JPH1067536A - オキシハライドレーザガラス - Google Patents
オキシハライドレーザガラスInfo
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- JPH1067536A JPH1067536A JP9100092A JP10009297A JPH1067536A JP H1067536 A JPH1067536 A JP H1067536A JP 9100092 A JP9100092 A JP 9100092A JP 10009297 A JP10009297 A JP 10009297A JP H1067536 A JPH1067536 A JP H1067536A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 希土類ドープトレーザガラスにおいて、濃度
クエンチングを抑圧する。 【解決手段】 45−70モル％のＳｉＯ2 、15−35モル％
のＸ、および15−35モル％のＹからなるモルで表したバ
ッチ組成を有する。Ｘが、アルカリ金属酸化物、アルカ
リ土類金属酸化物、およびＺｎＯからなる群より選択さ
れる金属酸化物であり、Ｙが、アルミニウム酸化物およ
びアルミニウムハロゲン化物からなる群より選択された
アルミニウム化合物であり、少なくとも10モル％のＹが
アルミニウムハロゲン化物である。
クエンチングを抑圧する。 【解決手段】 45−70モル％のＳｉＯ2 、15−35モル％
のＸ、および15−35モル％のＹからなるモルで表したバ
ッチ組成を有する。Ｘが、アルカリ金属酸化物、アルカ
リ土類金属酸化物、およびＺｎＯからなる群より選択さ
れる金属酸化物であり、Ｙが、アルミニウム酸化物およ
びアルミニウムハロゲン化物からなる群より選択された
アルミニウム化合物であり、少なくとも10モル％のＹが
アルミニウムハロゲン化物である。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は希土類元素がドープ
されたオキシハライドレーザガラスに関するものであ
る。
されたオキシハライドレーザガラスに関するものであ
る。
【０００２】
【従来の技術】シリカガラスに希土類元素をドープする
ことによりレーザガラスを製造することが従来技術にお
いて知られている。このような希土類がドープされたレ
ーザガラスのレーザ特性は、ガラス中にドープされた希
土類元素の励起イオンの誘発発光により行なわれた光増
幅に由来するものであり、ドープされたイオンの蛍光寿
命に依存している。さらに、レーザガラスのレーザ出力
がガラス中に存在する希土類イオンの数に依存すること
が知られている。
ことによりレーザガラスを製造することが従来技術にお
いて知られている。このような希土類がドープされたレ
ーザガラスのレーザ特性は、ガラス中にドープされた希
土類元素の励起イオンの誘発発光により行なわれた光増
幅に由来するものであり、ドープされたイオンの蛍光寿
命に依存している。さらに、レーザガラスのレーザ出力
がガラス中に存在する希土類イオンの数に依存すること
が知られている。
【０００３】従来技術における問題点は、濃度クエンチ
ング（concentration quenching ）の現象のために、レ
ーザガラス中の希土類イオンの使用可能な最大濃度に急
速に到達してしまうことであった。濃度クエンチング
は、近隣の非励起希土類イオンに近すぎる励起希土類イ
オンの非放射性崩壊によるものである。励起希土類イオ
ンは、双極子結合により近隣の非励起希土類イオンにエ
ネルギーを伝え、最終的に光は出力されない。レーザガ
ラス中の希土類イオンの濃度が増加するにつれて、希土
類イオンが近隣の希土類イオンと互いに密集する傾向に
あり、その結果、レーザ出力の原因となる実際に励起可
能な希土類イオンが増加することがなく、希土類イオン
の蛍光寿命が減少する。
ング（concentration quenching ）の現象のために、レ
ーザガラス中の希土類イオンの使用可能な最大濃度に急
速に到達してしまうことであった。濃度クエンチング
は、近隣の非励起希土類イオンに近すぎる励起希土類イ
オンの非放射性崩壊によるものである。励起希土類イオ
ンは、双極子結合により近隣の非励起希土類イオンにエ
ネルギーを伝え、最終的に光は出力されない。レーザガ
ラス中の希土類イオンの濃度が増加するにつれて、希土
類イオンが近隣の希土類イオンと互いに密集する傾向に
あり、その結果、レーザ出力の原因となる実際に励起可
能な希土類イオンが増加することがなく、希土類イオン
の蛍光寿命が減少する。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】従来技術が直面した課
題は、イオンが密集して希土類イオンの蛍光寿命を減少
させることなく、希土類イオンが比較的高濃度にドープ
されているガラス組成物を提供することにあった。
題は、イオンが密集して希土類イオンの蛍光寿命を減少
させることなく、希土類イオンが比較的高濃度にドープ
されているガラス組成物を提供することにあった。
【０００５】エルビウムドープトレーザガラスが光通信
システムに使用されている光の1.55μｍの波長を効果的
に増幅できるので、現在エルビウムがドーピングレーザ
ガラスによく使用されている希土類元素となっている。
ネオジミウムもまたレーザガラス中の希土類ドーパント
として用いられている。したがって、本発明の目的は、
従来技術の問題を克服するレーザガラスを提供すること
にある。
システムに使用されている光の1.55μｍの波長を効果的
に増幅できるので、現在エルビウムがドーピングレーザ
ガラスによく使用されている希土類元素となっている。
ネオジミウムもまたレーザガラス中の希土類ドーパント
として用いられている。したがって、本発明の目的は、
従来技術の問題を克服するレーザガラスを提供すること
にある。
【０００６】したがって、密集に対して抵抗性を有する
励起可能なエルビウムイオンを比較的高濃度で含有し、
プレーナ光増幅器および短い路程に亘り高濃度の励起可
能なイオンを必要とする他のコンパクトなレーザ製品の
ようなレーザ用途に好ましく使用できるガラス組成物を
提供することが、本発明の目的である。
励起可能なエルビウムイオンを比較的高濃度で含有し、
プレーナ光増幅器および短い路程に亘り高濃度の励起可
能なイオンを必要とする他のコンパクトなレーザ製品の
ようなレーザ用途に好ましく使用できるガラス組成物を
提供することが、本発明の目的である。
【０００７】
【課題を解決するための手段】要するに、本発明は、濃
度クエンチングの有害な影響がなく、希土類ドーパント
濃度を増大できるオキシハライドガラス組成物に関する
ものである。
度クエンチングの有害な影響がなく、希土類ドーパント
濃度を増大できるオキシハライドガラス組成物に関する
ものである。
【０００８】別の形態において、本発明は、エルビウム
イオンを都合よく分散させて、双極子結合を防いで、蛍
光寿命を長くしたオキシハライドレーザガラス組成物に
関するものである。
イオンを都合よく分散させて、双極子結合を防いで、蛍
光寿命を長くしたオキシハライドレーザガラス組成物に
関するものである。
【０００９】さらに別の形態において、本発明はオキシ
フルオライドアルミナシリケートレーザガラスに関する
ものである。
フルオライドアルミナシリケートレーザガラスに関する
ものである。
【００１０】さらなる形態において、本発明は、濃度ク
エンチングの有害な影響を抑制するのに十分なフッ素を
含有するオキシフルオライドレーザガラスに関するもの
である。
エンチングの有害な影響を抑制するのに十分なフッ素を
含有するオキシフルオライドレーザガラスに関するもの
である。
【００１１】本発明のさらなる目的は、酸化物ガラス中
の希土類ドーパントの濃度クエンチングを抑制する方法
を開示することにある。
の希土類ドーパントの濃度クエンチングを抑制する方法
を開示することにある。
【００１２】本発明の組成物により、濃度クエンチング
の有害な影響がない、エルビウムイオンの濃度が増大し
たオキシハライドガラスを提供する。本発明のオキシハ
ライドガラス組成物は、エルビウムイオンが互いに近す
ぎて位置する場合に生じる濃度クエンチングの双極子結
合を抑制するように、近隣のエルビウムイオンから離し
てエルビウムイオンを都合よく分散させるガラスの化学
構造を提供する。本発明の組成物は、ガラス中の全エル
ビウム濃度を最大にしつつ、近隣のエルビウムイオン間
の距離を最大にする。本発明の組成物により、有用な蛍
光寿命が得られる一方で、エルビウム濃度が比較的大き
くなる。
の有害な影響がない、エルビウムイオンの濃度が増大し
たオキシハライドガラスを提供する。本発明のオキシハ
ライドガラス組成物は、エルビウムイオンが互いに近す
ぎて位置する場合に生じる濃度クエンチングの双極子結
合を抑制するように、近隣のエルビウムイオンから離し
てエルビウムイオンを都合よく分散させるガラスの化学
構造を提供する。本発明の組成物は、ガラス中の全エル
ビウム濃度を最大にしつつ、近隣のエルビウムイオン間
の距離を最大にする。本発明の組成物により、有用な蛍
光寿命が得られる一方で、エルビウム濃度が比較的大き
くなる。
【００１３】本発明のオキシフルオライドレーザガラス
は、アルミナシリケートガラス中の酸素をフッ素に置き
換えることからなる。ガラス中のエルビウムドーパント
の分布は、２ＳｉＯ2 ・Ａｌ2 Ｏ3 ・ＣａＯの一般的な
モルで表したバッチ組成物中のある比率のＡｌ2 Ｏ3 を
Ａｌ2 Ｆ6 に置き換えることにより改善される。本発明
の一般的なモルで表したバッチ組成は、約45−70％のＳ
ｉＯ2 、約15−35％のＣａＯ、約10−25％のＡｌ
2 Ｏ3 、約４−15％のＡｌ2 Ｆ6 および約0.001 −２％
のＥｒ2 Ｏ3 の範囲に亘る。本発明のバッチ組成物を、
少なくとも６重量％のＦを有するオキシフルオライドガ
ラスを提供する条件下で溶融して形成する。
は、アルミナシリケートガラス中の酸素をフッ素に置き
換えることからなる。ガラス中のエルビウムドーパント
の分布は、２ＳｉＯ2 ・Ａｌ2 Ｏ3 ・ＣａＯの一般的な
モルで表したバッチ組成物中のある比率のＡｌ2 Ｏ3 を
Ａｌ2 Ｆ6 に置き換えることにより改善される。本発明
の一般的なモルで表したバッチ組成は、約45−70％のＳ
ｉＯ2 、約15−35％のＣａＯ、約10−25％のＡｌ
2 Ｏ3 、約４−15％のＡｌ2 Ｆ6 および約0.001 −２％
のＥｒ2 Ｏ3 の範囲に亘る。本発明のバッチ組成物を、
少なくとも６重量％のＦを有するオキシフルオライドガ
ラスを提供する条件下で溶融して形成する。
【００１４】本発明のオキシハライドガラスは、50％の
ＳｉＯ2 、25％のＣａＯおよび25％のＡｌ2 Ｏ3 の一般
的なモルで表したバッチ組成を有するガラス中の酸素を
フッ素と置き換えて、約11モル％のＡｌ2 Ｏ3 がＡｌ2
Ｆ6 として配合され、ガラス中にドープされたエルビウ
ムの分布が改良されることにより形成されている。本発
明の一般的なモルで表したバッチ組成は、約45−70％の
ＳｉＯ2 、約15−35％のＣａＯ、約10−25％のＡｌ2 Ｏ
3 、約４−15％のＡｌ2 Ｆ6 および約0.001 −２％のＥ
ｒ2 Ｏ3 の範囲に亘る。このように２ＳｉＯ2 ・Ａｌ2
Ｏ3 ・ＣａＯガラス系中でフッ素と置換することによ
り、濃度クエンチングがほとんどまたは全くなく、約６
ミリ秒（ｍｓ）以上の有用な蛍光寿命を示す、0.01モル
％から1.2モル％までのＥｒ2 Ｏ3 （500 ｐｐｍから5.6
8重量％までのＥｒ2 Ｏ3 ）を含有するエルビウムレー
ザガラスが製造される。
ＳｉＯ2 、25％のＣａＯおよび25％のＡｌ2 Ｏ3 の一般
的なモルで表したバッチ組成を有するガラス中の酸素を
フッ素と置き換えて、約11モル％のＡｌ2 Ｏ3 がＡｌ2
Ｆ6 として配合され、ガラス中にドープされたエルビウ
ムの分布が改良されることにより形成されている。本発
明の一般的なモルで表したバッチ組成は、約45−70％の
ＳｉＯ2 、約15−35％のＣａＯ、約10−25％のＡｌ2 Ｏ
3 、約４−15％のＡｌ2 Ｆ6 および約0.001 −２％のＥ
ｒ2 Ｏ3 の範囲に亘る。このように２ＳｉＯ2 ・Ａｌ2
Ｏ3 ・ＣａＯガラス系中でフッ素と置換することによ
り、濃度クエンチングがほとんどまたは全くなく、約６
ミリ秒（ｍｓ）以上の有用な蛍光寿命を示す、0.01モル
％から1.2モル％までのＥｒ2 Ｏ3 （500 ｐｐｍから5.6
8重量％までのＥｒ2 Ｏ3 ）を含有するエルビウムレー
ザガラスが製造される。
【００１５】本発明および比較例のバッチ組成物を、約
1600℃で約６時間に亘り、蓋をした白金るつぼ内で溶融
し、次いで、スチールプレート上に注ぎ入れ、４インチ
×４インチ×1/2 インチのガラスブリックを形成した。
このガラスブリックを続いて550 ℃でアニールした。こ
れらのガラスブリックに筋をつけて破断することによ
り、ガラス試験試料を作成し、これらの試料の蛍光寿命
をミリ秒（ｍｓ）で測定して、ガラスのレーザ特性を決
定した。
1600℃で約６時間に亘り、蓋をした白金るつぼ内で溶融
し、次いで、スチールプレート上に注ぎ入れ、４インチ
×４インチ×1/2 インチのガラスブリックを形成した。
このガラスブリックを続いて550 ℃でアニールした。こ
れらのガラスブリックに筋をつけて破断することによ
り、ガラス試験試料を作成し、これらの試料の蛍光寿命
をミリ秒（ｍｓ）で測定して、ガラスのレーザ特性を決
定した。
【００１６】このようなガラス成形条件に関しては、５
−11モル％のＡｌ2 Ｆ6 （７−15重量％のＦ）のフッ素
バッチ組成範囲が特に好ましい。本発明の溶融物のフッ
素維持率は、初期のフッ素濃度および溶融温度に依存し
て、50％から80％までの間で変化する。例えば、30重量
％のＦを配合する場合、溶融後には、ガラス中で約15重
量％のＦが実際に分析される。例えば、10重量％のＦを
配合する場合、溶融後には、ガラス中で約７重量％のＦ
が実際に分析される。ガラス中で維持されるＦの百分率
は、溶融温度が減少するにつれて増加する。
−11モル％のＡｌ2 Ｆ6 （７−15重量％のＦ）のフッ素
バッチ組成範囲が特に好ましい。本発明の溶融物のフッ
素維持率は、初期のフッ素濃度および溶融温度に依存し
て、50％から80％までの間で変化する。例えば、30重量
％のＦを配合する場合、溶融後には、ガラス中で約15重
量％のＦが実際に分析される。例えば、10重量％のＦを
配合する場合、溶融後には、ガラス中で約７重量％のＦ
が実際に分析される。ガラス中で維持されるＦの百分率
は、溶融温度が減少するにつれて増加する。
【００１７】本発明の一般的な重量百分率で表したバッ
チ組成は、30−45重量％のＳｉＯ2、25−45重量％のＡ
ｌ2 Ｏ3 、10−25重量％のＣａＯ、0.005 −10重量％の
Ｅｒ2 Ｏ3 、および７−35重量％のＦ（Ａｌ2 Ｆ6 とし
てバッチに配合）であり、溶融後に分析したフッ素の重
量％は6.2 −20重量％であった。
チ組成は、30−45重量％のＳｉＯ2、25−45重量％のＡ
ｌ2 Ｏ3 、10−25重量％のＣａＯ、0.005 −10重量％の
Ｅｒ2 Ｏ3 、および７−35重量％のＦ（Ａｌ2 Ｆ6 とし
てバッチに配合）であり、溶融後に分析したフッ素の重
量％は6.2 −20重量％であった。
【００１８】本発明の好ましい重量百分率で表したバッ
チ組成は、37−40重量％のＳｉＯ2、30−40重量％のＡ
ｌ2 Ｏ3 、15−19重量％のＣａＯ、0.005 −６重量％の
Ｅｒ2 Ｏ3 、および９−30重量％のＦ（Ａｌ2 Ｆ6 とし
てバッチに配合）であり、溶融後に分析したフッ素の重
量％は6.5 −15重量％であった。
チ組成は、37−40重量％のＳｉＯ2、30−40重量％のＡ
ｌ2 Ｏ3 、15−19重量％のＣａＯ、0.005 −６重量％の
Ｅｒ2 Ｏ3 、および９−30重量％のＦ（Ａｌ2 Ｆ6 とし
てバッチに配合）であり、溶融後に分析したフッ素の重
量％は6.5 −15重量％であった。
【００１９】
【実施例】以下、実施例を参照して本発明を詳細に説明
する。
する。
【００２０】表１は、重量％で表した、試料１−10にお
いて実施した本発明の組成を列記している。表１はま
た、重量％で表した、試料２，４，５，６，７，８，９
および10の溶融並びに成形後に存在するフッ素（Ｆ）も
列記している。
いて実施した本発明の組成を列記している。表１はま
た、重量％で表した、試料２，４，５，６，７，８，９
および10の溶融並びに成形後に存在するフッ素（Ｆ）も
列記している。
【００２１】表１はまた、本発明のフッ素含有ガラスに
匹敵するように製造した、重量％で表した、フッ素を含
まない比較例11、12，13，14，15，16，17および19の組
成も列記している。
匹敵するように製造した、重量％で表した、フッ素を含
まない比較例11、12，13，14，15，16，17および19の組
成も列記している。
【００２２】
【表１】
【００２３】アルゴンイオンレーザビーム（514 ｎｍ）
で試料を励起することにより、試料１−19の蛍光寿命を
測定した。試料からの蛍光放射をＧｅフォトダイオード
で検出し、蛍光寿命をそれから計算した。図１は、１ｃ
ｍ3 当たりのエルビウムイオンで示した試料１−19のエ
ルビウムドーパント密度に対するミリ秒（ｍｓ）で示し
た試料１−19のエルビウムイオンの蛍光寿命を示してい
る。図１は明らかに、試料11から試料19までの曲線によ
り略記したフッ素を含まない試料に匹敵する、本発明の
優れた蛍光寿命性能を示している。図１に示したよう
に、エルビウムの重量％が、試料11における0.0055重量
％のＥｒ2 Ｏ3 から試料19における4.21重量％のＥｒ2
Ｏ3 （1018未満から1020より大きいＥｒイオン／ｃ
ｍ3 ）まで増加するにつれて、蛍光寿命が7.5 ｍｓから
３ｍｓまで指数的に減少している。エルビウム濃度のこ
の同一の範囲に亘り、本発明のフッ素含有試料では、そ
の寿命が著しく改良されている。本発明の組成により、
６ｍｓ以上の有用な蛍光寿命を維持する一方で、エルビ
ウムドーパント濃度を1020イオン／ｃｍ3 より大きくす
ることができる。本発明の組成物に関して、エルビウム
濃度が試料１（0.005 重量％のＥｒ2 Ｏ3 に配合した）
から試料６（0.995 重量％のＥｒ2 Ｏ3 に配合した）ま
で増加するにつれ、蛍光寿命は上昇し続ける。エルビウ
ムドーパントが1020イオン／ｃｍ3 を越えて増加する
と、８から９ｍｓの範囲で水平になり、試料10に関して
６ｍｓまで減少する。試料10の６ｍｓの寿命は、特に高
エルビウム濃度であることを考慮すると、利用可能なレ
ベルである。試料18（4.05重量％のＥｒ2 Ｏ3 が配合さ
れ、6.7 重量％のＦが配合され、4.9 重量％のＦが分析
された）を試料８，９および10と比較すると、試料18中
で分析された4.9 重量％のＦは、このように大きいエル
ビウム濃度では、濃度クエンチングを抑制するのに十分
ではないことが分かる。
で試料を励起することにより、試料１−19の蛍光寿命を
測定した。試料からの蛍光放射をＧｅフォトダイオード
で検出し、蛍光寿命をそれから計算した。図１は、１ｃ
ｍ3 当たりのエルビウムイオンで示した試料１−19のエ
ルビウムドーパント密度に対するミリ秒（ｍｓ）で示し
た試料１−19のエルビウムイオンの蛍光寿命を示してい
る。図１は明らかに、試料11から試料19までの曲線によ
り略記したフッ素を含まない試料に匹敵する、本発明の
優れた蛍光寿命性能を示している。図１に示したよう
に、エルビウムの重量％が、試料11における0.0055重量
％のＥｒ2 Ｏ3 から試料19における4.21重量％のＥｒ2
Ｏ3 （1018未満から1020より大きいＥｒイオン／ｃ
ｍ3 ）まで増加するにつれて、蛍光寿命が7.5 ｍｓから
３ｍｓまで指数的に減少している。エルビウム濃度のこ
の同一の範囲に亘り、本発明のフッ素含有試料では、そ
の寿命が著しく改良されている。本発明の組成により、
６ｍｓ以上の有用な蛍光寿命を維持する一方で、エルビ
ウムドーパント濃度を1020イオン／ｃｍ3 より大きくす
ることができる。本発明の組成物に関して、エルビウム
濃度が試料１（0.005 重量％のＥｒ2 Ｏ3 に配合した）
から試料６（0.995 重量％のＥｒ2 Ｏ3 に配合した）ま
で増加するにつれ、蛍光寿命は上昇し続ける。エルビウ
ムドーパントが1020イオン／ｃｍ3 を越えて増加する
と、８から９ｍｓの範囲で水平になり、試料10に関して
６ｍｓまで減少する。試料10の６ｍｓの寿命は、特に高
エルビウム濃度であることを考慮すると、利用可能なレ
ベルである。試料18（4.05重量％のＥｒ2 Ｏ3 が配合さ
れ、6.7 重量％のＦが配合され、4.9 重量％のＦが分析
された）を試料８，９および10と比較すると、試料18中
で分析された4.9 重量％のＦは、このように大きいエル
ビウム濃度では、濃度クエンチングを抑制するのに十分
ではないことが分かる。
【００２４】表２および図２のプロットは、本発明の増
大した蛍光寿命に対する成形後のガラス中に分析された
フッ素含有量の関係、並びに濃度クエンチングを抑制す
る本発明の能力を示している。表２は、重量％で表し
た、表１からの試料15および５とともに、試料20−24の
組成を示しており、その全てが0.01モル％のＥｒ2 Ｏ3
のバッチ組成を有している。図２は明らかに、それらの
蛍光寿命に対するガラスのフッ素濃度の関係を示してい
る。
大した蛍光寿命に対する成形後のガラス中に分析された
フッ素含有量の関係、並びに濃度クエンチングを抑制す
る本発明の能力を示している。表２は、重量％で表し
た、表１からの試料15および５とともに、試料20−24の
組成を示しており、その全てが0.01モル％のＥｒ2 Ｏ3
のバッチ組成を有している。図２は明らかに、それらの
蛍光寿命に対するガラスのフッ素濃度の関係を示してい
る。
【００２５】
【表２】
【００２６】0.01モル％のＥｒ2 Ｏ3 を有するバッチ組
成物で分析された重量％で表したＦが、Ｆを含まない試
料15から6.17重量％のＦを有する試料21まで上昇する場
合でも、蛍光寿命は一定で、6.8 −７ｍｓの範囲にあ
る。約１重量％のＦが増加すると、試料22の蛍光寿命は
８ｍｓまで上昇する。試料５，23および24の増大した重
量％のＦでも増大した寿命は達成できる。この６％と７
％との間の重量％Ｆのしきい値は、試料18の4.9 重量％
のＦと試料８の6.7 重量％のＦとの間のフッ素含有量の
しきい値と相関関係にある。
成物で分析された重量％で表したＦが、Ｆを含まない試
料15から6.17重量％のＦを有する試料21まで上昇する場
合でも、蛍光寿命は一定で、6.8 −７ｍｓの範囲にあ
る。約１重量％のＦが増加すると、試料22の蛍光寿命は
８ｍｓまで上昇する。試料５，23および24の増大した重
量％のＦでも増大した寿命は達成できる。この６％と７
％との間の重量％Ｆのしきい値は、試料18の4.9 重量％
のＦと試料８の6.7 重量％のＦとの間のフッ素含有量の
しきい値と相関関係にある。
【００２７】本発明の組成は、エルビウムイオンが互い
に離れて好ましく分布されているガラス化学構造を提供
することにより、エルビウムイオンの濃度クエンチング
を防いでいる。本発明の組成のフッ素含有量により、有
用な蛍光寿命を提供する一方で、エルビウムイオンの濃
度を増大させることができる。
に離れて好ましく分布されているガラス化学構造を提供
することにより、エルビウムイオンの濃度クエンチング
を防いでいる。本発明の組成のフッ素含有量により、有
用な蛍光寿命を提供する一方で、エルビウムイオンの濃
度を増大させることができる。
【００２８】図３の組成重量パーセント図に示したよう
に、本発明の一般的な酸化物ガラス組成区域101 は、灰
長石（ＣａＯ・Ａｌ2 Ｏ3 ・２ＳｉＯ2 ）の結晶相およ
びゲイラナイト（２ＣａＯ・Ａｌ2 Ｏ3 ・ＳｉＯ2 ）の
結晶相の一般的な化学量論値と相関関係にあり、エルビ
ウムおよびフッ素を加えることにより、適切な蛍光寿命
を有するレーザ特性を付与する。
に、本発明の一般的な酸化物ガラス組成区域101 は、灰
長石（ＣａＯ・Ａｌ2 Ｏ3 ・２ＳｉＯ2 ）の結晶相およ
びゲイラナイト（２ＣａＯ・Ａｌ2 Ｏ3 ・ＳｉＯ2 ）の
結晶相の一般的な化学量論値と相関関係にあり、エルビ
ウムおよびフッ素を加えることにより、適切な蛍光寿命
を有するレーザ特性を付与する。
【００２９】バッチ組成中のＣａＯをＺｎＯ、ＭｇＯ、
ＢａＯおよびＮａ2 Ｏのようなアルカリ酸化物およびア
ルカリ土類酸化物により置き換えることにより、エルビ
ウムをドープしたオキシフルオライドアルミナシリケー
トガラスを製造した。希土類イオンの濃度クエンチング
を抑えるために、本発明のフッ素含有量の利点を備えた
そのようなガラス組成は、同様のレーザ特性を示すべき
である。
ＢａＯおよびＮａ2 Ｏのようなアルカリ酸化物およびア
ルカリ土類酸化物により置き換えることにより、エルビ
ウムをドープしたオキシフルオライドアルミナシリケー
トガラスを製造した。希土類イオンの濃度クエンチング
を抑えるために、本発明のフッ素含有量の利点を備えた
そのようなガラス組成は、同様のレーザ特性を示すべき
である。
【００３０】本発明のガラス組成はさらに、バッチ組成
中のＡｌ2 Ｏ3 がＧａ2 Ｏ3 により置き換えられてい
る。バッチ組成中のＡｌ2 Ｏ3 の全てをガリウムで置き
換えても差支えない。本発明のガラスバッチ組成には、
０−25モルパーセントのＧａ2Ｏ3 を含めても差支えな
い。
中のＡｌ2 Ｏ3 がＧａ2 Ｏ3 により置き換えられてい
る。バッチ組成中のＡｌ2 Ｏ3 の全てをガリウムで置き
換えても差支えない。本発明のガラスバッチ組成には、
０−25モルパーセントのＧａ2Ｏ3 を含めても差支えな
い。
【００３１】本発明のガラス組成はさらに、バッチ組成
中のＳｉＯ2 がＧｅＯ2 で置き換えられている。ガラス
組成中のＳｉＯ2 の全てをゲルマニウムで置き換えても
差支えない。本発明のガラスバッチ組成には、０−50モ
ルパーセントのＧｅＯ2 を含めても差支えない。
中のＳｉＯ2 がＧｅＯ2 で置き換えられている。ガラス
組成中のＳｉＯ2 の全てをゲルマニウムで置き換えても
差支えない。本発明のガラスバッチ組成には、０−50モ
ルパーセントのＧｅＯ2 を含めても差支えない。
【００３２】本発明のガラス組成はさらに、バッチ組成
中のＡｌ2 Ｏ3 がＢ2 Ｏ3 で置き換えられている。バッ
チ組成中のアルミニウムがホウ素で置き換えられていて
もよい。本発明のガラスバッチ組成に０−15モルパーセ
ントのＢ2 Ｏ3 を含めても差支えない。
中のＡｌ2 Ｏ3 がＢ2 Ｏ3 で置き換えられている。バッ
チ組成中のアルミニウムがホウ素で置き換えられていて
もよい。本発明のガラスバッチ組成に０−15モルパーセ
ントのＢ2 Ｏ3 を含めても差支えない。
【００３３】上述した実施例に加え、本発明の範囲およ
び精神から逸脱せずに、本発明に様々な変更を行なえる
ことが当業者には明確である。
び精神から逸脱せずに、本発明に様々な変更を行なえる
ことが当業者には明確である。
【図１】エルビウムイオンの濃度に対する蛍光寿命のプ
ロットを示すグラフ
ロットを示すグラフ
【図２】0.01重量パーセントのＥｒ2 Ｏ3 がドープされ
たガラスに分析されたフッ素重量パーセントに対する蛍
光寿命のプロットを示すグラフ
たガラスに分析されたフッ素重量パーセントに対する蛍
光寿命のプロットを示すグラフ
【図３】本発明の組成重量パーセント図
Claims (20)
- 【請求項１】 複数の希土類イオンがドープされたオキ
シハライドレーザガラスであって、少なくとも約６ミリ
秒の蛍光寿命を有し、前記希土類イオンの濃度消滅を防
ぐのに十分なハロゲン化物濃度を有することを特徴とす
るレーザガラス。 - 【請求項２】 前記ハロゲン化物濃度が少なくとも6.2
重量％のＦからなることを特徴とする請求項１記載のレ
ーザガラス。 - 【請求項３】 前記希土類イオンがエルビウムであるこ
とを特徴とする請求項１記載のレーザガラス。 - 【請求項４】 前記オキシハライドレーザガラスがオキ
シフルオライドアルミナシリケートレーザガラスである
ことを特徴とする請求項１記載のレーザガラス。 - 【請求項５】 45−70モル％のＳｉＯ2 、15−35モル％
のＸ、および15−35モル％のＹからなるモルで表したバ
ッチ組成を有する希土類ドープトレーザガラスであっ
て、 Ｘが、アルカリ金属酸化物、アルカリ土類金属酸化物、
およびＺｎＯからなる群より選択される金属酸化物であ
り、 Ｙが、アルミニウム酸化物およびアルミニウムハロゲン
化物からなる群より選択されたアルミニウム化合物であ
り、少なくとも10モル％のＹがアルミニウムハロゲン化
物であることを特徴とするレーザガラス。 - 【請求項６】 前記レーザガラスにエルビウムがドープ
されていることを特徴とする請求項５記載のレーザガラ
ス。 - 【請求項７】 ＸがＣａＯであることを特徴とする請求
項５記載のレーザガラス。 - 【請求項８】 前記アルニウムハロゲン化物がＡｌ2 Ｆ
6 であることを特徴とする請求項５記載のレーザガラ
ス。 - 【請求項９】 前記レーザガラスが、少なくとも６ミリ
秒の蛍光寿命を有することを特徴とする請求項５記載の
レーザガラス。 - 【請求項１０】 30−45重量％のＳｉＯ2 、25−45重量
％のＡｌ2 Ｏ3 、10−25重量％のＣａＯ、0.005 −10重
量％のＥｒ2 Ｏ3 、および７−35重量％のＦからなる重
量％で表したバッチ組成を有するレーザガラスであっ
て、該ガラスが、少なくとも6.2 重量％のＦの分析され
た含有量を有することを特徴とするレーザガラス。 - 【請求項１１】 ＦがＡｌ2 Ｆ6 としてバッチに配合さ
れていることを特徴とする請求項１０記載のレーザガラ
ス。 - 【請求項１２】 37−40重量％のＳｉＯ2 、30−40重量
％のＡｌ2 Ｏ3 、0.005 −６重量％のＥｒ2 Ｏ3 、およ
び９−30重量％のＦからなる重量％のバッチ組成を有す
るレーザガラスであって、該ガラスが、少なくとも6.5
重量％のＦの分析された含有量を有することを特徴とす
るレーザガラス。 - 【請求項１３】 複数のエルビウムイオンがドープされ
たオキシハライドレーザガラスであって、前記エルビウ
ムイオンが少なくとも１×1017イオン／ｃｍ3 の濃度で
含まれ、該ガラスが少なくとも6.2 重量％のフッ素の分
析されたフッ素重量％含有量を有し、該ガラスが少なく
とも7.6 ミリ秒の蛍光寿命を有することを特徴とするレ
ーザガラス。 - 【請求項１４】 前記エルビウムイオンが少なくとも１
×1020イオン／ｃｍ3 の濃度で含まれていることを特徴
とする請求項１３記載のレーザガラス。 - 【請求項１５】 少なくとも13重量％のＦ、および少な
くとも２重量％のＥｒ2 Ｏ3 からなるバッチ組成を有す
るオキシハライドレーザガラスであって、該ガラスが少
なくとも６ミリ秒の蛍光寿命を有することを特徴とする
オキシハライドレーザガラス。 - 【請求項１６】 前記レーザガラスが、灰長石結晶相ま
たはゲイラナイト結晶相の化学量論値を有することを特
徴とする請求項１５記載のレーザガラス。 - 【請求項１７】 30−45重量％のＳｉＯ2 、25−45重量
％のＡｌ2 Ｏ3 、10−25重量％のＣａＯ、0.005 −10重
量％のＥｒ2 Ｏ3 、および７−35重量％のＦからなる重
量％で表したバッチ組成を有するレーザガラスから形成
した光増幅器であって、該ガラスが、少なくとも6.2 重
量％のＦの分析された含有量を有することを特徴とする
光増幅器。 - 【請求項１８】 レーザガラス内における希土類ドーパ
ントの濃度消滅を抑制する方法であって、該レーザガラ
ス中の酸素イオンをハロゲンイオンで置換する工程を含
むことを特徴とする方法。 - 【請求項１９】 45−70モル％のＳｉＯ2 、15−35モル
％のＸ、および15−35モル％のＹから実質的になるモル
で表したバッチ組成を有する希土類ドープトレーザガラ
スであって、 Ｘが、アルカリ金属酸化物、アルカリ土類金属酸化物、
およびＺｎＯからなる群より選択される金属酸化物であ
り、 Ｙが、アルミニウム酸化物およびアルミニウムハロゲン
化物からなる群より選択されるアルミニウム化合物であ
り、少なくとも10モル％のＹがアルミニウムハロゲン化
物であることを特徴とするレーザガラス。 - 【請求項２０】 45−70モル％のＡ、15−35モル％の
Ｘ、および15−35モル％のＹからなるモルで表したバッ
チ組成を有する希土類ドープトレーザガラスであって、 Ａが、ＳｉＯ2 およびＧｅＯ2 からなる群より選択され
る化合物であり、 Ｘが、アルカリ金属酸化物、アルカリ土類金属酸化物、
およびＺｎＯからなる群より選択される金属酸化物であ
り、 Ｙが、アルミニウム酸化物、アルミニウムハロゲン化
物、Ｇａ2 Ｏ3 、およびＢ2 Ｏ3 からなる群より選択さ
れるアルミニウム化合物であり、少なくとも10モル％の
Ｙがアルミニウムハロゲン化物であることを特徴とする
レーザガラス。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US1580196P | 1996-04-17 | 1996-04-17 | |
| US015801 | 1996-04-17 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH1067536A true JPH1067536A (ja) | 1998-03-10 |
Family
ID=21773723
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP9100092A Pending JPH1067536A (ja) | 1996-04-17 | 1997-04-17 | オキシハライドレーザガラス |
Country Status (9)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5798306A (ja) |
| EP (1) | EP0802169B1 (ja) |
| JP (1) | JPH1067536A (ja) |
| KR (1) | KR970069923A (ja) |
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