JPS60195032A - 赤外透過ガラス - Google Patents

Abstract

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

Description

【発明の詳細な説明】 発明の分野 本発明は、新規な赤外透過ガラスに関する。

発明の背景 赤外透過ガラスとは、波長が可視域よシ長い０．８〜１
０．０μｍの近赤外、赤外、遠赤外域において使用され
る各種光学機器に用いるレンズ、プリズム、ミラー、窓
材、光通信用ファイバー、これらの部品等の光材料のこ
とをいう。

近年、上記光学機器の高性能化、光通信システムの開発
等に伴って、近赤外〜遠赤外域での透過性によシ優れた
新しい光材料の出現が強く要望されている。

本発明者は上記要望に答えるべく、鋭意研究した結果、
フッ化鉛、フッ化アルミニウム及びフッ化イツテルビク
ムから成る新規な三成分系赤外透過ガラスの開発に成功
した。従来、各種酸化物から成る赤外透過ガラス、及び
フッ化ジルコニウムを主成分とするフッ化物ガラスは知
られているが、フッ化ｉ−フッ化アルミニウムーフッ化
イッテルビウムの三成分系の赤外透過ガラスは知られて
おらず、今回初めて開発されたものである。

即ち本発明者は、赤外域に吸収のないフッ化鉛を選択し
、これにフッ化アルミニウム及びフッ化イツテルビクム
を組み合せることによシ、常法でガラス化できること、
このガラスは優れた赤外透過性を有し、酸化物ガラスに
おいて問題となる８μｍ付近の水の吸収も殆んど無く、
耐熱性等も良く、極めて優れた光材料にな９得ることを
見出し、本発明を完成するに至った。

発明の構成及び効果 本発明は、モル比で、ＰｂＦ２８０〜６０　％。

ムｔｐ３ｔ　ｏ〜５０％及びＹｌ）Ｆ３５〜５５％から
成ることを特徴とする赤外透過ガラスに係る。

本発明の赤外透過ガラスの組成範囲を第１図に示す。第
１図から明らかな様に、本発明の三成分系赤外透過ガラ
スのガラス化範囲は、フッ化鉛含有ｆｆ１（Ｘモル％と
する）が８０≦Ｘ≦６０、フッ化アルはニウム含有−ｆ
ｆｉ（ｙモル％とする）が１０≦ｙ≦５０及びフッ化イ
ッテルビウム含有ｉ（Ｚモル％とする）が５≦２≦５５
である。この範囲の内、安定なガラスが得られる領域は
４０≦Ｘ≦５５．２５≦ｙ≦８８及び１３≦２≦４２で
あシ、これ以外の範囲は準安定領域である。準安定領域
では、急冷することによシガラス化することができる。

赤外透過ガラスを、近赤外域を利用する光通信に用いる
場合には、ガラス中に含まれる水のＯ−■伸縮振動に起
因する８μｍ付近の吸収が透過損失の最大の原因となる
ので徹底した水の除去が必要となる。本発明の赤外透過
ガラスにおいては、水が殆んど含まれないのでこの用途
に好適である。

但し、イッテルビウムイオンによる吸収が１μｍ付近に
存在するため、１μｍ付近の近赤外域を利用することは
できない。

本発明の赤外透過ガラスにおいては、上記ガラス化範囲
の内、２５≦Ｘ≦８５．２５≦ｙ≦８５及び１５≦２≦
４５の組成域のものが赤外透過性及びガラス形成の点で
好ましｂｏ 本発明の赤外透過ガラスは、常法に従って容易に製造で
きる。即ち、原料（７−ツ化鉛、フッ化アルミニウム及
びフッ化イッテルビウム）を粉砕。

混合した後、１０００〜１２００℃の温度で溶融し、次
すでキヤスト法９日−ルアウト法、引上げ法。

引き下げ法等によシガラスを得る。上記溶融の際、大気
中からガラス中へ水分が侵入するのを防ぐため窒素、ア
ルゴン、ヘリウム、これらの混合ガス等の乾燥不活性ガ
ス雰囲気下で冶融を行なうか、又は溶融ガラスをＦ２％
　０１２等の活性ガスでノくブリングするのが好ましい
。本発明のガラスにおいては、前者の方法でも充分に水
を除去することができ、殆んど水を含有しないガラスが
得られる。

本発明の赤外透過ガラスの赤外透過波長は、ガラスを構
成するフッ化アルミニウムの含有量に依存する。即ち、
ＡｔとＦとの結合に起因する強い吸収が１６μｍに存在
し、この影響を受けるため、このガラスではフッ化アル
ミニウムの含有量が少な込はど赤外透過限界波長は長波
長側に移動する。

例えば、フッ化アルミニウム含有量が比較的少ない後記
実施例２のガラス（ＰｂＦ２Ｂ　５モル％。

ＡｔＦ３２０モル％及びＹｌ）Ｆ３４５モル％）の赤外
透過限界波長は１０μｍ程度にも達する。従って、従来
の酸化物系赤外透過ガラス（０ａＯ−Ａｔ２０．系では
５〜６　ｐ　ｍ　、　Ｇａ２０３−Ｇｅ０２−ＯａＯ系
では７μｍｉど）に比べて極めて優れた赤外透過性を有
している。

また、本発明の赤外透過ガラスの転移温度は、安定領域
で３２５〜８５０℃程度で、準安定領域で８２０〜８７
０℃程度である。また、このガラスの熱膨張係数は、安
定領域で１８０〜１９０Ｘ１０／℃程度で、準安定領域
で１７０〜２００Ｘ１０／℃程度であシ、耐熱性の点に
おいても例えばフッ化ジルコニウムを主成分とする従来
の赤外透過ガラスと比べて同等以上である。

以上述べた通シ、本発明の赤外透過ガラスは、赤外透過
性に優れること、製造が容易であること、充分な耐熱性
を有すること等の特長を有し、新規な光材料として、各
種光学機器、光通信システム等に有用である。

実施例 以下、実施例を挙げて、本発明を更に具体的に説明する
。

実施例１ ４５モル％のＰｂＦ２（１１，４ｆ　）　、　ｇｏ　モ
ル％のｈｔＦ３（２，６ｔ　）及び２５モル％のＹｂＦ
　３１、ｏｎを乳鉢でよく混合し、白金ルツボを用いて
、１０００℃の窒素ガス雰囲気炉中で約１時間溶融した
。その後、溶融物をしんちゅう製鋳型に流し出し、直径
５　ｍｍの棒状試料と１５Ｘ１５２〜６μｍの範囲では
完全に透過し、透過限界波長Ｖｉ９．７μｍ付近であっ
た。１μｍに現れる大きな吸収はＹｂ３＋イオンの吸収
によるものである。

また、このガラスの熱膨張係数臼は１８６．７Ｘ７ １０７℃、ガラス転移温度（Ｔ８）は８２８℃、ガラス
変形温度は８５０℃であった。また、ビッカース硬度は
２７７ｋｇ　Ａｍ２であった。

実施例２ ８５モル％のＰｂＦ２（９，Ｏｆ）、２０モル％のＡｔ
Ｆ３（１，８ｔ　”）及び４６モル％のＹｂＦ３（９，
２Ｆ）を乳鉢でよく混合し、白金ルツボを用いて、１０
００℃の窒素ガス雰囲気炉中で約１時間溶融した。その
後、溶融物をしんちゅう製鋳型に流し出し上方からプレ
スして２０　Ｘ　２０　Ｘ　２　ｍｍの板状ガラスを得
た。

このガラスの組成は、準安定領域に存在しているので、
ガラス化させるためには実施例１より大きな冷却速度を
必要とした。

このガラスの分光透過率を第２図のｂに示す。

透過率は７μｍまで完全に透過しその限界は１０μｍで
あった。

また、ガラス転移温度（Ｔ　）は８６７℃、ガラス変形
温度は８８５℃、熱膨張係数（ハ）は１７５×１０−’
／’Ｃであった。また、ビッカース硬度は２８０　ｋｇ
／ｍｍ”であった。

実施例８ ５０モル％のＰｂＦ２　（１Ｂ、　１　ｔ　）、　、　
８５モル％のＡＡＦ３（８，２ｔ　）及び１５モル％の
ＹｂＦ３（８，７ｆ）を乳鉢でよく混合し、実施例１と
同様の方法で溶融、成形してガラスを得た。

このガラスの分光透過率を第２図のＣに示す。

ガラス転移温度（Ｔｇ）は８４０℃、ガラス変形温度は
８６０℃、熱膨張係数（ロ）は１８０Ｘ１０　／℃、ビ
ッカース硬度は２８’５ｋｇ／ｍ♂であった。

完全に透過する波長は５．５μｍまでで、限界波長も実
施例１及び２に比べて短波長側へ移動した。

赤外透過限界波長は第２図から判る様にＡｔＦ３の含有
量が増すほど短波長側に移動する二これはＡＡ−Ｆ結合
間の振動吸収によるものと考えられる。

このことから、このガラスではＡｔＦ　３が主なるガラ
ス形成化合物として存在し、ＹｂＦ、は積極的にガラス
形成に関与していないものと推定できる。

次に、実施例１．２及び８で得たガラスに加えて、同様
の方法で得た４種のガラスの合計７種のガラスについて
、ガラスの結晶化開始温度（Ｔｏ）とガラス転移温度（
Ｔｇ）の関係を第１表に示す。

第１表 ム１．２．８及び４は安定領域の組成で、ｌ６５−、。

６及び７は準安定領域の組成である。結晶化開始温度（
Ｔｏ）とガラス転移温度（Ｔｇ）との羊ＴＣ−Ｔｇ　は
、安定領域のガラスでは７０〜９０℃前後と大きく、準
安定領域では５０℃程度である。

ＴｇとＴｏの差が大きい、ものほど同一系内での熱的安
定性が良好であると考えると、この場合安定領域のガラ
スは準安定領域のものよりもより安定であると言うこと
ができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明赤外透過ガラスの組成範囲（斜線部）
を示す。 第２図は、実施例１（Ｌ）、２（ｂ）及び８（Ｃ）で得
られた赤外透過ガラスの分光透過率を示す。 （以上） 第１図 第２図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. ■　モル比で、ＰｂＦ２８０〜６０％、Ａｔ管、１０〜
   ６０％及びＹｂＦ３５〜５６％から成ることを特徴とす
   る赤外透過ガラス