JPH0365522A

JPH0365522A - レーザガラス

Info

Publication number: JPH0365522A
Application number: JP19841689A
Authority: JP
Inventors: Etsuko Ishikawa; 悦子石川; Tetsuo Izumitani; 泉谷　徹郎
Original assignee: Hoya Corp
Current assignee: Hoya Corp
Priority date: 1989-07-31
Filing date: 1989-07-31
Publication date: 1991-03-20

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】［産業上の利用分野］本発明は弗化物又は弗燐Ｒ塩系のレーザガラスに関し、
特に、非線形屈折率係数が小さいレーザガラスに関し、
核融合等の大出力用レーザガラスとして好ましく用いら
れる。

［従来の技術Ｊ従来、核融合用レーザガラスとしては、レーザ光を増幅
する際に自己集束を起して自己破壊を生じないような屈
折率の小さいものが望まれていた。

屈折率孔は次式（Ｉ）で表される。

九−７ＬＯ＋７Ｌ２Ｅ２　　　　（Ｉ）ここで７ＬＱは
電場の強さ零のときの屈折率、？Ｌ２は非線形屈折率係
数、Ｅは電場の強さを示づ。

すなわち、ｎ２が大きいとレーザ光を増幅するとき屈折
率が高くなり、自己集束を起こして、ガラス中に破壊を
生じるために、充分な高出力を出すことができないとい
う問題があった。′ｒＬ２が小さいレーザガラスとして
は、特開昭５８−１４３７９＠公報に’ｒｔ２が０．５
〜０．７Ｘ　１０−１３ｅ、ｓ、ｎの弗燐酸塩系レーザ
ガラスが記載されている。

［発明が解決しようとする課題］しかしながら、前記公報の弗燐酸塩系レーザガラスでは
高出力を出づレーザガラスの７Ｌ２として充分なもので
はなかった。

又、前記公報記載の弗燐酸塩系レーザガラスでは？Ｌ２
をさらに小さくするような組成にするとガラスが非常に
結晶化し易くなるという欠点がある。

したがって、本発明の目的は、ガラスの結晶化に対する
安定性に優れ′ｒＬ２が０．５Ｘ１０４３ｅ、ｓｎ、よ
り小さい値をもつレーザガラスを提供することにある。

［課題を解決するための手段］本発明は上記の目的を達成するためになされたものであ
り、本発明のレーザガラスはモル％にして、Ａｎ　Ｆ３
が３２〜４０％、ＹＦ３が５〜２０％〈ただし５％は含
まない）、ＭＧＦ２が７〜９％、ＣａＦ２が２０〜２８
％、ＳｒＦ２が７〜９％、ＢａＦ２が７〜９％、かつＭ
ｇＦ２とＣａＦ２とＳｒＦ２とＢａＦ２との含量が４０
〜５５％、ＮｄＦ３が０．１〜４．５％であることを特
徴としている。

又モル％にして、ＡｉＦ”３が３２〜４０％、ＹＦ３が
５〜２０％（ただし５％は含まない〉、ＭｇＦ２が７〜
９％、Ｃａ　Ｆ２が２０〜２８％、ＳｒＦ２が７〜９％
、ＢａＦ２が７〜９％、かつＭｇＦ２とＣａＦ２とＳＰ
「２と８８Ｆ２との含量が４０〜５５％、ＮｄＦ３が０
．１〜４．５％、Ｐ２Ｏ５が０．０１〜５％であること
を特徴としている。

次に、各成分の限定理由を述べると、ＡｉＦ３はガラス
骨格を形成し、？Ｌ２を小さくする成分であり、その量
は３２〜４０モル％である。この量が３２％未満あるい
は４０％を超えると結晶が析出し易くなるので好ましく
ない。ＹＦ３はガラス・の結晶化に対する安定性を高め
る成分であり、その吊は５〜２０モル％（５％は含まな
い）である。

その量が５％以下ではガラスの結晶化に対する安定性を
高くする効果が少なく、その吊が２０％を超えると逆に
結晶が析出し易くなり、？Ｌ２も大きくなるので好まし
くない、ＭｇＦ２はガラスの結晶化に対する安定性を高
める成分であり、その糟は７〜９モル％である。この鰻
が７％未満あるいは９％を超えると結晶が析出し易くな
るので好ましくない。ＣａＦ２は、ＡｆＬＦ３と同様に
ガラスを形成するのに欠かせない成分であり、その量は
２０〜２８１１−ル％である。この量が２０％未満ある
いは２８％を超えると結晶が析出し易くなるので好まし
くない。ＳｒＦ２及びＢａＦ２はガラスの結晶化に対す
る安定性を高める成分であり、その最はそれぞれ７〜９
モル％である。その岳が７％未満あるいは９％を超える
と結晶が析出し易くなるので好ましくない。又、Ｍ（ｊ
Ｆ２とＣａ　Ｆ２とＳｒＦ２とＢａＦ２との含量は４０
〜５５モル％である。その出が４０％未満あるいは５５
％を超えると結晶が析出し易くなるので好ましくない。

特に、ＭｇＦ２とＣａＦ２とＳｒＦ２とＢａＦ２の組成
比が１：３：１：１付近がガラスの結晶化に対する安定
性に優れている。

ＮｄＦ３はレーザ発振又は増幅させるための成分であり
、その鯖は０．１〜４．５モル％である。

その量が０．１％未満では蛍光強度が小さくレーザ発振
が難しく、その量が４．５％を超えると蛍光の濃度消光
が生じ、結晶化に対する安定性が低下する。

又、一般に蛍光寿命は４００μｓ以上が長いものとされ
ており、本発明のＮｄＦ３はその量が０゜７〜１．５モ
ル％の範囲で蛍光寿命４００μｓ以上で、かつ、蛍光強
度が高くなり、蓄積エネルギーが大きいものとなる。

さらに、ガラスの結晶化に対する安定性をさらに高める
場合は、Ｐ２Ｏ５を０．０１〜５モル％含有り”ること
かできる。その量が０，０１％未満ではガラスの結晶化
に対する安定性を高める効果が少なく、５％を超えると
？Ｌ２が大きくなるので好ましくない。

又、ＬａＦ３とＧｄＦ３を、化学的耐久性を良くする目
的で５％以下で含有させることができる。

その理由は、その吊が５％を超えると？Ｌ２が大きくな
るので好ましくないからである。

［実施例］次に、実施例により本発明をさらに詳しく説明するが、
本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。

なお、実施例１〜５はＰ２０ｓを出発原料に含有してい
ないものであり、実施例６〜９はＰ２Ｏ５を含有してい
るものである。

（実施例１）出発原料として、ＡＩｔ　Ｆ３、ＹＦ３　、ＭＧＦ２、
ＣａＦ２、ＳｒＦ２、ＢａＦ２、Ｎｄ「３を用いて、組
成比がそれぞれモル％で３７．０％、１２゜９％、８８
３４％、２５．０％、８．３４％、８゜３４％、０．１
０％となるように３（ｌ秤量混合し、金ルツボに入れ、
９００〜９５０℃、Ａｒ雰囲気で１〜２時間ガラスの溶
融を行った。溶融後、ガラス融液を金ルツボに入れたま
ま室温まで放冷してガラスを得た。得られたガラスには
結晶は析出していなかった。

そして、得られたガラスの特性の測定を次に示すように
して行った。

（？Ｌ２の測定）九２の測定は、方ラスのｎｄ及びνｄを測定し、次式（
ＩＩ）により算出した。

・　・　・　（ＩＩ）〈ガラスの安定性の評価〉ガラスの安定性の評価は、示差走査熱屋計（ＤＳＣ）を
用いて、結晶化による発熱１（Ｑ）及び次式（ＩＩＩ）
により行なった。

Ｓ＝　　（Ｔｃ−ＴＯ）／　　（１１−Ｔｃ）　　　　
（ＩＩＩ）Ｔｃ−結晶化温度　　　１゛ｑ−ガラス転移
点下見＝液相濡度発熱１ｉｔ（Ｑ）は少ないほど、又はＳは大きいほどガ
ラスの結晶化に対する安定性は高いものであり、発熱蟻
が３６ｃａｌ／ｇ以下又は、Ｓが０．９５以上のものを
ガラスの結晶化に対する安定性が高いものとした。なお
、３６ｃａｌ／ｇ以下でかつＳが０．９５以上のものが
さらに安定性が高いことは言うまでもない。

これらの結果をガラス組成と共に表１に示す。

これらの結果から本実施例のガラスは′ｒＬ２が０゜４
４と小さく、Ｓは０．７１と０．９５よりわずかに小さ
いが、Ｑが３６ｃａｌ／ｇと少なくガラスの結晶化に対
する安定性も高いものであった。

（実施例２〜５）出発原料として、実施例１で用いた原料と同様のものを
用いて、ガラス組成を種々変化させた他は実施例１と同
様にしてガラスを作成した。得られたガラスには、結晶
は析出していなかった。これらのガラスを実施例１とＩ
ＥＪｍに′ｒＬ２、Ｑ及びＳを測定した。これらの結果
をガラス組成と共に表１に示す。これらの結果より？Ｌ
２は０．４５以下と小さいものであり、Ｑは実施例５が
３７ｃａｌ／グの他は３５Ｃａｌ／ｇ以下と小さく、Ｓ
は０．９６以上と大きくガラスの結晶化に対する安定性
に優れたものであった。

（実施例６〜９）出発原料として、実施例１で用いた原料の他にＰ２Ｏ５
を用いて、ガラス組成を種々変化させ、全量で５０ｇと
なるように秤量混合した他は実施例１と同様にしてガラ
スを作成した。得られたガラスには、結晶は析出してい
なかった。これらのガラスを実施Ｐｓｌとｎ様に７ｔ２
、Ｑ及びＳを測定した。これらの結果をガラス組成と共
に表２に示す。これらの結果より′ｒＬ２は０．４８以
下と小さいものであり、Ｑは３５ｃａｌ／９以下と少な
く、Ｓは１．６３以上と大きくガラスの結晶化に対する
安定性に優れたものであった。

さらに、実施例１〜５及び実施例６〜９について、蛍光
寿命及び蛍光強度を測定した。

蛍光寿命及び蛍光強度の測定は次の様に行った。

（蛍光、ｗ６？１の測定）６面を光学研磨した２５ａＸ２５順×５１ｍのガラスに
ｘｅフラッシュランプからの光を照射したどき、ガラス
から発光する光のうち１．０６ｍの光だけを分光器によ
りとらえ、その発光時間を測定した。

（蛍光強度の測定）６面を光学研磨した２　５＃Ｘ　２５＃Ｘ　５＃ｌのガ
ラスにＣＷのＸｅランプからの光を黒用したとき、ガラ
スから発光する光を１〜１．２血の鞘囲で測定した。

蛍光寿命（τ）の値を表１及び表２に示す。又、実施例
１〜５の蛍光寿命とＮｄＦ３ｆｆ１ｔとの関係を第１図
の実線１に、実施例６〜９の蛍光寿命とＮｄＦ３ｆｆ１
との関係を第１図の破線２に示す。表１、表２及び第１
図からＮｄＦ３の量が１．５モル％以下であれば本発明
のレーザガラスの蛍光寿命は４００μｓ以上と長いもの
であることがわかる。

（以下余白〉又、実施ｆＭ１〜５の蛍光強度とＮｄＦ３Ｍとの関係を
第２図の実線３に、実施例６〜９の蛍光強度とＮｄＦ３
１度ｉとの関係を第２図の酸１１４に示す。

第２図からＮｄＦ３の量が０．７〜２，３モル％の範囲
で特に蛍光強度が高くなっていた。

レーザの蓄積エネルギーΔＮは活性化イオン濃度Ｎｏと
ボンピング効率ｐと蛍光寿命〈τ〉に比例し、次式（ｒ
Ｖ）で表わされる。

ΔＮＣＸ：Ｎｏｔ）τ　　　（ｒＶ）で表わされる。つまり蓄積エネルギーΔＮは活性イオン
の濃度が高いか又は蛍光寿命が長いほど、蓄積エネルギ
ーが大きいものとなる。しかしながら、活性イオン濃度
が大きくなり過ぎると第２図からもわかるように非軸射
遷移が増し蛍光強度（発光効率）が低下するいわゆる濃
′度消光が生じる。

従って、本発明において、ＮｄＦ３の損が０゜７〜１，
５モル％の範囲のガラスが特に、′ｒＬ２が小さく蓄積
エネルギーが大きいもので、大出力用レーザノブラスと
して有用である。

又、実施例１〜９のガラスはＰ２０ｓを含有しないか、
あるいは３右しても非常に少ないので、ガラス溶融中又
は成形中にＰＯＦ３ガスによる泡の発生がなくガラスの
均一性にも優れていた。

［発明の効果］以上詳述したように、本発明のレーザガラスはフッ化物
ガラス又はＰ２０ｓを少蹟含んだフッ化物ガラスであり
、ガラスの結晶化に対づ゛る安定性に優れ、？Ｌ２が０
　、５　ｘ　１０４３　ｅ、ｓ、ｎ、より小サイ値をも
つレーザガラスとなる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例１〜５及び実施例６〜９の・蛍
光寿命とＮｄＦ３濃度との関係を示ず図。第２図は本発明の実施例１〜５及び実施例６〜９の蛍光
強度とＮｄＦ３１度との関係を示す図。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）モル％にして、ＡｌＦ＿３が３２〜４０％、ＹＦ
＿３が５〜２０％（ただし５％は含まない）、ＭｇＦ＿
２が７〜９％、ＣａＦ＿２が２０〜２８％、ＳｒＦ＿２
が７〜９％、ＢａＦ＿２が７〜９％、かつＭｇＦ＿２と
ＣａＦ＿２とＳｒＦ＿２とＢａＦ＿２との含量が４０〜
５５％、ＮｄＦ＿３が０．１〜４．５％であることを特
徴とするレーザガラス。
（２）モル％にして、ＡｌＦ＿３が３２〜４０％、ＹＦ
＿３が５〜２０％（ただし５％は含まない）、ＭｇＦ＿
２が７〜９％、ＣａＦ＿２が２０〜２８％、ＳｒＦ＿２
が７〜９％、ＢａＦ＿２が７〜９％、かつＭｇＦ＿２と
ＣａＦ＿２とＳｒＦ＿２とＢａＦ＿２との含量が４０〜
５５％、ＮｄＦ＿３が０．１〜４．５％、Ｐ＿２Ｏ＿５
が０．０１〜５％であることを特徴とするレーザガラス
。