JPH0920529A - Glass composition and its production - Google Patents

Glass composition and its production

Info

Publication number
JPH0920529A
JPH0920529A JP7170590A JP17059095A JPH0920529A JP H0920529 A JPH0920529 A JP H0920529A JP 7170590 A JP7170590 A JP 7170590A JP 17059095 A JP17059095 A JP 17059095A JP H0920529 A JPH0920529 A JP H0920529A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
glass
chromium
glass composition
composition
gas
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.)
Granted
Application number
JP7170590A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP3301036B2 (en
Inventor
Koichi Hoshino
耕一 星野
Makoto Shimizu
誠 清水
Shoichi Sudo
昭一 須藤
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Nippon Telegraph and Telephone Corp
Original Assignee
Nippon Telegraph and Telephone Corp
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Nippon Telegraph and Telephone Corp filed Critical Nippon Telegraph and Telephone Corp
Priority to JP17059095A priority Critical patent/JP3301036B2/en
Publication of JPH0920529A publication Critical patent/JPH0920529A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP3301036B2 publication Critical patent/JP3301036B2/en
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Landscapes

  • Glass Compositions (AREA)
  • Hard Magnetic Materials (AREA)
  • Lasers (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To produce a glass composition, having a remarkably wide wavelength region capable of manifesting laser oscillating or optical amplifying actions and capable of using the central wavelength thereof for laser or optical amplification located at 1.3-1.5μm important to the optical communication wavelength region and realizing permanent magnet characteristics alone. SOLUTION: This glass composition comprises 10-75mol% one or more alkaline carbonates or oxides of Be<2+> , Mg<2+> , Sr<2+> , Ba<2+> , etc., with Ca<2+> as the center and further contains fine particles of CrO2 and Cr<4+> ions. The glass composition is produced by including Cr ions in a glass having the alkaline carbonate or oxides thereof as a main composition and preparing the glass composition with a mixed gas of an inert gas such as He, Ne, Ar, Kr or Xe with at least one gas selected from O2 , H2 , CO and CO2 gases as an atmospheric gas.

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。
TECHNICAL FIELD The present invention relates to a glass composition and a method for producing the same, and more particularly to magnetic measurement, magnetic processing, powder permanent magnets used for magnetic powder, and optical measurement, optical processing,
The present invention relates to a technique effectively applied to a laser used in optical communication or the like or a glass composition having an optical amplification effect.

【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 particles are dispersed in a non-magnetic material, an ESD (Elongated Single)
Domain) magnets, magnets in which magnetic metal is filled in anodized porous aluminum oxide film, and plastic magnets in which barium ferrite, rare earth cobalt compound, etc. are mixed with rubber or resin are known. .
These are complicated in the magnet manufacturing process such as using electroplating method in a harmful metal salt solution or requiring repeated operation of high temperature heat treatment, and have a large magnetic variation 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: Material with garnet crystal structure) or Y 2 SiO 5 and Mg 2 S
Single crystal lasers such as iO 4 are known, but in all of these examples, Cr ions are contained in the crystal lattice, and they 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。
Most of the Cr-doped glasses that are generally produced contain Cr ion valences of 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 above-mentioned composite type magnet in which the above-mentioned conventional magnetic fine particles are dispersed in a non-magnetic material is used in a metal salt solution by electroplating or by high temperature heat treatment. There is a problem that the magnet manufacturing process is complicated, such as requiring repeated operations, and the magnetic fluctuation is large with respect to the operating temperature, so that the temperature stability of the magnet characteristics and the weather resistance are not sufficient.

【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。
In addition, in the example in which the Cr 4+ ion is contained in the glass, there is a problem that the emission intensity is extremely small because the content rate of the Cr 4+ ion 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。
The object of the present invention is to have a ferromagnetic property applicable to powder permanent magnets and to have a remarkably wide wavelength range exhibiting a laser oscillation or optical amplification action, and its central wavelength is important for the optical communication wavelength range. It is an object of the present invention to provide a technique capable of obtaining optical characteristics that can be used for a laser or an optical amplifier having a wavelength 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 this specification and the accompanying drawings.

【0009】[0009]

【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
に、本発明は、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,Kr,Xe等の不
活性ガスと、O2,H2,CO,CO2及び塩化クロミル
(CrO2Cl2)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CrO2微粒子を分散含有せしめるこ
とを見出した。
In order to achieve the above-mentioned object, the present invention was conducted to investigate the light emitting action of glass having a transition metal ion as an active ion. Inert gas such as He, Ne, Ar, Kr, and Xe used in the atmosphere during melting and reheating treatment by adding the above Cr dopant material to the glass having the main composition, and O 2 , H 2 , CO, By controlling the redox equilibrium with a mixed gas with at least one gas selected from CO 2 and chromyl chloride (CrO 2 Cl 2 ) gas,
It has been found that fine CrO 2 fine particles are dispersedly contained in glass.

【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. A wide range of optical amplification is possible. Also,
By applying the ferromagnetic property expressed by CrO 2 fine particles in glass and crushing it into a powder form, an optimum magnetic powder as a raw material of the present invention can be obtained. 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 glass having alkaline earth divalent ions as a main composition, a wide band of 1.3 to 1.5 μm band which is important as a practical communication wavelength of optical communication. It is possible to obtain a glass composition having a combination of a fluorescent property that can be configured for an optical amplifier and a ferromagnetic property that can be applied to a powder permanent magnet having a wide range of applications.

【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 one selected from the group consisting of beryllium, magnesium, calcium, strontium, barium carbonate or oxide.
A glass composition containing 10 to 75 mol% (mol%) of one or more kinds of compounds, and 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, 10 parts of an alkaline earth oxide of at least one of BeO, MgO, CaO, SrO and BaO is contained in the crucible.
1 to more than one compound selected from the group consisting of metal chromium, chromium oxide, chromium sulfide, chromium chloride, chromium nitrate, chromium hydroxide, or organic chromium compound and containing mol% to 72 mol%. A chromium-doped glass raw material containing a glass raw material is blended, and the chromium-doped glass raw material is mixed in an atmosphere of a gas selected from one or more of inert gas, oxygen gas, hydrogen gas, carbon monoxide gas and carbon dioxide gas. It is produced by heating and melting, quenching the molten chromium-doped glass raw material, and reheating the quenched chromium-doped glass raw material to a temperature not lower than the glass transition temperature and not higher than the softening point temperature.

【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 method for producing a glass composition is crushed into glass powder, and an organic resin raw material is mixed with the glass powder, and a pressure and a magnetic field orthogonal to each other are applied. Compress and mold.

【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
If it is less than%, the magnetic properties and the emission intensity are significantly reduced. Further, when the alkaline earth oxide is 75 mol% or more, there is a problem that vitrification formation becomes difficult. The content of Cr ions is 10 to 50,000 ppm on a weight basis, and the optimum addition amount range is 200 to 5,000 ppm. If the content of Cr ions is less than this range, the effect is not obtained, while if it exceeds the range, the effect 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:
It 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 0 to 50 mol% of SiO 2 , GeO 2 , and SnO 2 ,
In addition, CeO 2 , SnO, Sb 2 O 3 and the like are contained as the thermal reducing agent in an amount of several mol%. 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。
[Formula 1] [SiO 2 + GeO 2 + SnO 2 ]: 0 to 50 mol
%, Preferably 5 to 15 mol%, is a glass composition. Here, mol% of all 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, and trivalent glass components that contribute to the 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%,
[Formula 2] [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%,
[Formula 3] [ZnO + CdO + PbO]: 0 to 40 mol
%, Preferably 15-25 mol%,

【0022】[0022]

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

【0023】[0023]

【数5】〔TiO2+ZrO2〕:0〜40mol%,好ま
しくは10〜20mol%,
## EQU5 ## [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%,
## EQU7 ## [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 constitutional 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 Be 2+ , Mg 2+ ,
This is a glass composition in which a carbonate or oxide of Ca 2+ , Sr 2+ , Ba 2+ is a main component, and trivalent ions such as aluminum oxide, gallium oxide and indium oxide are introduced into this. This composition is characterized by charge compensation of Cr ions doped with a large amount of alkaline earth divalent ions such as Ca 2+ and Mg 2+ , which are the main components, and the melting atmosphere at the time of glass melting can be adjusted as necessary. The glass is melted by adjusting it to an oxidizing or reducing atmosphere to produce CrO 2 fine particles and Cr 3+ , Cr 4+ in the glass melt, and then the reheating treatment is carried out, so that the Cr ions remaining in the glass Is synthesized into CrO 2 fine particles. In this glass system, Cr 4+ ions and CrO are controlled by controlling the reheating temperature and the atmosphere gas composition.
It is possible to mix two fine particles at the same time, and as a result, the broadband 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 formed in the melt tend to increase their content concentration in proportion to the increase in the composition ratio of the alkaline earth oxide in the glass composition. When the composition is 50 mol% or more, the tendency becomes more remarkable. Also, Cr due to divalent alkaline earth ions
The effect of 4+ ion generation is Be 2+ , Mg 2+ , Ca 2+ , S
In order of r 2+ and Ba 2+ , in order to increase the production efficiency of Cr 4+ ions, Be 2+ and M having a relatively small ion radius are used.
It is preferable to use compositions 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 3
The thermal characteristics such as glass transition temperature and melting point can be adjusted by adding valent and pentavalent ions, and as a result, stable formation of glass can be achieved. Also, by replacing a part of Al 2 O 3 with another trivalent ion, it is possible to adjust the thermal characteristics similar to the effect of adding the divalent ion. On the other hand, part of CaO is PbO
The melting point of glass can be significantly lowered by substituting with, and the vitrification range can be expanded by substituting P 2 O 5 .

【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 is Be 2+ , Mg 2+ , C
A glass composition in which trivalent ions such as scandium oxide, yttrium oxide, and lanthanum oxide are introduced into a composition containing a carbonate or oxide of a 2+ , Sr 2+ , Ba 2+ as a main component. Also in this glass system, Cr 4+ ions and CrO
2 Fine particles can be generated, and the broadband emission characteristics and ferromagnetic characteristics can be provided. This composition gives higher emission intensity than the first glass composition, but this is due to the increase in the concentration of Cr 4+ ions generated in the glass melt. The cause of this is that, in addition to the alkaline earth oxide ion, Sc 3+ , Y 3+ and La are used for the generation of Cr 4+ ion.
This is probably due to the effective action of 3+ . In any case, with this glass composition, a large luminescent property can be obtained due to its active ion effect. This glass composition has a melting temperature of 50 to 2 as compared with the first group.
Although the temperature rises by 00 ° C., in this glass system as well, stabilization of the glass can be achieved by substituting a part of the composition with monovalent, divalent, trivalent, tetravalent and pentavalent ions as in the first group. The thermal characteristics 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 Be 2+ , Mg 2+ , C
It is a composition comprising a carbonate or oxide of a 2+ , Sr 2+ , Ba 2+ and titanium oxide or zirconium oxide. The compositional feature of this glass is that it can be formed without aluminum oxide. In this glass system as well as in the first group, Cr 4+ ions and C
The rO 2 fine particles can be produced, and the above-mentioned broadband emission characteristics and ferromagnetic characteristics can be provided. In addition, 1, 2, 3,
By substituting a part of the composition with tetravalent and pentavalent ions,
Controls 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 Materials) As the dopant materials contained in the glass compositions shown in Tables 1 and 3 to 4, metal chromium and chromium oxides (CrO, Cr 2 O 3 , CrO 2 ,
CrO 3 ), chromium sulfide (Cr 2 (SO 4 ) 3 · nH
2 O), chromium chloride (CrCl 3 .6H 2 O), chromium nitrate (Cr (NO 3 ) 3 .9H 2 O) and chromium hydroxide (Cr (OH) 3 .nH 2 O) were used. Doped Cr
Ions take a valence state according to various sites in the glass, but when using the glass compositions of Table 1 and Tables 3 to 4 of the glass composition table, there is a difference in degree in all chromium dopant materials. Of Cr 4+ active ions of 1.1 to 1.7 μm
It was confirmed that the fluorescence characteristics and the ferromagnetic characteristics were obtained in a wide wavelength band over the range. In particular, glass using metallic chromium and chromium oxides (CrO, Cr 2 O 3 , CrO 2 , CrO 3 ) as dopants has characteristics that fluorescence intensity and residual magnetic flux density are much higher.

【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 composed of the glass composition and the Cr dopant material described above has a Cr ion concentration of 10 ppm.
If it is above, all will show the fluorescence spectrum similar to FIG. 1, and will be 1.2-1.7 by YAG laser excitation.
Laser oscillation was confirmed in the wavelength range of μm, and when the Cr ion concentration was 100 ppm or more, ferromagnetic properties applicable to the powder permanent magnet were 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。
Regarding the state of Cr in the glass, by analogy with the results of observation with a transmission electron microscope, the binding state is C.
In addition to the rO 2 oxide, the existence of a complex oxide of chromium and a trivalent oxide such as Al, Sc, Y, and La is considered. In addition to these, in the state of ions, there are trivalent to pentavalent ions such as Cr 3+ , Cr 4+ , Cr 5+ . Among these, CrO 2 oxide and Cr 4+ ion strongly influence the formation of the tetravalent ligand field as described above, the alkaline earth oxide, and the oxide composition of yttrium / lanthanum and the atmosphere during glass production. It is highly dependent 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, the glass composition has Be 2+ , Mg 2+ , C
a 2+ , Sr 2+ , Ba 2+ containing one or more carbonates or oxides of 10 to 75 mol%, and the heating temperature and its atmospheric gas composition during glass melting and reheating treatment. By strict control, chromium ions are oxidized or reduced to a tetravalent state, and further, CrO 2 fine particles are generated by an oxidation reaction with non-bridging oxygen or the like, and a powder permanent magnet or a glass composition for laser / light amplification is produced. I am trying.

【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 glass of the present invention was produced by the crucible melting method. On the other hand, CrO generated in the glass
(2) As a method for producing fine particles, the above-described metallic chromium and chromium compounds are subjected to charge compensation with alkaline earth divalent ions, and the melting atmosphere composition is controlled to an oxidizing or reducing atmosphere as necessary to melt the glass. 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 when melting the glass is
In order to use the above-mentioned gas species as the oxidizing atmosphere, pure oxygen gas in the inert gas is 0.01 to 0.1% by volume, and when used as the reducing atmosphere, in the inert gas. And hydrogen or CO 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 higher than the glass transition point, and
By performing reheating treatment in the temperature range below the softening point,
A part of the Cr ions remaining in the glass can be produced 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 their size is about 50 in length.
˜100 nm, width about 5-20 nm. The reheating treatment temperature is 500 to 800 ° C., and the atmosphere gas composition is the same as the above atmosphere gas composition. If the production conditions are out of this range, the amount of Cr ions to be synthesized into CrO 2 fine particles will decrease, and the particle size will fluctuate, resulting in a significant decrease in 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 to the glass composition in advance, the amount of CrO 2 synthesized in the reheating step is increased. In addition to the above-mentioned production conditions, it is preferable to use these thermal reducing agents in combination for the synthesis of CrO 2 .

【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 shows 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 to 100 nm and a width of about 5 nm.
Needle-like particles having a size of ˜20 nm are formed and distributed in a random state. Ferromagnetic characteristics shown in FIG. 2 this CrO 2
Although caused by the appearance of the fine particles, the individual CrO 2 fine particles are in a state of being covered with the surrounding glass, and therefore the CrO 2 fine particles do not directly coalesce even during the pulverization, and the coercive force due to the magnetic interaction is rapidly increased. It has a feature that can prevent the deterioration.

【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。
Suitable magnetic powder can be obtained by crushing this glass into powder. The powder magnet of the present invention is obtained by crushing this glass into a fine powder of about 1 μm or less, and then compression-molding in a magnetic field so that the pressing direction and the applied magnetic field are at right angles,
A thermosetting organic resin is used as a binder to solidify to obtain a permanent magnet.

【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 powdered permanent magnet according to the present invention is different from the above-mentioned conventional magnets in that it does not change magnetically with respect to temperature changes, has excellent weather resistance, and does not lower the coercive force during powder compaction and is easy to manufacture. It is a composition of a permanent magnet.

【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 not only as a laser oscillating material and a light amplifying material but also as a powder magnet material by itself. In particular, if this material is processed into a fiber as an optical amplification material, an optical amplifier with an optical band that can be applied to the entire wavelength range of 1.3 to 1.5 μm, which is the practical wavelength of optical communication, is realized, and the reliability of communication system is improved. It is possible to achieve economic efficiency.

【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。
In the glass composition for laser or optical amplification according to the present invention, a crucible melting method is used as a glass manufacturing method, the melting temperature is controlled within a range of 1450 to 1600 ° C., and He, Ne, Ar, and A mixed gas of an inert gas such as Kr and Xe and at least one gas selected from O 2 , H 2 , CO and CO 2 gas 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 cooling the molten glass to room temperature in the atmosphere or the inert gas, 500
After reheat treatment at ~ 800 ° C for 10 hours or more,
It was gradually cooled to room temperature at a cooling rate of 0.5 to 2 ° C./min. He, Ne, Ar, Kr, X are used as this atmosphere gas.
A mixed gas of an inert gas such as e and at least one gas selected from O 2 , H 2 , CO, and CO 2 gas 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 reheat treatment, the Cr ion valence in the glass can be controlled to a desired Cr ion valence depending on the treatment conditions, and the Cr ion of Cr can be controlled.
The synthetic reaction to form O 2 oxide fine particles also proceeds. As a result, the reheating treatment increases the content concentration of CrO 2 oxide fine particles in the glass.

【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 optical amplifying action in a bulk form, but also in an optical waveguide or an optical fiber in which a region centering on the core portion is doped with Cr ions. It showed a similar effect. As a manufacturing method thereof, a conventional method can be applied.
For example, as an optical fiber manufacturing method, a rod-in-tube method or a method of putting the glass composition of the present invention in a glass tube of the present composition containing no quartz glass and Cr and drawing it 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-purpose crucible melting method is used as a glass manufacturing method. Since it is possible to synthesize CrO 2 fine particles and Cr 4+ ions by an easy method such as controlling the heating temperature and the composition of the atmosphere gas during melting of glass and subsequent reheating, it is extremely advantageous for glass production. It 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, Cr synthesized by this manufacturing method
O 2 oxide and Cr 4+ ions have a characteristic that they can be applied to a wide variety of dopant agents because they do not largely depend on the chemical bonding state of the dopant material and the ionic valence thereof. Moreover, CrO 2 oxide fine particles and Cr 4+ ions are regenerated in the element or the fiber by forming the element from the molten glass or performing the same treatment as the reheating treatment after the fiber is manufactured. 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。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Hereinafter, embodiments of the present invention will be described 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 explaining the embodiments, parts having the same functions are designated by the same reference numerals, and the repeated description thereof 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 is a glass composition of one 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 CrO used in the powder permanent magnet according to the present invention.
FIG. 2 is a schematic view of a glass with two fine particles dispersed therein, observed by a transmission electron microscope. In FIG. 1, the horizontal axis represents the wavelength (Wavelength) and the vertical axis represents the fluorescence intensity (Fluoresence 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 optical 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, after thoroughly mixing carbonates or oxides, which are glass raw materials, in an agate mortar, 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%. 2 to 20 ° C / min from room temperature in an atmosphere furnace consisting of
After heating at a temperature rising rate of min and holding at 1000 ° C for 1 hour to deaerate water and adsorbed oxygen in the glass raw material, 2 ° C
/ 16 to 16 at a heating rate of / min to 20 ° C / min
The temperature was controlled to 00 ° C., and the temperature was maintained at the same temperature for 30 to 90 minutes for melt synthesis. Melt-synthesized glass is 600-75
The glass melt was poured onto a mold preheated to 0 ° C. and 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 is changed to He, Ne, A.
Inert gas such as r, Kr, Xe and oxygen concentration of 0.05 to
600 to 7 in the electric furnace controlled in the range of 0.1%
Hold at 50 ℃ for 10 hours, then 0.5 ℃ / min (min)
It was gradually cooled to room temperature at a rate of ~ 2 ° C / min (min). The gradually cooled glass was cut into a plate shape of 10 mm × 20 mm × 2 t mm, and the cut surface was polished up to the No. 4000 equivalent.

【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。
The fluorescence measurement of glass has an oscillation wavelength of 1.06.
When a wavelength range from 1100 to 1700 nm was measured by a spectroscopic optical system using cooling Ge as a detector and using YAG laser light of μm as excitation light, the same fluorescence spectrum as in FIG. 1 was obtained. The results of this glass-based fluorescence measurement are shown in Table 2.
Shown in As shown in Table 2, the fluorescence intensity is calcium oxide,
It can be seen that the composition largely depends on the magnesium oxide composition and the oxygen concentration in the molten 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 produced by the rod-in-tube method, using a quartz glass tube as the clad glass or a glass of sample No. 8 not doped with Cr, and inserting the glass composition shown in Table 1 as the core glass. Drawing was performed with a drawing device.

【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 A glass composition shown in Table 1 was directly added to 2 m.
The center wavelength is 1.
It was fixed in a laser cavity with a 4 μm narrow band filter. 200m of 1.06μm YAG laser light from one side
An output of 100 mw was obtained when w was incident. 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 a matrix for laser or light amplification. 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 molten atmosphere in the same manner as the above-mentioned fluorescence characteristics, and the calcium oxide composition is 50 mol% (mol%) and the magnesium oxide is 3 mol.
% Or more of a glass composition, and using a mixed gas of oxygen and 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. This significantly increased the oscillation efficiency.

【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 greatly changed depending on the glass composition and the atmosphere gas composition.
This is because the content of Cr 4+ ions, which become active ions, greatly varies depending on the glass composition and the atmosphere gas composition. According to the method for producing a composition for laser and optical amplification which is the present invention, by using an alkaline earth compound as a main composition in a glass composition and precisely controlling the oxygen concentration in the atmosphere gas, CrO 2 fine particles can be obtained. The synthetic reaction of particles could be accelerated.

【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 crushed using a ball mill or a stamp mill to prepare glass powder having a crushed 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 and make the pressurizing direction and the applied magnetic field direction at right angles, and apply force 3 tons / cm 2 . Compression molding was performed under the condition of a magnetic field of 15 kilogauss (KG). This 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, coercive force was 570 oersted (Oe). It should be noted that since the density is increased by increasing the applied pressure during the manufacture of the magnet, the saturation magnetization and the residual magnetization are increased and the quality of the magnet is improved.

【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
l%) was synthesized by the same method as in Example 1 above. This glass system is a glass composition obtained by adding the Y 2 O 3 and La 2 O 3 compositions to the composition of Table 1 above. Also in this glass composition, the same fluorescence spectrum as in FIG. 1 was obtained. In this glass system, an increase in fluorescence intensity could be achieved by increasing the composition of yttrium oxide and lanthanum oxide, and combining the optimum atmospheric gas composition. In particular, a glass composition having a yttrium oxide composition of 5 mol% or more and a lanthanum oxide composition of 7 mol% or more having an oxygen concentration of the atmosphere gas of 0.01 to
The fluorescence intensity increased remarkably in the range of 0.001%. Also in this glass composition, fiberization was achieved 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 yttrium oxide in the glass composition of Table 2 and the increase in the fluorescence intensity with the increase in the lanthanum oxide composition are 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 is shown 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 remarkably widened, and more effective control is possible 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 crushed using the crusher to prepare a glass powder having a crushed particle size of 1 μm or less. Kneaded with. Next, this mixture is put into a non-magnetic mold, the pressing direction and the applied magnetic field direction are perpendicular to each other, and the mixture is heated at 120 ° C. for 1 hour under the conditions of a pressing force of 3.5 ton / cm 2 and an applied magnetic field of 13 KG, and compression molding. did. This magnet has a density of 4.5 g / cm 3 and a magnetic property of saturation magnetization (4πI
s) 280 G, residual magnetic flux density (4πIr) 247 G, and coercive force 650 Oe. The powder magnet manufactured 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
l%) was synthesized by the same method as in Example 1 above. The characteristic of this glass system is that the calcium oxide composition is 30 mol%
The following is that aluminum oxide is not 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 above. This glass composition was also made into fibers by the method of Example 1, and laser characteristics having the same oscillation characteristics and oscillation efficiency as those of Example 1 were obtained. Also,
Even in this glass composition, the residual magnetic flux density and the coercive force are slightly reduced as compared with Examples 1 and 2, but the magnetic properties are exhibited, and as an application thereof, a powder magnet can 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 measurement results of the 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-mentioned embodiment, it is possible to apply to the powder permanent magnet with all the above-mentioned glass compositions,
Moreover , a laser or optical amplifier having Cr 4+ ions as the active center can be constructed.

【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。
The inventions made by the present inventor are as follows.
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, when a laser or an optical amplifier using a glass composition is formed, practical communication including 1.3 to 1.5 μm, which is the most important in optical communication, is performed. It is possible to obtain an unprecedented breakthrough laser or optical amplifier that can cover the entire wavelength range.

【図面の簡単な説明】[Brief description of 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 according to 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 according to 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 CrO 2 used in a powder permanent magnet according to the present invention
It is a schematic diagram of a 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
... Sizes of acicular CrO 2 particles, 3 ... main glass, 4 ... CrO 2 particles.

Claims (3)

【特許請求の範囲】[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 carbonates or oxides of beryllium, magnesium, calcium, strontium, barium are used.
To 75 mol% of CrO 2 fine particles and Cr 4+
A glass composition containing an ion.
【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 the crucible
10 mol% to 72 mol% of an alkaline earth oxide containing at least one of O and BaO, and metal chromium, chromium oxide, chromium sulfide, chromium chloride,
A step of blending a chromium-doped glass raw material containing one or more compounds selected from the group consisting of chromium nitrate, chromium hydroxide, or an organic chromium compound and a glass raw material; 1 from oxygen gas, hydrogen gas, carbon monoxide gas, and carbon dioxide gas
A step of heating and melting in an atmosphere of a gas selected from one or more kinds, a step of rapidly cooling the chromium-doped glass raw material, and reheating the chromium-doped glass raw material to a temperature not lower than the glass transition temperature and not higher than the softening point temperature. The method for producing a glass composition, comprising:
【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 crushing the glass composition formed by the method for producing a glass composition according to claim 2 into glass powder, and a step of mixing the glass powder with an organic resin raw material, and mutually A method for producing a glass composition, comprising a step of applying compression and a magnetic field orthogonal to each other to perform compression molding.
JP17059095A 1995-07-06 1995-07-06 Glass composition and method for producing the same Expired - Fee Related JP3301036B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP17059095A JP3301036B2 (en) 1995-07-06 1995-07-06 Glass composition and method for producing the same

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP17059095A JP3301036B2 (en) 1995-07-06 1995-07-06 Glass composition and method for producing the same

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPH0920529A true JPH0920529A (en) 1997-01-21
JP3301036B2 JP3301036B2 (en) 2002-07-15

Family

ID=15907664

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP17059095A Expired - Fee Related JP3301036B2 (en) 1995-07-06 1995-07-06 Glass composition and method for producing the same

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP3301036B2 (en)

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006229134A (en) * 2005-02-21 2006-08-31 Toyota Gakuen Optical amplifying medium, its manufacturing method and optical amplifier
CN103979797A (en) * 2014-05-23 2014-08-13 南通市中友钢化玻璃制造有限公司 Production technology of permanent-magnetic glass
TWI608680B (en) * 2015-08-24 2017-12-11 曼瑟森三汽油公司 System for reclaiming, rebalancing and recirculating laser gas mixtures used in a high energy laser system
CN109316046A (en) * 2018-11-21 2019-02-12 湖北华强日用玻璃有限公司 A method of magnetic conducting and heating body is made with full glassware
CN110128014A (en) * 2019-06-03 2019-08-16 湖北华强日用玻璃有限公司 A kind of overall height Pyrex magnetic conduction heating vessel preparation process
CN113224222A (en) * 2021-05-08 2021-08-06 昆明理工大学 Preparation method of LED plant lamp light-emitting chip
CN113454035A (en) * 2019-01-29 2021-09-28 康宁公司 Method for reducing chromium oxidation state during processing of glass compositions

Cited By (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006229134A (en) * 2005-02-21 2006-08-31 Toyota Gakuen Optical amplifying medium, its manufacturing method and optical amplifier
CN103979797A (en) * 2014-05-23 2014-08-13 南通市中友钢化玻璃制造有限公司 Production technology of permanent-magnetic glass
TWI608680B (en) * 2015-08-24 2017-12-11 曼瑟森三汽油公司 System for reclaiming, rebalancing and recirculating laser gas mixtures used in a high energy laser system
CN109316046A (en) * 2018-11-21 2019-02-12 湖北华强日用玻璃有限公司 A method of magnetic conducting and heating body is made with full glassware
CN109316046B (en) * 2018-11-21 2021-04-09 湖北华强日用玻璃有限公司 Method for manufacturing magnetic conductive heating element by using all-glass ware
CN113454035A (en) * 2019-01-29 2021-09-28 康宁公司 Method for reducing chromium oxidation state during processing of glass compositions
CN110128014A (en) * 2019-06-03 2019-08-16 湖北华强日用玻璃有限公司 A kind of overall height Pyrex magnetic conduction heating vessel preparation process
CN113224222A (en) * 2021-05-08 2021-08-06 昆明理工大学 Preparation method of LED plant lamp light-emitting chip
CN113224222B (en) * 2021-05-08 2023-08-29 昆明理工大学 Preparation method of LED plant lamp light-emitting chip

Also Published As

Publication number Publication date
JP3301036B2 (en) 2002-07-15

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN108025948B (en) Glass material and method for producing same
Wen et al. Optical properties of 3d transition metal ion-doped aluminophosphate glasses
CN104073879B (en) Bismuth displacement rare earth iron garnet single crystal and its manufacture method
JP3301036B2 (en) Glass composition and method for producing the same
JP2023508228A (en) Neodymium-iron-boron magnet material, raw material composition, manufacturing method, and application
US4808327A (en) Compositions of particulate magnetic oxides with a defect spinel structure, preparation thereof and application thereof
WO2018163759A1 (en) Glass material and method for manufacturing same
WO2016121655A1 (en) Glass material and method for manufacturing same
JP3884846B2 (en) Glass composition
JP2000302477A (en) Glass composition, its production and production of glass fiber
JPS6111892B2 (en)
JP2000053442A (en) Glass composition and its production
JPH09110459A (en) Glass composition and its production
JP4720730B2 (en) Optical element manufacturing method
US3652416A (en) Oxide magnetic materials
JP3301034B2 (en) Glass composition
JP2004221453A (en) Method of manufacturing dust core and dust core
JP3301035B2 (en) Method for producing glass composition
JPS6142105A (en) Manganese-zinc system ferrite material and magnetic core for high frequency power supply transformer
CN110234611B (en) Glass material and method for producing same
WO2023095675A1 (en) Glass material and magneto-optic element
JP7121337B2 (en) Glass material manufacturing method and glass material
JP2011011945A (en) Bi-SUBSTITUTED RARE-EARTH IRON GARNET SINGLE CRYSTAL AND METHOD FOR PRODUCING THE SAME, AND OPTICAL DEVICE
KR102357085B1 (en) Magnetic powder and manufacturing method of magnetic powder
JPS5864264A (en) Ferromagnetic amorphous oxide magnetic body and manufacture

Legal Events

Date Code Title Description
FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090426

Year of fee payment: 7

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090426

Year of fee payment: 7

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100426

Year of fee payment: 8

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100426

Year of fee payment: 8

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110426

Year of fee payment: 9

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees