JPS62216938A - 低濃度ケンチングおよび改良された熱衝撃抵抗を有するシリカおよびホウ素含有超リン酸塩レ−ザガラス - 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】 （産業上の利用分野〉 本発明は、従来技術および商業上有効なホスフ丁イト（
リン酸塩）レーザガラスと比較して、高誘尋放出断面槽
とともに望ましくはネオジムケイ光の低自己濃度ケンチ
ング（ｑｕｅｎｃｈｉｎｇ　）および高熱衝撃抵抗を有
するネオジムドープリン酸塩し一ザガラスに関する。

（従来の技術および発明が 解決しようとする問題点） ガラスは、ネオジムレーザに対し魅力おる主要な材料で
ある。結晶に比べて高光学的品質および大きな寸法での
調製が容易であり、幅広く連続的に適合しうる範囲の特
性のものを産出する場合か多い。

高平均出力、材料プロセスに有効な高反復］すｈ゛ラス
レーザたは集積された光学用小形レーザのようなイ也の
使用に、装圓の利得が誘導放出断面積（σ）の効果およ
び活性化イオン数に比例するので、重大な自己濃度ケン
チングなしに１自ドーパントレベルを許容し１ｎる高誘
導放出断面積（σ）を有する活性材料を提供することが
好ましい。ＹＡＧやガラスのような多くの固体レーザー
祠お（は、比較的低イオンＨＵ、特にガラスでは〜２Ｘ
１０２０ＣＩｌｌ−３で重要な自己溢１宴ケンチング（
すなわち、隣接する活性化イオン間の励起エネルギーの
転移）を示す。高濃度において、ケンチングは、例えば
従来技術における、商業上有効なリンｍ塩ガラスＬＧ−
７５０では激しくなる。

極端な低濃度ケンチングを有すると報告された最初の材
料は、結晶性超リン酸塩ＮｄＰ５０＋ａ「ダニエルメー
ヤー、エッチ、ジー、；ウェーバ−、エッチ、ピー；イ
ー　ジエイ、クオント、エレクトロン　イーキ］、−８
，８０５（１９７２）　　（Ｄａｎｉｅｌｍａｙｅｒ、
　Ｈ，Ｇ、；　Ｗｅｂｅｒ、　）１．Ｐ、；　ＩＥＥＥ
　Ｊ、　Ｑｕａｎｔ、　Ｅｌｅｃｔｒｏｎ、　　ＥＱ−
８，８０５（１９７２）　］およびそのガラス類似品で
必った。ガラス質ＮｄＰ５０＋４は、望ましいレーザ特
性を有するが、その結晶性および高レベルのリントπ発
性のために密閉圧、力容器中で製造することが必要であ
り、商業上の品質および寸法で光学特性ガラスを製造す
ることは実際不可能である。その導入のため、多くの低
ケンチング率結晶が報告された。

刊行物に記載された低自己）感度ケンチング率ガラスは
、二つの主要な族、づなわち第一にＲ２０・Ｌｎ２０３
　　・Ｒ２０５系、第二にＲ２０・△Ω２０３　・さ！
ｄ２０３　・Ｐ２Ｏ５系（イけし、式中、Ｒ２０はＬ　
ｉ２０．Ｎａ２０またはＫ２Ｏであり、Ｌｎ＝Ｌａ＋Ｎ
ｄでおる）、に属すると思われる。

これらの系の濃度ケンチング率およびレーザ特性に関す
る組成上の効果は、コック等（Ｃｏｏｋ、　ｅｔ　ａｌ
、）により要約された［スピー、プロセス、　　５０５
゜１０２（１９８４）（ＳＰＩＦ、　　Ｐｒｏｃ、　　
−５−０５，１０２（１９８４）　　コ　（参照１）。

その研究で報告された最も低濃度ケンチング率を有する
組成物は、組成物１６であった。

この組成物は、簡単なアルカリ超リン酸塩であった。そ
のケンチング率がいくぶんガラス質ＮｄＰ５０１／ｌの
ものより高いけれど、約２×１０２１イオン／Ｃｍ３よ
りすくないすべてのネオジム濃度に対応するケイ光寿命
は、実質的に後者のガラスより大でおった。ざらにその
放出断面積は、ガラス′眞ＮｄＰ５０＋ａよりも実質的
に多くて、ｉへ５（ｉ均出力レーザに極めて実用上１′
；！に立つ。従来のガラス製造技術により、そのガラス
は十分に安定し−（製造される。

高平均出力、高反復度ガラスレーザの操作にｄ３いて、
そのガラスを、ネオジムまで光吸収と組み合わされた励
起（ｐｕｍｐ　）光にさらすと、ガラス内に結果として
熱が発生する。レーザの有効性が温度とともに急速に減
少するので、そのようなレーザは通常、液体またはガス
で冷却される。このことは、渦１宴勾配、例えば、ガラ
ス中に応力が十分に大きいと破壊する応力勾配を導く。

上記の事実は文献中に十分に議論されている；例えば、
エッチ、ローソン著、［プロバテイーズ　アンド　アプ
リケーション　オブ　ガラス」エルセピア−１９８０、
第８２〜８６頁（Ｈ，ＲａＷＳＯｎ、　ＰＲＯＰＥＲｒ
ＩＥＳ　Ａｌ４Ｄ　ＡＰＰＬＩＣ八ＨＯＮ　へＯＦ　　
ＧＬΔＳＳ、　　Ｅｌｓｅｖｉｅｒ　　１９８０．　　
ｐｐ、８２−８６＞参照。

低表面温１良ＴＯに冷ｎ１される一枚のガラスの温Ｉｇ
−１−ｉの場合には、温度降下により生ずる表面引張応
力Ｓｔは次式で表わされる、 ５ｔ＝Ｅα（Ｔｉ−Ｔｏ）／　（１−１（イけし、式中
、Ｅはヤング率、αは熱膨張係数、そしてしはポアソン
比を表わす）。

ガラスレーザが操作中の最も大ぎいでおろう温度勾配を
耐え扱くという要求に基づいて、上記式からり、７き出
されたメリツＩ〜（ＦＯＭ＞式の図１は、適度の熱流条
件下で熱画撃に対する抵抗に対してシー１１ガラスを分
類するためにしく、ｒしば用いられる、 ＦＯＭ＝Ｓｊ（１−ν）　　＊　Ｋ／ｌヨ　・　α冒口
し、式中、Ｋは熱伝導、Ｓしはガラスの十分強度である
（ニス、ダブツユ２フライマン菰「ソラクチャー　メカ
ニックス　オブ　ガラス」、サイエンス　アンド　テク
ノロジーのガラスの項の第２１〜７８頁、デー、ウルマ
ンおよびエフ。クレイドル、編集、アカデミツク　プレ
ス　１９８０）　　（Ｓ。

Ｗ、　）ｒ（！ｉｍａｎ、　”Ｆｒａｃｔｕｒｅ　Ｈ（
３ＣｈａｎｉＣ３ｏｆ　Ｇｔａｓｃｓ”。

ｐｐ、　　２１−７８　　ｉｎ　　　ＧＬ八へＳ、　　
ＳＣ■ヒＮＣＥ　　ＡＮＤ　　Ｉ［ＣＨＮＤＬＯＧＹ、
　　Ｄ、　　Ｕｈｌｍａｎｎ、　Ｎ、　　Ｋｒｅｉｄｌ
、　ｃｄｓ、　Ａｃａｄｅｍｉｃ　Ｐｒｃｓｓ１９８０
　）　］。

ｒ’ＯＭは、破壊発生前にガラスが酎え１１７−る最曲
１温度勾配に直接比例りる：ＦＯＭが９くなればなる程
、ガラスは上記例ににり適するようになる。

ガラスの引張強度値範囲は、材料固有特性というよりは
表面欠陥配向性により主として決定されるため、相対比
較をする場合にはＳｔはＦＯＭから一般に除かれる。引
用されたＦＯＭ値は、その後計痺される。

第１表は、熱Ｆ　ＯＭの比較および参照１の低ケンチン
グ率超リン酸塩ｎｏ、１６および多くの商業上生産され
ｌこリン酸塩レーザガラスに関連した物性ｄ３よびレー
ザ特性を与える。超リン酸塩は、ＦＯＭが低いため実用
に適さないことは明らかである。

ざらに、引張強度を無視すると、その変化がＦＯＭ中で
最大の改良を生じる物理特性は、熱膨張係数、Ａ７ング
＊ｄ３よび熱伝導でおる。このように、可能な限り最も
高いＦＯＭに対しては、可能な限り低いヒｄ３よび可能
な限り高いＫをイ１するガラスが好ましい。リン酸塩ガ
ラスの中の前記物理１２［性に対する組成効−門は、エ
フ。エッチ、レイ著［コンボジシ］ナループロパティ　
リレーションシツアス　イン　インオーガニック　オキ
サイド　ガラス」、ジャーナル　ノン−クリスタル　ソ
リッドス　１り（１９７４）、第４２３〜／１３４頁（
Ｎ、１１．　ｌａｙ、　”Ｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎａｌ
−Ｐｒｏｐｅｒｔｙ　Ｒｅ１ａ口０１１Ｓｈｉｌ、ｌｓ
’ｉｎ　Ｉｎｏｒｇａｎｉｃ　０ｘｉｄｅ　Ｇｌａｓｓ
ｅｓ、”　Ｊ、　Ｎｏｎ−Ｃｒｙｓｔ、　５ｏｌｉｄｓ
　１５（１９７４）、　ｐ、４２３−３４）に見られる
ように一般に公知である。リン酸塩ガラスにおいて、Ｆ
ＯＭの改良、すなわちαおよびＥの減少およびＫの増加
、はＡΩ２０３の添加により最も一般に達成された。事
実、実質的にどの従来技術のリン酸塩レーザガラスも、
実質量の酸化アルミニウムを含む。しかしながら、参照
１に明らかなようにアルミニウムの超リン酸塩への添加
は、濃度ケンチング率を大きく増加させ、熱ＦＯＭの上
昇に有効であるそれらの濃度において放出断面積を減少
させる。このように、従来技術の開示と反対に、ＡＵ２
０３の添加は、高平均出力応用に好適なレーザガラスと
矛盾する。

熱膨張係数を減少し、かつ機械的強度を改良するために
Ｂ２Ｏ３およびＳｉＯ２の両者をリン酸塩ガラスに加え
ることも公知である。このことは、一般的に下ム、イー
、ジャボチンスキー若「レーザ　ホスフェートガラス（
［八ＳＥＲＰＨ０３ＰＨ八［Ｆ叶へ５ＳＥＳ、　Ｍ、Ｅ
、　ＺｈａｂＯｔｉｎＳｋｉｉ、　ｅｄ、、　ＮａＵｋ
ａ　ｐｕｂｌ、、　Ｎ０３ＣＯＷ、　１９８０）に議論
されている。シリカ、および理論的にホウ素と結合した
リン酸塩レーザガラスも、特許文献に極めて一般的に開
示されている（特開昭５３−４２．３３４、ドイツ特許
ＤＥ３４３５１３３　［よび米国特許４，０７５，１２
０＞。これらのガラス、特にドイツ特許叶３４３５１３
３に記戒のものは、下記第２表に要約されたアルミノリ
ン酸塩レーザガラスよりも一般に非常に小さい、８０〜
９４Ｘ１０−７”Ｃ−１の熱膨張係数を示す。熱Ｆ、０
．Ｍの計非には不十分である。しかしながら、これらの
シリカリン酸塩ガラスは、アルミノリン酸塩ガラス（第
２表参照、ＤＥ３４３５１３３　）と非常に異なる）農
度ケンチング率を示さない。米国特許は、それら実施例
の物理的またはレーザ特性に関するいかなるデータも示
さない；　Ｓ　ｉ　０２は長大陽性としてのみ結合して
いる。

（問題点を解決するだめの手段） したがって、本発明の目的は、従来のリン酸塩レーザガ
ラスと比べて相対的に低自己にニ度ケンチング率、高熱
百へ！抵抗および高誘導放出前（２）債のネオジムドー
プシリカおよσ／またはホウ素含有超リン酸塩レーザガ
ラスおにびそれに苅応するレーザ装置、光学エレメント
等を提供することである。

′ｌＡ応した明細書おにび特許請求の範囲をざらに（１
１１究覆ると、本発明のざらなる目的および利益が当業
者には明らかになる。

上記し１的は、レーザとしての使用に好適で、レージン
グに有効なＮｄ量を含み、少なくとも３゜５の誘導放出
断面積σ、少なくとも１７５μｓｅｃの１０ｆｆｌ量％
のＮｄ２Ｏ３ドーピングレベルでネオジムケイ光の１最
初の電子（ｅ）−保持時間および少なくとも０．７０の
メリットの熱図をイテし、本゛？ｊＩ的に下記組成（モ
ル％）： １Ｊ、Ｃ土しくは Ｐ２Ｏ５４０〜７０％　　５０〜６０ Ｓ　！　０２　　　　　　　　　０〜２０％　　１０〜
２０Ｂ２０３　　　　　　　　５〜２０％　　１０〜１
５３ｉ０２　＋Ｂ２０３の合計５〜３５％　　１５〜３
５１　１２０＋Ｎａ２０＋Ｋ２Ｏの合計 ５〜２０％　　５〜１０ １−　ａ　２０３　＋Ｎｄ２Ｏ３（７）合計３〜１０％
　　５−・８ ８ｇ０＋ＣａＯ＋ＳｒＯ＋ＢａＯ＋ＺｎＯの合計Ｏ〜１
０％　　５〜１０ から成る光学特性ガラスを提供する本発明により達成さ
れる。

次に本発明を示づ“。

（１）同折亭ｎｄ、＞”ｌ、５２０ニー７ツベＦ、ｃＶ
ｄ。

〉６０；密度＜３．　ＯＱ／ｃｍ３　　：熱膨恨係数α
≦１１０Ｘ１０−７℃−１；ヤング率Ｅ、＜７０Ｘ１０
３Ｎ／ｍｍ２　　；ポアソン比ν＜０．２８：熱伝導性
Ｋ〉０．５ｗ／ｍＫｓ熱ＦＯＭ＝　（１−ｕ）Ｋ／αヒ
＞０．７；０．５Φ邑％Ｎｄ２Ｏ３におけるｘ　ｄ３＋
ケイ光の最初の電子（ｅ）−保持時間〉３７５μｓｅｃ
　、　　１０徂吊％におけるＮｄ３＋ケイ光の最初の電
子（ｅ）−保持時間＞　１７５　μＳｅＣ：　ｌ’ｉｃ
質的に次の組成（モル％）からなる光学ガラス：Ｐ２Ｏ
５４０〜７０％ Ｓ　ｉ　０２　　　　　　　　　　　　　　０〜２０％
Ｂ２０３　　　　　　　　　　　　　　　！：ｌ〜２０
％Ｓ　！　０２　＋Ｂ２０３の合計　　　　　５〜３５
％Ｌ　ｉ２０＋Ｎａ２Ｏ＋Ｋ２Ｏの合計　５〜２０　’
、”。

Ｌａ２Ｏ２−トＮｄ２Ｏ３の合計　　　３〜１０％）１
ｉ；］Ｏ＋ＣａＯ＋ＳｒＯ＋８２１０＋ＺｎＯの合計　
　　　０〜１０％（２）次の特性を有する上記（１）に
記載の光学ガラス： ｎｄ　　　　　　　　　’１．５２５〜コ、５３７Ｖｄ
　　　　　　　６３〜６７ 密１９　　　　　　２．６〜２．８ｑ／ｃｍ３α　　　
　　　　８０〜１００Ｘ１０−７℃−１Ｅ　　　　　　
　　４５〜５５Ｘ　１０３Ｎ／ｍｍ２ν　　　　　　　
　　　０．２０〜０．２５Ｋ　　　　　　　　　　０．
６〜０．８Ｗ／ｍ・Ｋ熱ＦＯＭ　　　　０．９〜１．２
（ ３）放出断面積σ、　＞３．５ｘ　１０−２０ｃｍ　：
ケイ光走査線の幅（△λｆｌ）く２３．５ｎｍを有する
レーザー活性に有効ｄのＮｄ２Ｏ３を含む上記（１）に
記載の光学ガラス。

（４）次の特性をイイする上記（３）に記載の光学ガラ
ス： σ　　　　　　３．８〜４．５ｘ　１０−２０ｃｒｔｔ
ΔλｆＩ　　　　　２１〜２３ｎｍ Ｏ１ｂ屯’Ａ％Ｎｄ２０３　における最初の°【＾子（
ｅ）−保持時間　　　３８５〜４００μｓｅｃ１０屯ｍ
％Ｎ（ｊ２０３にｄ）ける最初の電子（ｅ）−保（，１
１時間　　　１８０〜１８５μｓｅｃ（５）放出断面積
σ、　＞３．５ｘ　’Ｉ　０−２０ｃｔｒｉ　；ケイ光
走査線の幅（ΔλｒＩ＞　＜２３．　ｂｎ…をイコする
レーザー活性に′０効呈のＮｄ２Ｏ３を含む上記く１）
に記載の光学ガラス。

（６）次の特性をイ１する上記（２）に記載の光学ガラ
ス： σ　　　　　　３．８７〜４．５Ｘ１０−２℃屑Δλ（
Ｈ２１〜２３ｍｍ ０．５重量％Ｎｄ２Ｏ３における最初の電子（ｅ）−保
持時間　　　３８５〜４００ｕｓｅｃ１０重量％Ｎｄ２
Ｏ３における最初の電子（ｅ）−保持時間　　　１８０
〜１８５μｓｅｃ（７）アルカリ金属がＫである上記（
１）に記載の光学ガラス。

（８）本ｔ′↑的に次の組成（モル％）からなる上記（
１）に記載の光学ガラス： Ｐ２Ｏ５５０〜６０％ Ｓ　！　０２　　　　　　　　　　　　　　’ｌ　０〜
２０％Ｂ２Ｏ３１０〜１５％ Ｓ　！　０２　＋Ｂ２Ｏ３の合計　　　　１５〜３５％
Ｌ　１２０＋Ｎａ２０十Ｋ２Ｏの合計　５〜１０％Ｌａ
Ｏ３　＋Ｎｄ２０３の合計　　　５〜８％ＨｇＯ＋Ｃａ
Ｏ＋ＳｒＯ＋ＢａＯ＋ＺｎＯの合計　　　　５〜１０％
く９）本質的に次の組成からなる上記（コ）に記載の光
学ガラス： ５０〜６０モル％　Ｐ２Ｏ５ １０〜２０モル％　５ｔ０２ １０〜１５モル％　Ｂ２Ｏ３ ３〜１０モル％　Ｋ２Ｏ ０〜１０モル％　ＺｎＯ ４，５〜５．５モル％　　Ｌａ２Ｏ３＋Ｎｄ２Ｏ３の合
計 １５〜３５モル％　Ｓ　ｊ０２　＋８２０３の合計（１
０）ＬａＯ３　＋Ｎｄ２０３の合計が約５モル％である
上記（９）に記載の光学ガラス。

（１１）本質的に次の組成（モル％）から成る上記（１
）に記載の光学ガラス： Ｐ２Ｏ５約６０％ Ｓ　ｊ０２　　　　　　　　　　　約１０％Ｂ２Ｏ３約
１５％ Ｋ２Ｏ　　　　　　　　　　　　約１０％Ｎ　ｄ２　０
３　　＋　Ｉ　　Ｂ２０３　　　　　　　　　約　　５
％（１２）木質的に次の組成（モル％）から成る上記（
１〉に記載の光学ガラス： Ｐ２Ｏ５約５５％ ＳｉＯ２約１５％ Ｂ２Ｏ３約２０％ に２　０　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
約　　５％Ｎｄ２０３　＋ＬａＯ３　　　約５％（１３
）本質的に次の組成（モル％）から成る上記（１）に記
載の光学ガラス： Ｐ２Ｏ５約５５％ Ｓ　！　０２　　　　　　　　　　　　約２０％Ｂ２　
０３　　　　　　　　　　　　　　　　　　約　　５％
Ｋ２Ｏ　　　　　　　約５％ ＺｎＯ約１０％ １−Ｂ２（１）３　＋Ｎｄ２０３　　　約５％（１４）
ガラス活性媒体から成るレーザ装置において、活性媒体
が上記（１）に記載のガラスである改良。

（１５）ガラス活性媒体から成るレーザ装置において、
活性媒体が上記（３）に記載のガラスでおる改良。

（１６）ガラス活性媒体から成るレーザ装置において、
活性媒体が上記（４）に記載のガラスである改良。

（１７）ガラス活性媒体から成るレーザ装置において、
活性媒体が上記（６）に記載のガラスである改良。

（１Ｂ）ガラス活性媒体から成るレーザ装置において、
活性媒体が上記（８）に記載のガラスである改良。

（１９）ガラス活性媒体から成るレーザ装置に４３いて
、活性媒体が上記（９）に記載のガラスである改良。

（２０）ガラス活性媒体から成るレーザｌにおいて、活
性媒体が実質的に約６０％Ｐ２Ｏ５、約１０％Ｓ！Ｏｚ
、約１５％Ｂ２０３　、約１０％Ｋ２Ｏｄ３よＵ約ｂ％
（Ｎｄ２０３　＋Ｌａ２Ｏ３）：または約５５％ト）２
０５　、約１５％ＳｉＯ２、約２０％Ｂ２０３　、約５
％Ｋ２Ｏおよび約５％（Ｎｄ２０３　＋ＬａＯ３　）：
または約５５％Ｐ２Ｏ５、約２０％ＳｉＯ２、約５％Ｂ
２０３　、約５％Ｋ２Ｏ、約１０％７ｎＯおよび約５％
（ＬａＯ３　＋Ｎｄ２Ｏ３）（％はモル％）から成る改
良。

（作用） 本発明のガラスは、上記他の商業上有効な従来技術のレ
ーザガラスに類似する放出断面積（σ）、ケイ光走査線
の幅（△λ〉および低Ｎ　ｄ　”Ｑ度ケイ光寿命を有す
る。それらは、それらの特性と好適な熱衝撃関連特性、
特に低熱膨張係数、低ヤング率、および極めて低い自己
ｃ度ケンヂング率を有する１へ熱伝導性を同時に待つこ
とか実質的に異なる。それらは、他の従来技（４・Ｉの
ガラスと惨めで異なり極めて高いＮｄ３＋ドーピングレ
ベル（〜１０単量％Ｎｄ２Ｏ３＞におい−（ケイ光／↑
命を与える。

これら特性の好適な結合は、参照］に開示されたガラス
に本ｇ＜的に類似する組成物で、アルミナを含まない、
超すンＶ塩を基礎とするガラス中のＰ２Ｏ５およσＫ２
Ｏを５ＩＣｈおよびＢ２０３゛（置換することにより達
成される。この置換は、必要な物理！ｌ−′ｒ性を１１
＃て、活性化イオンの低温１良ケンチングに関する組成
効宋を無視するためはと／νど仝ての△Ｑ２０３を利用
する従来技術のレーザガラスの開示からは有効に示唆さ
れなかった。最も新しい技術特許（ドイツＤＥ３４３５
１３３）は、３ｉ０２と理屈てはＰ２０５　、必要によ
り△’）２０３と結合した８２０３との祖み合わせを利
用して低膨張係数を有するガラスを提供する。しかしな
がら、上記のように使用された組成物の範囲は、相対的
に高い自己溌１宴ケンチングを有するガラスに通じる。

本発明のガラスは多くのハ！０２０３、例えば、ガラス
１４ｐ性に影響を与える実質的な量を除外する。

さらに、８２０３の理論的な最大範囲（０〜５モル％）
は本発明の範囲より低い〈５〜２０％。好ましくは〉５
〜２０％、５．０１．５．１．５゜２ｒ　％）−３＋　
５−４＋　５．５等を含む）。同様に、その特許ではＢ
２０３　＜；１．Ｉ−ａ２０３およびＹ２０３と直換可
能と開示されている。３化合物が本発明のリン酸塩ガラ
ス中で同じ構造上の役謀りを示さないので、上記のこと
は本発明の場合と異なる。

本発明の８２０３の臨界は示唆されていない。

本発明の好ましい組成範囲は、一般に５０〜６０モル％
のＰ２Ｏ５，１０〜２０モル％のＳｉＯ２，１０〜１５
モル％の８２０３．５〜１０モル％のＫ２Ｏ．０〜１０
モル％のＺｎＯ１５モル％（！りｌ、１４．５〜５．５
−Ｅ／Ｌ／％）の（＋−８２０３＋Ｎｄ２Ｏ３＞　　Ｅ
但し、（ＳｉＯ２−’、８２０３　）の合計は１５〜３
５モル％である］である。好適０範囲の臨界に関して、
最も臨界的なものはＰ２Ｏり　、Ｓ　ｉ　０２　、Ｂ２
０３およびＫ２Ｏである。

Ｐ２Ｏ５に関して、６０モル％以上では、熱膨張係数が
増加し、熱伝導性が減少し、熱衝撃抵抗が弱くなるのに
対して、濃度ケンチングに対する利益は得られない。５
０モル％以下では、粘度上昇のためガラスの溶融がざら
にｒＡ難になる。４０モル％以下では、Ｎ　ｄ３＋の濃
磨グ゛ンチングは茗しく増加する。

ＳｉＯ２に関して、１０モル％以下の結合は、熱衝撃特
性、特に熱膨張係数および熱伝導性、をほとんど改良し
ない。２０モル％以上では、Ｎｄ３＋のｍ度ケンヂング
は著しく増加し、放出断面積が好ましくなく狭くなる。

さらに、ガラスは西１ノく不安定になり、不透明化およ
び相分離を起こす。

同様、溶融粘度は好ましくなく高くなる。

Ｂ２Ｏ３に関して、１０モル％以下の濃度ではわずかに
熱ＦＯＭを改良するのみであり、５モル％以下では、顕
著な改良が全くない。１５モル％以上では、熱伝導性が
連続して増加し、ヤング率も著しく増加する（好ましく
ない）。２０モル％以上では、８２０３およびＰ２０５
の揮発１ロ失が過剰となり、溶融粘度は好ましくなく高
くなる。

さらに、）農度ケンチングは若しく増加し始め、放出断
面積か好ましくなく少なくなり、ケイ光走査線の幅が増
加し、それらのレベルにおいて８２０３の構造上の１９
割を著しく変えることを示す。

アルカリ含量は特に臨界的である。濃度ケンチング率か
Ｋ２ＯＷＮ　ａ２Ｑ＜　１　！　２０（７）ＩＩＩＤニ
増加するので、好適なガラスはＫのみを利用する。５モ
ル％以下では、Ｐ２０５揮発性が好ましくなく高くなり
；８２０３およびＳｉＯ２の存在下で溶融粘戻が好まし
くなく高くなる。１０モル％以上では、良好ＩＪ熱雨撃
抵抗が好ましいならば熱膨張係数は好ましくなく高くな
る。２０モル％以上または５モル％以下では、濃度ケン
チング率が著しく増加する。

アルカリ土類金属元素、ＭＱ０．Ｃａｂ、Ｓｒ０．Ｂａ
Ｏおよび特にＺｎＯの添加作用は、放出断面積を変更す
ることなく化学耐久性を改良することでおる。”Ｉ　０
モル％以上の結合では、濃度ケンヂング率は茗しく増加
する。５−しル％以下では、はとんど効果がない。

しａ２０３は、必要によりＮｄ２Ｏ３の構造上置換とし
て含まれ、それににっ一〇ドーピングレベルに有効な本
発明の好適な熱特性を得ることが可１１ヒとなる。この
ことは、（Ｎｄ２０３　＋Ｌａｚ　Ｏ３）の−しル故の
合計を本発明の範囲に保持すれば、物理的、光学的、あ
るいはレーザ特性を大ぎく変化させることなく、極めて
低レベルから極めて高レベルのドーピングレベル（〜２
０ｆｆ１ｍ％）までＮ　ｄ　３”（７）連続可変調整を
訂容する。Ｎｄイオン耐は臨界的ではない。与えられた
場合に使用する吊は、選ばれた条件下でレージングに有
効となるように定常的に選択されるであろう。しばしば
、ぞの量＋、ｔ（１１１〜約３またｉ；１４モル％であ
るか、好ましい場合ｔこは極めて低い、また１よｔ島い
量を使用できる場合かある。

△Ｓ２０３および５ｂ２Ｑ３のような従来の漬）σ剤を
加えることができる；０．１〜・０．３車量％で一１投
に十分である。

ざらに、Ｔ　！　０２　、ＣｅＯ２およσＮ　ｂ　２０
５のような従来の文人陽性のものを必要は、例えばＯ９
１〜０．５重量％をＩＪｕえる口とがてぎる。米国時ｉ
ｉ’ｌ　４，０？！１，１２０と大きく異なり、５（０
２は、本発明では文人陽性のものとしてＩＪｕえられな
いが、ソラリセーションを抑える必要から十分余分に加
えられる欠くことのできない闘造上の成分でおる。

本発明のガラスは次の特性を有する； （ａ）ＩＥｉ、！折率ｎ　ｄ　、≧１．５２０゜−＋ｉ
段に１．５２５〜１．５３７； （ｂ＞アツベ敢Ｖｄ、＞６０、一般に６３〜６７；（Ｃ
）密度、　く３．Ｏ（Ｊ／ｃｍ３、一般に２．６〜２．
８； （ｄ）熱膨張係数、≦１１（、ｌＸ１０−７℃−１、一
般に、３０−’１１０； （ｅ）ヤングｒｐｇ、＜７０Ｘ　１０”　Ｎ、／ｍｍ２
、一般に４５〜５５； （「）ポアソン比ν、く０．２８、 一般に０．２０〜０．２５； （Ω）熱伝導に、＞Ｑ、５Ｗ／ｍ−Ｋ、一般に０．６〜
０．８： （ｈ）熱ＦＯＭＩ（１−ν）・Ｋ／ｄ　Ｅ　］　。

〉０．７、一般に０．９〜１．２： （ｉ）誘導放出断面積σ、　＞３．５ｘ　１０−２０ｃ
ｒｉ、典型的に３．８〜４．５または３．８７〜４．５
； （ｊ＞ケイ光走査線幅（△λｆｌ＞　、＜２３．５ｎｍ
典型的に２１〜２３ｎｍ、そして （ｋ＞Ｎｄ３＋ケイ光の最初の電子（０）−保持時間。

Ｑ、　５ｖｔ％で＞３７５μｓｅｃ　、　１０Ｗ［％で
＞　１７５μｓｅｃ　、それぞれ典型的に３８５〜４０
０μｓｅｃ　、１８０〜１８５ｇ５ｅｃ　。

これらのガラスは、普通白金るつぼを利用するリン酸塩
ガラスを調製する従来の方法により製造される。同様に
、光学部品またはレーザ装置も従来技術を使用するガラ
スから調製できる。

（実施例） ざらに推敲することなく、当業者が館記事項を使用して
本発明を大いに利用できると信じられる。

従って、次の好適な実／１１態様は単なる例示であって
、いかなる方法によって開示の残りのものを限定するも
のではない。次の実施例において、すべて温度は摂氏で
おり、何も２伐がなければ部および％はすべてモルであ
る。

実施例１ 本発明の範囲内でおるとともにそれらの特性内のいくら
かの典型的なガラス組成物は、第２表にモル％で与えら
れる。同様に、比較のためにこの表には前記参照］の＠
ｔｌｉな亀リン酸塩が含Ｊ：れる。

与えられた組成物の「トビＣ組成り、１：およびＧが好
ましい。小は％組成物は、第３表に示されでいる。

実施例のガラス全部は、パッチ溶融で作られた。

好適な重量？６に対１芯する各パッチ成分の必要・壬子
を）１９合し、溶鋸（シリカるつぼに１１（１え、〜１
３５０℃で３時間誘導加熱して溶融した。その後、その
カラを１４５０’Ｃで３時間撹拌しながら清澄化し、〜
１２００’Ｃでキャスト成形した。そのキャストガラス
を丁Ω＋２０℃で３時開アンニールし、３０℃／時間で
冷却した。

典型的な、各最終ガラス成分用のパッチ成分は、Ｐ２０
５−Ｐ２０５　、Ｓ　ｉ○２−３ｊＯ２、Ｂ２Ｏ３−Ｈ
３ＢＯ３、Ｋ２０・Ｋ２　ＣＯ３、ｚｎ。

−ｚｎｏ、Ｎｄ２０３−ＮｄＦ３およびＬａＯ３−Ｌａ
Ｆ３で必った。

（以下余白） ＬＬ　Ｃ１）　［Ｄ　”ｉ　Ｎ− 前記実施例は、前記実施例中で使用されたものも、一般
的にまたは特に記載された本発明の反応物および／また
は操作条件で置き換えることにより同様に繰り返すこと
ができる。

以上述へたことから、当業者は簡単に本発明の必須な特
徴を確かめ、本発明の精神および範囲から離れることな
く、各種の使用法および条件に適合させるために本発明
を変更しかつ修正することができる。

特許出願人　ショット、グラス、チクノロシース、イン
コーホレーテッド

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 （１）屈折率ｎｄ、＞１．５２０；アッベ数Ｖｄ、＞６
   ０；密度＜３．０ｇ／ｃｍ＾３；熱膨張係数α≦１１０
   ×１０＾−＾７℃＾−＾１；ヤング率Ｅ、＜７０×１０
   ＾３Ｎ／ｍｍ＾２；ポアソン比ν、＜０．２８；熱伝導
   性Ｋ、＞０．５ｗ／ｍＫ；熱ＦＯＭ＝（１−ν）Ｋ／α
   Ｅ＞０．７；０．５重量％Ｎｄ＿２Ｏ＿３におけるＮｄ
   ＾３＾＋ケイ光の最初の電子（ｅ）−保持時間＞３７５
   μｓｅｃ、１０重量％におけるＮｄ＾３＾＋ケイ光の最
   初の電子（ｅ）−保持時間＞１７５μｓｅｃ；本質的に
   次の組成（モル％）からなる光学ガラス： Ｐ＿２Ｏ＿５４０〜７０％　ＳｉＯ＿２２０〜２０％　
   Ｂ＿２Ｏ＿３３５〜２０％　ＳｉＯ＿２＋Ｂ＿２Ｏ＿３
   の合計５〜３５％　Ｌｉ＿２Ｏ＋Ｎａ＿２Ｏ＋Ｋ＿２Ｏ
   の合計５〜２０％　Ｌａ＿２＋ｏ＿３＋Ｎｄ＿２Ｏ＿３
   の合計３〜１０％　ＭｇＯ＋ＣａＯ＋ＳｒＯ＋ＢａＯ＋
   ＺｎＯの合計０〜１０％。 （２）次の特性を有する特許請求の範囲第１項に記載の
   光学ガラス： ｎｄ　１．５２５〜１．５３７ Ｖｄ　６３〜６７ 密度　２．６〜２．８ｇ／ｃｍ＾３ α　８０〜１００×１０＾−＾７℃＾−＾１ Ｅ　４５〜５５×１０＾３Ｎ／ｍｍ＾２ ν　０．２０〜０．２５ Ｋ　０．６〜０．８Ｗ／ｍ・Ｋ 熱ＦＯＭ　０．９〜１．２ （３）放出断面積σ、＞３．５×１０＾−＾２＾０ｃｍ
   ＾２；ケイ光走査線の幅（Δλ＿ｆ＿ｌ）＜２３．５ｎ
   ｍを有するレーザー活性に有効量のＮｄ＿２Ｏ＿３を含
   む特許請求の範囲第１項に記載の光学ガラス。 （４）次の特性を有する特許請求の範囲第３項に記載の
   光学ガラス： σ　３．８〜４．５×１０＾−＾２＾０ｃｍ＾２ Δλ＿ｆ＿ｌ　２１〜２３ｎｍ ０．５重量％Ｎｄ＿２Ｏ＿３における最初の電子（ｅ）
   −保持時間３８５〜４００μｓｅｃ １０重量％Ｎｄ＿２Ｏ＿３における最初の電子（ｅ）−
   保持時間１８０〜１８５μｓｅｃ （５）放出断面積σ、＞３．５×１０＾−＾２＾０ｃｍ
   ＾２；ケイ光走査線の幅（Δλ＿ｆ＿ｌ）＜２３．５ｎ
   ｍを有するレーザー活性に有効量のＮｄ＿２Ｏ＿３を含
   む特許請求の範囲第２項に記載の光学ガラス。 （６）次の特性を有する特許請求の範囲第２項に記載の
   光学ガラス： σ　３．８７〜４．５×１０＾−＾２＾０ｃｍ＾２ Δλ＿ｆ＿ｌ　２１〜２３ｎｍ ０．５重量％Ｎｄ＿２Ｏ＿３における最初の電子（ｅ）
   −保持時間３８５〜４００μｓｅｃ １０重量％Ｎｄ＿２Ｏ＿３における最初の電子（ｅ）−
   保持時間１８０〜１８５μｓｅｃ （７）アルカリ金属がＫである特許請求の範囲第１項に
   記載の光学ガラス。 （８）本質的に次の組成（モル％）からなる特許請求の
   範囲第１項に記載の光学ガラス： Ｐ＿２Ｏ＿５５０〜６０％　ＳｉＯ＿２１０〜２０％　
   Ｂ＿２Ｏ＿３１０〜１５％　ＳｉＯ＿２＋Ｂ＿２Ｏ＿３
   の合計１５〜３５％　Ｌｉ＿２Ｏ＋Ｎａ＿２Ｏ＋Ｋ＿２
   Ｏの合計５〜１０％　Ｌａ＿２Ｏ＿３＋Ｎｄ＿２Ｏ＿３
   の合計５〜８％　ＭｇＯ＋ＣａＯ＋ＳｒＯ＋ＢａＯ＋Ｚ
   ｎＯの合計５〜１０％ （９）本質的に次の組成からなる特許請求の範囲第１項
   に記載の光学ガラス： ５０〜６０モル％　Ｐ＿２Ｏ＿５ １０〜２０モル％　ＳｉＯ＿２ １０〜１５モル％　Ｂ＿２Ｏ＿３ ５〜１０モル％　Ｋ＿２Ｏ ０〜１０モル％　ＺｎＯ ４．５〜５．５モル％　Ｌａ＿２Ｏ＿３＋Ｎｄ＿２Ｏ＿
   ３の合計 １５〜３５モル％　ＳｉＯ＿２＋Ｂ＿２Ｏ＿３の合計 （１０）Ｌａ＿２Ｏ＿３＋Ｎｄ＿２Ｏ＿３の合計が約５
   モル％である特許請求の範囲第９項に記載の光学ガラス
   。 （１１）本質的に次の組成（モル％）から成る特許請求
   の範囲第１項に記載の光学ガラス： Ｐ＿２Ｏ＿５　約６０％ ＳｉＯ＿２　約１０％ Ｂ＿２Ｏ＿３　約１５％ Ｋ＿２Ｏ　約１０％ Ｎｄ＿２Ｏ＿３＋Ｌａ＿２Ｏ＿３　約５％ （１２）本質的に次の組成（モル％）から成る特許請求
   の範囲第１項に記載の光学ガラス： Ｐ＿２Ｏ＿５　約５５％ ＳｉＯ＿２　約１５％ Ｂ＿２Ｏ＿３　約２０％ Ｋ＿２Ｏ　約５％ Ｎｄ＿２Ｏ＿＋Ｌａ＿２Ｏ＿３　約５％ （１３）本質的に次の組成（モル％）から成る特許請求
   の範囲第１項に記載の光学ガラス： Ｐ＿２Ｏ＿５　約５５％ ＳｉＯ＿２　約２０％ Ｂ＿２Ｏ＿３　約５％ Ｋ＿２Ｏ　約５％ ＺｎＯ　約１０％ Ｌａ＿Ｏ＿３＋Ｎｄ＿２Ｏ＿３　約５％ （１４）ガラス活性媒体から成るレーザ装置において、
   活性媒体が特許請求の範囲第１項に記載のガラスである
   改良。 （１５）ガラス活性媒体から成るレーザ装置において、
   活性媒体が特許請求の範囲第３項に記載のガラスである
   改良。 （１６）ガラス活性媒体から成るレーザ装置において、
   活性媒体か特許請求の範囲第４項に記載のガラスである
   改良。 （１７）ガラス活性媒体から成るレーザ装置において、
   活性媒体か特許請求の範囲第６項に記載のガラスである
   改良。 （１８）ガラス活性媒体から成るレーザ装置において、
   活性媒体が特許請求の範囲第８項に記載のガラスである
   改良。 （１９）ガラス活性媒体から成るレーザ装置において、
   活性媒体が特許請求の範囲第９項に記載のガラスである
   改良。 （２０）ガラス活性媒体から成るレーザ装置において、
   活性媒体が実質的に約６０％Ｐ＿２Ｏ＿５、約１０％Ｓ
   ｉＯ＿２、約１５％Ｂ＿２Ｏ＿３、約１０％Ｋ＿２Ｏお
   よび約５％（Ｎｄ＿２Ｏ＿３＋Ｌａ＿２Ｏ＿３）；また
   は約５５％Ｐ＿２Ｏ＿５、約１５％ＳｉＯ＿２、約２０
   ％Ｂ＿２Ｏ＿３、約５％Ｋ＿２Ｏおよび約５％（Ｎｄ＿
   ２Ｏ＿３＋Ｌａ＿２Ｏ＿３）；または約５５％Ｐ＿２Ｏ
   ＿５、約２０％ＳｉＯ＿２、約５％Ｂ＿２Ｏ＿３、約５
   ％Ｋ＿２Ｏ、約１０％ＺｎＯおよび約５％（Ｌａ＿２Ｏ
   ＿３＋Ｎｄ＿２Ｏ＿３）（％はモル％）から成る改良。