスとの混合ガスを用いるものであり、雰囲気ガスの混
合比率及びガス種の組み合わせにより、溶融雰囲気を所
望の酸化及び還元雰囲気に調整し、ガラス融体中にCr
2酸化物微粒子とCr3+,Cr4+,Cr5+等のCrイ
オンを生成させる。さらに、溶融したガラスを、大気中
または前記不活性ガス中で室温まで冷却した後、500
〜800℃で10時間以上の再加熱処理を行った後、
0.5〜2℃/minの冷却速度で室温まで徐冷させ
た。この雰囲気ガスとしてHe,Ne,Ar,Kr,X
e等の不活性ガスとO2,H2,CO,CO2ガスの内か
ら少なくとも1種のガスとの混合ガスを用いるものであ
る。
The glass composition for laser or optical amplification according to the present invention uses a crucible melting method as a glass preparation method, controls the melting temperature in the range of 1450 to 1600 ° C., and sets He, Ne, Ar, and Ar in a melting atmosphere. A mixed gas of an inert gas such as Kr and Xe and at least one of O 2 , H 2 , CO and CO 2 gases is used. Adjust the melting atmosphere to the desired oxidizing and reducing atmosphere and add Cr to the glass melt.
O 2 oxide fine particles and Cr ions such as Cr 3+ , Cr 4+ and Cr 5+ are generated. Further, after the molten glass is cooled to room temperature in the atmosphere or the inert gas,
After performing a reheating treatment for 10 hours or more at ~ 800 ° C,
It was gradually cooled to room temperature at a cooling rate of 0.5 to 2 ° C / min. He, Ne, Ar, Kr, X
A mixed gas of an inert gas such as e and at least one of O 2 , H 2 , CO and CO 2 gases is used.

【0046】この様な再加熱処理においてはその処理条
件により、ガラス中のCrイオン価数を所望のCrイオ
ン価数への制御が可能であり、また、CrイオンのCr
2酸化物微粒子への合成反応も進行する。この結果と
して、再加熱処理によりガラス中のCrO2酸化物微粒
子の含有濃度は高まる。
In such a reheating treatment, the Cr ion valence in the glass can be controlled to a desired Cr ion valence depending on the processing conditions.
The synthesis reaction to O 2 oxide fine particles also proceeds. As a result, the content of the CrO 2 oxide fine particles in the glass is increased by the reheating treatment.

【0047】前述した手段によれば、本発明によるガラ
ス組成物は、バルク状でレーザあるいは光増幅作用を示
すが、コア部を中心とした領域にCrイオンをドープし
た光導波路あるいは光ファイバにおいても同様の作用を
示した。その作製法としては、従来方法が適用できる。
例えば、光ファイバ作製法としては、ロッドインチュー
ブ法あるいは石英ガラスおよびCrを含まない本組成ガ
ラスチューブ中に本発明ガラス組成物を入れ、線引きす
る方法が適用できた。
According to the above-mentioned means, the glass composition according to the present invention exhibits a laser or light amplifying action in a bulk form, but is also applicable to an optical waveguide or an optical fiber in which a region centered on a core is doped with Cr ions. A similar effect was demonstrated. As a manufacturing method, a conventional method can be applied.
For example, as a method for producing an optical fiber, a rod-in-tube method or a method of drawing the glass composition of the present invention into a glass tube containing the present composition containing no quartz glass and Cr and drawing the same can be applied.

【0048】本発明の永久磁石及びレーザ・光増幅用ガ
ラス組成物の製造方法によれば、安価なアルカリ土類炭
酸塩及び酸化物を主要なガラス組成とし、ガラス作製法
として汎用な坩堝溶融法を用い、ガラス溶融時及びその
後の再加熱時の加熱温度と雰囲気ガス組成の制御等の安
易な方法によりCrO2微細粒子やCr4+イオンの合成
が実現されるため、ガラス製造上極めて有利な特徴を持
っている。
According to the method for producing a permanent magnet and a glass composition for laser / light amplification of the present invention, inexpensive alkaline earth carbonates and oxides are used as main glass compositions, and a general crucible melting method is used as a glass production method. Is used, the synthesis of CrO 2 fine particles and Cr 4+ ions is realized by an easy method such as control of the heating temperature and the atmosphere gas composition at the time of glass melting and subsequent reheating, which is extremely advantageous in glass production. Has features.

【0049】さらに、この製造方法では合成されるCr
2酸化物及びCr4+イオンは、ドーパント材の化学結
合状態やそのイオン価数に大きく依存しないため、多種
多様なドーパント剤の適用を可能とする特徴がある。し
かも、溶融したガラスからの素子形成、あるいは、ファ
イバ作製した後も該記再加熱処理と同様の処理を施すこ
とにより、素子やファイバ内にCrO2酸化物微粒子及
びCr4+イオンを再生成することができる。
Further, in this manufacturing method, the synthesized Cr
O 2 oxide and Cr 4+ ions do not largely depend on the chemical bonding state of the dopant material or the valence thereof, and thus have a feature that a wide variety of dopant agents can be applied. Moreover, after forming the element from the molten glass, or after producing the fiber, the same treatment as the reheating treatment is performed to regenerate CrO 2 oxide fine particles and Cr 4+ ions in the element and the fiber. be able to.

【0050】[0050]

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の実
施の形態を詳細に説明する。
Embodiments of the present invention will be described below in detail with reference to the drawings.

【0051】なお、実施の形態を説明するための全図に
おいて、同一機能を有するものは同一符号を付け、その
繰り返しの説明は省略する。
In all the drawings for describing the embodiments, those having the same functions are denoted by the same reference numerals, and their repeated description will be omitted.

【0052】本発明の一実施の形態の光増幅用ガラス組
成物の組成表を表1及び表3〜表4に示す。
Tables 1 and 3 to 4 show composition tables of the glass composition for optical amplification according to one embodiment of the present invention.

【0053】(実施形態1)図1は本発明の一実施形態
(実施形態1)のガラス組成物表1に示す試料番号11
の蛍光特性を示す図、図2は本発明の一実施形態(実施
形態1)のガラス組成物表1に示す試料番号11の試料
振動型磁気測定器により測定したヒステリシス曲線であ
る。図3は本発明による粉末永久磁石に使用するCrO
2微粒子分散ガラスの透過電子顕微鏡観察による模式図
である。図1において、横軸は波長(Wavelength)で
あり、縦軸は蛍光の強度(Fluoresence intensity)で
ある。
(Embodiment 1) FIG. 1 shows a glass composition according to an embodiment (Embodiment 1) of the present invention.
FIG. 2 is a hysteresis curve measured by a sample vibration type magnetometer of Sample No. 11 shown in Table 1 of the glass composition of one embodiment (Embodiment 1) of the present invention. FIG. 3 shows the CrO used in the powder permanent magnet according to the present invention.
FIG. 2 is a schematic view of a two- particle dispersed glass observed by a transmission electron microscope. In FIG. 1, the horizontal axis is wavelength (Wavelength) and the vertical axis is fluorescence intensity.

【0054】本発明の一実施形態(実施形態1)の光増
幅用ガラス組成物は、ガラス組成表1に示すガラス組成
物(mol%)を以下の方法により合成した。まず、ガ
ラス原料である炭酸塩あるいは酸化物を瑪瑙乳鉢中で十
分に混合した後、所定の量を白金製の坩堝に入れ、酸素
濃度が0.01%に調整した酸素とHeとの混合ガスか
らなる雰囲気炉中で、室温から2℃/min〜20℃/
minの昇温速度で加熱し、1000℃で1時間保持し
ガラス原料中の水分及び吸着酸素を脱気させた後、2℃
/min〜20℃/minの昇温速度で1400〜16
00℃まで加熱制御し、同温度で、30〜90分間保持
し溶融合成した。溶融合成したガラスは、600〜75
0℃に余熱したモールド上にガラス融液を流しだし室温
まで自然冷却した。
The glass composition for light amplification of one embodiment (embodiment 1) of the present invention was prepared by synthesizing the glass composition (mol%) shown in Table 1 by the following method. First, a carbonate or oxide, which is a glass material, is sufficiently mixed in an agate mortar, and then a predetermined amount is put into a platinum crucible, and a mixed gas of oxygen and He whose oxygen concentration is adjusted to 0.01%. From room temperature to 2 ° C / min to 20 ° C /
After heating at 1000 ° C. for 1 hour and holding at 1000 ° C. for 1 hour to degas moisture and adsorbed oxygen in the glass raw material, 2 ° C.
/ Min to 20 ° C / min at a heating rate of 1400 to 16
Heating was controlled to 00 ° C, and the temperature was maintained at the same temperature for 30 to 90 minutes to perform melt synthesis. Melt-synthesized glass is 600-75
The glass melt was poured out onto a mold preheated to 0 ° C., and was naturally cooled to room temperature.

【0055】次に、雰囲気ガス組成をHe,Ne,A
r,Kr,Xe等の不活性ガスと酸素濃度が0.05〜
0.1%の範囲に制御した電気炉中において600〜7
50℃で10時間保持し、その後0.5℃/分(min)
〜2℃/分(min)の速度で室温まで徐冷した。徐冷し
たガラスは10mm×20mm×2tmmの板状に切り
出し、切削面を4000番相当までの研磨を行った。
Next, the atmosphere gas composition was changed to He, Ne, A
inert gas such as r, Kr, Xe, etc. and oxygen concentration of 0.05 to 5
600 to 7 in an electric furnace controlled to a range of 0.1%.
Hold at 50 ° C for 10 hours, then 0.5 ° C / min (min)
It was gradually cooled to room temperature at a rate of 2 ° C./min (min). The slowly cooled glass was cut into a plate of 10 mm × 20 mm × 2 t mm, and the cut surface was polished to the number 4000.

【0056】ガラスの蛍光測定は、発振波長が1.06
μmのYAGレーザ光を励起光に用い、冷却Geを検出
器とした分光光学系により1100〜1700nmまで
の波長範囲を測定したところ、図1と同様な蛍光スペク
トルが得られた。このガラス系の蛍光測定の結果を表2
に示す。表2が示す様に、蛍光強度は酸化カルシウム、
酸化マグネシウム組成及び溶融雰囲気の酸素濃度に大き
く依存していることが分かる。
In the fluorescence measurement of the glass, the oscillation wavelength was 1.06.
When a wavelength range from 1100 nm to 1700 nm was measured with a spectroscopic optical system using cooled Ge as a detector using a μm YAG laser beam as excitation light, a fluorescence spectrum similar to that in FIG. 1 was obtained. Table 2 shows the results of the fluorescence measurement of this glass system.
Shown in As Table 2 shows, the fluorescence intensity was calcium oxide,
It can be seen that it largely depends on the magnesium oxide composition and the oxygen concentration in the melting atmosphere.

【0057】ファイバ作製法は、ロッドインチューブ法
を用い、クラッドガラスに石英ガラス管または、Crを
ドープしない試料番号8のガラスを用い、コアガラスと
して表1のガラス組成物を挿入し石英系ファイバ線引き
装置により線引きを行った。
The fiber was manufactured by a rod-in-tube method, using a quartz glass tube or glass of sample No. 8 not doped with Cr as a clad glass, and inserting a glass composition shown in Table 1 as a core glass into a silica-based fiber. Drawing was performed by a drawing apparatus.

【0058】ガラス組成表1のガラス組成物を直系2m
m、長さ20mmに切断し端面を研磨し、中心波長1.
4μmの狭帯域フィルタを備えたレーザ共振器内に固定
した。片側より1.06μmYAGレーザ光を200m
w入射したところ100mwの出力が得られた。この時
の発振波長は1.4μm、線幅は0.01μm以下であっ
た。この様に、ガラス組成表1のガラス組成はレーザあ
るいは光増幅用マトリクスとして有用である。このガラ
ス系では前記蛍光特性同様に、酸化カルシウム、及び酸
化マグネシウム組成の増大と溶融雰囲気の酸素濃度制御
によりレーザの発振効率が改善され、酸化カルシウム組
成が50mol%(モル%)及び酸化マグネシウムが3mol
%以上のガラス組成物で、かつ、ガラス作製時の雰囲気
ガスとして酸素濃度が0.01〜0.001%に調整した
酸素とHe,Ne,Ar,Kr,あるいはXeとの混合
ガスを用いることにより発振効率が著しく増加した。
Glass Composition The glass composition shown in Table 1
m, cut to a length of 20 mm, polished the end face, center wavelength 1.
It was fixed in a laser resonator with a 4 μm narrow band filter. 200 m of 1.06 μm YAG laser light from one side
When the incident light was w, an output of 100 mw was obtained. At this time, the oscillation wavelength was 1.4 μm and the line width was 0.01 μm or less. As described above, the glass compositions shown in Table 1 are useful as laser or optical amplification matrices. In this glass system, the laser oscillation efficiency is improved by increasing the composition of calcium oxide and magnesium oxide and controlling the oxygen concentration in the melting atmosphere, as in the case of the above-mentioned fluorescence characteristics, and the calcium oxide composition is 50 mol% (mol%) and the magnesium oxide is 3 mol
% Or more, and a mixed gas of oxygen, He, Ne, Ar, Kr, or Xe whose oxygen concentration is adjusted to 0.01 to 0.001% as an atmosphere gas at the time of glass production. As a result, the oscillation efficiency was significantly increased.

【0059】上記に記載した蛍光及びレーザ特性は、ガ
ラス組成及び雰囲気ガス組成により大きく変化したが、
これはガラス組成及び雰囲気ガス組成により活性イオン
となるCr4+イオンの含有量が大きく変動するためであ
る。本発明であるレーザ及び光増幅用組成物の製造法に
よれば、ガラス組成物にアルカリ土類化物を主要な組成
として用い、かつ雰囲気ガス中の酸素濃度を精密に制御
することによりCrO2微細粒子の合成反応を促進でき
た。
The fluorescence and laser characteristics described above vary greatly depending on the glass composition and the atmosphere gas composition.
This is because the content of Cr 4+ ions as active ions greatly varies depending on the glass composition and the atmosphere gas composition. According to the method for producing a laser and optical amplification composition of the present invention, a CrO 2 fine particle is obtained by using an alkaline earth material as a main composition in a glass composition and precisely controlling the oxygen concentration in an atmosphere gas. The particle synthesis reaction could be promoted.

【0060】飽和磁化が1.2emu/gの値を持つ本
実施例1のガラスを、ボールミルまたはスタンプミル粉
砕器を用いて粉砕し、粉砕粒子サイズが1μm以下のガ
ラス粉末を作製し、これをエポキシ樹脂、あるいはフェ
ノール樹脂等の熱硬化性樹脂と混練し、この混合物を非
磁性金型内に入れ加圧方向と印加磁場方向とを直角に
し、印加力3トン(ton)/cm2、印加磁場15キロガウ
ス(KG)の条件で圧縮成形した。この圧縮成形体を空
気中で120℃×1時間加熱し固化した。この磁石は密
度が4.2g/cm3、磁気特性は飽和磁化(4πIs)
230ガウス(G)、残留磁束密度(4πIr)208
G、保磁力570エールステッド(Oe)であった。な
お、磁石製造時の印加圧力を増すと密度が向上するた
め、飽和磁化、残留磁化が増大し磁石の品質が向上す
る。
The glass of Example 1 having a saturation magnetization of 1.2 emu / g was pulverized using a ball mill or a stamp mill to prepare a glass powder having a pulverized particle size of 1 μm or less. Knead with a thermosetting resin such as epoxy resin or phenol resin, put this mixture in a non-magnetic mold, make the direction of pressure and the direction of applied magnetic field perpendicular, and apply an applied force of 3 tons / cm 2 . Compression molding was performed under the conditions of a magnetic field of 15 kilogauss (KG). The compression molded body was heated in air at 120 ° C. for 1 hour to be solidified. This magnet has a density of 4.2 g / cm 3 , and its magnetic characteristics are saturation magnetization (4πIs).
230 Gauss (G), residual magnetic flux density (4πIr) 208
G, the coercive force was 570 Oersted (Oe). It should be noted that increasing the applied pressure at the time of manufacturing the magnet increases the density, so that the saturation magnetization and the residual magnetization increase, and the quality of the magnet improves.

【0061】(実施形態2)本発明の他の実施形態(実
施形態2)は、前記ガラス組成表3のガラス組成物(mo
l%)を前記実施例1と同様の方法により合成した。こ
のガラス系は前記表1の組成物にY23及びLa23
成を加えたガラス組成物である。このガラス組成物にお
いても、図1と同様な蛍光スペクトルが得られた。この
ガラス系では、酸化イットリウム、酸化ランタン組成の
増加、及び最適な雰囲気ガス組成の組み合わせにより蛍
光強度の増大が達成できた。特に、酸化イットリウム組
成が5mol%以上、また、酸化ランタン組成が7mol%以
上のガラス組成物で雰囲気ガスの酸素濃度が0.01〜
0.001%の範囲では蛍光強度が著しく増加した。こ
のガラス組成物においても、前記実施例1の方法でファ
イバ化が図られ、かつ前記実施例1と同様な発振効率を
持つレーザ特性及び磁気特性が得られた。
(Embodiment 2) In another embodiment (Embodiment 2) of the present invention, the glass composition (mo
1%) was synthesized in the same manner as in Example 1. This glass system is a glass composition obtained by adding the Y 2 O 3 and La 2 O 3 compositions to the compositions shown in Table 1. Also in this glass composition, a fluorescence spectrum similar to that of FIG. 1 was obtained. In this glass system, an increase in fluorescence intensity could be achieved by a combination of an increase in the composition of yttrium oxide and lanthanum oxide and an optimum atmosphere gas composition. In particular, in a glass composition having a yttrium oxide composition of 5 mol% or more and a lanthanum oxide composition of 7 mol% or more, the oxygen concentration of the atmosphere gas is 0.01 to 10 mol%.
In the range of 0.001%, the fluorescence intensity increased remarkably. Also in this glass composition, a fiber was formed by the method of Example 1 and laser characteristics and magnetic characteristics having the same oscillation efficiency as in Example 1 were obtained.

【0062】表2のガラス組成物における酸化イットリ
ウム、及び酸化ランタン組成の増大に伴う蛍光強度の増
大は、ガラス中のCr4+イオンの増加に起因する。
The increase in the fluorescence intensity with the increase in the yttrium oxide and lanthanum oxide compositions in the glass compositions in Table 2 is due to the increase in Cr 4+ ions in the glass.

【0063】即ち、Cr4+イオンの配位子場をイットリ
ウム、及びランタンイオンにより制御できることを示し
ている。このガラス系ではCr4+イオンを制御する組成
範囲が格段に広がり、前記実施例1に比べると、より効
果的な制御が可能である。
That is, it shows that the ligand field of Cr 4+ ions can be controlled by yttrium and lanthanum ions. In this glass system, the composition range for controlling Cr 4+ ions is greatly expanded, and more effective control can be performed as compared with the first embodiment.

【0064】飽和磁化が1.5emu/gの値を持つ本
発明ガラス組成物を、該記粉砕器を用いて粉砕し、粉砕
粒子サイズが1μm以下のガラス粉末を作製しこれをエ
ポキシ樹脂5重量%と混練した。次に、この混合物を非
磁性金型内に入れ加圧方向と印加磁場方向とを直角に
し、加圧力3.5ton/cm2、印加磁場13KGの条件
で120℃×1時間加熱して圧縮成形した。この磁石は
密度が4.5g/cm3、磁気特性は飽和磁化(4πI
s)280G、残留磁束密度(4πIr)247G、保
磁持力650Oeであった。この様にして製造した粉末
磁石は切削加工が可能であった。
The glass composition of the present invention having a saturation magnetization of 1.5 emu / g was pulverized by using the pulverizer to prepare a glass powder having a pulverized particle size of 1 μm or less, which was mixed with 5 parts by weight of an epoxy resin. %. Next, this mixture is placed in a non-magnetic mold, the pressure direction and the direction of the applied magnetic field are made perpendicular to each other, and the mixture is heated at 120 ° C. for 1 hour under the conditions of a pressure of 3.5 ton / cm 2 and an applied magnetic field of 13 KG to perform compression molding. did. This magnet has a density of 4.5 g / cm 3 and a magnetic characteristic of a saturation magnetization (4πI
s) It was 280 G, residual magnetic flux density (4πIr) 247 G, and coercive coercive force 650 Oe. The powder magnet produced in this manner could be cut.

【0065】(実施形態3)本発明の他の実施形態(実
施形態3)は、前記ガラス組成表4のガラス組成物(mo
l%)を前記実施例1と同様の方法により合成した。こ
のガラス系の特徴は、酸化カルシウム組成が30mol%
以下で、かつ、酸化アルミニウムが全く含まれていない
ことである。この組成物においても前記表1〜2のガラ
ス組成物と同様、図1に示される蛍光スペクトルが得ら
れた。このガラス組成物においても前記実施例1の方法
でファイバ化が図られ、かつ、前記実施例1と同様な発
振特性と発振効率を持つレーザ特性が得られた。また、
このガラス組成においても実施例1及び2に比較すると
残留磁束密度及び保磁力が若干低下するものの磁気特性
が発現し、その応用として該記と同様の方法で粉末磁石
の製造ができた。
(Embodiment 3) In another embodiment (Embodiment 3) of the present invention, the glass composition (mo
1%) was synthesized in the same manner as in Example 1. The feature of this glass system is that the calcium oxide composition is 30 mol%
And that no aluminum oxide is contained at all. Also in this composition, the fluorescence spectrum shown in FIG. 1 was obtained similarly to the glass compositions in Tables 1 and 2. Also in this glass composition, a fiber was formed by the method of the first embodiment, and a laser characteristic having the same oscillation characteristics and oscillation efficiency as in the first embodiment was obtained. Also,
Also in this glass composition, although the remanence magnetic flux density and the coercive force were slightly reduced as compared with Examples 1 and 2, the magnetic properties were exhibited, and as an application thereof, a powder magnet could be manufactured by the same method as described above.

【0066】前記試料番号10のガラス組成物のCr含
有量を変化させた場合の蛍光測定の測定結果を表4に示
す。
Table 4 shows the results of fluorescence measurement when the Cr content of the glass composition of Sample No. 10 was changed.

【0067】前記実施例の製造方法を用いることによ
り、前記全てのガラス組成で粉末永久磁石に適用でき、
かつ、Cr4+イオンを活性中心とするレーザあるいは光
増幅器が構成できる。
By using the manufacturing method of the above embodiment, all of the above glass compositions can be applied to a powdered permanent magnet,
Further, a laser or an optical amplifier having Cr 4+ ions as an active center can be configured.

【0068】以上、本発明者によってなされた発明を、
前記実施例に基づき具体的に説明したが、本発明は、前
記実施例に限定されるものではなく、その要旨を逸脱し
ない範囲において種々変更可能であることは勿論であ
る。
As described above, the invention made by the present inventor is:
Although the present invention has been described in detail with reference to the embodiment, the present invention is not limited to the embodiment, and it is needless to say that various changes can be made without departing from the scope of the invention.

【0069】[0069]

【表1】 [Table 1]

【0070】[0070]

【表2】 [Table 2]

【0071】[0071]

【表3】 [Table 3]

【0072】[0072]

【表4】 [Table 4]

【0073】[0073]

【表5】 [Table 5]

【0074】[0074]

【発明の効果】以上、説明したように、本発明によれ
ば、ガラス組成物を用いたレーザあるいは光増幅器を構
成すれば、光通信で最も重要な1.3〜1.5μmを含む
実用通信波長領域を全てカバーできる、これまでにない
画期的なレーザあるいは光増幅器が得られる。
As described above, according to the present invention, if a laser or an optical amplifier using a glass composition is constituted, practical communication including 1.3 to 1.5 μm which is the most important in optical communication. An unprecedented laser or optical amplifier that can cover the entire wavelength region can be obtained.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の一実施形態(実施形態1)の試料番号
18のガラス組成物の発光スペクトルを示す図である。
FIG. 1 is a diagram showing an emission spectrum of a glass composition of Sample No. 18 of one embodiment (Embodiment 1) of the present invention.

【図2】本実施形態1のガラス番号11の試料振動型磁
気測定器により測定したヒステリシスカーブである。
FIG. 2 is a hysteresis curve measured by a sample vibration type magnetometer of glass number 11 in the first embodiment.

【図3】本発明による粉末永久磁石に使用するCrO2
微粒子分散ガラスの透過電子顕微鏡観察による模式図で
ある。
FIG. 3 shows CrO 2 used in the powder permanent magnet according to the present invention.
FIG. 3 is a schematic view of the fine particle-dispersed glass observed by a transmission electron microscope.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1…CrO2微粒子が分散した本ガラスの磁性粉末、2
…針状のCrO2微粒子、3…本ガラス、4…CrO2
粒子のサイズ。
1 ... magnetic powder of the present glass in which CrO 2 fine particles are dispersed, 2
... acicular CrO 2 particles, 3 ... the glass, 4 ... size of CrO 2 particles.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平7−211979(JP,A) 特開 平4−219345(JP,A) 特開 平7−144932(JP,A) 特開 平6−296058(JP,A) 特開 平5−58674(JP,A) 特開 平6−92647(JP,A) 特開 平8−310831(JP,A) 特開 平8−310830(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) C03C 3/062 C03C 4/12 H01F 1/032 ────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (56) References JP-A-7-211979 (JP, A) JP-A-4-219345 (JP, A) JP-A 7-144932 (JP, A) JP-A-6-214 296058 (JP, A) JP-A-5-58674 (JP, A) JP-A-6-92647 (JP, A) JP-A-8-310831 (JP, A) JP-A-8-310830 (JP, A) (58) Field surveyed (Int. Cl. 7 , DB name) C03C 3/062 C03C 4/12 H01F 1/032

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 ベリリウム、マグネシウム、カルシウ
ム、ストロンチウム、バリウムの炭酸塩または酸化物か
らなる群より選ばれた1種または複数種の化合物を10
乃至75mol%含有し、これにCrO2微粒子及びCr4+
イオンを含有することを特徴とするガラス組成物。
1. One or more compounds selected from the group consisting of beryllium, magnesium, calcium, strontium and barium carbonates or oxides
From about 75 mol% to which CrO 2 fine particles and Cr 4+
A glass composition characterized by containing ions.
【請求項2】 坩堝中にBeO,MgO,CaO,Sr
O及びBaOのうちの少なくとも1種からなるアルカリ
土類酸化物を10mol%乃至72mol%含み、かつ、金属
クロム、クロム酸化物、クロム硫化物、クロム塩化物、
硝酸クロム、水酸化クロム、または有機クロム化合物か
らなる群より選ばれた1種または複数種の化合物及びガ
ラス原料を含むクロムドープガラス原料を配合する工程
と、前記クロムドープガラス原料を不活性ガス、酸素ガ
ス、水素ガス、一酸化炭素ガス、二酸化炭素ガスより1
種または複数種から選んだガスの雰囲気中で加熱溶融す
る工程と、前記クロムドープガラス原料を急冷する工程
と、前記クロムドープガラス原料をガラス転移温度以上
でかつ軟化点温度以下の温度に再加熱する工程とを有す
ることを特徴とするガラス組成物の製造方法。
2. BeO, MgO, CaO, Sr in a crucible
A metal chromium, a chromium oxide, a chromium sulfide, a chromium chloride;
Blending a chromium-doped glass material containing one or more compounds selected from the group consisting of chromium nitrate, chromium hydroxide, and an organic chromium compound and a glass material; 1 from oxygen gas, hydrogen gas, carbon monoxide gas, carbon dioxide gas
A step of heating and melting in an atmosphere of a gas selected from one or a plurality of kinds; a step of rapidly cooling the chromium-doped glass raw material; And producing the glass composition.
【請求項3】 請求項2に記載されるガラス組成物の製
造方法で形成されたガラス組成物を粉砕してガラス粉末
とする工程と、該ガラス粉末に有機樹脂原料を混合し
て、相互に直交する圧力と磁場を印加して圧縮成形する
工程を有することを特徴とするガラス組成物の製造方
法。
3. A step of pulverizing a glass composition formed by the method for producing a glass composition according to claim 2 into glass powder, and mixing an organic resin raw material with the glass powder to form a glass powder. A method for producing a glass composition, comprising a step of applying compression and magnetic fields at right angles to perform compression molding.
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