JP5310061B2 - Laser glass, fiber laser and double clad optical fiber - Google Patents
Laser glass, fiber laser and double clad optical fiber Download PDFInfo
- Publication number
- JP5310061B2 JP5310061B2 JP2009031445A JP2009031445A JP5310061B2 JP 5310061 B2 JP5310061 B2 JP 5310061B2 JP 2009031445 A JP2009031445 A JP 2009031445A JP 2009031445 A JP2009031445 A JP 2009031445A JP 5310061 B2 JP5310061 B2 JP 5310061B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- glass
- laser
- less
- fiber
- optical fiber
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
- C03C—CHEMICAL COMPOSITION OF GLASSES, GLAZES OR VITREOUS ENAMELS; SURFACE TREATMENT OF GLASS; SURFACE TREATMENT OF FIBRES OR FILAMENTS MADE FROM GLASS, MINERALS OR SLAGS; JOINING GLASS TO GLASS OR OTHER MATERIALS
- C03C13/00—Fibre or filament compositions
- C03C13/04—Fibre optics, e.g. core and clad fibre compositions
- C03C13/048—Silica-free oxide glass compositions
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
- C03C—CHEMICAL COMPOSITION OF GLASSES, GLAZES OR VITREOUS ENAMELS; SURFACE TREATMENT OF GLASS; SURFACE TREATMENT OF FIBRES OR FILAMENTS MADE FROM GLASS, MINERALS OR SLAGS; JOINING GLASS TO GLASS OR OTHER MATERIALS
- C03C3/00—Glass compositions
- C03C3/12—Silica-free oxide glass compositions
- C03C3/16—Silica-free oxide glass compositions containing phosphorus
- C03C3/17—Silica-free oxide glass compositions containing phosphorus containing aluminium or beryllium
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
- C03C—CHEMICAL COMPOSITION OF GLASSES, GLAZES OR VITREOUS ENAMELS; SURFACE TREATMENT OF GLASS; SURFACE TREATMENT OF FIBRES OR FILAMENTS MADE FROM GLASS, MINERALS OR SLAGS; JOINING GLASS TO GLASS OR OTHER MATERIALS
- C03C3/00—Glass compositions
- C03C3/12—Silica-free oxide glass compositions
- C03C3/16—Silica-free oxide glass compositions containing phosphorus
- C03C3/19—Silica-free oxide glass compositions containing phosphorus containing boron
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
- C03C—CHEMICAL COMPOSITION OF GLASSES, GLAZES OR VITREOUS ENAMELS; SURFACE TREATMENT OF GLASS; SURFACE TREATMENT OF FIBRES OR FILAMENTS MADE FROM GLASS, MINERALS OR SLAGS; JOINING GLASS TO GLASS OR OTHER MATERIALS
- C03C4/00—Compositions for glass with special properties
- C03C4/12—Compositions for glass with special properties for luminescent glass; for fluorescent glass
Description
本発明はレーザー用Yb含有リン酸塩ガラス、ファイバレーザーおよび2重クラッド光ファイバに関する。 The present invention relates to a Yb-containing phosphate glass for laser, a fiber laser, and a double clad optical fiber.
特許文献1には、高出力レーザ用のリン酸塩ガラスとしてNd2O3を活性物質に用いたものが提案されている。 Patent Document 1 proposes a high-power laser phosphate glass using Nd 2 O 3 as an active substance.
特許文献2には、波長1.5μmの通信帯用のリン酸塩ガラスとして、Er2O3を活性物質、Yb2O3およびCr2O3を増感剤として用いたものが提案されている。 Patent Document 2 proposes a phosphate glass for a communication band having a wavelength of 1.5 μm using Er 2 O 3 as an active substance, Yb 2 O 3 and Cr 2 O 3 as sensitizers. Yes.
特許文献3には、高出力レーザー用のリン酸塩ガラスとして、Yb2O3を活性物質として用いたものが提案されている。 Patent Document 3 proposes a phosphate glass for high-power laser using Yb 2 O 3 as an active substance.
特許文献4には、高出力レーザー用の2重クラッド光ファイバーとして、シリカ系ガラスをベースにEr2O3およびYb2O3を活性物質として用いたものが提案されている。 Patent Document 4 proposes a double-clad optical fiber for a high-power laser that uses silica glass as a base and uses Er 2 O 3 and Yb 2 O 3 as active substances.
従来知られているレーザー用ガラスには、屈折率が高くない、発光特性が充分ではない、または機械特性が充分ではない、という問題があった。
本発明は、このような問題を解決できるレーザー用ガラス、ファイバレーザーおよび2重クラッド光ファイバの提供を目的とする。
Conventionally known glass for lasers has a problem that the refractive index is not high, the light emission characteristics are not sufficient, or the mechanical characteristics are not sufficient.
It is an object of the present invention to provide a glass for laser, a fiber laser, and a double clad optical fiber that can solve such problems.
本発明は、下記酸化物基準のモル百分率表示で、P2O5を50〜65%、Al2O3を5〜20%、B2O3を1〜10%、Li2Oを0〜10%、Na2Oを0〜10%、K2Oを5〜20%、MgOを0〜10%、CaOを0〜10%、SrOを0〜10%、Nb2O5を2〜15%、Yb2O3を0.1〜10%、La2O3を0〜10%含有するレーザー用ガラス(以下、本発明のガラスとことがある。)を提供する。 The present invention is expressed in terms of mole percentages based on the following oxides, P 2 O 5 is 50 to 65%, Al 2 O 3 is 5 to 20%, B 2 O 3 is 1 to 10%, Li 2 O is 0 to 0%. 10%, Na 2 O 0-10%, K 2 O 5-20%, MgO 0-10%, CaO 0-10%, SrO 0-10%, Nb 2 O 5 2-15 %, Yb 2 O 3 0.1 to 10% and La 2 O 3 0 to 10% glass for laser (hereinafter sometimes referred to as the glass of the present invention).
また、レーザー媒質、共振器および励起光源を有するファイバレーザーであって、レーザー媒質として前記レーザー用ガラスが用いられているファイバレーザーを提供する。
また、前記レーザー用ガラスをコアガラスとする2重クラッド光ファイバを提供する。
Also provided is a fiber laser having a laser medium, a resonator, and an excitation light source, wherein the laser glass is used as the laser medium.
Further, a double clad optical fiber having the laser glass as a core glass is provided.
本発明によれば高屈折率のレーザー用ガラスが得られ、その結果、輻射遷移確率(Arad)を高くすることが可能になる。
また、本発明の2重クラッド光ファイバ、たとえば本発明のガラスをコアとし、コアよりも屈折率が低く第2クラッドより屈折率の高いガラスを第1クラッドとし、第1クラッドよりも屈折率の低い樹脂を第2クラッドとする2重クラッド光ファイバは、第1クラッドと第2クラッドとの開口数(NA)を大きくすることができ、クラッドに励起光を閉じ込めやすくなる。
According to the present invention, a glass for a laser having a high refractive index can be obtained, and as a result, the radiation transition probability (A rad ) can be increased.
Moreover, the double clad optical fiber of the present invention, for example, the glass of the present invention is used as a core, the glass having a lower refractive index than the core and a higher refractive index than the second cladding is used as the first cladding, and the refractive index is higher than that of the first cladding. A double clad optical fiber having a low resin as the second clad can increase the numerical aperture (NA) of the first clad and the second clad, and can easily confine the excitation light in the clad.
また、本発明によれば蛍光寿命(τ)を長くすることが可能であり、この場合レーザー発振の閾値を低くできる。
また、Aradを高くできるのでレーザー出力を高くできる。
ただし、量子効率(η)はτとAradの積で表されるのでτとAradはトレードオフの関係にある。
Further, according to the present invention, it is possible to increase the fluorescence lifetime (τ), and in this case, it is possible to lower the laser oscillation threshold.
Moreover, since A rad can be increased, the laser output can be increased.
However, the quantum efficiency (eta) is τ and A rad since represented by the product of τ and A rad is a trade-off relationship.
また、本発明によればガラスの研磨加工や溶融延伸工程、ファイバ化工程時に重要となる機械特性、または、製品として使うときに重要となる化学的耐久性が優れたものを得ることができる。
また、本発明のガラスはP2O5を50モル%以上含有するリン酸塩ガラスであるので、シリカベースガラスに比べてYbなどの希土類を多く含有させても失透しにくく、またYbなどの希土類がクラスタリングしにくいので発光特性に優れる。
In addition, according to the present invention, it is possible to obtain a glass having excellent mechanical properties that are important during glass polishing, melt-drawing and fiberizing processes, or chemical durability that is important when used as a product.
Further, since the glass of the present invention is a phosphate glass containing 50 mol% or more of P 2 O 5 , it is difficult to devitrify even if it contains a larger amount of rare earth such as Yb as compared with silica-based glass. Since the rare earths are difficult to cluster, they have excellent light emission characteristics.
本発明の2重クラッド光ファイバによれば、マルチモード高出力レーザーダイオード(LD)の励起光を伝搬する光ファイバを複数個束ねて第1クラッドにその励起光を入力することが可能となり、結果として、コアのみにシングルモードLDの励起光を入力する方法よりも高出力が得られるようになる。 According to the double clad optical fiber of the present invention, it becomes possible to bundle a plurality of optical fibers that propagate pump light of a multimode high-power laser diode (LD) and to input the pump light into the first clad. As a result, a higher output can be obtained than the method in which the excitation light of the single mode LD is input only to the core.
本発明のファイバレーザーは加工に好適に用いられる。 The fiber laser of the present invention is suitably used for processing.
本発明の2重クラッド光ファイバは、コアが本発明のガラスであり、コアの周りにコアよりも屈折率が小さい第1クラッドを有し、第1クラッドの周りに第1クラッドよりも屈折率が小さい第2クラッドを有し、第2クラッドは典型的には樹脂である。また、第1クラッドと第2クラッドとのNAを大きくすればクラッドに励起光を閉じ込めやすくなる、すなわち励起光を導入しやすくなる。本発明の2重クラッド光ファイバはシングルモードでもマルチモードでも使用できる。 In the double clad optical fiber of the present invention, the core is the glass of the present invention, the first clad having a refractive index smaller than that of the core is provided around the core, and the refractive index of the first clad is greater than that of the first clad. Has a small second cladding, which is typically a resin. Further, if the NA of the first cladding and the second cladding is increased, it becomes easier to confine the excitation light in the cladding, that is, it becomes easier to introduce the excitation light. The double clad optical fiber of the present invention can be used in either single mode or multimode.
本発明のガラスのヘリウムd線に対する屈折率(nd)は1.52〜1.64であることが好ましい。1.52未満では、本発明の2重クラッド光ファイバにおいて第1クラッドと第2クラッド(多くの場合は樹脂)の屈折率差を大きくしてNAを大きくすることが困難になり、クラッドに多くの励起光を閉じ込めにくくなるおそれがある。より好ましくは1.545以上、さらに好ましくは1.56以上、特に好ましくは1.58以上である。1.64超ではガラスの安定性が低下するおそれがある。より好ましくは1.625以下、典型的には1.615以下である。 Refractive index with respect to the helium d line of the glass of the present invention (n d) is preferably from 1.52 to 1.64. If it is less than 1.52, it will be difficult to increase the refractive index difference between the first cladding and the second cladding (in many cases resin) in the double-clad optical fiber of the present invention, and it will be difficult to increase the NA. This may make it difficult to confine the excitation light. More preferably, it is 1.545 or more, More preferably, it is 1.56 or more, Most preferably, it is 1.58 or more. If it exceeds 1.64, the stability of the glass may be lowered. More preferably, it is 1.625 or less, typically 1.615 or less.
本発明のガラスのτは0.5ms以上であることが好ましい。0.5ms未満ではレーザー発振の閾値が高くなるおそれがある。より好ましくは1ms以上である。また、τは2ms以下であることが好ましい。2ms超ではAradが小さくなってレーザー出力が低くなるおそれがある。より好ましくは1.5ms以下である。 The τ of the glass of the present invention is preferably 0.5 ms or more. If it is less than 0.5 ms, the laser oscillation threshold may be increased. More preferably, it is 1 ms or more. Further, τ is preferably 2 ms or less. If it exceeds 2 ms, A rad may be small and the laser output may be low. More preferably, it is 1.5 ms or less.
本発明のガラスのビッカース硬度(Hv)は500以上であることが好ましい。500未満であると、ガラスの研磨加工や溶融延伸工程、ファイバ化工程において傷がつきやすくなる。より好ましくは550以上、特に好ましくは600以上である。また、Hvは700以下であることが好ましい。700未満ではヤング率が高くなって熱衝撃に弱くなるおそれがある。より好ましくは650以下である。 The glass of the present invention preferably has a Vickers hardness (Hv) of 500 or more. If it is less than 500, the glass is easily scratched in the polishing process, the melt drawing process, and the fiber forming process. More preferably, it is 550 or more, Especially preferably, it is 600 or more. Moreover, it is preferable that Hv is 700 or less. If it is less than 700, the Young's modulus is high and there is a risk of weakening to thermal shock. More preferably, it is 650 or less.
本発明のガラスの破壊靱性(Kc)は0.5MPa・m0.5以上であることが好ましい。0.5MPa・m0.5未満では、ガラスの研磨加工や溶融延伸工程、ファイバ化工程においてガラスに傷がついてしまったときにその傷が伸展しやすくなり、加工プロセスの制御範囲が狭くなる、または歩留まりが低下するおそれがある。より好ましくは0.53MPa・m0.5以上、特に好ましくは0.55MPa・m0.5以上である。一方、Kcは0.65MPa・m0.5以下であることが好ましい。0.65MPa・m0.5超ではガラスの粘性が高くなりすぎ、研磨加工やファイバ化工程、溶融延伸工程など加工性が低下するおそれがある。より好ましくは0.60MPa・m0.5以下である。 The fracture toughness (Kc) of the glass of the present invention is preferably 0.5 MPa · m 0.5 or more. If it is less than 0.5 MPa · m 0.5 , when the glass is scratched in the glass polishing process, the melt drawing process, or the fiber forming process, the scratch is likely to extend, and the control range of the processing process is narrowed. Alternatively, the yield may be reduced. More preferably 0.53 MPa · m 0.5 or more, particularly preferably 0.55 MPa · m 0.5 or more. On the other hand, Kc is preferably 0.65 MPa · m 0.5 or less. If it exceeds 0.65 MPa · m 0.5 , the viscosity of the glass becomes too high, and there is a risk that the workability such as the polishing process, the fiber forming process, and the melt drawing process will deteriorate. More preferably, it is 0.60 MPa · m 0.5 or less.
次に、本発明のガラスの組成についてモル百分率表示含有量を用いて説明する。
P2O5はガラスを形成する主成分(ガラス形成酸化物)であるとともにHvやKcを向上させる成分であり、必須である。50%未満ではガラスが失透しやすくなる等ガラスが不安定となるおそれがある。好ましくは53%以上、より好ましくは56%以上、特に好ましくは59%以上である。65%超では所望の屈折率を得にくくなる、または化学的耐久性が低下する。好ましくは62%以下、より好ましくは60%以下である。
Next, the composition of the glass of the present invention will be described using the mole percentage display content.
P 2 O 5 is a main component (glass-forming oxide) that forms glass and a component that improves Hv and Kc, and is essential. If it is less than 50%, the glass tends to be devitrified and the glass may become unstable. Preferably it is 53% or more, More preferably, it is 56% or more, Most preferably, it is 59% or more. If it exceeds 65%, it becomes difficult to obtain a desired refractive index, or chemical durability is lowered. Preferably it is 62% or less, More preferably, it is 60% or less.
Al2O3はHv、Kcまたは化学的耐久性を向上させる成分であり、必須である。Al2O3は、好ましくは7%以上、より好ましくは9%以上、特に好ましくは11%以上である。Al2O3が20%超ではガラスが不安定になる。好ましくは18%以下、より好ましくは16%以下である。 Al 2 O 3 is a component that improves Hv, Kc or chemical durability, and is essential. Al 2 O 3 is preferably 7% or more, more preferably 9% or more, and particularly preferably 11% or more. If Al 2 O 3 exceeds 20%, the glass becomes unstable. Preferably it is 18% or less, More preferably, it is 16% or less.
B2O3はHvやKcを向上させる、またはガラスを安定化させる効果があり、必須である。1%未満では前記効果が小さくなる。好ましくは2%以上、より好ましくは3%以上、特に好ましくは4%以上である。10%超では屈折率が小さくなる、または化学的耐久性が低下する。好ましくは8%以下、より好ましくは6%以下である。 B 2 O 3 has an effect of improving Hv and Kc or stabilizing the glass, and is essential. If it is less than 1%, the above effect is small. Preferably it is 2% or more, more preferably 3% or more, and particularly preferably 4% or more. If it exceeds 10%, the refractive index becomes small, or the chemical durability decreases. Preferably it is 8% or less, More preferably, it is 6% or less.
Li2Oは必須ではないが、屈折率を高め、またガラスを軟化させる効果があり10%以下の範囲で含有してもよい。10%超では化学的耐久性が低下するおそれがある。好ましくは8%以下、より好ましくは6%以下である。Li2Oを含有する場合その含有量は1%以上であることが好ましい。1%未満では前記効果が不充分となるおそれがある。より好ましくは2%以上、さらに好ましくは3%以上、特に好ましくは4%以上である。 Li 2 O is not essential, but has an effect of increasing the refractive index and softening the glass, and may be contained in a range of 10% or less. If it exceeds 10%, the chemical durability may be reduced. Preferably it is 8% or less, More preferably, it is 6% or less. When Li 2 O is contained, the content is preferably 1% or more. If it is less than 1%, the effect may be insufficient. More preferably, it is 2% or more, further preferably 3% or more, and particularly preferably 4% or more.
Na2Oは必須ではないが、屈折率を高め、またガラスを軟化させる効果があり10%以下の範囲で含有してもよい。10%超では化学的耐久性が低下するおそれがある。好ましくは8%以下、より好ましくは6%以下である。Na2Oを含有する場合その含有量は1%以上であることが好ましい。1%未満では前記効果が不充分となるおそれがある。より好ましくは2%以上、さらに好ましくは3%以上、特に好ましくは4%以上である。 Na 2 O is not essential, but has an effect of increasing the refractive index and softening the glass, and may be contained in a range of 10% or less. If it exceeds 10%, the chemical durability may be reduced. Preferably it is 8% or less, More preferably, it is 6% or less. When Na 2 O is contained, the content is preferably 1% or more. If it is less than 1%, the effect may be insufficient. More preferably, it is 2% or more, further preferably 3% or more, and particularly preferably 4% or more.
K2Oはガラスの発光特性もしくは屈折率を高め、また、ガラスを軟化させる効果を有する成分であり、必須である。5%未満では前記効果が小さい。好ましくは7%以上、より好ましくは9%以上、特に好ましくは11%以上である。20%超では化学的耐久性が低下する。好ましくは17%以下、より好ましくは15%以下である。 K 2 O is a component having an effect of enhancing the light emission characteristics or refractive index of glass and softening the glass, and is essential. If it is less than 5%, the effect is small. Preferably it is 7% or more, More preferably, it is 9% or more, Most preferably, it is 11% or more. If it exceeds 20%, the chemical durability is lowered. Preferably it is 17% or less, More preferably, it is 15% or less.
Li2O、Na2OおよびK2Oの含有量の合計は6〜20%であることが好ましい。6%未満では屈折率を高める効果またはガラスを軟化させる効果が小さくなるおそれがある。より好ましくは8%以上である。20%超では化学的耐久性が低下するおそれがある。より好ましくは18%以下、特に好ましくは15%以下である。 The total content of Li 2 O, Na 2 O and K 2 O is preferably 6 to 20%. If it is less than 6%, the effect of increasing the refractive index or the effect of softening the glass may be reduced. More preferably, it is 8% or more. If it exceeds 20%, the chemical durability may be lowered. More preferably, it is 18% or less, and particularly preferably 15% or less.
MgO、CaOおよびSrOはいずれも必須ではないが、屈折率を高める効果があり、それぞれ10%以下の範囲で含有してもよい。10%超では化学的耐久性が低下する、またはガラスが不安定化するおそれがある。好ましくはそれぞれ7%以下、より好ましくは5%以下である。また、MgO、CaOまたはSrOを含有する場合、好ましくは含有量はそれぞれ1%以上、より好ましくは3%以上、特に好ましくは4%以上である。 MgO, CaO and SrO are not essential, but they have an effect of increasing the refractive index and may be contained in a range of 10% or less, respectively. If it exceeds 10%, the chemical durability may be lowered, or the glass may become unstable. Preferably each is 7% or less, more preferably 5% or less. Moreover, when it contains MgO, CaO, or SrO, Preferably each content is 1% or more, More preferably, it is 3% or more, Most preferably, it is 4% or more.
Nb2O5は屈折率もしくは発光特性を高める、またはHvもしくはKcを向上させる効果があり、必須である。2%未満では前記効果が小さい。好ましくは3%以上、より好ましくは5%以上である。15%超ではガラスが不安定になる。好ましくは12%以下、より好ましくは9%以下である。 Nb 2 O 5 is indispensable because it has an effect of increasing the refractive index or light emission characteristics or improving Hv or Kc. If it is less than 2%, the effect is small. Preferably it is 3% or more, More preferably, it is 5% or more. If it exceeds 15%, the glass becomes unstable. Preferably it is 12% or less, More preferably, it is 9% or less.
Yb2O3は活性物質として必須である。0.1%未満では活性物質として作用が不充分になり、高出力が得られなくなるおそれがある。好ましくは0.5%以上、より好ましくは1%以上、さらに好ましくは2%以上、特に好ましくは5%以上である。10%超ではガラスが不安定になる。好ましくは8%以下、より好ましくは6%以下である。 Yb 2 O 3 is essential as an active substance. If it is less than 0.1%, the action as an active substance becomes insufficient, and there is a possibility that a high output cannot be obtained. Preferably it is 0.5% or more, More preferably, it is 1% or more, More preferably, it is 2% or more, Most preferably, it is 5% or more. If it exceeds 10%, the glass becomes unstable. Preferably it is 8% or less, More preferably, it is 6% or less.
La2O3は必須ではないが、屈折率を高める効果があり10%以下の範囲で含有してもよい。10%超ではガラスが不安定になる。好ましくは8%以下、より好ましくは6%以下である。La2O3を含有する場合、その含有量は1%以上であることが好ましい。より好ましくは2%以上、特に好ましくは5%以上である。 La 2 O 3 is not essential, but has an effect of increasing the refractive index and may be contained within a range of 10% or less. If it exceeds 10%, the glass becomes unstable. Preferably it is 8% or less, More preferably, it is 6% or less. When La 2 O 3 is contained, the content is preferably 1% or more. More preferably, it is 2% or more, and particularly preferably 5% or more.
本発明のガラスは本質的に上記成分からなるが、本発明の目的を損なわない範囲でその他の成分を含有してもよい。このような場合当該その他の成分の含有量は合計で5%以下であることが好ましく、典型的には1%以下である。たとえば、Sb2O3は、必須の成分ではないがガラス溶融の際の清澄剤として添加することができる。Sb2O3を添加する場合その含有量は好ましくは0.01%以上、より好ましくは0.05%以上であり、また、好ましくは1%以下、より好ましくは0.5%以下である。 The glass of the present invention consists essentially of the above components, but may contain other components as long as the object of the present invention is not impaired. In such a case, the total content of the other components is preferably 5% or less, and typically 1% or less. For example, Sb 2 O 3 is not an essential component but can be added as a clarifier during glass melting. When Sb 2 O 3 is added, its content is preferably 0.01% or more, more preferably 0.05% or more, and preferably 1% or less, more preferably 0.5% or less.
なお、SiO2は成形温度の観点から含有しないことが好ましい。なお、たとえば「SiO2を含有しない」とはSiO2を含有する場合であっても0.05%以下であることをいう。
また、BaOはHv、Kcを低下させる成分であるから含有しないことが好ましい。
また、Nd2O3、Er2O3、V2O5、NiO、Co2O3、Cr2O3、CuOおよびCeO2はηを低下させるおそれがある成分であるからいずれも含有しないことが好ましい。
また、F2、PbOおよびAs2O3は環境面などの観点からいずれも含有しないことが好ましい。
It is preferable that SiO 2 is not contained from the viewpoint of the molding temperature. For example, “not containing SiO 2 ” means 0.05% or less even when SiO 2 is contained.
Moreover, since BaO is a component which reduces Hv and Kc, it is preferable not to contain it.
Also, Nd 2 O 3 , Er 2 O 3 , V 2 O 5 , NiO, Co 2 O 3 , Cr 2 O 3 , CuO and CeO 2 are components that may lower η, so do not contain any of them. Is preferred.
Moreover, it is preferable not to contain any of F 2 , PbO and As 2 O 3 from the viewpoint of environmental aspects.
本ガラスの製造方法は特に制限されない。たとえば、酸化物、水酸化物、炭酸塩、硝酸塩、リン酸塩等の通常の光学ガラスで用いられる原料を秤量・混合し、白金ルツボ、石英ルツボ、アルミナルツボ等通常光学ガラス製造で用いられるルツボに入れて、約1200〜1500℃で2〜10時間溶融、清澄、撹拌後、500〜600℃に予熱した金型に鋳込等した後、徐冷して製造できる。
本発明の2重クラッド光ファイバの製造方法は特に限定されるものではない。たとえば、溶解したガラスを研磨加工後、溶融延伸することによりプリフォームを作製し、それを線引きすることにより光ファイバ化する。
The method for producing the present glass is not particularly limited. For example, raw materials used in ordinary optical glass such as oxides, hydroxides, carbonates, nitrates, and phosphates are weighed and mixed, and crucibles used in ordinary optical glass production such as platinum crucibles, quartz crucibles, and alumina crucibles. And then melted, clarified and stirred at about 1200 to 1500 ° C. for 2 to 10 hours, cast into a mold preheated to 500 to 600 ° C., and then gradually cooled to produce.
The method for producing the double clad optical fiber of the present invention is not particularly limited. For example, a melted glass is polished and then melt-drawn to produce a preform, which is drawn into an optical fiber.
以下、本発明の実施例等を説明する。例1〜例15は本発明の実施例であり、例16は特開平8−26768号公報に実施例27として記載されているものであって比較例である。 Examples of the present invention will be described below. Examples 1 to 15 are examples of the present invention, and Example 16 is described as Example 27 in Japanese Patent Laid-Open No. 8-26768 and is a comparative example.
[化学組成・試料作製法]
表1に示す化学組成(モル%)となるように原料を秤量した。各ガラスの原料は、P2O5の場合はH3PO4またはBPO4またはAl(PO3)3またはKPO3を、Al2O3の場合はAl2O3またはAl(PO3)3を、B2O3の場合はH3BO3またはBPO4を、K2Oの場合はKCO3またはKPO3を、SrOの場合はSrCO3を、BaOの場合はBaCO3を、K2Oの場合はK2CO3またはKPO3を、SrOの場合はSrCO3を、Nb2O5、Yb2O3、ZnOの場合はこれら酸化物そのものを、それぞれ使用した。
[Chemical composition and sample preparation]
The raw materials were weighed so as to have the chemical composition (mol%) shown in Table 1. Raw material of each glass, P 2 in the case of O 5 H 3 PO 4 or BPO 4 or Al (PO 3) 3 or KPO 3, in the case of Al 2 O 3 Al 2 O 3 or Al (PO 3) 3 H 3 BO 3 or BPO 4 for B 2 O 3 , KCO 3 or KPO 3 for K 2 O, SrCO 3 for SrO, BaCO 3 for BaO, K 2 O In this case, K 2 CO 3 or KPO 3 was used, in the case of SrO, SrCO 3 was used, and in the case of Nb 2 O 5 , Yb 2 O 3 and ZnO, these oxides themselves were used.
秤量した原料を混合し、内容積約300ccの白金ルツボ内に入れて、約1200〜1500℃で2〜3時間溶融、清澄、撹拌後、およそ500〜600℃に予熱した縦100mm×横50mm×高さ20mmの長方形のモールドに鋳込み後、約1℃/分で徐冷してサンプルとした。ガラスの溶解性等については、上記サンプル作製時に目視で観察した結果、例1〜例16のいずれについても、溶解性に問題がないこと、得られたガラスサンプルには泡や脈理のないことを確認した。 Weighed raw materials were mixed, put in a platinum crucible with an internal volume of about 300 cc, melted, clarified and stirred at about 1200-1500 ° C. for 2-3 hours, then preheated to about 500-600 ° C. length 100 mm × width 50 mm × After casting into a rectangular mold with a height of 20 mm, it was gradually cooled at about 1 ° C./min to prepare a sample. About the solubility of glass, etc., as a result of visual observation at the time of the above sample preparation, there is no problem in solubility for any of Examples 1 to 16, and the obtained glass sample has no bubbles or striae It was confirmed.
[評価方法]
ヘリウムd線に対する屈折率ndを屈折率計(カルニュー光学工業社製、商品名:KRP−2)で測定した。屈折率の値は、小数点以下第4位まで測定し、小数点以下第4位を四捨五入して小数点以下第3位として記載した。
[Evaluation method]
Refractometer refractive index n d for the helium d line (Kalnew Optical Industry Co., Ltd., trade name: KRP-2) was measured in. The value of the refractive index was measured to the fourth decimal place and rounded off to the third decimal place.
蛍光寿命τ(ms)を2F5/2→2F7/2遷移の蛍光強度の時間減衰曲線により算出した。励起は、980nmの波長で行い、モニタは最も発光強度の強い1020〜1060nmの波長で行った。τ/10以下のパルスで励起し、試料からの発光を分光器(SPEX社製xxx)にて分光し、InGaAsフォトダイオード(Electro−Optical−System社製 IGA−020−A)で検出した。信号は、デジタルオシロスコープ(Tectronics社製 TDS520)に取り込み、得られた減衰曲線をシングルエクスポネンシャル関数で最小二乗フィッティングすることにより、蛍光寿命とした。 The fluorescence lifetime τ (ms) was calculated from the time decay curve of the fluorescence intensity of the 2 F 5/2 → 2 F 7/2 transition. Excitation was performed at a wavelength of 980 nm, and monitoring was performed at a wavelength of 1020 to 1060 nm where the emission intensity was strongest. Excitation was performed with a pulse of τ / 10 or less, and light emission from the sample was dispersed with a spectroscope (xxx manufactured by SPEX), and detected with an InGaAs photodiode (IGA-020-A manufactured by Electro-Optical-System). The signal was taken into a digital oscilloscope (TDS520 manufactured by Electronics), and the obtained attenuation curve was subjected to least square fitting with a single exponential function to obtain a fluorescence lifetime.
ビッカース硬度Hv(GPa)は、ビッカース硬度測定機(AKASHI社製、商品名:MVK−H2)を用いて押し込み試験法にて評価した。具体的には、室温、大気雰囲気にて、平滑な試料表面に押し込み加重25g、押し込み時間15秒にてビッカース圧子を押し込み,圧子押し込みによって発生した圧痕の寸法から下式によりビッカース硬度を求めた。1サンプルにつき5回測定を行い、最大値と最小値を除いた3点の平均より、ビッカース硬度を求めた。
ビッカース硬度Hv(GPa)=(1.854P/d2)×9.8。
ここで、Pは押し込み加重(kg)、dは圧痕の対角線長(mm)である。
Vickers hardness Hv (GPa) was evaluated by an indentation test method using a Vickers hardness measuring machine (trade name: MVK-H2 manufactured by AKASHI). Specifically, a Vickers indenter was pushed into a smooth sample surface at a room temperature and in an air atmosphere at an indentation load of 25 g and an indentation time of 15 seconds. Measurement was performed 5 times per sample, and Vickers hardness was determined from the average of 3 points excluding the maximum and minimum values.
Vickers hardness Hv (GPa) = (1.854 P / d2) × 9.8.
Here, P is the indentation load (kg), and d is the diagonal length (mm) of the indentation.
破壊靱性Kc(MPa・mm1/2)は、ビッカース硬度測定機(AKASHI社製、商品名:MVK−H2)を用いて、押し込み加重Pを0.2kgとしてクラックを発生させた後、圧痕の対角線の長さ2a(m)および除荷後30sのクラックの長さ2c(m)を測定し、超音波パルス法により求めたヤング率E(Pa)を用い次式により算出した。測定は、室温、大気雰囲気にて行い、c/a>2.5を満たす。1サンプルにつき5回測定を行い、最大値と最小値を除いた3点の平均より、破壊靱性を求めた。
破壊靱性Kc=0.026×E1/2×P1/2×a/c3/2。
ここで、Pは押し込み加重(kg)、aは圧痕の対角線の長さ(m)、cはクラック長さの半分(m)である。なお、KcはKICと標記されることがある。
Fracture toughness Kc (MPa · mm 1/2 ) was determined by using a Vickers hardness measuring machine (manufactured by AKASHI, trade name: MVK-H2) to generate cracks with an indentation load P of 0.2 kg. The diagonal length 2a (m) and the crack length 2c (m) 30 s after unloading were measured and calculated by the following equation using the Young's modulus E (Pa) obtained by the ultrasonic pulse method. The measurement is performed at room temperature in an air atmosphere and satisfies c / a> 2.5. The measurement was performed five times per sample, and the fracture toughness was determined from the average of three points excluding the maximum value and the minimum value.
Fracture toughness Kc = 0.026 × E 1/2 × P 1/2 × a / c 3/2 .
Here, P is the indentation load (kg), a is the diagonal length (m) of the indentation, and c is half the crack length (m). Kc may be labeled as K IC .
本発明のガラスはレーザーに利用できる。また、本発明の2重クラッド光ファイバは高出力ファイバレーザーに利用できる。 The glass of the present invention can be used for a laser. The double clad optical fiber of the present invention can be used for a high-power fiber laser.
Claims (11)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2009031445A JP5310061B2 (en) | 2009-02-13 | 2009-02-13 | Laser glass, fiber laser and double clad optical fiber |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2009031445A JP5310061B2 (en) | 2009-02-13 | 2009-02-13 | Laser glass, fiber laser and double clad optical fiber |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2010184847A JP2010184847A (en) | 2010-08-26 |
JP5310061B2 true JP5310061B2 (en) | 2013-10-09 |
Family
ID=42765738
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2009031445A Expired - Fee Related JP5310061B2 (en) | 2009-02-13 | 2009-02-13 | Laser glass, fiber laser and double clad optical fiber |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP5310061B2 (en) |
Families Citing this family (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US8526475B2 (en) | 2010-08-06 | 2013-09-03 | Schott Corporation | Broadening of rare earth ion emission bandwidth in phosphate based laser glasses |
WO2012086539A1 (en) * | 2010-12-22 | 2012-06-28 | コニカミノルタオプト株式会社 | Optical glass and optical element produced therefrom |
Family Cites Families (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS62235231A (en) * | 1986-04-03 | 1987-10-15 | Hoya Corp | Clad glass for glass fiber laser |
US4962067A (en) * | 1989-07-14 | 1990-10-09 | Kigre, Inc. | Erbium laser glass compositions |
JPH07108790B2 (en) * | 1990-03-26 | 1995-11-22 | ホーヤ株式会社 | Laser glass |
US5322820C1 (en) * | 1992-12-08 | 2001-04-24 | Kigre Inc | Athermal laser glass compositions with high thermal loading capacity |
JPH0826768A (en) * | 1994-07-19 | 1996-01-30 | Hoya Corp | Yb laser glass and laser using the glass |
US6959022B2 (en) * | 2003-01-27 | 2005-10-25 | Ceramoptec Gmbh | Multi-clad optical fiber lasers and their manufacture |
US7531473B2 (en) * | 2004-08-23 | 2009-05-12 | Kigre, Inc. | Ytterbium-phosphate glass |
-
2009
- 2009-02-13 JP JP2009031445A patent/JP5310061B2/en not_active Expired - Fee Related
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP2010184847A (en) | 2010-08-26 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
KR100646149B1 (en) | Light-amplifying glass, light-amplifying medium and resin-coated light-amplifying medium | |
JP4240721B2 (en) | Optical amplification glass and manufacturing method thereof | |
Wang et al. | Fabrication and optical properties of lead‐germanate glasses and a new class of optical fibers doped with Tm3+ | |
JP6922741B2 (en) | Optical glass | |
Mura et al. | Phosphate glasses for optical fibers: Synthesis, characterization and mechanical properties | |
US8265107B2 (en) | Thulium and/or Holmium doped silicate glasses for two micron lasers | |
JP6664823B2 (en) | Infrared transmitting glass, optical element and preform | |
KR20130119048A (en) | Optical glass for gain medium with high fluorescence efficiency and optical fiber using the optical glass | |
Tiegel et al. | Magnesium aluminosilicate glasses as potential laser host material for ultrahigh power laser systems | |
US6515795B1 (en) | Borosilicate cladding glasses for germanate core thulium-doped amplifiers | |
JP2013256439A (en) | Optical glass, optical element and preform | |
JP4232414B2 (en) | Optical amplification glass and optical waveguide | |
JP5310061B2 (en) | Laser glass, fiber laser and double clad optical fiber | |
JP2016088760A (en) | Infrared ray transmission glass, optical element and preform | |
JPWO2008111620A1 (en) | Optical glass | |
CA2908493A1 (en) | Glass | |
JP5516413B2 (en) | Light amplification glass | |
JP2011219278A (en) | Optical glass | |
US20020041750A1 (en) | Rare earth element-doped, Bi-Sb-Al-Si glass and its use in optical amplifiers | |
US8467423B2 (en) | Thulium and/or Holmium doped germanosilicate glasses for two micron lasers | |
JP4862233B2 (en) | Light amplification glass | |
JP2000264675A (en) | Glass for optical fiber | |
JP2004277252A (en) | Optical amplification glass and optical waveguide | |
KR100477802B1 (en) | Tm ION-DOPED SILICATE GLASS AND THE USE THEREOF | |
JP2005145759A (en) | Method for manufacturing optical amplification glass and optical waveguide |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20110912 |
|
RD03 | Notification of appointment of power of attorney |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7423 Effective date: 20130319 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20130529 |
|
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20130604 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20130617 |
|
S533 | Written request for registration of change of name |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313533 |
|
LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees | ||
R350 | Written notification of registration of transfer |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350 |