JPH0948634A - 光機能性ガラス - Google Patents
光機能性ガラスInfo
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- JPH0948634A JPH0948634A JP19688395A JP19688395A JPH0948634A JP H0948634 A JPH0948634 A JP H0948634A JP 19688395 A JP19688395 A JP 19688395A JP 19688395 A JP19688395 A JP 19688395A JP H0948634 A JPH0948634 A JP H0948634A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 大型デバイスの作製が容易で、加工性並びに
コストに優れた光機能性ガラスを提供する。 【解決手段】 ガラス組成が次のいずれかの組合わせを
有し、光誘起屈折率効果、電気光学効果、第二高調波発
生効果を示す。 （１）Ｎｂ2 Ｏ5 、Ｔａ2 Ｏ5 、ＰｂＯ、Ｂｉ2 Ｏ3 の
少くとも１種と、ＳｉＯ2 、Ｂ2 Ｏ3 、ＧｅＯ2 の少く
とも１種のガラス形成成分 （２）Ｂ2 Ｏ3 およびＴｅＯ2 （３）ＺｎＯ、ＳｎＯの少くとも１種と、ＴｅＯ2 、Ｐ
2 Ｏ5 の少くとも１種のガラス形成成分。
コストに優れた光機能性ガラスを提供する。 【解決手段】 ガラス組成が次のいずれかの組合わせを
有し、光誘起屈折率効果、電気光学効果、第二高調波発
生効果を示す。 （１）Ｎｂ2 Ｏ5 、Ｔａ2 Ｏ5 、ＰｂＯ、Ｂｉ2 Ｏ3 の
少くとも１種と、ＳｉＯ2 、Ｂ2 Ｏ3 、ＧｅＯ2 の少く
とも１種のガラス形成成分 （２）Ｂ2 Ｏ3 およびＴｅＯ2 （３）ＺｎＯ、ＳｎＯの少くとも１種と、ＴｅＯ2 、Ｐ
2 Ｏ5 の少くとも１種のガラス形成成分。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は、光機能性ガラス
に関するものである。さらに詳しくは、この発明は、光
を利用した情報処理システムの基本技術である光信号の
増幅、変調、制御、そして、光の時空間情報の記憶のた
めに必要な種々の材料、デバイスの開発等に有用な、新
しい光機能性ガラスに関するものである。
に関するものである。さらに詳しくは、この発明は、光
を利用した情報処理システムの基本技術である光信号の
増幅、変調、制御、そして、光の時空間情報の記憶のた
めに必要な種々の材料、デバイスの開発等に有用な、新
しい光機能性ガラスに関するものである。
【０００２】
【従来の技術とその課題】マルチメディアに代表される
高度情報処理社会においては、大量の情報を超高速に処
理する必要がある。そのためには、従来のエレクトロニ
クスを中心とした情報処理システムに加え、光を使った
情報処理システムの実現が必須とされている。このよう
な光を使った情報処理システムの基本として、光信号の
増幅や変調や制御、光の時空間情報の記憶などのための
技術が必要となる。たとえば光の時空間情報の記憶方法
の一つとして、光誘起屈折率効果（フォトリフラクティ
ブ効果）を応用することが考えられている。この効果
は、光の干渉縞に対応して材料中に屈折率変化が誘起さ
れることを原理としているため、エレクトロニクス処理
では不可能な画像情報や立体情報の記憶などが可能とな
る。このような効果を示す材料としては、ＬｉＮｂＯ3
やＢａＴｉＯ3 などの強誘電体結晶が最もよく知られて
いる。また、このような強誘電体結晶は、電気光学効果
を有するため、電場を印加することによって屈折率変化
を誘起することが可能であり、光の偏光を利用した光制
御デバイスなどにも実用化されている。また、第二高調
波発生効果を有するため、レーザー光の波長を半分にし
て短波長化できるため、高密度化を目的とした光メモリ
ー用光源への応用をはじめ、種々の材料やデバイスの開
発が進められている。
高度情報処理社会においては、大量の情報を超高速に処
理する必要がある。そのためには、従来のエレクトロニ
クスを中心とした情報処理システムに加え、光を使った
情報処理システムの実現が必須とされている。このよう
な光を使った情報処理システムの基本として、光信号の
増幅や変調や制御、光の時空間情報の記憶などのための
技術が必要となる。たとえば光の時空間情報の記憶方法
の一つとして、光誘起屈折率効果（フォトリフラクティ
ブ効果）を応用することが考えられている。この効果
は、光の干渉縞に対応して材料中に屈折率変化が誘起さ
れることを原理としているため、エレクトロニクス処理
では不可能な画像情報や立体情報の記憶などが可能とな
る。このような効果を示す材料としては、ＬｉＮｂＯ3
やＢａＴｉＯ3 などの強誘電体結晶が最もよく知られて
いる。また、このような強誘電体結晶は、電気光学効果
を有するため、電場を印加することによって屈折率変化
を誘起することが可能であり、光の偏光を利用した光制
御デバイスなどにも実用化されている。また、第二高調
波発生効果を有するため、レーザー光の波長を半分にし
て短波長化できるため、高密度化を目的とした光メモリ
ー用光源への応用をはじめ、種々の材料やデバイスの開
発が進められている。
【０００３】しかしながら、これらの従来の材料は、い
ずれも単結晶材料であり、結晶の育成が困難であるた
め、大きなデバイスを作製できないことや作製コストが
高いこと、導波路や光ファイバーなどへのデバイス加工
が困難であること等の問題点があった。この発明は、以
上の通りの事情に鑑みてなされたものであって、従来技
術の問題点を解消し、これまでにない新しい光機能性ガ
ラスを提供することを目的としている。
ずれも単結晶材料であり、結晶の育成が困難であるた
め、大きなデバイスを作製できないことや作製コストが
高いこと、導波路や光ファイバーなどへのデバイス加工
が困難であること等の問題点があった。この発明は、以
上の通りの事情に鑑みてなされたものであって、従来技
術の問題点を解消し、これまでにない新しい光機能性ガ
ラスを提供することを目的としている。
【０００４】
【課題を解決するための手段】この出願の発明は、上記
の課題を解決するものとして、以下の光機能性ガラスを
提供する。すなわち、第１の発明として、ガラス組成
が、本質的にＮｂ2 Ｏ5、Ｔａ2 Ｏ5 、ＰｂＯおよびＢ
ｉ2 Ｏ3 のうちの少くとも１種の成分と、ＳｉＯ 2 、Ｂ
2 Ｏ3 およびＧｅＯ2 のうちの少くとも１種のガラス形
成成分とを含有し、光誘起屈折率効果、電気光学効果お
よび／または第二高調波発生効果を有する光機能性ガラ
ス（請求項１）と、その態様としての、ガラス組成が、
モル％表示で、Ｎｂ2 Ｏ5 およびＴａ2 Ｏ5 の少くとも
１種を２〜６０％、ＳｉＯ2 、Ｂ2Ｏ3 およびＧｅ2 Ｏ
2 のうちの少くとも１種を４０〜９８％含有する光機能
性ガラス（請求項２）、ガラス組成が、モル％表示で、
Ｎｂ2 Ｏ5 およびＴａ2 Ｏ5のうちの少くとも１種を２
〜３０％、ＳｉＯ2 、Ｂ2 Ｏ3 およびＧｅＯ2 のうちの
少くとも１種を４５〜８０％、並びにＬｉ2 Ｏ、Ｎａ2
Ｏ、Ｋ2 Ｏ、Ｒｂ2 Ｏ、およびＣｓ2 Ｏのうちの少くと
も１種を５〜２５％含有する光機能性ガラス（請求項
３）、そして、ガラス組成が、モル％表示で、ＰｂＯお
よびＢｉ2 Ｏ3 のうちの少くとも１種を１０〜６０％、
ＳｉＯ2 、Ｂ2 Ｏ3 およびＧｅＯ2 のうちの少くとも１
種を４０〜９０％含有する光機能性ガラス（請求項４）
を提供する。
の課題を解決するものとして、以下の光機能性ガラスを
提供する。すなわち、第１の発明として、ガラス組成
が、本質的にＮｂ2 Ｏ5、Ｔａ2 Ｏ5 、ＰｂＯおよびＢ
ｉ2 Ｏ3 のうちの少くとも１種の成分と、ＳｉＯ 2 、Ｂ
2 Ｏ3 およびＧｅＯ2 のうちの少くとも１種のガラス形
成成分とを含有し、光誘起屈折率効果、電気光学効果お
よび／または第二高調波発生効果を有する光機能性ガラ
ス（請求項１）と、その態様としての、ガラス組成が、
モル％表示で、Ｎｂ2 Ｏ5 およびＴａ2 Ｏ5 の少くとも
１種を２〜６０％、ＳｉＯ2 、Ｂ2Ｏ3 およびＧｅ2 Ｏ
2 のうちの少くとも１種を４０〜９８％含有する光機能
性ガラス（請求項２）、ガラス組成が、モル％表示で、
Ｎｂ2 Ｏ5 およびＴａ2 Ｏ5のうちの少くとも１種を２
〜３０％、ＳｉＯ2 、Ｂ2 Ｏ3 およびＧｅＯ2 のうちの
少くとも１種を４５〜８０％、並びにＬｉ2 Ｏ、Ｎａ2
Ｏ、Ｋ2 Ｏ、Ｒｂ2 Ｏ、およびＣｓ2 Ｏのうちの少くと
も１種を５〜２５％含有する光機能性ガラス（請求項
３）、そして、ガラス組成が、モル％表示で、ＰｂＯお
よびＢｉ2 Ｏ3 のうちの少くとも１種を１０〜６０％、
ＳｉＯ2 、Ｂ2 Ｏ3 およびＧｅＯ2 のうちの少くとも１
種を４０〜９０％含有する光機能性ガラス（請求項４）
を提供する。
【０００５】また、第２の発明として、ガラス組成が、
モル％表示で、Ｂ2 Ｏ3 を１５〜３０％、およびＴｅＯ
2 を７０〜８５％含有し、光誘起屈折率効果、電気光学
効果および／または第二高調波発生効果を有する光機能
性ガラス（請求項５）を提供する。さらに、第３の発明
として、ガラス組成が、本質的に、ＺｎＯおよびＳｎＯ
のうちの少くとも１種の成分と、ＴｅＯ2 およびＰ2 Ｏ
5 のうちの少くとも１種のガラス形成成分とを含有し、
光誘起屈折率効果、電気光学効果および／または第二高
調波発生効果を有する光機能性ガラス（請求項６）と、
その態様としての、ガラス組成が、モル％表示で、Ｚｎ
Ｏを１０〜４０％、ＴｅＯ2 を６０〜７５％、並びにＭ
ｇＯおよびＣｄＯの少くとも１種を２０％以下含有する
光機能性ガラス（請求項７）、ガラス組成が、モル％表
示で、ＳｎＯおよびＺｎＯのうちの少くとも１種を２０
〜７５％、Ｐ2 Ｏ5 を２５〜５０％、並びにＬｉ2 Ｏ、
Ｎａ2Ｏ、Ｋ2 Ｏ、Ｒｂ2 ＯおよびＣｓ2 Ｏのうちの少
くとも１種を３０％以下含有する光機能性ガラス（請求
項８）を提供する。
モル％表示で、Ｂ2 Ｏ3 を１５〜３０％、およびＴｅＯ
2 を７０〜８５％含有し、光誘起屈折率効果、電気光学
効果および／または第二高調波発生効果を有する光機能
性ガラス（請求項５）を提供する。さらに、第３の発明
として、ガラス組成が、本質的に、ＺｎＯおよびＳｎＯ
のうちの少くとも１種の成分と、ＴｅＯ2 およびＰ2 Ｏ
5 のうちの少くとも１種のガラス形成成分とを含有し、
光誘起屈折率効果、電気光学効果および／または第二高
調波発生効果を有する光機能性ガラス（請求項６）と、
その態様としての、ガラス組成が、モル％表示で、Ｚｎ
Ｏを１０〜４０％、ＴｅＯ2 を６０〜７５％、並びにＭ
ｇＯおよびＣｄＯの少くとも１種を２０％以下含有する
光機能性ガラス（請求項７）、ガラス組成が、モル％表
示で、ＳｎＯおよびＺｎＯのうちの少くとも１種を２０
〜７５％、Ｐ2 Ｏ5 を２５〜５０％、並びにＬｉ2 Ｏ、
Ｎａ2Ｏ、Ｋ2 Ｏ、Ｒｂ2 ＯおよびＣｓ2 Ｏのうちの少
くとも１種を３０％以下含有する光機能性ガラス（請求
項８）を提供する。
【０００６】
【発明の実施の形態】さらに詳しく、上記した通りのこ
の出願の発明について説明する。まず、第一の発明で
は、本質的にＮｂ2 Ｏ5 、Ｔａ2 Ｏ5 、ＰｂＯおよびＢ
ｉ 2 Ｏ3 から選ばれた少くとも１種の成分と、Ｓｉ
Ｏ2 、Ｂ2 Ｏ3 およびＧｅＯ2から選ばれた少くとも１
種のガラス形成成分の組み合わせによって、光誘起屈折
率効果、電気光学効果、第二高調波発生効果を示す光機
能性を発現することができる。Ｎｂ2 Ｏ5 、Ｔａ
2 Ｏ5 、ＰｂＯおよびＢｉ2 Ｏ3 から選ばれた成分は、
この光機能性を発現するために必要な成分であり、一
方、ＳｉＯ2 、Ｂ2 Ｏ3 およびＧｅＯ2 から選ばれた成
分は、ガラスを形成するために必要な成分である。
の出願の発明について説明する。まず、第一の発明で
は、本質的にＮｂ2 Ｏ5 、Ｔａ2 Ｏ5 、ＰｂＯおよびＢ
ｉ 2 Ｏ3 から選ばれた少くとも１種の成分と、Ｓｉ
Ｏ2 、Ｂ2 Ｏ3 およびＧｅＯ2から選ばれた少くとも１
種のガラス形成成分の組み合わせによって、光誘起屈折
率効果、電気光学効果、第二高調波発生効果を示す光機
能性を発現することができる。Ｎｂ2 Ｏ5 、Ｔａ
2 Ｏ5 、ＰｂＯおよびＢｉ2 Ｏ3 から選ばれた成分は、
この光機能性を発現するために必要な成分であり、一
方、ＳｉＯ2 、Ｂ2 Ｏ3 およびＧｅＯ2 から選ばれた成
分は、ガラスを形成するために必要な成分である。
【０００７】このガラス組成については、Ｌｉ2 Ｏ、Ｎ
ａ2 Ｏ、Ｋ2 Ｏ、Ｒｂ2 ＯおよびＣｓ2 Ｏから選ばれた
少なくとも一種を加え、Ｎｂ2 Ｏ5 およびＴａ2 Ｏ5 か
ら選ばれた少なくとも一種と、ＳｉＯ2 、Ｂ2 Ｏ3 およ
びＧｅＯ2 から選ばれた少なくとも一種を組合わせるこ
とも有効である。Ｌｉ2 Ｏ、Ｎａ2 Ｏ、Ｋ2 Ｏ、Ｒｂ2
Ｏ、Ｃｓ2 Ｏはガラス化を容易にするための成分であ
り、単独で用いても二種類以上を組み合わせて用いても
よい。これらの成分から選ばれた少なくとも一種は、５
〜２５％（モル）とするのが好ましい。５％未満では、
ガラス化が困難となり、２５％を越えると光機能性が低
下するためいずれも好ましくない。
ａ2 Ｏ、Ｋ2 Ｏ、Ｒｂ2 ＯおよびＣｓ2 Ｏから選ばれた
少なくとも一種を加え、Ｎｂ2 Ｏ5 およびＴａ2 Ｏ5 か
ら選ばれた少なくとも一種と、ＳｉＯ2 、Ｂ2 Ｏ3 およ
びＧｅＯ2 から選ばれた少なくとも一種を組合わせるこ
とも有効である。Ｌｉ2 Ｏ、Ｎａ2 Ｏ、Ｋ2 Ｏ、Ｒｂ2
Ｏ、Ｃｓ2 Ｏはガラス化を容易にするための成分であ
り、単独で用いても二種類以上を組み合わせて用いても
よい。これらの成分から選ばれた少なくとも一種は、５
〜２５％（モル）とするのが好ましい。５％未満では、
ガラス化が困難となり、２５％を越えると光機能性が低
下するためいずれも好ましくない。
【０００８】また、Ｎｂ2 Ｏ5 、Ｔａ2 Ｏ5 は光機能性
を発現するための成分であり、単独で用いても二種を組
み合わせて用いてもよい。そしてこれらの成分から選ば
れた少なくとも一種が２％未満では、光機能性が低下
し、逆に３０％を越えるとガラス化が困難となるため、
いずれも好ましくない。ＳｉＯ2 、Ｂ2 Ｏ3 およびＧｅ
Ｏ2 から選ばれた成分はガラス化のために必要な成分で
あり、単独で用いられても、二種以上を組み合わせて用
いてもよい。そしてこれらの成分から選ばれた少なくと
も一種以上が、４０％、さらには４５％未満ではガラス
化が困難となり、逆に８０％を越えるとガラス化が困難
になるとともに光機能性も低下する傾向を示す。
を発現するための成分であり、単独で用いても二種を組
み合わせて用いてもよい。そしてこれらの成分から選ば
れた少なくとも一種が２％未満では、光機能性が低下
し、逆に３０％を越えるとガラス化が困難となるため、
いずれも好ましくない。ＳｉＯ2 、Ｂ2 Ｏ3 およびＧｅ
Ｏ2 から選ばれた成分はガラス化のために必要な成分で
あり、単独で用いられても、二種以上を組み合わせて用
いてもよい。そしてこれらの成分から選ばれた少なくと
も一種以上が、４０％、さらには４５％未満ではガラス
化が困難となり、逆に８０％を越えるとガラス化が困難
になるとともに光機能性も低下する傾向を示す。
【０００９】そしてこれらの範囲のうち、Ｌｉ2 Ｏ、Ｎ
ａ2 Ｏ、Ｋ2 Ｏ、Ｒｂ2 ＯおよびＣｓ2 Ｏから選ばれた
少なくとも一種が１５〜２０％、Ｎｂ2 Ｏ5 およびＴａ
2 Ｏ 5 から選ばれた少なくとも一種が１０〜１５％、Ｓ
ｉＯ2 、Ｂ2 Ｏ3 およびＧｅＯ2 から選ばれた少なくと
も一種が５５〜７５％である場合、ガラス化が容易でか
つ光機能性にも優れるため特に好ましい。
ａ2 Ｏ、Ｋ2 Ｏ、Ｒｂ2 ＯおよびＣｓ2 Ｏから選ばれた
少なくとも一種が１５〜２０％、Ｎｂ2 Ｏ5 およびＴａ
2 Ｏ 5 から選ばれた少なくとも一種が１０〜１５％、Ｓ
ｉＯ2 、Ｂ2 Ｏ3 およびＧｅＯ2 から選ばれた少なくと
も一種が５５〜７５％である場合、ガラス化が容易でか
つ光機能性にも優れるため特に好ましい。
【００１０】また、第１の発明においては、ガラス組成
がモル％表示で、ＰｂＯおよびＢｉ 2 Ｏ3 から選ばれた
少なくとも一種が１０〜６０％、ＳｉＯ2 、Ｂ2 Ｏ3 お
よびＧｅＯ2 から選ばれた少なくとも一種が４０〜９０
％であることが好ましい。ＰｂＯ、Ｂｉ2 Ｏ3 から選ば
れた成分は、光機能性を実現するための成分であり、単
独で用いられても二種を組み合わせて用いてもよい。こ
れらの成分から選ばれた少なくとも一種が１０％未満の
場合は光機能性が低下し、逆に６０％を越えるとガラス
化が困難となるため、いずれも好ましくない。
がモル％表示で、ＰｂＯおよびＢｉ 2 Ｏ3 から選ばれた
少なくとも一種が１０〜６０％、ＳｉＯ2 、Ｂ2 Ｏ3 お
よびＧｅＯ2 から選ばれた少なくとも一種が４０〜９０
％であることが好ましい。ＰｂＯ、Ｂｉ2 Ｏ3 から選ば
れた成分は、光機能性を実現するための成分であり、単
独で用いられても二種を組み合わせて用いてもよい。こ
れらの成分から選ばれた少なくとも一種が１０％未満の
場合は光機能性が低下し、逆に６０％を越えるとガラス
化が困難となるため、いずれも好ましくない。
【００１１】ＳｉＯ2 、Ｂ2 Ｏ3 、ＧｅＯ2 から選ばれ
た成分は、ガラス化のために必要な成分であり、単独で
用いても二種以上を組み合わせて用いてもよい。これら
の成分から選ばれた少なくとも一種が４０％未満ではガ
ラス化が困難となり、逆に９０％を越えると光機能性が
低下するため、いずれも好ましくない。そしてこれらの
範囲のうち、ＰｂＯ、Ｂｉ2 Ｏ3 から選ばれた少なくと
も一種が２０〜５５％、ＳｉＯ2 、Ｂ2 Ｏ3 、ＧｅＯ2
から選ばれた少なくとも一種が４０〜９０％である場
合、優れた光機能性が得られるため特に好ましい。
た成分は、ガラス化のために必要な成分であり、単独で
用いても二種以上を組み合わせて用いてもよい。これら
の成分から選ばれた少なくとも一種が４０％未満ではガ
ラス化が困難となり、逆に９０％を越えると光機能性が
低下するため、いずれも好ましくない。そしてこれらの
範囲のうち、ＰｂＯ、Ｂｉ2 Ｏ3 から選ばれた少なくと
も一種が２０〜５５％、ＳｉＯ2 、Ｂ2 Ｏ3 、ＧｅＯ2
から選ばれた少なくとも一種が４０〜９０％である場
合、優れた光機能性が得られるため特に好ましい。
【００１２】第２の発明では、各々ガラス形成酸化物と
して知られているＢ2 Ｏ3 とＴｅＯ 2 の組み合わせによ
って、本質的に光機能性を発現することができる。ガラ
ス組成は、モル％表示で、Ｂ2 Ｏ3 が１５〜３０％、Ｔ
ｅＯ2 が７０〜８５％であることが好ましい。Ｂ2 Ｏ3
が１５％未満および３０％超、およびＴｅＯ2 が７０％
未満および８５％超では光機能性が低下し好ましくな
い。そしてこれらの範囲のうち、Ｂ2 Ｏ3 が２０〜２５
％、ＴｅＯ2 が７５〜８０％の場合、優れた光機能性が
得られ、特に好ましい。
して知られているＢ2 Ｏ3 とＴｅＯ 2 の組み合わせによ
って、本質的に光機能性を発現することができる。ガラ
ス組成は、モル％表示で、Ｂ2 Ｏ3 が１５〜３０％、Ｔ
ｅＯ2 が７０〜８５％であることが好ましい。Ｂ2 Ｏ3
が１５％未満および３０％超、およびＴｅＯ2 が７０％
未満および８５％超では光機能性が低下し好ましくな
い。そしてこれらの範囲のうち、Ｂ2 Ｏ3 が２０〜２５
％、ＴｅＯ2 が７５〜８０％の場合、優れた光機能性が
得られ、特に好ましい。
【００１３】第３の発明では、ガラス組成が、本質的
に、ＺｎＯ、ＳｎＯから選ばれた成分とＴｅＯ2 、Ｐ2
Ｏ5 から選ばれたガラス形成成分の組み合わせによっ
て、光誘起屈折率効果、電気光学効果、第二高調波発生
効果を示す光機能性を発現することができる。ガラス組
成としてはＭｇＯ、ＣｄＯの添加が有効であり、モル％
表示では、ＭｇＯ、ＣｄＯから選ばれた少なくとも一種
が２０％以下、ＺｎＯが１０〜４０％、ＴｅＯ2 が６０
〜７５％であることが好ましい。
に、ＺｎＯ、ＳｎＯから選ばれた成分とＴｅＯ2 、Ｐ2
Ｏ5 から選ばれたガラス形成成分の組み合わせによっ
て、光誘起屈折率効果、電気光学効果、第二高調波発生
効果を示す光機能性を発現することができる。ガラス組
成としてはＭｇＯ、ＣｄＯの添加が有効であり、モル％
表示では、ＭｇＯ、ＣｄＯから選ばれた少なくとも一種
が２０％以下、ＺｎＯが１０〜４０％、ＴｅＯ2 が６０
〜７５％であることが好ましい。
【００１４】この場合、ＭｇＯ、ＣｄＯは単独でも二種
を組み合わせて用いてもよい。これらから選ばれた少な
くとも一種以上は、添加することによって光機能性を向
上させることができるが、２０％を越えると光機能性が
低下するため好ましくない。ＺｎＯが１０％未満および
４０％超、ＴｅＯ2 が６０％未満および７５％超の場合
は、光機能性が低下するためいずれも好ましくない。そ
してこれらの範囲のうち、モル％表示で、ＭｇＯ、Ｃｄ
Ｏから選ばれた少なくとも一種以上が１５％以下、Ｚｎ
Ｏが１５〜３５％、ＴｅＯ2 が６５〜７０％の場合、優
れた光機能性が得られるため、特に好ましい。
を組み合わせて用いてもよい。これらから選ばれた少な
くとも一種以上は、添加することによって光機能性を向
上させることができるが、２０％を越えると光機能性が
低下するため好ましくない。ＺｎＯが１０％未満および
４０％超、ＴｅＯ2 が６０％未満および７５％超の場合
は、光機能性が低下するためいずれも好ましくない。そ
してこれらの範囲のうち、モル％表示で、ＭｇＯ、Ｃｄ
Ｏから選ばれた少なくとも一種以上が１５％以下、Ｚｎ
Ｏが１５〜３５％、ＴｅＯ2 が６５〜７０％の場合、優
れた光機能性が得られるため、特に好ましい。
【００１５】また、第３の発明においては、ガラス組成
がモル％表示で、Ｌｉ2 Ｏ、Ｎａ2Ｏ、Ｋ2 Ｏ、Ｒｂ2
Ｏ、Ｃｓ2 Ｏから選ばれた少なくとも一種が３０％以
下、ＳｎＯ、ＺｎＯから選ばれた少なくとも一種が２０
〜７５％、Ｐ2 Ｏ5 が２５〜５０％とすることも好まし
い。Ｌｉ2 Ｏ、Ｎａ2 Ｏ、Ｋ2 Ｏ、Ｒｂ2 Ｏ、Ｃｓ2 Ｏ
はガラス化を容易にするための成分であり、単独で用い
ても二種類以上を組み合わせて用いてもよい。これらの
成分から選ばれた少なくとも一種以上が、２５％を越え
るとガラスの化学的耐久性が低下するとともに光機能性
も低下するため好ましくない。ＳｎＯ、ＺｎＯは単独で
用いても二種以上を組み合わせて用いてもよい。これら
の成分から選ばれた少なくとも一種以上が２０％未満の
場合は、光機能性が低下し、逆に７５％超の場合は、ガ
ラス化が困難になるためいずれも好ましくない。
がモル％表示で、Ｌｉ2 Ｏ、Ｎａ2Ｏ、Ｋ2 Ｏ、Ｒｂ2
Ｏ、Ｃｓ2 Ｏから選ばれた少なくとも一種が３０％以
下、ＳｎＯ、ＺｎＯから選ばれた少なくとも一種が２０
〜７５％、Ｐ2 Ｏ5 が２５〜５０％とすることも好まし
い。Ｌｉ2 Ｏ、Ｎａ2 Ｏ、Ｋ2 Ｏ、Ｒｂ2 Ｏ、Ｃｓ2 Ｏ
はガラス化を容易にするための成分であり、単独で用い
ても二種類以上を組み合わせて用いてもよい。これらの
成分から選ばれた少なくとも一種以上が、２５％を越え
るとガラスの化学的耐久性が低下するとともに光機能性
も低下するため好ましくない。ＳｎＯ、ＺｎＯは単独で
用いても二種以上を組み合わせて用いてもよい。これら
の成分から選ばれた少なくとも一種以上が２０％未満の
場合は、光機能性が低下し、逆に７５％超の場合は、ガ
ラス化が困難になるためいずれも好ましくない。
【００１６】Ｐ2 Ｏ5 が２５％未満の場合は、ガラス化
が困難になり、５０％超では化学的耐久性が急激に低下
するため、いずれも好ましくない。そしてこれらの範囲
のうち、モル％表示で、Ｌｉ2 Ｏ、Ｎａ2 Ｏ、Ｋ2 Ｏ、
Ｒｂ2 Ｏ、Ｃｓ2 Ｏから選ばれた少なくとも一種以上が
２０％以下、ＳｎＯ、ＺｎＯから選ばれた少なくとも一
種以上が４０〜７０％、Ｐ2 Ｏ5 が２７〜４０％である
場合、優れた光機能性と化学的耐久性が両立し、特に好
ましい。
が困難になり、５０％超では化学的耐久性が急激に低下
するため、いずれも好ましくない。そしてこれらの範囲
のうち、モル％表示で、Ｌｉ2 Ｏ、Ｎａ2 Ｏ、Ｋ2 Ｏ、
Ｒｂ2 Ｏ、Ｃｓ2 Ｏから選ばれた少なくとも一種以上が
２０％以下、ＳｎＯ、ＺｎＯから選ばれた少なくとも一
種以上が４０〜７０％、Ｐ2 Ｏ5 が２７〜４０％である
場合、優れた光機能性と化学的耐久性が両立し、特に好
ましい。
【００１７】以上の第１〜３の発明からなるこの出願の
発明のガラスは、電場印加あるいはレーザー照射を行う
ことにより前述のガラス中に微小な構造が誘起され、光
誘起屈折率効果、電気光学効果、第二高調波発生効果を
示す光機能性を発現することができる。電場印加あるい
はレーザー照射の方法は特に制限はない。例えば、電場
印加の場合は、０．５〜５ｍｍの厚さに平行に加工した
ガラス試料を二枚の平面電極ではさみ、１〜２０ｋＶの
電圧を印加したり、一方の電極を針状にして、コロナ放
電を起こし、その中に試料を置いたりして電場印加処理
を行う。この時、電場を印加した状態で、試料の温度を
１００〜４００℃まで昇温し、５〜１２０分間保持した
後、電場を印加したまま冷却すると好ましい。レーザー
照射の場合は、比較的強度の小さなレーザーの場合は、
ガラスが吸収する波長のレーザー光を照射すれば良い
し、強度の大きなレーザーの場合は、非線形過程に基づ
く多光子吸収が起こるためレーザー波長にはほとんど依
存しない。レーザー照射の場合も、電場印加の場合と同
様に試料の温度制御を行うと好ましい。
発明のガラスは、電場印加あるいはレーザー照射を行う
ことにより前述のガラス中に微小な構造が誘起され、光
誘起屈折率効果、電気光学効果、第二高調波発生効果を
示す光機能性を発現することができる。電場印加あるい
はレーザー照射の方法は特に制限はない。例えば、電場
印加の場合は、０．５〜５ｍｍの厚さに平行に加工した
ガラス試料を二枚の平面電極ではさみ、１〜２０ｋＶの
電圧を印加したり、一方の電極を針状にして、コロナ放
電を起こし、その中に試料を置いたりして電場印加処理
を行う。この時、電場を印加した状態で、試料の温度を
１００〜４００℃まで昇温し、５〜１２０分間保持した
後、電場を印加したまま冷却すると好ましい。レーザー
照射の場合は、比較的強度の小さなレーザーの場合は、
ガラスが吸収する波長のレーザー光を照射すれば良い
し、強度の大きなレーザーの場合は、非線形過程に基づ
く多光子吸収が起こるためレーザー波長にはほとんど依
存しない。レーザー照射の場合も、電場印加の場合と同
様に試料の温度制御を行うと好ましい。
【００１８】さらにまた、この出願の発明においては、
ガラス化を容易にしたり、耐久性などの実用性を向上さ
せたり、レーザー照射処理を効率的に行うために、上記
限定成分以外に、アルカリ金属酸化物、アルカリ土類酸
化物、Ｂ2 Ｏ3 、Ａｌ2 Ｏ3、遷移金属、希土類、貴金
属等を含有してもよい。ガラスの出発原料及び作製法に
関しては、特に制限はなく、例えば、所定量の粉末原料
を調合し、白金ルツボ等に入れて電気炉中で溶解した
後、冷却ガラス化したり、所定の組成比になるように調
製したターゲットを用いてスパッタリングしたり、ゾル
ゲル法によって作製できる。
ガラス化を容易にしたり、耐久性などの実用性を向上さ
せたり、レーザー照射処理を効率的に行うために、上記
限定成分以外に、アルカリ金属酸化物、アルカリ土類酸
化物、Ｂ2 Ｏ3 、Ａｌ2 Ｏ3、遷移金属、希土類、貴金
属等を含有してもよい。ガラスの出発原料及び作製法に
関しては、特に制限はなく、例えば、所定量の粉末原料
を調合し、白金ルツボ等に入れて電気炉中で溶解した
後、冷却ガラス化したり、所定の組成比になるように調
製したターゲットを用いてスパッタリングしたり、ゾル
ゲル法によって作製できる。
【００１９】
【実施例】表１〜４に示す組成のガラス１００グラムに
相当する原料を調合して白金ルツボに入れ、７５０〜９
００℃で３０分間溶融した。融液を鉄板上に流しだした
後、徐冷を行った。なお、表４に示すＳｎＯを含む組成
のガラスの溶融は、原料を石英ルツボ中にいれ、石英ガ
ラス製の蓋をして、窒素ガス雰囲気中で行った。得られ
たガラスの電場印加処理またはレーザー照射処理は以下
のようにして行った。電場印加処理は、試料を厚さ１ｍ
ｍに光学研磨し、ステンレス製の電極ではさみ、表１に
示す大きさの電場を印加して表１に示す温度で３０分間
放置した後、電場を加えたままサンプルを室温まで冷却
した後、電場を除去した。レーザー照射処理は、試料を
５×５×１ｍｍに光学研磨し、レーザーを試料全面に照
射しながら表２に示す温度で３０分間放置した後、レー
ザーを照射したままサンプルを室温まで冷却した後、レ
ーザー照射を止めた。レーザーは、チタンサファイアレ
ーザー（波長８００ｎｍ、パルス幅１５０ｆｓ、４μ
Ｊ、２００ｋＨｚ）を用いた。
相当する原料を調合して白金ルツボに入れ、７５０〜９
００℃で３０分間溶融した。融液を鉄板上に流しだした
後、徐冷を行った。なお、表４に示すＳｎＯを含む組成
のガラスの溶融は、原料を石英ルツボ中にいれ、石英ガ
ラス製の蓋をして、窒素ガス雰囲気中で行った。得られ
たガラスの電場印加処理またはレーザー照射処理は以下
のようにして行った。電場印加処理は、試料を厚さ１ｍ
ｍに光学研磨し、ステンレス製の電極ではさみ、表１に
示す大きさの電場を印加して表１に示す温度で３０分間
放置した後、電場を加えたままサンプルを室温まで冷却
した後、電場を除去した。レーザー照射処理は、試料を
５×５×１ｍｍに光学研磨し、レーザーを試料全面に照
射しながら表２に示す温度で３０分間放置した後、レー
ザーを照射したままサンプルを室温まで冷却した後、レ
ーザー照射を止めた。レーザーは、チタンサファイアレ
ーザー（波長８００ｎｍ、パルス幅１５０ｆｓ、４μ
Ｊ、２００ｋＨｚ）を用いた。
【００２０】得られたサンプルの光誘起屈折率効果、電
気光学効果および第二高調波発生効果を次のようにして
測定した。 ＜光誘起屈折率効果＞ アルゴンレーザーのビームを二
つのビームの強度比が１０：１になるように分割し、図
１に示すように各々のビームをサンプル中で交わるよう
にして入射させた。この２つのビームによってサンプル
中に形成された干渉縞によって誘起された屈折率格子を
評価するために、Ｈｅ−Ｎｅレーザービームを同時にサ
ンプル中に入射し、屈折率格子による回折効率（回折効
率＝回折光強度／入射光強度）を測定した。
気光学効果および第二高調波発生効果を次のようにして
測定した。 ＜光誘起屈折率効果＞ アルゴンレーザーのビームを二
つのビームの強度比が１０：１になるように分割し、図
１に示すように各々のビームをサンプル中で交わるよう
にして入射させた。この２つのビームによってサンプル
中に形成された干渉縞によって誘起された屈折率格子を
評価するために、Ｈｅ−Ｎｅレーザービームを同時にサ
ンプル中に入射し、屈折率格子による回折効率（回折効
率＝回折光強度／入射光強度）を測定した。
【００２１】＜電気光学効果＞ まず、試料の両面に透
明電極であるＩＴＯをスパッタ法により蒸着した。次
に、図２に示すように、この試料を偏光子と偏光子に直
交した検光子の間に置き、試料両極に３．６ｋＶの直流
電圧を印加した。偏光子側から白色光を入射し、検光子
を透過する光強度を測定し透過率を求めた。 ＜第二高調波発生効果＞ 光源としてパルスＮｄ：ＹＡ
Ｇレーザー（パルス幅１０ｎｓ、１ｍＪ、１０Ｈｚ）の
基本波（波長：１０６４ｎｍ）を用い、発生する第二高
調波（波長：５３２ｎｍ）をメーカーフリンジ法で測定
し、非線形光学定数ｄ33を求めた。
明電極であるＩＴＯをスパッタ法により蒸着した。次
に、図２に示すように、この試料を偏光子と偏光子に直
交した検光子の間に置き、試料両極に３．６ｋＶの直流
電圧を印加した。偏光子側から白色光を入射し、検光子
を透過する光強度を測定し透過率を求めた。 ＜第二高調波発生効果＞ 光源としてパルスＮｄ：ＹＡ
Ｇレーザー（パルス幅１０ｎｓ、１ｍＪ、１０Ｈｚ）の
基本波（波長：１０６４ｎｍ）を用い、発生する第二高
調波（波長：５３２ｎｍ）をメーカーフリンジ法で測定
し、非線形光学定数ｄ33を求めた。
【００２２】これらの測定結果も、表１〜４に示した。
この出願の発明のガラスは、優れた光機能性を実現する
ことが確認された。そして、いずれの場合も、結晶育成
による通常のガラス作製プロセスによって作製可能なた
め、大型デバイス化が容易で、加工性、コストに優れた
光機能性ガラスが実現される。
この出願の発明のガラスは、優れた光機能性を実現する
ことが確認された。そして、いずれの場合も、結晶育成
による通常のガラス作製プロセスによって作製可能なた
め、大型デバイス化が容易で、加工性、コストに優れた
光機能性ガラスが実現される。
【００２３】
【表１】
【００２４】
【表２】
【００２５】
【表３】
【００２６】
【表４】
【００２７】
【発明の効果】以上詳しく説明した通り、この出願の発
明の光機能性ガラスは、大型デバイス化が容易で、加工
性、コストに優れ、光誘起屈折率効果、電気光学効果お
よび第二高調波発生効果を有し、特にレーザー照射や電
場印加処理によってこれらの光機能性が高まる。
明の光機能性ガラスは、大型デバイス化が容易で、加工
性、コストに優れ、光誘起屈折率効果、電気光学効果お
よび第二高調波発生効果を有し、特にレーザー照射や電
場印加処理によってこれらの光機能性が高まる。
【図１】光誘起屈折率効果の測定システムを示した構成
図である。
図である。
【図２】電気光学効果の測定システムを示した構成図で
ある。
ある。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｃ０３Ｃ 3/14 Ｃ０３Ｃ 3/14 3/16 3/16 3/253 3/253
Claims (9)
- 【請求項１】 ガラス組成が、本質的にＮｂ2 Ｏ5 、Ｔ
ａ2 Ｏ5 、ＰｂＯおよびＢｉ2 Ｏ3 のうちの少くとも１
種の成分と、ＳｉＯ2 、Ｂ2 Ｏ3 およびＧｅＯ2 のうち
の少くとも１種のガラス形成成分とを含有し、光誘起屈
折率効果、電気光学効果および／または第二高調波発生
効果を有することを特徴とする光機能性ガラス。 - 【請求項２】 ガラス組成が、モル％表示で、Ｎｂ2 Ｏ
5 およびＴａ2 Ｏ5の少なくとも１種を２〜６０％、Ｓ
ｉＯ2 、Ｂ2 Ｏ3 およびＧｅＯ2 のうちの少なくとも１
種を４０〜９８％含有する請求項１の光機能性ガラス。 - 【請求項３】 ガラス組成が、モル％表示で、Ｎｂ2 Ｏ
5 およびＴａ2 Ｏ5のうちの少くとも１種を２〜３０
％、ＳｉＯ2 、Ｂ2 Ｏ3 およびＧｅＯ2 のうちの少くと
も１種を４５〜８０％、並びにＬｉ2 Ｏ、Ｎａ2 Ｏ、Ｋ
2 Ｏ、Ｒｂ2 Ｏ、およびＣｓ2 Ｏのうちの少くとも１種
を５〜２５％含有する請求項２の光機能性ガラス。 - 【請求項４】 ガラス組成が、モル％表示で、ＰｂＯお
よびＢｉ2 Ｏ3 のうちの少なくとも１種を１０〜６０
％、ＳｉＯ2 、Ｂ2 Ｏ3 およびＧｅＯ2 のうちの少なく
とも１種を４０〜９０％含有する請求項１の光機能性ガ
ラス。 - 【請求項５】 ガラス組成が、モル％表示で、Ｂ2 Ｏ3
を１５〜３０％、およびＴｅＯ2 を７０〜８５％含有
し、光誘起屈折率効果、電気光学効果および／または第
二高調波発生効果を有することを特徴とする光機能性ガ
ラス。 - 【請求項６】 ガラス組成が、本質的に、ＺｎＯおよび
ＳｎＯのうちの少くとも１種の成分と、ＴｅＯ2 および
Ｐ2 Ｏ5 のうちの少くとも１種のガラス形成成分とを含
有し、光誘起屈折率効果、電気光学効果および／または
第二高調波発生効果を有することを特徴とする光機能性
ガラス。 - 【請求項７】 ガラス組成が、モル％表示で、ＺｎＯを
１０〜４０％、ＴｅＯ2 を６０〜７５％、並びにＭｇＯ
およびＣｄＯの少くとも１種を２０％以下含有する請求
項６の光機能性ガラス。 - 【請求項８】 ガラス組成が、モル％表示で、ＳｎＯお
よびＺｎＯのうちの少なくとも１種を２０〜７５％、Ｐ
2 Ｏ5 を２５〜５０％、並びにＬｉ2 Ｏ、Ｎａ2 Ｏ、Ｋ
2 Ｏ、Ｒｂ2 ＯおよびＣｓ2 Ｏのうちの少くとも１種を
３０％以下含有する請求項６の光機能性ガラス。 - 【請求項９】 レーザー照射あるいは電場印加を行うこ
とにより光誘起屈折率効果、電気光学効果および／また
は第二高調波発生効果を示す請求項１〜８の光機能性ガ
ラス。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP19688395A JPH0948634A (ja) | 1995-08-01 | 1995-08-01 | 光機能性ガラス |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP19688395A JPH0948634A (ja) | 1995-08-01 | 1995-08-01 | 光機能性ガラス |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0948634A true JPH0948634A (ja) | 1997-02-18 |
Family
ID=16365246
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP19688395A Pending JPH0948634A (ja) | 1995-08-01 | 1995-08-01 | 光機能性ガラス |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0948634A (ja) |
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2001213640A (ja) * | 1999-11-26 | 2001-08-07 | Asahi Glass Co Ltd | ガラスファイバ |
| JP2002211950A (ja) * | 2000-11-17 | 2002-07-31 | Asahi Glass Co Ltd | 光増幅ガラス |
| WO2004007385A1 (ja) * | 2002-07-16 | 2004-01-22 | Asahi Glass Company, Limited | ガラス、光導波路製造方法および光導波路 |
| JP2004196649A (ja) * | 2002-12-06 | 2004-07-15 | Sumitomo Electric Ind Ltd | 蛍光性ガラス、光増幅用導波路および光増幅モジュール |
| JP2005502576A (ja) * | 2001-09-10 | 2005-01-27 | カール−ツァイス−シュティフトゥング | 酸化ゲルマニウムを含有する酸化ビスマスガラス |
| WO2005085148A1 (ja) * | 2004-03-03 | 2005-09-15 | Nippon Sheet Glass Company, Limited | 赤外波長域で蛍光を発するガラス組成物、およびこれを用いた信号光の増幅方法 |
| JP2006338983A (ja) * | 2005-06-01 | 2006-12-14 | Univ Of Electro-Communications | 透明導電性成形物及びその製造方法 |
| JP2012193065A (ja) * | 2011-03-16 | 2012-10-11 | Nippon Electric Glass Co Ltd | 光学ガラス |
-
1995
- 1995-08-01 JP JP19688395A patent/JPH0948634A/ja active Pending
Cited By (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2001213640A (ja) * | 1999-11-26 | 2001-08-07 | Asahi Glass Co Ltd | ガラスファイバ |
| JP4686845B2 (ja) * | 1999-11-26 | 2011-05-25 | 旭硝子株式会社 | ガラスファイバ |
| JP2002211950A (ja) * | 2000-11-17 | 2002-07-31 | Asahi Glass Co Ltd | 光増幅ガラス |
| JP2005502576A (ja) * | 2001-09-10 | 2005-01-27 | カール−ツァイス−シュティフトゥング | 酸化ゲルマニウムを含有する酸化ビスマスガラス |
| JP4671263B2 (ja) * | 2001-09-10 | 2011-04-13 | ショット アクチエンゲゼルシャフト | 酸化ゲルマニウムを含有する酸化ビスマスガラス |
| WO2004007385A1 (ja) * | 2002-07-16 | 2004-01-22 | Asahi Glass Company, Limited | ガラス、光導波路製造方法および光導波路 |
| JP2004196649A (ja) * | 2002-12-06 | 2004-07-15 | Sumitomo Electric Ind Ltd | 蛍光性ガラス、光増幅用導波路および光増幅モジュール |
| WO2005085148A1 (ja) * | 2004-03-03 | 2005-09-15 | Nippon Sheet Glass Company, Limited | 赤外波長域で蛍光を発するガラス組成物、およびこれを用いた信号光の増幅方法 |
| JP2006338983A (ja) * | 2005-06-01 | 2006-12-14 | Univ Of Electro-Communications | 透明導電性成形物及びその製造方法 |
| JP4570152B2 (ja) * | 2005-06-01 | 2010-10-27 | 国立大学法人電気通信大学 | 透明導電性成形物及びその製造方法 |
| JP2012193065A (ja) * | 2011-03-16 | 2012-10-11 | Nippon Electric Glass Co Ltd | 光学ガラス |
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