JP6878894B2 - Glass material and its manufacturing method - Google Patents
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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、デジタルカメラ等に用いられる磁性ガラスレンズ、バンドパスフィルターに用いられるガラスシートの材料等に好適なガラス材及びその製造方法に関する。 The present invention provides a glass material suitable for a magnetic optical element constituting a magnetic device such as an optical isolator, an optical circulator, and a magnetic sensor, a magnetic glass lens used for a digital camera, a glass sheet material used for a bandpass filter, and the like. Regarding the manufacturing method.
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。このような効果は光アイソレータや磁界センサなどに利用されている。 A glass material containing terbium oxide, which is a paramagnetic compound, is known to exhibit a Faraday effect, which is one of the magneto-optical effects. The Faraday effect is the effect of rotating a linearly polarized polarization plane that passes through a material placed in a magnetic field. Such effects are used in optical isolators, magnetic field sensors, and the like.
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 (angle of rotation of the plane of polarization) θ due to 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 that depends on the type of substance and is called Verdet's constant. The Verdet constant has a positive value in the case of a diamagnetic material and a negative value in the case of a paramagnetic material. The larger the absolute value of Verdet's constant, the larger the absolute value of optical rotation, resulting in a greater 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、SiO2−B2O3−Al2O3−Tb2O3系のガラス材(特許文献1参照)、P2O5−B2O3−Tb2O3系のガラス材(特許文献2参照)、あるいはP2O5−TbF3−RF2(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 exhibiting a Faraday effect, a SiO 2- B 2 O 3- Al 2 O 3- Tb 2 O 3 system glass material (see Patent Document 1), P 2 O 5- B 2 O 3- Tb 2 O 3 type glass materials (see Patent Document 2), P 2 O 5- TbF 3- RF 2 (R is an alkaline earth metal) type glass material (see Patent Document 3), and the like are known.
上記のガラス材は可視域〜赤外域(例えば450〜1500nm)の範囲で高い透過率を示すものの、低波長域(例えば450nm以下)ではテルビウム元素自体による光吸収を示す。そのため、低波長域では光透過率が低下し、磁気光学デバイスの光取出し効率に劣るという問題がある。 The above glass material exhibits high transmittance in the visible region to the infrared region (for example, 450 to 1500 nm), but exhibits light absorption by the terbium element itself in the low wavelength region (for example, 450 nm or less). Therefore, there is a problem that the light transmittance is lowered in the low wavelength region and the light extraction efficiency of the magneto-optical device is inferior.
以上に鑑み、本発明は、高いファラデー効果と、低波長域における高い光透過率を両立させることが可能な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 capable of achieving both a high Faraday effect and a high light transmittance in a low wavelength region.
本発明者が鋭意検討を行った結果、特定の組成を有するガラス材により前記課題を解決できることを見出した。 As a result of diligent studies by the present inventor, it has been found that the above problem can be solved by a glass material having a specific composition.
即ち、本発明のガラス材は、モル%で、Pr2O3を50%以上(ただし50%は含まない)含有することを特徴とする。本発明のガラス材は、Pr2O3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。また、Pr2O3は基本的に420nm以下(例えば250〜420nm)の波長域に光吸収を示さないため、当該波長域において高い透過率を示す。なお、上記の通り多量にPr2O3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。 That is, the glass material of the present invention is characterized by containing 50% or more (but not including 50%) of Pr 2 O 3 in mol%. The glass material of the present invention contains a large amount of Pr 2 O 3 as described above, so that the absolute value of Verdet constant becomes large. As a result, a larger Faraday effect than before is exhibited. Further, since Pr 2 O 3 basically does not show light absorption in the wavelength range of 420 nm or less (for example, 250 to 420 nm), it shows high transmittance in the wavelength range. As described above, it is generally difficult to vitrify a glass material containing a large amount of Pr 2 O 3. However, according to the container-free floating method described later, even a composition that is difficult to vitrify can be easily vitrified.
本発明のガラス材は、さらに、モル%で、SiO2 0〜50%、B2O3 0〜50%、Al2O3 0〜50%、P2O5 0〜50%を含有することが好ましい。SiO2、B2O3、Al2O3、P2O5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。 Glass material of the present invention, further, in mol%, SiO 2 0~50%, B 2 O 3 0~50%, Al 2 O 3 0~50%, by containing P 2 O 5 0~50% Is preferable. Since SiO 2 , B 2 O 3 , Al 2 O 3 , and P 2 O 5 are components constituting the glass skeleton, vitrification can be performed relatively easily by containing these components.
本発明のガラス材は、厚さ1mmで、波長405nmにおける光透過率が50%以上であることが好ましい。このようにすれば、低波長域での磁気光学デバイスの光取出し効率を向上させることができる。 The glass material of the present invention preferably has a thickness of 1 mm and a light transmittance of 50% or more at a wavelength of 405 nm. In this way, the light extraction efficiency of the magneto-optical device in the low wavelength region can be improved.
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 rotating element, which is a kind of magneto-optical element. By using it for the above purposes, 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、ガラス原料塊を空中に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 of the present invention is a method for producing the above-mentioned glass material, in which a glass raw material block is suspended and held in the air, and the glass raw material block is heated and melted to obtain molten glass. After that, it is characterized by including 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Pr2O3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、通常の溶融法では、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 it (melting method). However, the glass material of the present invention has a composition that basically contains a large amount of Pr 2 O 3 that does not form 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 melting vessel.
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 the 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 molten container, crystallization starting from the interface with the molten container can be prevented and vitrification becomes possible.
本発明のガラス材は、高いファラデー効果と、低波長域における高い光透過率を両立させることが可能であり、特に低波長域での磁気光学デバイスのファラデー回転素子として好適である。 The glass material of the present invention can achieve both a high Faraday effect and a high light transmittance in a low wavelength region, and is particularly suitable as a Faraday rotating element for a magneto-optical device in a low wavelength region.
本発明のガラス材は、モル%でPr2O3を50%以上(ただし50%は含まない)含有し、51%以上、52%以上、特に53%以上含有することが好ましい。Pr2O3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、Pr2O3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、80%以下、77%以下、特に75%以下であることが好ましい。 The glass material of the present invention preferably contains Pr 2 O 3 in a molar% of 50% or more (but not including 50%), and preferably contains 51% or more, 52% or more, and particularly 53% or more. If the content of Pr 2 O 3 is too small, the absolute value of Verdet's constant becomes small, and it becomes difficult to obtain a sufficient Faraday effect. On the other hand, if the content of Pr 2 O 3 is too large, vitrification tends to be difficult. Therefore, it is preferably 80% or less, 77% or less, and particularly preferably 75% or less.
なお、本発明におけるPr2O3の含有量は、ガラス中に存在するPr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 Pr 2 O 3 in the present invention is expressed by converting all Pr existing in the glass into trivalent oxides.
Prについてベルデ定数の起源となる磁気モーメントはPr4+よりもPr3+の方が大きい。よって、ガラス材におけるPr3+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Pr中Pr3+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。 Regarding Pr, the magnetic moment that is the origin of Verdet's constant is larger in Pr 3+ than in Pr 4+. Therefore, the larger the proportion of Pr 3+ in the glass material, the greater the Faraday effect, which is preferable. Specifically, the proportion of Pr 3+ in all Pr is preferably 50% or more, 60% or more, 70% or more, 80% or more, and particularly 90% or more in mol%.
本発明のガラス材には、Pr2O3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。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。 In addition to Pr 2 O 3 , the glass material of the present invention can contain various components shown below. In the following description of the content of each component, "%" means "mol%" unless otherwise specified.
SiO2、B2O3及びP2O5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、これらの成分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、SiO2、B2O3及びP2O5の含有量は各々0〜50%、1〜45%、特に2〜40%であることが好ましい。また、SiO2とB2O3の合量は0〜50%、5〜49%、10〜48%、15〜48%、特に20〜47%であることが好ましい。B2O3とP2O5の合量は0〜50%、5〜49%、10〜48%、15〜48%、特に20〜47%であることが好ましい。SiO2、B2O3及びP2O5の合量は0〜50%、5〜49%、10〜48%、15〜48%、特に20〜47%であることが好ましい。 SiO 2 , B 2 O 3 and P 2 O 5 form a glass skeleton and are components that expand the vitrification range. However, since these components do not contribute to the improvement of Verdet's constant, if the content is too large, it becomes difficult to obtain a sufficient Faraday effect. Therefore, the contents of SiO 2 , B 2 O 3 and P 2 O 5 are preferably 0 to 50% and 1 to 45%, respectively, particularly preferably 2 to 40%. The total amount of SiO 2 and B 2 O 3 is preferably 0 to 50%, 5 to 49%, 10 to 48%, 15 to 48%, and particularly preferably 20 to 47%. The total amount of B 2 O 3 and P 2 O 5 is preferably 0 to 50%, 5 to 49%, 10 to 48%, 15 to 48%, and particularly preferably 20 to 47%. The total amount of SiO 2 , B 2 O 3 and P 2 O 5 is preferably 0 to 50%, 5 to 49%, 10 to 48%, 15 to 48%, and particularly preferably 20 to 47%.
Al2O3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、Al2O3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、Al2O3の含有量は0〜50%、0.1〜40%、1〜30%、1〜20%、特に1〜10%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 expands the vitrification range. However, since Al 2 O 3 does not contribute to the improvement of Verdet's constant, if the content is too large, it becomes difficult to obtain a sufficient Faraday effect. Therefore, the content of Al 2 O 3 is preferably 0 to 50%, 0.1 to 40%, 1 to 30%, 1 to 20%, and particularly preferably 1 to 10%.
La2O3、Gd2O3、Yb2O3、Y2O3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。また、光透過率低下の原因となる。よって、La2O3、Gd2O3、Yb2O3、Y2O3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, but if the content is too large, it becomes difficult to vitrify. It also causes a decrease in light transmittance. 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.
Dy2O3、Eu2O3、Ce2O3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。また、光透過率低下の原因となる。よって、Dy2O3、Eu2O3、Ce2O3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、Dy2O3、Eu2O3、Ce2O3の含有量は、ガラス中に存在するDy、Eu、Ce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 also contribute to the improvement of Verdet's constant. However, if the content is too large, it becomes difficult to vitrify. It also causes a decrease in light transmittance. 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 of Dy, Eu, and Ce existing 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0〜5%であることが好ましい。 MgO, CaO, SrO and BaO have the effect of enhancing the stability and chemical durability of vitrification. However, since it does not contribute to the improvement of Verdet's constant, if the content is too large, it becomes difficult to obtain a sufficient Faraday effect. Therefore, the content of each of these components is preferably 0 to 10%, particularly preferably 0 to 5%.
Ga2O3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、Ga2O3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、Ga2O3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, if the content is too large, devitrification is likely to occur. Further, since Ga 2 O 3 does not contribute to the improvement of Verdet's constant, if its content is too large, it becomes difficult to obtain a sufficient Faraday effect. Therefore, the content of Ga 2 O 3 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悪影響を及ぼす恐れがある。従って、フッ素の含有量(F2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 the content is too large, it may volatilize during melting, causing composition fluctuations and adversely affecting the stability of vitrification. Therefore, the fluorine content (in terms of F 2 ) is preferably 0 to 10%, 0 to 7%, and particularly preferably 0 to 5%.
還元剤としてSb2O3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、Sb2O3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, in order to avoid coloring or in consideration of the load on the environment, the content of Sb 2 O 3 is preferably 0.1% or less.
本発明のガラス材は、特に光アイソレータ、光サーキュレータ、磁気センサ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405nmにおいて50%以上、60%、特に70%以上であることが好ましい。 It is preferable that the glass material of the present invention has as little light transmission loss as possible, especially when it is used as a magneto-optical element such as an optical isolator, an optical circulator, or a magnetic sensor. 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 405 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 container-free floating method. FIG. 1 is a schematic cross-sectional view showing an example of a manufacturing apparatus for manufacturing a glass material by a containerless floating method. Hereinafter, the method for producing the glass material of the present invention will be described with reference to 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
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
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。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
なお、本発明のガラス材は磁化率が高いため、本発明のガラス材をモールドプレス成型等によりレンズ形状に成型することによって、デジタルカメラやカメラ付携帯電話等のオートフォーカス用レンズ等に用いることができる。これらのカメラには、カメラの焦点距離を変える、つまり、オートフォーカス用レンズを所定の位置に移動させるための駆動装置が設けられており、従来、駆動装置には、レンズを固定するためのレンズホルダー、レンズホルダーを移動させるためのばねが備えられている。しかしながら、レンズホルダーやばねを備えた駆動装置では、デジタルカメラやカメラ付携帯電話型等を小型化することができない。しかしながら、磁石によってレンズ自体を移動させることができる磁化率の高い本発明のガラス材からなるレンズを採用することにより、レンズホルダーやばねが不要となるため、カメラ等を小型化することが可能になる。 Since the glass material of the present invention has a high magnetic susceptibility, it can be used as an autofocus lens for a digital camera, a mobile phone with a camera, etc. by molding the glass material of the present invention into a lens shape by mold press molding or the like. Can be done. These cameras are provided with a drive device for changing the focal length of the camera, that is, for moving the autofocus lens to a predetermined position. Conventionally, the drive device has a lens for fixing the lens. It is equipped with a spring for moving the holder and lens holder. However, with a drive device provided with a lens holder and a spring, it is not possible to miniaturize a digital camera, a camera-equipped mobile phone type, or the like. However, by adopting a lens made of the glass material of the present invention having a high magnetic susceptibility that allows the lens itself to be moved by a magnet, a lens holder and a spring are not required, so that the camera and the like can be miniaturized. Become.
また、本発明のガラス材は、250〜420nmの波長域の光透過率が420〜500nmの波長域の光透過率より高く、500〜550nmの波長域の光透過率が550〜620nmの光透過率より高く、620〜950nmの波長域の光透過率が950〜1200nmの波長域の光透過率よりも高い。このように、特定の波長域の光を吸収する性質を有するため、本発明のガラス材を研磨等によりシート形状にすることにより、バンドパスフィルターとして使用することが可能である。 Further, the glass material of the present invention has a light transmittance in the wavelength range of 250 to 420 nm higher than the light transmittance in the wavelength range of 420 to 500 nm, and a light transmittance in the wavelength range of 500 to 550 nm of 550 to 620 nm. Higher than the rate, the light transmittance in the wavelength range of 620 to 950 nm is higher than the light transmittance in the wavelength range of 950 to 1200 nm. As described above, since it has a property of absorbing light in a specific wavelength range, it can be used as a bandpass filter by forming the glass material of the present invention into a sheet shape by polishing or the like.
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。 Hereinafter, the present invention will be described based on examples, but the present invention is not limited to these examples.
表1及び2は本発明の実施例及び比較例を示している。 Tables 1 and 2 show 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、800〜1400℃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 prepared as follows. First, the raw materials prepared so as to have the glass composition shown in the table were press-molded and sintered at 800 to 1400 ° C. for 6 hours to prepare a glass raw material mass.
次に、乳鉢中でガラス原料塊を粗粉砕し、0.05〜1g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1〜8mm)を作製した。なお、熱源としては100WのCO2レーザー発振器を用いた。また、原料塊を空中に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 mass was roughly pulverized in a mortar to obtain 0.05 to 1 g of small pieces. Using the obtained small pieces of the glass raw material mass, a glass material (diameter of about 1 to 8 mm) was prepared by a container-free floating method using an apparatus according to FIG. A 100 W CO 2 laser oscillator was used as the heat source. Further, nitrogen gas was used as a gas for suspending the raw material mass in the air, and the raw material mass was supplied at a flow rate of 1 to 30 L / min.
得られたガラス材について、カー(Kerr)効果測定装置(日本分光(株)製、品番:K−250)を用いてベルデ定数を測定した。具体的には、得られたガラス材を1mm程度の厚さとなるよう研磨加工し、15kOeの磁場中で波長400〜850nmでのファラデー回転角を測定し、波長405nmにおけるベルデ定数を算出した。なお、波長の掃引速度は6nm/分とした。結果を表1に示す。 The Verdet constant of the obtained glass material was measured using a Kerr effect measuring device (manufactured by JASCO Corporation, product number: K-250). Specifically, the obtained glass material was polished to a thickness of about 1 mm, the Faraday rotation angle at a wavelength of 400 to 850 nm was measured in a magnetic field of 15 kOe, and the Verdet constant at a wavelength of 405 nm was calculated. The wavelength sweep rate was 6 nm / min. The results are shown in Table 1.
光透過率は、得られたガラス材を1mmの厚さとなるよう研磨加工し、分光光度計(島津製作所製UV−3100)を用いて測定することにより得られた光透過率曲線から、波長405nm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 is 405 nm from the light transmittance curve obtained by polishing the obtained glass material to a thickness of 1 mm and measuring it with a spectrophotometer (UV-3100 manufactured by Shimadzu Corporation). The light transmittance in was read. The light transmittance is an external transmittance including reflection.
表1から明らかなように実施例1〜10のガラス材は、波長405nmにおけるベルデ定数が−1.71〜−2.01であり、絶対値が大きかった。また、波長405nmにおける光透過率は58.4〜75.6%と優れていた。一方、比較例のガラス材は、波長405nmにおけるベルデ定数が−0.59であり、絶対値が小さかった。 As is clear from Table 1, the glass materials of Examples 1 to 10 had a Verdet constant of -1.71 to -2.01 at a wavelength of 405 nm, and had a large absolute value. The light transmittance at a wavelength of 405 nm was excellent at 58.4 to 75.6%. On the other hand, the glass material of the comparative example had a Verdet constant of −0.59 at a wavelength of 405 nm, and had a small absolute value.
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、デジタルカメラ等に用いられる磁性ガラスレンズ、バンドパスフィルターに用いられるガラスシートの材料等として好適である。 The glass material of the present invention is suitable as a material for a magnetic optical element constituting a magnetic device such as an optical isolator, an optical circulator, a magnetic sensor, a magnetic glass lens used for a digital camera, a glass sheet used for a bandpass filter, and the like. is there.
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 device 10:
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