JPH1160271A - 金属微粒子分散ガラス及びその製造方法 - Google Patents
金属微粒子分散ガラス及びその製造方法Info
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- JPH1160271A JPH1160271A JP22330597A JP22330597A JPH1160271A JP H1160271 A JPH1160271 A JP H1160271A JP 22330597 A JP22330597 A JP 22330597A JP 22330597 A JP22330597 A JP 22330597A JP H1160271 A JPH1160271 A JP H1160271A
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- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
- C03C—CHEMICAL COMPOSITION OF GLASSES, GLAZES OR VITREOUS ENAMELS; SURFACE TREATMENT OF GLASS; SURFACE TREATMENT OF FIBRES OR FILAMENTS MADE FROM GLASS, MINERALS OR SLAGS; JOINING GLASS TO GLASS OR OTHER MATERIALS
- C03C14/00—Glass compositions containing a non-glass component, e.g. compositions containing fibres, filaments, whiskers, platelets, or the like, dispersed in a glass matrix
- C03C14/006—Glass compositions containing a non-glass component, e.g. compositions containing fibres, filaments, whiskers, platelets, or the like, dispersed in a glass matrix the non-glass component being in the form of microcrystallites, e.g. of optically or electrically active material
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- C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
- C03C—CHEMICAL COMPOSITION OF GLASSES, GLAZES OR VITREOUS ENAMELS; SURFACE TREATMENT OF GLASS; SURFACE TREATMENT OF FIBRES OR FILAMENTS MADE FROM GLASS, MINERALS OR SLAGS; JOINING GLASS TO GLASS OR OTHER MATERIALS
- C03C23/00—Other surface treatment of glass not in the form of fibres or filaments
- C03C23/0005—Other surface treatment of glass not in the form of fibres or filaments by irradiation
- C03C23/0025—Other surface treatment of glass not in the form of fibres or filaments by irradiation by a laser beam
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
- C03C—CHEMICAL COMPOSITION OF GLASSES, GLAZES OR VITREOUS ENAMELS; SURFACE TREATMENT OF GLASS; SURFACE TREATMENT OF FIBRES OR FILAMENTS MADE FROM GLASS, MINERALS OR SLAGS; JOINING GLASS TO GLASS OR OTHER MATERIALS
- C03C2214/00—Nature of the non-vitreous component
- C03C2214/08—Metals
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 材料内部にのみ所定パターンで金属微粒子が
選択析出した金属微粒子分散ガラスを得る。 【構成】 パルスレーザ光１の集光照射により金属イオ
ンを光還元し、還元生成物である金属微粒子をガラス材
料４の内部に選択析出させ、集光点３の相対移動やレー
ザ光１のオン・オフにより所定パターンの着色領域５を
形成する。金属イオンには、Ａｕイオン，Ａｇイオン，
Ｃｕイオン，Ｐｔイオン等がある。光還元反応を促進さ
せるため、ＣｅＯ2 ：０．０００１〜２重量％，Ｓｂ2
Ｏ3 ：４重量％以下，ＳｎＯ：０．３重量％以下の１種
又は２種以上を増感剤として添加することが好ましい。
選択析出した金属微粒子分散ガラスを得る。 【構成】 パルスレーザ光１の集光照射により金属イオ
ンを光還元し、還元生成物である金属微粒子をガラス材
料４の内部に選択析出させ、集光点３の相対移動やレー
ザ光１のオン・オフにより所定パターンの着色領域５を
形成する。金属イオンには、Ａｕイオン，Ａｇイオン，
Ｃｕイオン，Ｐｔイオン等がある。光還元反応を促進さ
せるため、ＣｅＯ2 ：０．０００１〜２重量％，Ｓｂ2
Ｏ3 ：４重量％以下，ＳｎＯ：０．３重量％以下の１種
又は２種以上を増感剤として添加することが好ましい。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、金属微粒子の分散した
部分が材料内部に選択的に形成されている金属微粒子分
散ガラス及びその製造方法に関する。
部分が材料内部に選択的に形成されている金属微粒子分
散ガラス及びその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】金属微粒子を分散させたガラスは、従来
から透明感のある着色ガラスとして知られている。最近
では、光通信，光交換，光コンピュータ，光インターコ
ネクション等の光情報処理機器において、光で光を制御
できる材料である三次非線形光学材料として期待されて
いる。従来の金属微粒子分散ガラスは、主として熱還元
法，光還元法で製造されている。
から透明感のある着色ガラスとして知られている。最近
では、光通信，光交換，光コンピュータ，光インターコ
ネクション等の光情報処理機器において、光で光を制御
できる材料である三次非線形光学材料として期待されて
いる。従来の金属微粒子分散ガラスは、主として熱還元
法，光還元法で製造されている。
【０００３】熱還元法では、Ａｕ+ ，Ａｇ+ ，Ｃｕ+ 等
の金属イオンとＳｎ2+，Ｓｂ3+等の多価原子価イオンが
含まれたガラスを原料とし、ガラスの溶融温度よりもは
るかに低い温度で熱処理する。熱処理によって、Ａｕ
+ ，Ａｇ+ ，Ｃｕ+ 等の金属イオンが還元され、金属コ
ロイドが生成し、金属特有の透明な着色感が付与され
る。このときの還元反応は、次の通りである。 ２Ａｕ+ ＋Ｓｂ3+→２Ａｕ0 ＋Ｓｂ5+ ２Ａｇ+ ＋Ｓｎ2+→２Ａｇ0 ＋Ｓｎ4+ ２Ｃｕ+ ＋Ｓｎ2+→２Ｃｕ0 ＋Ｓｎ4+
の金属イオンとＳｎ2+，Ｓｂ3+等の多価原子価イオンが
含まれたガラスを原料とし、ガラスの溶融温度よりもは
るかに低い温度で熱処理する。熱処理によって、Ａｕ
+ ，Ａｇ+ ，Ｃｕ+ 等の金属イオンが還元され、金属コ
ロイドが生成し、金属特有の透明な着色感が付与され
る。このときの還元反応は、次の通りである。 ２Ａｕ+ ＋Ｓｂ3+→２Ａｕ0 ＋Ｓｂ5+ ２Ａｇ+ ＋Ｓｎ2+→２Ａｇ0 ＋Ｓｎ4+ ２Ｃｕ+ ＋Ｓｎ2+→２Ｃｕ0 ＋Ｓｎ4+
【０００４】光還元法では、Ａｕ+ ，Ａｇ+ ，Ｃｕ+ 等
の金属イオンと共にＣｅ3+のような光増感剤（又は光化
学的還元剤）を添加したガラスを原料とし、溶解した無
色のガラスに紫外線，Ｘ線等を照射・露光し、或いは露
光後に加熱する。これにより、照射部分に金属コロイド
が生成し、金属微粒子分散ガラスとなる。このときの還
元反応は次の通りであり、たとえば米国特許第２５１５
９３７号明細書で詳細が開示されている。 Ａｕ+ ＋Ｃｅ3+→Ａｕ0 ＋Ｓｂ4+ Ａｇ+ ＋Ｃｅ3+→Ａｇ0 ＋Ｓｂ4+ Ｃｕ+ ＋Ｃｅ3+→Ｃｕ0 ＋Ｓｂ4+
の金属イオンと共にＣｅ3+のような光増感剤（又は光化
学的還元剤）を添加したガラスを原料とし、溶解した無
色のガラスに紫外線，Ｘ線等を照射・露光し、或いは露
光後に加熱する。これにより、照射部分に金属コロイド
が生成し、金属微粒子分散ガラスとなる。このときの還
元反応は次の通りであり、たとえば米国特許第２５１５
９３７号明細書で詳細が開示されている。 Ａｕ+ ＋Ｃｅ3+→Ａｕ0 ＋Ｓｂ4+ Ａｇ+ ＋Ｃｅ3+→Ａｇ0 ＋Ｓｂ4+ Ｃｕ+ ＋Ｃｅ3+→Ｃｕ0 ＋Ｓｂ4+
【０００５】ガラス表面に金属微粒子を選択的に析出さ
せるステイン法も知られている。ステイン方法では、ガ
ラス表面に塗布した銅化合物又は銀化合物を加熱するこ
とにより、ガラス表面層中のアルカリイオンとＣｕ+ 又
はＡｇ+ を交換した後、水素含有雰囲気中で還元するこ
とにより、ガラス表面層のみを着色している。銅化合物
又は銀化合物は、溶液，溶液とカオリン等の混合物，樹
脂との混合物等としてガラス表面に塗布される。
せるステイン法も知られている。ステイン方法では、ガ
ラス表面に塗布した銅化合物又は銀化合物を加熱するこ
とにより、ガラス表面層中のアルカリイオンとＣｕ+ 又
はＡｇ+ を交換した後、水素含有雰囲気中で還元するこ
とにより、ガラス表面層のみを着色している。銅化合物
又は銀化合物は、溶液，溶液とカオリン等の混合物，樹
脂との混合物等としてガラス表面に塗布される。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】熱還元法や光還元法で
金属微粒子を分散させると、処理したガラス全体にわた
って金属微粒子が析出する。光還元法では、マスク等を
用いて紫外線の非照射部分を設けた状態で光照射すると
き、金属微粒子を選択的に析出させることができる。し
かし、ガラス表面を紫外線で照射するため、金属微粒子
がガラス表面に析出することが避けられない。更に、紫
外線照射部分の大半に金属微粒子が析出するため、ガラ
スの表面から内部にわたって連続的に金属微粒子が析出
することになる。その結果、ガラス内部にだけ金属微粒
子を選択的に析出させることができない。
金属微粒子を分散させると、処理したガラス全体にわた
って金属微粒子が析出する。光還元法では、マスク等を
用いて紫外線の非照射部分を設けた状態で光照射すると
き、金属微粒子を選択的に析出させることができる。し
かし、ガラス表面を紫外線で照射するため、金属微粒子
がガラス表面に析出することが避けられない。更に、紫
外線照射部分の大半に金属微粒子が析出するため、ガラ
スの表面から内部にわたって連続的に金属微粒子が析出
することになる。その結果、ガラス内部にだけ金属微粒
子を選択的に析出させることができない。
【０００７】ステイン法でも、光還元法と同様にガラス
表面に金属微粒子を選択析出させることができ、マスク
等の使用によって二次元的なパターンを形成することも
できる。しかし、ガラス内部にだけ金属微粒子を選択析
出させることができず、三次元的なパターンの形成には
応用できない。本発明は、このような問題を解消すべく
案出されたものであり、パルスレーザ光で金属イオン含
有ガラスを集光照射することにより、金属微粒子の分散
した部分が材料内部に選択的に形成された金属微粒子分
散ガラスを提供することを目的とする。
表面に金属微粒子を選択析出させることができ、マスク
等の使用によって二次元的なパターンを形成することも
できる。しかし、ガラス内部にだけ金属微粒子を選択析
出させることができず、三次元的なパターンの形成には
応用できない。本発明は、このような問題を解消すべく
案出されたものであり、パルスレーザ光で金属イオン含
有ガラスを集光照射することにより、金属微粒子の分散
した部分が材料内部に選択的に形成された金属微粒子分
散ガラスを提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明の金属微粒子分散
ガラスは、その目的を達成するため、パルスレーザ光の
集光照射による金属イオンの還元反応で生成した還元反
応生成物である金属微粒子が選択析出した着色領域がガ
ラス材料の内部に形成されていることを特徴とする。金
属イオンとしては、Ａｕイオン，Ａｇイオン，Ｃｕイオ
ン，Ｐｔイオン等があり、０．００１〜４重量％の濃度
範囲で単体又は複合してガラスに含ませる。また、光還
元反応を促進させるため、ＣｅＯ2 ：０．０００１〜２
重量％，Ｓｂ2 Ｏ3 ：４重量％以下，ＳｎＯ：０．３重
量％以下の１種又は２種以上を増感剤として添加するこ
とが好ましい。この金属微粒子分散ガラスは、金属イオ
ンを含むガラス材料の内部に集光点が位置するように集
光したパルスレーザ光で前記ガラス材料を照射し、ガラ
ス材料内部で集光点を相対移動させ又は集光点を相対移
動させながらレーザ光をオン・オフすることにより、金
属微粒子が選択析出した領域をガラス材料内部に形成さ
せることにより製造される。レーザ光照射後のガラス材
料を熱処理するとき、析出した金属結晶が大きく成長す
る。パルスレーザ光としては、波長３７０ｎｍ〜１．５
μｍをもつものが好ましい。
ガラスは、その目的を達成するため、パルスレーザ光の
集光照射による金属イオンの還元反応で生成した還元反
応生成物である金属微粒子が選択析出した着色領域がガ
ラス材料の内部に形成されていることを特徴とする。金
属イオンとしては、Ａｕイオン，Ａｇイオン，Ｃｕイオ
ン，Ｐｔイオン等があり、０．００１〜４重量％の濃度
範囲で単体又は複合してガラスに含ませる。また、光還
元反応を促進させるため、ＣｅＯ2 ：０．０００１〜２
重量％，Ｓｂ2 Ｏ3 ：４重量％以下，ＳｎＯ：０．３重
量％以下の１種又は２種以上を増感剤として添加するこ
とが好ましい。この金属微粒子分散ガラスは、金属イオ
ンを含むガラス材料の内部に集光点が位置するように集
光したパルスレーザ光で前記ガラス材料を照射し、ガラ
ス材料内部で集光点を相対移動させ又は集光点を相対移
動させながらレーザ光をオン・オフすることにより、金
属微粒子が選択析出した領域をガラス材料内部に形成さ
せることにより製造される。レーザ光照射後のガラス材
料を熱処理するとき、析出した金属結晶が大きく成長す
る。パルスレーザ光としては、波長３７０ｎｍ〜１．５
μｍをもつものが好ましい。
【０００９】
【作用】パルスレーザ光を集光して金属イオン含有ガラ
スを照射するとき、ガラスに含まれている金属イオン
は、集光照射部分のみで光還元反応を受け、金属結晶が
選択的に析出する。レーザ光は、ガラス材料中を通過す
るが、集光点以外の光照射部分では光還元反応に必要な
光量が得られない。そのため、ガラス材料の内部にだけ
金属微粒子を選択析出させることが可能になる。また、
光照射後に熱処理すると、析出した金属結晶が成長し、
金属微粒子を大きくできる。熱処理は、金属結晶が析出
する温度域で行われるが、過度な熱処理は集光部分以外
にも金属微粒子を析出させる虞れがある。レーザ照射さ
れる母ガラスには、一般にケイ酸塩ガラスが使用され
る。母ガラスの組成は、レーザ光集光照射前に金属微粒
子がマトリックスに析出せず、レーザ光集光照射又は集
光照射後の熱処理によって集光照射部分だけに金属微粒
子が選択析出するものである限り、特に制約を受けるも
のではない。また、各種金属イオンをガラス中に均一分
散させるため、Ｎａ2 Ｏ，Ｌｉ2 Ｏ，Ｂ2 Ｏ3 ，Ｃａ
Ｏ，ＢａＯ，Ａｌ2 Ｏ3 等を適宜添加することが好まし
い。
スを照射するとき、ガラスに含まれている金属イオン
は、集光照射部分のみで光還元反応を受け、金属結晶が
選択的に析出する。レーザ光は、ガラス材料中を通過す
るが、集光点以外の光照射部分では光還元反応に必要な
光量が得られない。そのため、ガラス材料の内部にだけ
金属微粒子を選択析出させることが可能になる。また、
光照射後に熱処理すると、析出した金属結晶が成長し、
金属微粒子を大きくできる。熱処理は、金属結晶が析出
する温度域で行われるが、過度な熱処理は集光部分以外
にも金属微粒子を析出させる虞れがある。レーザ照射さ
れる母ガラスには、一般にケイ酸塩ガラスが使用され
る。母ガラスの組成は、レーザ光集光照射前に金属微粒
子がマトリックスに析出せず、レーザ光集光照射又は集
光照射後の熱処理によって集光照射部分だけに金属微粒
子が選択析出するものである限り、特に制約を受けるも
のではない。また、各種金属イオンをガラス中に均一分
散させるため、Ｎａ2 Ｏ，Ｌｉ2 Ｏ，Ｂ2 Ｏ3 ，Ｃａ
Ｏ，ＢａＯ，Ａｌ2 Ｏ3 等を適宜添加することが好まし
い。
【００１０】レーザ光照射で金属微粒子として析出する
金属イオンには、Ａｕイオン，Ａｇイオン，Ｃｕイオ
ン，Ｐｔイオン等がある。Ａｕイオンをガラスに含ませ
るためには、塩化金酸の水溶液又は塩化金の塩酸溶液が
ガラス原料に添加される。Ａｇイオンの場合には酸化
銀，硝酸銀，塩化銀等が、Ｃｕイオンの場合には酸化
銅，硝酸銅，塩化銅等が、Ｐｔイオンの場合には塩化白
金酸の水溶液又は塩化白金の塩酸溶液が使用される。Ａ
ｕやＰｔは、極めて還元され易い元素であり、ガラスの
溶融中に金属として析出し、ルツボの底部に金属の塊と
して凝集する場合がある。凝集を避けるためには、酸化
性の条件下でガラスを溶融させることが必要であり、酸
化剤として硝酸ナトリウム，硝酸カリウム等の硝酸塩原
料が使用される。
金属イオンには、Ａｕイオン，Ａｇイオン，Ｃｕイオ
ン，Ｐｔイオン等がある。Ａｕイオンをガラスに含ませ
るためには、塩化金酸の水溶液又は塩化金の塩酸溶液が
ガラス原料に添加される。Ａｇイオンの場合には酸化
銀，硝酸銀，塩化銀等が、Ｃｕイオンの場合には酸化
銅，硝酸銅，塩化銅等が、Ｐｔイオンの場合には塩化白
金酸の水溶液又は塩化白金の塩酸溶液が使用される。Ａ
ｕやＰｔは、極めて還元され易い元素であり、ガラスの
溶融中に金属として析出し、ルツボの底部に金属の塊と
して凝集する場合がある。凝集を避けるためには、酸化
性の条件下でガラスを溶融させることが必要であり、酸
化剤として硝酸ナトリウム，硝酸カリウム等の硝酸塩原
料が使用される。
【００１１】Ａｇイオンを多量に含むガラスを作製する
場合にも、ガラスの溶融中にＡｇが析出することを防止
するため、酸化剤として同様な硝酸塩原料を使用するこ
とが好ましい。他方、Ｃｕは、ガラスの溶融中に極めて
酸化され易く、適当な還元状態で溶融しないとＣｕ2+と
なり、青味を帯びたガラスになってしまう。この点、Ｃ
ｕ微粒子分散ガラスを得る上ではガラスのマトリックス
中でＣｕ+ となっていることが好ましいことから、Ｓｎ
Ｏ，サッカロース，炭素等の適当な還元剤を加えた条件
下でガラスを溶融する。しかし、過剰の還元剤を添加す
るとＣｕイオンが還元されて金属Ｃｕが析出するので、
還元剤の添加量を適正に維持することが必要である。ガ
ラスに含まれるＡｕ，Ａｇ，Ｃｕ，Ｐｔ等の金属の濃度
は、０．００１〜４重量％，特に０．０１〜２重量％の
範囲に調整することが好ましい。金属濃度が０．００１
重量％未満では、レーザ光照射又は照射後の熱処理によ
って金属微粒子として析出しないことがある。逆に４重
量％を超える金属濃度では、ガラスの溶融中又は溶融状
態から冷却してガラス化する際に金属微粒子として析出
する虞れがある。このような金属微粒子の析出がある
と、後工程でガラス材料の内部に金属微粒子を選択的に
分散させた部分を形成することができなくなる。
場合にも、ガラスの溶融中にＡｇが析出することを防止
するため、酸化剤として同様な硝酸塩原料を使用するこ
とが好ましい。他方、Ｃｕは、ガラスの溶融中に極めて
酸化され易く、適当な還元状態で溶融しないとＣｕ2+と
なり、青味を帯びたガラスになってしまう。この点、Ｃ
ｕ微粒子分散ガラスを得る上ではガラスのマトリックス
中でＣｕ+ となっていることが好ましいことから、Ｓｎ
Ｏ，サッカロース，炭素等の適当な還元剤を加えた条件
下でガラスを溶融する。しかし、過剰の還元剤を添加す
るとＣｕイオンが還元されて金属Ｃｕが析出するので、
還元剤の添加量を適正に維持することが必要である。ガ
ラスに含まれるＡｕ，Ａｇ，Ｃｕ，Ｐｔ等の金属の濃度
は、０．００１〜４重量％，特に０．０１〜２重量％の
範囲に調整することが好ましい。金属濃度が０．００１
重量％未満では、レーザ光照射又は照射後の熱処理によ
って金属微粒子として析出しないことがある。逆に４重
量％を超える金属濃度では、ガラスの溶融中又は溶融状
態から冷却してガラス化する際に金属微粒子として析出
する虞れがある。このような金属微粒子の析出がある
と、後工程でガラス材料の内部に金属微粒子を選択的に
分散させた部分を形成することができなくなる。
【００１２】レーザ光に対するガラスの感光性は、Ｃｅ
Ｏ2 ，Ｓｂ2 Ｏ3 ，ＳｎＯの１種又は２種以上を添加す
ることにより向上させることができる。ＣｅＯ2 の添加
量は０．０００１〜２重量％の範囲に、Ｓｂ2 Ｏ3 の添
加量は４重量％以下の範囲に、ＳｎＯの添加量は０．３
重量％以下の範囲に設定することが好ましい。ＣｅＯ2
の添加量が０．０００１重量％未満では、濃度が低過ぎ
ることから増感剤としてＣｅＯ2 が機能しないことがあ
る。逆に２重量％を超える過剰のＣｅＯ2 を添加すると
感光性が高くなりすぎ、集光点以外の照射部分やレーザ
光非照射部分にまで金属微粒子が析出する虞れがある。
Ｓｂ2 Ｏ3 ，ＳｎＯもそれぞれ４重量％，０．３重量％
までの添加で適度の感光性を付与するが、４重量％，
０．３重量％を超える過剰添加では集光点以外の照射部
分やレーザ光非照射部分にまで金属微粒子が析出する虞
れがある。Ｓｂ2 Ｏ3 は、ＳｎＯに比較して清澄作用が
あるので、ＳｎＯよりも好適な増感剤である。ＳｎＯの
原料としては、ＳｎＯの外にＳｎＯ2 も使用できる。
Ｏ2 ，Ｓｂ2 Ｏ3 ，ＳｎＯの１種又は２種以上を添加す
ることにより向上させることができる。ＣｅＯ2 の添加
量は０．０００１〜２重量％の範囲に、Ｓｂ2 Ｏ3 の添
加量は４重量％以下の範囲に、ＳｎＯの添加量は０．３
重量％以下の範囲に設定することが好ましい。ＣｅＯ2
の添加量が０．０００１重量％未満では、濃度が低過ぎ
ることから増感剤としてＣｅＯ2 が機能しないことがあ
る。逆に２重量％を超える過剰のＣｅＯ2 を添加すると
感光性が高くなりすぎ、集光点以外の照射部分やレーザ
光非照射部分にまで金属微粒子が析出する虞れがある。
Ｓｂ2 Ｏ3 ，ＳｎＯもそれぞれ４重量％，０．３重量％
までの添加で適度の感光性を付与するが、４重量％，
０．３重量％を超える過剰添加では集光点以外の照射部
分やレーザ光非照射部分にまで金属微粒子が析出する虞
れがある。Ｓｂ2 Ｏ3 は、ＳｎＯに比較して清澄作用が
あるので、ＳｎＯよりも好適な増感剤である。ＳｎＯの
原料としては、ＳｎＯの外にＳｎＯ2 も使用できる。
【００１３】ガラス材料の内部に金属微粒子を選択的に
析出分散させるためには、材料内部にパルスレーザ光を
集光し、材料内部で集光点を移動させる。パルスレーザ
光が集光した部分で金属イオンが還元反応を起こし、金
属結晶が生成する。また、照射後に熱処理すると、生成
した金属結晶が成長し、金属微粒子が大きくなる。光源
にはパルスレーザが使用され、波長が３７０ｎｍ〜１．
５μｍのパルスレーザ光を出射することが好ましい。照
射波長が３７０ｎｍに達しないパルスレーザ光では、光
照射された部分以外で金属イオンの還元反応が生じ易
く、集光点以外の箇所においても金属微粒子が析出する
虞れがある。逆に１．５μｍを超える照射波長では、集
光照射によっても集光部分に金属イオンの還元反応が起
こらず、金属微粒子が効果的に析出しなくなる。
析出分散させるためには、材料内部にパルスレーザ光を
集光し、材料内部で集光点を移動させる。パルスレーザ
光が集光した部分で金属イオンが還元反応を起こし、金
属結晶が生成する。また、照射後に熱処理すると、生成
した金属結晶が成長し、金属微粒子が大きくなる。光源
にはパルスレーザが使用され、波長が３７０ｎｍ〜１．
５μｍのパルスレーザ光を出射することが好ましい。照
射波長が３７０ｎｍに達しないパルスレーザ光では、光
照射された部分以外で金属イオンの還元反応が生じ易
く、集光点以外の箇所においても金属微粒子が析出する
虞れがある。逆に１．５μｍを超える照射波長では、集
光照射によっても集光部分に金属イオンの還元反応が起
こらず、金属微粒子が効果的に析出しなくなる。
【００１４】光源から出射されたレーザ光は、レンズ等
の集光装置によって集光される。このとき、ガラス材料
の内部に位置するように集光点を調節する。この集光点
を連続的にガラス材料内部で移動させるとき、金属微粒
子が選択析出した部分が集光点の軌跡に沿った連続領域
として形成される。また、スポット照射，ステップ照射
等によって、ドット状の金属微粒子析出域がガラス材料
内部に形成される。更に、ガラスに対して三次元的に集
光点を相対移動させると、三次元的な金属微粒子析出域
がガラス材料内部に形成される。ガラス材料に対する集
光点の相対移動には、レーザ光の集光点を固定してガラ
ス材料を移動させる方法，ガラス材料を固定して集光点
を移動させる方法，両者の併用等が採用される。パルス
レーザ光のピークパワーは、１パルス当りの出力エネル
ギ（Ｊ）をパルス幅（秒）で割った値としてワット
（Ｗ）で表される。ピークパワー密度は、単位面積（ｃ
ｍ2 ）当りのピークパワーであり、Ｗ／ｃｍ2 で表され
る。
の集光装置によって集光される。このとき、ガラス材料
の内部に位置するように集光点を調節する。この集光点
を連続的にガラス材料内部で移動させるとき、金属微粒
子が選択析出した部分が集光点の軌跡に沿った連続領域
として形成される。また、スポット照射，ステップ照射
等によって、ドット状の金属微粒子析出域がガラス材料
内部に形成される。更に、ガラスに対して三次元的に集
光点を相対移動させると、三次元的な金属微粒子析出域
がガラス材料内部に形成される。ガラス材料に対する集
光点の相対移動には、レーザ光の集光点を固定してガラ
ス材料を移動させる方法，ガラス材料を固定して集光点
を移動させる方法，両者の併用等が採用される。パルス
レーザ光のピークパワーは、１パルス当りの出力エネル
ギ（Ｊ）をパルス幅（秒）で割った値としてワット
（Ｗ）で表される。ピークパワー密度は、単位面積（ｃ
ｍ2 ）当りのピークパワーであり、Ｗ／ｃｍ2 で表され
る。
【００１５】集光点におけるパルスレーザ光のピークパ
ワー密度は、１０8 〜１０15Ｗ／ｃｍ2 の範囲にあるこ
とが好ましい。１０8 Ｗ／ｃｍ2 未満のピークパワー密
度では、集光部分で金属イオンの還元反応が起こらず、
金属微粒子が析出しない。逆に１０15Ｗ／ｃｍ2 を超え
るピークパワー密度では、集光点以外の部分でも金属イ
オンが還元反応し、望ましくない金属微粒子の析出が生
じる。また、過度に大きなエネルギ量のレーザ光は、実
用的にも得ることが困難である。レーザ光のピークパワ
ー密度が同じであると、金属イオンの還元反応は、パル
ス幅の狭いレーザ光ほど起こり易い。この点では、１０
-10 秒以下のパルス幅をもつレーザ光が好ましい。広す
ぎるパルス幅をもつレーザ光では、金属イオンの還元反
応を起こすために非常に大きなエネルギを持ったレーザ
光で照射することが必要になり、ガラス材料を破壊する
虞れがある。照射量は、金属イオンの還元反応に必要な
量に設定される。また、パルスレーザの繰返し周期（パ
ルスとパルスの間隔）は、特に限定されるものではな
く、ピークエネルギ密度，ショット数等に依存して定ま
る。
ワー密度は、１０8 〜１０15Ｗ／ｃｍ2 の範囲にあるこ
とが好ましい。１０8 Ｗ／ｃｍ2 未満のピークパワー密
度では、集光部分で金属イオンの還元反応が起こらず、
金属微粒子が析出しない。逆に１０15Ｗ／ｃｍ2 を超え
るピークパワー密度では、集光点以外の部分でも金属イ
オンが還元反応し、望ましくない金属微粒子の析出が生
じる。また、過度に大きなエネルギ量のレーザ光は、実
用的にも得ることが困難である。レーザ光のピークパワ
ー密度が同じであると、金属イオンの還元反応は、パル
ス幅の狭いレーザ光ほど起こり易い。この点では、１０
-10 秒以下のパルス幅をもつレーザ光が好ましい。広す
ぎるパルス幅をもつレーザ光では、金属イオンの還元反
応を起こすために非常に大きなエネルギを持ったレーザ
光で照射することが必要になり、ガラス材料を破壊する
虞れがある。照射量は、金属イオンの還元反応に必要な
量に設定される。また、パルスレーザの繰返し周期（パ
ルスとパルスの間隔）は、特に限定されるものではな
く、ピークエネルギ密度，ショット数等に依存して定ま
る。
【００１６】
実施例１〜５：（Ｃｕイオンを含む母ガラス） ＳｉＯ2 ，Ｎａ2 ＣＯ3 ，ＣａＣＯ3 ，Ｃｕ2 Ｏ，サッ
カロースを原料とし、粉体４００ｇを白金製の３００ｃ
ｃルツボに投入した後、１４５０℃大気雰囲気中で２時
間撹拌しながら加熱溶解した。均一に溶解したガラスを
黄銅製の鋳型に流し込み、厚み５ｍｍの板に成形し冷却
した。得られたガラス板を４００〜４５０℃でアニール
して歪みを除去した後、切断・研磨し厚み１〜３ｍｍの
試料を作製した。得られた試料を、集光したパルスレー
ザ光で照射した。すなわち、図１（ａ）に示すようにパ
ルスレーザ光１をレンズ２で集光し、集光点３が試料４
の内部に位置するように調整した。パルスレーザ光１と
しては、Ａｒレーザ励起のＴｉ−サファイアレーザから
発振されたパルス幅１．５×１０-13 秒，繰返し周期２
００ｋＨｚ，波長８００ｎｍの光を使用した。ピークエ
ネルギ密度１０10〜１０15Ｗ／ｃｍ2 で集光点３に５秒
間照射し、ガラス試料４をスキャンさせた。
カロースを原料とし、粉体４００ｇを白金製の３００ｃ
ｃルツボに投入した後、１４５０℃大気雰囲気中で２時
間撹拌しながら加熱溶解した。均一に溶解したガラスを
黄銅製の鋳型に流し込み、厚み５ｍｍの板に成形し冷却
した。得られたガラス板を４００〜４５０℃でアニール
して歪みを除去した後、切断・研磨し厚み１〜３ｍｍの
試料を作製した。得られた試料を、集光したパルスレー
ザ光で照射した。すなわち、図１（ａ）に示すようにパ
ルスレーザ光１をレンズ２で集光し、集光点３が試料４
の内部に位置するように調整した。パルスレーザ光１と
しては、Ａｒレーザ励起のＴｉ−サファイアレーザから
発振されたパルス幅１．５×１０-13 秒，繰返し周期２
００ｋＨｚ，波長８００ｎｍの光を使用した。ピークエ
ネルギ密度１０10〜１０15Ｗ／ｃｍ2 で集光点３に５秒
間照射し、ガラス試料４をスキャンさせた。
【００１７】照射後のガラス試料４を電気炉に入れ、室
温から昇温速度５℃／分で昇温し、５００℃で２０分間
保持した後、炉内で放冷した。熱処理後の試料４を光学
顕微鏡で観察したところ、図１（ｂ）に示すように赤色
着色領域５が形成されていることが判った。この赤色着
色領域５は、集光点３の軌跡に対応する連続領域であっ
た。本実施例で使用した母ガラスはＣｕ微粒子の析出に
よって赤色を帯びることから、レーザ光の集光照射によ
ってガラス材料内部の集光照射部分にだけ選択的にＣｕ
微粒子が析出していることが判る。また、赤色着色領域
５を後述する比較例１のＣｕ微粒子析出部分と比較する
と、ガラス材料の内部にだけ選択的にＣｕ微粒子が析出
しているものといえる。
温から昇温速度５℃／分で昇温し、５００℃で２０分間
保持した後、炉内で放冷した。熱処理後の試料４を光学
顕微鏡で観察したところ、図１（ｂ）に示すように赤色
着色領域５が形成されていることが判った。この赤色着
色領域５は、集光点３の軌跡に対応する連続領域であっ
た。本実施例で使用した母ガラスはＣｕ微粒子の析出に
よって赤色を帯びることから、レーザ光の集光照射によ
ってガラス材料内部の集光照射部分にだけ選択的にＣｕ
微粒子が析出していることが判る。また、赤色着色領域
５を後述する比較例１のＣｕ微粒子析出部分と比較する
と、ガラス材料の内部にだけ選択的にＣｕ微粒子が析出
しているものといえる。
【００１８】
【００１９】実施例６〜１０：（Ａｕイオンを含む母ガ
ラス） ＳｉＯ2 ，Ｎａ2 ＣＯ3 ，ＮａＮＯ3 ，Ａｌ2 Ｏ3 ，Ｂ
ａＣＯ3 ，Ｎａ3 ＡｌＦ3 ，ＣｅＯ2 ，Ｓｂ2 Ｏ3 ，Ｓ
ｎＯ2 ，塩化金酸水溶液を原料とし、粉体４００ｇを白
金製の３００ｃｃルツボに投入した後、１４００〜１５
００℃大気雰囲気中で２時間撹拌しながら加熱溶解し
た。均一に溶解したガラスを黄銅製の鋳型に流し込み、
厚み５ｍｍの板に成形し冷却した。得られたガラス板を
４００〜４５０℃でアニールして歪みを除去した後、切
断・研磨し厚み１〜３ｍｍの試料を作製した。得られた
試料４を、集光したパルスレーザ光で照射した。本実施
例では、図２（ａ）に示すようにパルスレーザ光１をレ
ンズ２で集光し、集光点３が試料４の内部に位置するよ
うに調整した。パルスレーザ光１としては、Ａｒレーザ
励起のＴｉ−サファイアレーザから発振されたパルス幅
２×１０-13 秒，繰返し周期１ｋＨｚ，波長６３０ｎｍ
の光を使用した。ピークエネルギ密度１０13Ｗ／ｃｍ2
で集光点３に５秒間照射した後、レーザ光１のガラス試
料４への入射を止めてガラス試料４をスキャンさせ、再
度同じ条件で集光照射を繰返した。
ラス） ＳｉＯ2 ，Ｎａ2 ＣＯ3 ，ＮａＮＯ3 ，Ａｌ2 Ｏ3 ，Ｂ
ａＣＯ3 ，Ｎａ3 ＡｌＦ3 ，ＣｅＯ2 ，Ｓｂ2 Ｏ3 ，Ｓ
ｎＯ2 ，塩化金酸水溶液を原料とし、粉体４００ｇを白
金製の３００ｃｃルツボに投入した後、１４００〜１５
００℃大気雰囲気中で２時間撹拌しながら加熱溶解し
た。均一に溶解したガラスを黄銅製の鋳型に流し込み、
厚み５ｍｍの板に成形し冷却した。得られたガラス板を
４００〜４５０℃でアニールして歪みを除去した後、切
断・研磨し厚み１〜３ｍｍの試料を作製した。得られた
試料４を、集光したパルスレーザ光で照射した。本実施
例では、図２（ａ）に示すようにパルスレーザ光１をレ
ンズ２で集光し、集光点３が試料４の内部に位置するよ
うに調整した。パルスレーザ光１としては、Ａｒレーザ
励起のＴｉ−サファイアレーザから発振されたパルス幅
２×１０-13 秒，繰返し周期１ｋＨｚ，波長６３０ｎｍ
の光を使用した。ピークエネルギ密度１０13Ｗ／ｃｍ2
で集光点３に５秒間照射した後、レーザ光１のガラス試
料４への入射を止めてガラス試料４をスキャンさせ、再
度同じ条件で集光照射を繰返した。
【００２０】照射後のガラス試料４を電気炉に入れ、室
温から昇温速度５℃／分で昇温し、６００℃で１０分間
保持した後、炉内で放冷した。熱処理後の各試料を光学
顕微鏡で観察したところ、図２（ｂ）に示すように赤色
着色領域５が形成されていることが判った。この赤色着
色領域５は、集光点３への繰返し照射に対応する点状領
域であった。本実施例で使用した母ガラスはＡｕ微粒子
の析出によって赤色を帯びることから、レーザ光の集光
照射によってガラス材料内部の集光照射部分にだけ選択
的にＡｕ微粒子が析出していることが判る。また、赤色
着色領域５を後述する比較例２のＡｕ微粒子析出部分と
比較すると、ガラス材料の内部にだけ選択的にＡｕ微粒
子が析出しているものといえる。
温から昇温速度５℃／分で昇温し、６００℃で１０分間
保持した後、炉内で放冷した。熱処理後の各試料を光学
顕微鏡で観察したところ、図２（ｂ）に示すように赤色
着色領域５が形成されていることが判った。この赤色着
色領域５は、集光点３への繰返し照射に対応する点状領
域であった。本実施例で使用した母ガラスはＡｕ微粒子
の析出によって赤色を帯びることから、レーザ光の集光
照射によってガラス材料内部の集光照射部分にだけ選択
的にＡｕ微粒子が析出していることが判る。また、赤色
着色領域５を後述する比較例２のＡｕ微粒子析出部分と
比較すると、ガラス材料の内部にだけ選択的にＡｕ微粒
子が析出しているものといえる。
【００２１】
【００２２】実施例１１〜１５：（Ａｇイオンを含む母
ガラス） ＳｉＯ2 ，Ｎａ2 ＣＯ3 ，ＮａＮＯ3 ，Ｌｉ2 ＣＯ3 ，
Ｃａ2 ＣＯ3 ，Ａｌ2Ｏ3 ，ＡｇＣｌ，ＣｅＯ2 ，Ｓｂ2
Ｏ3 を原料とし、粉体４００ｇを白金製の３００ｃｃ
ルツボに投入した後、１５５０℃大気雰囲気中で２時間
撹拌しながら加熱溶解した。均一に溶解したガラスを黄
銅製の鋳型に流し込み、厚み５ｍｍの板に成形し冷却し
た。得られたガラス板を４５０℃でアニールして歪みを
除去した後、切断・研磨し厚み１〜３ｍｍの試料を作製
した。得られた試料を、実施例１と同様に集光したパル
スレーザ光で照射した。パルスレーザ光１としては、Ａ
ｒレーザ励起のＴｉ−サファイアレーザから発振された
パルス幅２×１０-12 〜２×１０-13 秒，繰返し周期８
２ＭＨｚ，波長７５０ｎｍの光を使用した。ピークエネ
ルギ密度１０12Ｗ／ｃｍ2 で集光点３に５分間照射し、
ガラス試料４をスキャンさせた。照射後の各試料は、実
施例１３を除き、電気炉中で室温から昇温速度５℃／分
で昇温し、５５０℃で３０分間保持した後、炉内で放冷
した。
ガラス） ＳｉＯ2 ，Ｎａ2 ＣＯ3 ，ＮａＮＯ3 ，Ｌｉ2 ＣＯ3 ，
Ｃａ2 ＣＯ3 ，Ａｌ2Ｏ3 ，ＡｇＣｌ，ＣｅＯ2 ，Ｓｂ2
Ｏ3 を原料とし、粉体４００ｇを白金製の３００ｃｃ
ルツボに投入した後、１５５０℃大気雰囲気中で２時間
撹拌しながら加熱溶解した。均一に溶解したガラスを黄
銅製の鋳型に流し込み、厚み５ｍｍの板に成形し冷却し
た。得られたガラス板を４５０℃でアニールして歪みを
除去した後、切断・研磨し厚み１〜３ｍｍの試料を作製
した。得られた試料を、実施例１と同様に集光したパル
スレーザ光で照射した。パルスレーザ光１としては、Ａ
ｒレーザ励起のＴｉ−サファイアレーザから発振された
パルス幅２×１０-12 〜２×１０-13 秒，繰返し周期８
２ＭＨｚ，波長７５０ｎｍの光を使用した。ピークエネ
ルギ密度１０12Ｗ／ｃｍ2 で集光点３に５分間照射し、
ガラス試料４をスキャンさせた。照射後の各試料は、実
施例１３を除き、電気炉中で室温から昇温速度５℃／分
で昇温し、５５０℃で３０分間保持した後、炉内で放冷
した。
【００２３】熱処理後の各試料を光学顕微鏡で観察した
ところ、図１（ｂ）に示すように黄色着色領域５が形成
されていることが判った。この赤色着色領域５は、集光
点３への繰返し照射に対応する連続領域であった。本実
施例で使用した母ガラスはＡｇ微粒子の析出によって黄
色を帯びることから、レーザ光の集光照射によってガラ
ス材料内部の集光照射部分にだけ選択的にＡｇ微粒子が
析出していることが判る。また、黄色着色領域５を後述
する比較例３のＡｇ微粒子析出部分と比較すると、ガラ
ス材料の内部にだけ選択的にＡｇ微粒子が析出している
ものといえる。照射後に熱処理を施さない実施例１３に
おいても、透過型電子顕微鏡を用いた観察結果から、照
射部にＡｇ微粒子が析出していることが判った。
ところ、図１（ｂ）に示すように黄色着色領域５が形成
されていることが判った。この赤色着色領域５は、集光
点３への繰返し照射に対応する連続領域であった。本実
施例で使用した母ガラスはＡｇ微粒子の析出によって黄
色を帯びることから、レーザ光の集光照射によってガラ
ス材料内部の集光照射部分にだけ選択的にＡｇ微粒子が
析出していることが判る。また、黄色着色領域５を後述
する比較例３のＡｇ微粒子析出部分と比較すると、ガラ
ス材料の内部にだけ選択的にＡｇ微粒子が析出している
ものといえる。照射後に熱処理を施さない実施例１３に
おいても、透過型電子顕微鏡を用いた観察結果から、照
射部にＡｇ微粒子が析出していることが判った。
【００２４】
【００２５】実施例１６〜２０：（Ｐｔイオンを含む母
ガラス） ＳｉＯ2 ，Ｎａ2 ＣＯ3 ，ＮａＮＯ3 ，Ａｌ2 Ｏ3 ，Ｂ
ａＣＯ3 ，Ｎａ3 ＡｌＦ3 ，ＣｅＯ2 ，Ｓｂ2 Ｏ3 ，塩
化白金酸水溶液を原料とし、粉体４００ｇを白金製の３
００ｃｃルツボに投入した後、１４００〜１５００℃大
気雰囲気中で２時間撹拌しながら加熱溶解した。均一に
溶解したガラスを黄銅製の鋳型に流し込み、厚み５ｍｍ
の板に成形し冷却した。得られたガラス板を４００〜４
５０℃でアニールして歪みを除去した後、切断・研磨し
厚み１〜３ｍｍの試料を作製した。得られた試料４を、
実施例２と同様にしてＡｒレーザ励起のＴｉ−サファイ
アレーザから発振されたパルス幅２×１０-13 秒，繰返
し周期１ｋＨｚ，波長４００ｎｍ〜１．３μｍのパルス
レーザ光で集光照射した。ピークエネルギ密度１０ 13Ｗ
／ｃｍ2 で集光点３に５秒間照射した後、レーザ光１の
ガラス試料４への入射を止めてガラス試料４をスキャン
させ、再度同じ条件で集光照射を繰返した。
ガラス） ＳｉＯ2 ，Ｎａ2 ＣＯ3 ，ＮａＮＯ3 ，Ａｌ2 Ｏ3 ，Ｂ
ａＣＯ3 ，Ｎａ3 ＡｌＦ3 ，ＣｅＯ2 ，Ｓｂ2 Ｏ3 ，塩
化白金酸水溶液を原料とし、粉体４００ｇを白金製の３
００ｃｃルツボに投入した後、１４００〜１５００℃大
気雰囲気中で２時間撹拌しながら加熱溶解した。均一に
溶解したガラスを黄銅製の鋳型に流し込み、厚み５ｍｍ
の板に成形し冷却した。得られたガラス板を４００〜４
５０℃でアニールして歪みを除去した後、切断・研磨し
厚み１〜３ｍｍの試料を作製した。得られた試料４を、
実施例２と同様にしてＡｒレーザ励起のＴｉ−サファイ
アレーザから発振されたパルス幅２×１０-13 秒，繰返
し周期１ｋＨｚ，波長４００ｎｍ〜１．３μｍのパルス
レーザ光で集光照射した。ピークエネルギ密度１０ 13Ｗ
／ｃｍ2 で集光点３に５秒間照射した後、レーザ光１の
ガラス試料４への入射を止めてガラス試料４をスキャン
させ、再度同じ条件で集光照射を繰返した。
【００２６】照射後のガラス試料４を電気炉に入れ、室
温から昇温速度５℃／分で昇温し、６００℃で１０分間
保持した後、炉内で放冷した。熱処理後の各試料を光学
顕微鏡で観察したところ、図２（ｂ）に示すように灰色
着色領域５が形成されていることが判った。この灰色着
色領域５は、集光点３への繰返し照射に対応する点状領
域であった。本実施例で使用した母ガラスはＰｔ微粒子
の析出によって灰色を帯びることから、レーザ光の集光
照射によってガラス材料内部の集光照射部分にだけ選択
的にＰｔ微粒子が析出していることが判る。また、灰色
着色領域５を後述する比較例２のＰｔ微粒子析出部分と
比較すると、ガラス材料の内部にだけ選択的にＰｔ微粒
子が三次元的に析出しているものといえる。
温から昇温速度５℃／分で昇温し、６００℃で１０分間
保持した後、炉内で放冷した。熱処理後の各試料を光学
顕微鏡で観察したところ、図２（ｂ）に示すように灰色
着色領域５が形成されていることが判った。この灰色着
色領域５は、集光点３への繰返し照射に対応する点状領
域であった。本実施例で使用した母ガラスはＰｔ微粒子
の析出によって灰色を帯びることから、レーザ光の集光
照射によってガラス材料内部の集光照射部分にだけ選択
的にＰｔ微粒子が析出していることが判る。また、灰色
着色領域５を後述する比較例２のＰｔ微粒子析出部分と
比較すると、ガラス材料の内部にだけ選択的にＰｔ微粒
子が三次元的に析出しているものといえる。
【００２７】
【００２８】比較例１：（Ｃｕイオンを含む母ガラス） 実施例１と同様な溶融処理で得られた厚み５ｍｍのガラ
ス板を４００℃でアニールして歪みを除去した後、切断
・研磨し厚み２ｍｍの試料を作製した。次いで、電気炉
に試料を入れ、室温から昇温速度５℃／分で昇温し、６
００℃で３０分間保持した後、炉内で放冷した。熱処理
後の試料を光学顕微鏡で観察したところ、ガラス全体が
赤色に着色していた。これは、熱処理によってガラス全
体にわたってＣｕ微粒子が析出し、試料が赤味を帯びた
ものと推察される。
ス板を４００℃でアニールして歪みを除去した後、切断
・研磨し厚み２ｍｍの試料を作製した。次いで、電気炉
に試料を入れ、室温から昇温速度５℃／分で昇温し、６
００℃で３０分間保持した後、炉内で放冷した。熱処理
後の試料を光学顕微鏡で観察したところ、ガラス全体が
赤色に着色していた。これは、熱処理によってガラス全
体にわたってＣｕ微粒子が析出し、試料が赤味を帯びた
ものと推察される。
【００２９】比較例２：（Ａｕイオンを含む母ガラス） 実施例６と同様な溶融処理で得られた厚み５ｍｍのガラ
ス板を４５０℃でアニールして歪みを除去した後、切断
・研磨し厚み３ｍｍの試料を作製した。次いで、図３
（ａ）に示すように、マスク６を透過した１０００Ｗの
Ｈｇ−Ｘｅアークランプ７の光で試料４を１０分間照射
した。照射後の試料４を電気炉に入れ、室温から昇温速
度５℃／分で昇温し、６００℃で１０分間保持した後、
炉内で放冷した。熱処理後の試料を光学顕微鏡で観察し
たところ、図３（ｂ）に示すように、照射によって赤色
に着色した領域８がガラス表面からガラス内部に延びて
いた。すなわち、アークランプ７から入射した光の光路
に沿った赤色着色領域８となっており、本発明に従った
実施例にみられたようなガラス材料の内部にだけ選択的
にＡｕ微粒子が析出した領域が形成されなかった。
ス板を４５０℃でアニールして歪みを除去した後、切断
・研磨し厚み３ｍｍの試料を作製した。次いで、図３
（ａ）に示すように、マスク６を透過した１０００Ｗの
Ｈｇ−Ｘｅアークランプ７の光で試料４を１０分間照射
した。照射後の試料４を電気炉に入れ、室温から昇温速
度５℃／分で昇温し、６００℃で１０分間保持した後、
炉内で放冷した。熱処理後の試料を光学顕微鏡で観察し
たところ、図３（ｂ）に示すように、照射によって赤色
に着色した領域８がガラス表面からガラス内部に延びて
いた。すなわち、アークランプ７から入射した光の光路
に沿った赤色着色領域８となっており、本発明に従った
実施例にみられたようなガラス材料の内部にだけ選択的
にＡｕ微粒子が析出した領域が形成されなかった。
【００３０】比較例３：（Ａｇイオンを含む母ガラス） 実施例１１と同様な溶融処理で得られた厚み５ｍｍのガ
ラス板を４００℃でアニールして歪みを除去した後、切
断・研磨し厚み２ｍｍの試料を作製した。次いで、電気
炉に試料を入れ、室温から昇温速度５℃／分で昇温し、
６００℃で３０分間保持した後、炉内で放冷した。熱処
理後の試料を光学顕微鏡で観察したところ、ガラス全体
が黄色に着色していた。これは、熱処理によってガラス
全体にわたってＣｕ微粒子が析出し、試料が黄味を帯び
たものと推察される。
ラス板を４００℃でアニールして歪みを除去した後、切
断・研磨し厚み２ｍｍの試料を作製した。次いで、電気
炉に試料を入れ、室温から昇温速度５℃／分で昇温し、
６００℃で３０分間保持した後、炉内で放冷した。熱処
理後の試料を光学顕微鏡で観察したところ、ガラス全体
が黄色に着色していた。これは、熱処理によってガラス
全体にわたってＣｕ微粒子が析出し、試料が黄味を帯び
たものと推察される。
【００３１】
【００３２】
【発明の効果】以上に説明したように、本発明の金属微
粒子分散ガラスにおいては、ガラス材料の内部に集光点
を調節したレーザ光で照射されることにより金属イオン
の光還元反応で金属微粒子を析出させた着色領域が形成
されている。そのため、従来の熱処理やガラス表面から
の照射によって形成した着色領域と異なり、ニーズに対
応した複雑な三次元的パターンの着色領域も形成可能で
あり、光通信，光交換，光コンピュータ，光インターコ
ネクション等の各種光情報処理用の素子として使用でき
る。
粒子分散ガラスにおいては、ガラス材料の内部に集光点
を調節したレーザ光で照射されることにより金属イオン
の光還元反応で金属微粒子を析出させた着色領域が形成
されている。そのため、従来の熱処理やガラス表面から
の照射によって形成した着色領域と異なり、ニーズに対
応した複雑な三次元的パターンの着色領域も形成可能で
あり、光通信，光交換，光コンピュータ，光インターコ
ネクション等の各種光情報処理用の素子として使用でき
る。
【図１】 ガラス材料内部に集光点を調節したレーザ光
でガラス試料を照射している状態（ａ）及びガラス材料
の内部に連続した着色領域が形成された金属微粒子分散
ガラス（ｂ）
でガラス試料を照射している状態（ａ）及びガラス材料
の内部に連続した着色領域が形成された金属微粒子分散
ガラス（ｂ）
【図２】 ガラス材料内部に集光点を調節したレーザ光
をオン・オフしながらガラス試料を照射している状態
（ａ）及びガラス材料の内部に点状の着色領域が形成さ
れた金属微粒子分散ガラス（ｂ）
をオン・オフしながらガラス試料を照射している状態
（ａ）及びガラス材料の内部に点状の着色領域が形成さ
れた金属微粒子分散ガラス（ｂ）
【図３】 マスクを透過する光でガラス材料を照射して
いる状態（ａ）及び表面から内部に延びた着色領域が形
成された金属微粒子分散ガラス（ｂ）
いる状態（ａ）及び表面から内部に延びた着色領域が形
成された金属微粒子分散ガラス（ｂ）
１：レーザ光 ２：レンズ ３：集光点 ４：ガ
ラス試料 ５：着色領域 ６：マスク ７：アー
クランプ ８：表面から内部に延びた着色領域
ラス試料 ５：着色領域 ６：マスク ７：アー
クランプ ８：表面から内部に延びた着色領域
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 三浦 清貴 奈良県奈良市朱雀一丁目13番22号 (72)発明者 平尾 一之 京都府相楽郡木津町木津川台三丁目５番８ 号
Claims (7)
- 【請求項１】 パルスレーザ光の集光照射による金属イ
オンの還元反応で生成した還元生成物である金属微粒子
が選択析出した着色領域がガラス材料の内部に形成され
ている金属微粒子分散ガラス。 - 【請求項２】 金属イオンがＡｕイオン，Ａｇイオン，
Ｃｕイオン，Ｐｔイオンの１種又は２種以上である請求
項１記載の金属微粒子分散ガラス。 - 【請求項３】 ０．００１〜４重量％の濃度範囲で金属
イオンを含む請求項１又は２記載の金属微粒子分散ガラ
ス。 - 【請求項４】 ＣｅＯ2 ：０．０００１〜２重量％，Ｓ
ｂ2 Ｏ3 ：４重量％以下，ＳｎＯ：０．３重量％以下の
１種又は２種以上を増感剤として含む請求項１〜３の何
れかに記載の金属微粒子分散ガラス。 - 【請求項５】 金属イオンを含むガラス材料の内部に集
光点が位置するように集光したパルスレーザ光で前記ガ
ラス材料を照射し、ガラス材料内部で集光点を相対移動
させ又は集光点を相対移動させながらレーザ光をオン・
オフすることにより、金属微粒子が選択析出した領域を
ガラス材料内部に形成させることを特徴とする金属微粒
子分散ガラスの製造方法。 - 【請求項６】 レーザ光照射後のガラス材料に、析出し
た金属微粒子を成長させる熱処理を施す請求項５記載の
金属微粒子分散ガラスの製造方法。 - 【請求項７】 波長３７０ｎｍ〜１．５μｍのパルスレ
ーザ光でガラス材料を照射する請求項５又は６記載の金
属微粒子分散ガラスの製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP22330597A JPH1160271A (ja) | 1997-08-20 | 1997-08-20 | 金属微粒子分散ガラス及びその製造方法 |
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| JP22330597A JPH1160271A (ja) | 1997-08-20 | 1997-08-20 | 金属微粒子分散ガラス及びその製造方法 |
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| JPH1160271A true JPH1160271A (ja) | 1999-03-02 |
Family
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Family Applications (1)
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| JP22330597A Pending JPH1160271A (ja) | 1997-08-20 | 1997-08-20 | 金属微粒子分散ガラス及びその製造方法 |
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| JP (1) | JPH1160271A (ja) |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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1997
- 1997-08-20 JP JP22330597A patent/JPH1160271A/ja active Pending
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