KR20240111474A - Oxide glass composition having a magneto-optic property - Google Patents
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Abstract
본 발명은 자기광학 소재 응용을 위한 우수한 패러데이 효과(자기광학효과)를 갖는 산화물계 유리조성물에 관한 것으로, 광투과 특성이 우수한 반자성 특성을 갖는 것이며, 유리 안정성 및 유리의 열적 및 기계적 특성이 우수한 산화물계 자기광학 유리 조성물을 제공할 수 있다.The present invention relates to an oxide-based glass composition with excellent Faraday effect (magneto-optical effect) for magneto-optical material applications, which has diamagnetic properties with excellent light transmission properties and excellent glass stability and thermal and mechanical properties of glass. A magneto-optical glass composition can be provided.
Description
본 발명은 자기광학 소재 응용을 위한 우수한 패러데이 효과를 갖는 산화물계 유리조성물에 관한 것으로, 보다 상세하게는 높은 베르데(Verdet) 상수를 갖는 가돌리늄(Gd) 성분이 함유된 산화물계 유리조성물을 제공하는 것이다.The present invention relates to an oxide-based glass composition with excellent Faraday effect for magneto-optical material applications, and more specifically, to an oxide-based glass composition containing a gadolinium (Gd) component with a high Verdet constant. .
패러데이 효과를 기반으로 하는 자기광학(Magneto-Optic; MO) 소재는 광 아이솔레이터(Optical Isolator), 광 서큘레이터(Optical Circulator), 전류센서, 자기장 센서와 같은 다양한 광소자 개발에 사용되는 핵심소재이다. 핵심소재인 자기광학 소재의 성능이 이러한 광소자의 성능을 결정하게 되므로, 우수한 광특성, 즉, 패러데이 효과가 우수하고, 광투과 특성이 높으며 복굴절 특성이 낮은 소재의 개발이 요구되고 있다.Magneto-Optic (MO) materials based on the Faraday effect are key materials used in the development of various optical devices such as optical isolators, optical circulators, current sensors, and magnetic field sensors. Since the performance of magneto-optical materials, which are core materials, determines the performance of these optical devices, the development of materials with excellent optical properties, that is, excellent Faraday effect, high light transmission properties, and low birefringence properties, is required.
자기광학 소재의 패러데이터 효과는 소재에 자기장을 인가할 때 발생하는 투과 빔의 편광회전량을 측정하여 정량적으로 평가할 수 있으며, 이를 패러데이 회전각(Faraday Rotaion Angle; FRA)이라고 한다. 패러데이 회전각(q)은 베르데 상수(Verdet constane; V), 자기장 세기(B) 및 소재의 두께(L)를 이용하여 하기 식 (1)에서와 같이 표시할 수 있다. 베르데 상수는 자기광학 소재의 물질특성으로 자기광학 효과가 우수할수록 큰 값을 나타내는 것이므로, 베르데 상수가 클수록 소형화된 광소자의 개발이 가능하다. 따라서, 높은 베르데 상수를 갖는 소재 기술을 제공하는 것이 중요하다.The Faraday effect of magneto-optical materials can be quantitatively evaluated by measuring the amount of polarization rotation of the transmitted beam that occurs when a magnetic field is applied to the material, and this is called the Faraday Rotation Angle (FRA). The Faraday rotation angle ( q ) can be expressed as in equation (1) below using Verdet constant (V), magnetic field strength (B), and material thickness (L). The Verdet constant is a material characteristic of magneto-optical materials, and the better the magneto-optical effect, the larger the value. Therefore, the larger the Verdet constant, the more compact optical devices can be developed. Therefore, it is important to provide material technology with high Verdet constants.
[식 (1)][Equation (1)]
θ = VBLθ = VBL
또한, 신뢰성 있는 광소자로 사용하기 위해서는 여기에 사용되는 자기광학 소재가 우수한 광학적 특성을 가짐과 동시에 우수한 열특성 및 기계적 특성을 가지고 있어야 한다.Additionally, in order to be used as a reliable optical device, the magneto-optical material used here must have excellent optical properties as well as excellent thermal and mechanical properties.
자기광학 소재는 크게 자기광학 단결정소재와 자기광학 유리소재로 구분될 수 있다.Magneto-optical materials can be broadly divided into magneto-optical single crystal materials and magneto-optical glass materials.
테르븀-갈륨 가넷(Terbium-gallium garnet; TGG), 테르븀-알루미늄 가넷(Terbium-aluminium garnet; TAG) 및 테르븀-스칸듐-알루미늄 가넷(Terbium-scandium-aluminium garnet; TCAG)과 같은 자기광학 단결정소재는 큰 베르데 상수, 높은 투명도, 낮은 포화 자화도와 같은 장점을 가지고 있다. 그러나, 자기광학 단결정소재의 경우 단결정을 성장시키는데 있어서 고도로 숙련된 기술이 필요하고 소재 제조시간이 매우 길며 그에 따라 소재 비용이 상승하는 단점이 있다. 또한, 자기광학 단결정소재의 경우 큰 복굴절(birefringence) 특성을 가지고 있으며 희토류 성분 함량을 조절하기 어렵다는 한계를 가지고 있다.Magneto-optical single crystal materials such as Terbium-gallium garnet (TGG), Terbium-aluminium garnet (TAG), and Terbium-scandium-aluminium garnet (TCAG) have large It has advantages such as Verde constant, high transparency, and low saturation magnetization. However, magneto-optical single crystal materials have the disadvantage that highly skilled technology is required to grow a single crystal, the material manufacturing time is very long, and the material cost increases accordingly. In addition, magneto-optical single crystal materials have large birefringence characteristics and have limitations in that it is difficult to control the content of rare earth elements.
자기광학 단결정소재와 비교하여 자기광학 유리소재는 비정질 소재로서 용융공정에 의하여 제조가 가능하므로 제조시간이 짧고 제조비용이 상대적으로 저렴하다는 장점을 가지고 있다. 또한, 자기광학 유리소재는 비정질 소재로서 구조적으로 등방성(isotropic)을 가지고 있으므로 복굴절 특성이 없고 자기광학 특성을 유도하기 위하여 첨가되는 희토류 성분함량을 조절하기 용이하다. 또한, 자기광학 유리소재는 봉형태의 유리 프리폼(Glass Preform)을 만들고 이를 이용하여 유리 광섬유로 인출이 가능하므로 광섬유 구조 형태로 제작함으로써 여러가지 광소자로 제작할 수 있는 등 다양한 장점을 가지고 있다.Compared to magneto-optical single crystal materials, magneto-optical glass materials are amorphous materials and can be manufactured through a melting process, so they have the advantage of short manufacturing time and relatively low manufacturing costs. In addition, the magneto-optical glass material is an amorphous material and is structurally isotropic, so it does not have birefringent properties and it is easy to control the content of rare earth components added to induce magneto-optical properties. In addition, magneto-optical glass materials have various advantages, such as making a rod-shaped glass preform and using it to draw out a glass optical fiber, so it can be manufactured into various optical devices by manufacturing it in the form of an optical fiber structure.
그러나, 자기광학 유리소재의 경우 자기광학 단결정에 비하여 상대적으로 낮은 패러데이 효과(작은 베르데 상수)를 가지고 있다. 희토류 성분을 함유한 자기광학 유리소재의 베르데 상수(V)는 하기 식 (2)의 Van Vleck-Hebb 방정식을 사용하여 설명할 수 있다.However, magneto-optical glass materials have a relatively low Faraday effect (small Verde constant) compared to magneto-optical single crystals. The Verdet constant (V) of magneto-optical glass materials containing rare earth components can be explained using the Van Vleck-Hebb equation in equation (2) below.
[식 (2)][Equation (2)]
식 (2)에서, 은 희토류 이온의 농도, 는 광원의 주파수, 은 전자 천이 주파수, 는 유효 자기 모멘트, 는 빛의 속도, 는 플랑크 상수, 는 볼츠만 상수, 는 온도, 는 랑데 지 인자(Lande g-factor), 는 보어 마그네톤 수, 은 천이 모멘트를 나타낸다. Van Vleck-Hebb 방정식에 따르면, 자기광학 유리소재의 경우 큰 베르데 상수를 갖기 위해서는 고함량의 희토류 성분을 함유해야 한다. 따라서, 다수의 고농도의 희토류 성분을 함유하기 위한 연구가 수행되었다. 예를 들어, 현재까지 인산염 유리, 불화인산염 유리, 실리케이트 유리, 붕산염 유리, 게르마노-보로실리케이트(germane-borosilicate) 등과 같은 유리조성이 연구되었다. 이러한 연구에서 희토류 성분 함량을 높일 수는 있었으나, 충분한 광투과 특성, 그리고 우수한 열적 특성 및 기계적 특성을 확보하는데 문제가 있다. 특히, 고농도의 희토류 성분을 함유시킬 경우 희토류 이온의 뭉침(clustering) 및 결정화(crystallization) 그리고 실투(devitrification)와 같은 여러가지 문제가 발생한다.In equation (2), Concentration of silver rare earth ions, is the frequency of the light source, is the electronic transition frequency, is the effective magnetic moment, is the speed of light, is Planck's constant, is the Boltzmann constant, is the temperature, is the Lande g-factor, is the Bohr magneton number, represents the transition moment. According to the Van Vleck-Hebb equation, magneto-optical glass materials must contain a high content of rare earth elements in order to have a large Verdet constant. Therefore, research has been conducted to contain a number of high concentrations of rare earth elements. For example, glass compositions such as phosphate glass, fluorophosphate glass, silicate glass, borate glass, germane-borosilicate, etc. have been studied to date. Although it was possible to increase the content of rare earth elements in these studies, there were problems in securing sufficient light transmission properties and excellent thermal and mechanical properties. In particular, when high concentrations of rare earth components are contained, various problems such as clustering, crystallization, and devitrification of rare earth ions occur.
유리 내에 패러데이 효과를 유도하기 위하여 여러가지 물질을 첨가할 수 있으며, 이러한 물질은 크게 강자성(ferromagnetic) 물질, 상자성(paramagnetic) 물질, 반자성(diamagnetic) 물질로 구분될 수 있다. 강사성 물질의 경우 유리 내에 함유시켜 패러데이 효과를 유도하는 것이 용이하지 않고 광특성 또한 제어하기 용이하지 않다는 단점이 있다. 상자성 물질 및 반자성 물질의 경우 희토류 성분을 사용할 수 있다. 패러데이 효과 유도를 위하여 주로 사용되는 희토류 성분은 Tb, Dy, Pr, Eu 등이며 대부분 상자성 특성을 가지고 있다. 일반적으로 강자성 물질 및 상자성 물질의 경우 자기광학 효과(패러데이 효과)가 큰 온도의존성 및 파장의존성을 가지는 문제점이 있다. 한편, 반자성 물질의 경우 상대적으로 낮은 온도의존성 및 파장의존성을 가지는 장점이 있는 반면, 반자성 물질의 경우 패러데이 효과가 크지 않는 단점이 있다.Various materials can be added to the glass to induce the Faraday effect, and these materials can be broadly divided into ferromagnetic materials, paramagnetic materials, and diamagnetic materials. In the case of strong materials, there are disadvantages in that it is not easy to induce the Faraday effect by incorporating them into glass, and the optical properties are also not easy to control. For paramagnetic and diamagnetic materials, rare earth elements can be used. Rare earth elements mainly used to induce the Faraday effect include Tb, Dy, Pr, and Eu, and most of them have paramagnetic properties. In general, in the case of ferromagnetic materials and paramagnetic materials, there is a problem in that the magneto-optical effect (Faraday effect) has a large temperature dependence and wavelength dependence. Meanwhile, diamagnetic materials have the advantage of having relatively low temperature dependence and wavelength dependence, while diamagnetic materials have the disadvantage of not having a significant Faraday effect.
본 발명의 목적은 종래의 문제점을 해결하기 위하여 안출되는 것으로, 패러데이 효과가 우수하며 반자성(diamagnetic) 특성을 갖는 산화물계 유리 조성물을 제공하는 것이다.The purpose of the present invention is to provide an oxide-based glass composition that has excellent Faraday effect and diamagnetic properties, which has been devised to solve conventional problems.
또한, 본 발명의 목적은 패러데이 효과가 높은 고농도 가돌리늄(Gd) 성분을 함유하는 산화물계 유리 조성물을 제공하는 것으로, 가돌리늄에 의하여 유도되는 반자성 페러데이 효과는 가돌리늄의 함량에 비례하여 증가하므로 가돌리늄을 고농도로 함유할 수 있는 산화물계 유리 조성물을 제공하는 것이다.In addition, an object of the present invention is to provide an oxide-based glass composition containing a high concentration of gadolinium (Gd) with a high Faraday effect. Since the diamagnetic Faraday effect induced by gadolinium increases in proportion to the content of gadolinium, gadolinium is used at a high concentration. The object is to provide an oxide-based glass composition that can contain.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 자기광학 유리 조성물은 삼산화붕소(B2O3); 게르마늄산화물(GeO2); 갈륨삼화물(Ga2O3); 이산화규소(SiO2); 및 가돌리늄산화물(Gd2O3)을 포함한다.In order to achieve the above object, a magneto-optical glass composition according to an embodiment of the present invention includes boron trioxide (B 2 O 3 ); Germanium oxide (GeO 2 ); gallium trioxide (Ga 2 O 3 ); silicon dioxide (SiO 2 ); and gadolinium oxide (Gd 2 O 3 ).
상기 자기광학 유리 조성물은 반자성(diamagnetic)의 패러데이 효과를 갖는 것일 수 있다.The magneto-optical glass composition may have a diamagnetic Faraday effect.
상기 가돌리늄산화물(Gd2O3) 10 내지 45 mol%를 포함하는 것일 수 있으며, 상기 삼산화붕소(B2O3) 10 내지 50 mol%, 상기 게르마늄산화물(GeO2) 10 내지 50 mol%, 상기 갈륨삼화물(Ga2O3) 3 내지 30 mol% 및 상기 이산화규소(SiO2) 5 내지 35 mol%를 포함하는 것일 수 있다.It may contain 10 to 45 mol% of the gadolinium oxide (Gd 2 O 3 ), 10 to 50 mol% of the boron trioxide (B 2 O 3 ), 10 to 50 mol% of the germanium oxide (GeO 2 ), and It may contain 3 to 30 mol% of gallium trioxide (Ga 2 O 3 ) and 5 to 35 mol% of silicon dioxide (SiO 2 ).
본 발명의 일 실시예에 따른 자기광학 유리 조성물은 산화알루미늄(Al2O3)를 더 포함할 수 있으며, 상기 산화알루미늄(Al2O3) 5 내지 30 mol%을 포함할 수 있다.The magneto-optical glass composition according to an embodiment of the present invention may further include aluminum oxide (Al 2 O 3 ) and may include 5 to 30 mol% of aluminum oxide (Al 2 O 3 ).
본 발명의 일 실시예에 따른 자기광학 유리 조성물은 오산화인(P2O5)을 더 포함할 수 있으며, 상기 오산화인(P2O5) 5 내지 15 mol%을 포함할 수 있다.The magneto-optical glass composition according to an embodiment of the present invention may further include phosphorus pentoxide (P 2 O 5 ) and may include 5 to 15 mol% of phosphorus pentoxide (P 2 O 5 ).
본 발명의 자기광학 유리 조성물은 페러데이 효과가 높은 자기광학 유리를 제공하는 효과가 있다.The magneto-optical glass composition of the present invention has the effect of providing magneto-optical glass with a high Faraday effect.
또한, 본 발명의 자기광학 유리 조성물은 반자성 자기광학 효과를 갖는 것이며, 광투과 특성이 우수하고, 유리화가 용이하고 열적 및 기계적 특성이 우수한 효과가 있다.In addition, the magneto-optical glass composition of the present invention has a diamagnetic magneto-optical effect, has excellent light transmission properties, is easy to vitrify, and has excellent thermal and mechanical properties.
또한 본 발명의 자기광학 유리 조성물은 가시광에서 근적외선에 이르는 넓은 파장영역에서 광투과도가 충분히 높고 광흡수가 없는 광학 특성을 갖는 자기광학 유리를 제공하는 효과가 있다.In addition, the magneto-optical glass composition of the present invention has the effect of providing magneto-optical glass with sufficiently high light transmittance and optical properties without light absorption in a wide wavelength range from visible light to near-infrared rays.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 자기광학 유리의 광투과 특성 측정 결과를 도시한 것이다.
도 2a 및 도 2b는 본 발명의 비교예에 따른 유리의 광투과 특성 측정 결과를 도시한 것이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 자기광학 유리의 패러데이 회전각(FRA) 측정 결과를 도시한 것이다.
도 4a 및 도 4b는 본 발명의 일 실시예에 따른 자기광학 유리의 DTA 측정 결과를 도시한 것이다.Figure 1 shows the results of measuring light transmission characteristics of magneto-optical glass according to an embodiment of the present invention.
Figures 2a and 2b show the results of measuring light transmission characteristics of glass according to a comparative example of the present invention.
Figure 3 shows the Faraday rotation angle (FRA) measurement results of magneto-optical glass according to an embodiment of the present invention.
Figures 4a and 4b show DTA measurement results of magneto-optical glass according to an embodiment of the present invention.
이하, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 실시예에 대하여 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail so that those skilled in the art can easily implement it. However, the present invention may be implemented in many different forms and is not limited to the embodiments described herein.
본 발명은 가돌리늄(Gd) 성분을 함유할 수 있는 게르마노-보레이트 (Germano-borate)계 산화물 유리 조성물에 대한 것으로, 본 발명의 일 실시예에 따른 자기광학 유리 조성물은 삼산화붕소(B2O3); 게르마늄산화물(GeO2); 갈륨삼화물(Ga2O3); 이산화규소(SiO2); 및 가돌리늄산화물(Gd2O3)을 포함한다.The present invention relates to a germano-borate-based oxide glass composition that may contain a gadolinium (Gd) component. The magneto-optical glass composition according to an embodiment of the present invention contains boron trioxide (B 2 O 3 ); Germanium oxide (GeO 2 ); gallium trioxide (Ga 2 O 3 ); silicon dioxide (SiO 2 ); and gadolinium oxide (Gd 2 O 3 ).
상기 자기광학 유리 조성물은 반자성(diamagnetic)의 패러데이 효과(자기광학 효과)를 갖는 것일 수 있다. 한편, 기존의 Tb2O3, Dy2O3, Eu2O3, Pr2O3와 같은 기존의 희토류 성분이 함유된 유리조성물은 상자성 자기광학특성을 가지고 있다. The magneto-optical glass composition may have a diamagnetic Faraday effect (magneto-optical effect). Meanwhile, glass compositions containing existing rare earth components such as Tb 2 O 3 , Dy 2 O 3 , Eu 2 O 3 , and Pr 2 O 3 have paramagnetic magneto-optical properties.
본 발명의 일 실시예에 따른 자기광학 유리 조성물은 상기 가돌리늄산화물(Gd2O3) 10 내지 45 mol%를 포함하는 것일 수 있으며, 보다 구체적으로, 상기 삼산화붕소(B2O3) 10 내지 50 mol%, 상기 게르마늄산화물(GeO2) 10 내지 50 mol%, 상기 갈륨삼화물(Ga2O3) 3 내지 30 mol%; 상기 이산화규소(SiO2) 5 내지 35 mol%; 및 상기 가돌리늄산화물(Gd2O3) 10 내지 45 mol%를 포함하는 것일 수 있다.The magneto-optical glass composition according to an embodiment of the present invention may contain 10 to 45 mol% of gadolinium oxide (Gd 2 O 3 ), and more specifically, 10 to 50 mol% of boron trioxide (B 2 O 3 ). mol%, 10 to 50 mol% of the germanium oxide (GeO 2 ), 3 to 30 mol% of the gallium trioxide (Ga 2 O 3 ); 5 to 35 mol% of silicon dioxide (SiO 2 ); And it may contain 10 to 45 mol% of gadolinium oxide (Gd 2 O 3 ).
상기 삼산화붕소(B2O3)는 본 발명의 게르마노-보레이트(germano-borate) 유리를 안정적으로 만드는데 있어서 유리망목 형성을 위한 필수적인 성분이다. 삼산화붕소의 함유로 유리 형성 영역을 넓히고 기계적 강도를 높이고 열충격 및 내화학성을 높일 수 있다. 따라서, 본 발명의 일 실시예에 따른 자기광학 유리 조성물이 이러한 특성을 갖도록 하기 위해서 상기 삼산화붕소(B2O3) 함량이 10 내지 50 mol% 범위에서 함유하는 것이 바람직하다. 또한, 상기 삼산화붕소(B2O3) 함량이 40 mol%를 초과하면 유리에 용해되지 않은 물질이 석출될 수 있기 때문에, 상기 삼산화붕소(B2O3)를 10 내지 40 mol% 범위에서 함유하는 것이 보다 바람직하다.The boron trioxide (B 2 O 3 ) is an essential ingredient for forming a glass network in stably making the germano-borate glass of the present invention. The inclusion of boron trioxide can expand the glass formation area, increase mechanical strength, and increase thermal shock and chemical resistance. Therefore, in order for the magneto-optical glass composition according to an embodiment of the present invention to have these characteristics, it is preferable that the boron trioxide (B 2 O 3 ) content is in the range of 10 to 50 mol%. In addition, if the boron trioxide (B 2 O 3 ) content exceeds 40 mol%, undissolved substances may precipitate in the glass, so boron trioxide (B 2 O 3 ) is contained in the range of 10 to 40 mol%. It is more desirable to do so.
상기 게르마늄 산화물(GeO2)은 본 발명의 게르마노-보레이트 유리 형성에 있어서 필수적인 성분이다. 상기 게르마늄 산화물(GeO2)은 게르마노-보레이트 유리를 만들기 위한 네트워크 형성 산화물이다. 상기 게르마늄 산화물(GeO2)은 높은 유리 형성 능력, 높은 굴절률 분산 특성, 희토류 성분에 대한 우수한 용해도, 우수한 화학적 안정성, 그리고 가시광선에서 중적외선 영역의 높은 투과율을 가지고 있다. 또한, 상기 게르마늄 산화물(GeO2)을 포함하면 붕산염계 유리에서 쉽게 발생할 수 있는 기포 형성 문제를 해소할 수 있다. 상기 게르마늄 산화물(GeO2) 함량은 10 내지 50 mol% 인 것이 바람직하다. 상기 게르마늄 산화물(GeO2)의 함량이 10 mol% 미만 또는 50 mol%를 초과하는 경우, 유리내에 용해되지 않은 물질이 석출될 수 있기 때문에 바람직하지 않다. 또한, 유리 안정성 및 충분한 용해도를 확보하기 위해서는 상기 게르마늄 산화물(GeO2)의 함량이 10 내지 35 mol% 범위인 것이 더욱 바람직하다.The germanium oxide (GeO 2 ) is an essential ingredient in forming the germano-borate glass of the present invention. The germanium oxide (GeO 2 ) is a network-forming oxide for making germano-borate glass. The germanium oxide (GeO 2 ) has high glass-forming ability, high refractive index dispersion characteristics, excellent solubility in rare earth components, excellent chemical stability, and high transmittance in the visible to mid-infrared range. In addition, the inclusion of germanium oxide (GeO 2 ) can solve the problem of bubble formation, which can easily occur in borate-based glass. The germanium oxide (GeO 2 ) content is preferably 10 to 50 mol%. If the content of germanium oxide (GeO 2 ) is less than 10 mol% or more than 50 mol%, it is not preferable because undissolved substances may precipitate in the glass. In addition, in order to ensure glass stability and sufficient solubility, it is more preferable that the content of germanium oxide (GeO 2 ) is in the range of 10 to 35 mol%.
상기 갈륨산화물(Ga2O3)은 본 발명의 게르마노-보레이트 유리 형성에 있어서 필수적인 성분이다. 상기 갈륨산화물(Ga2O3)은 유리 매트릭스에서 사다리형 체인 구조를 형성하여 유리 네트워크 강화를 하는 기능을 가지고 있다. 상기 갈륨산화물(Ga2O3)은 유리 망목수식제(glass network modifier) 역할을 하며 희토류 이온에 유리 내에 쉽게 함유될 수 있도록 유리 구조를 만드는 역할을 한다. 상기 갈륨산화물(Ga2O3) 함량은 3 내지 30 mol% 인 것이 바람직하다. 안정적이고 투명한 게르마노-보레이트 유리를 얻기 위해서는 3 mol% 이상의 상기 갈륨산화물(Ga2O3)를 함유하는 것이 바람직하다. 그러나 상기 갈륨산화물(Ga2O3)의 함량이 30 mol%를 초과하면 GaBO3과 같은 결정질 성분이 석출될 수 있으므로 바람직하지 않다. 또한, 상기 갈륨산화물(Ga2O3)의 네트워크 강화 기능 및 희토류 이온 함유 촉진을 유도 및 결정질 발생을 차단하기 위해서는, 상기 상기 갈륨산화물(Ga2O3)을 5 내지 20 mol% 범위에서 함유하는 것이 보다 바람직하다.The gallium oxide (Ga 2 O 3 ) is an essential ingredient in forming the germano-borate glass of the present invention. The gallium oxide (Ga 2 O 3 ) has the function of strengthening the glass network by forming a ladder-type chain structure in the glass matrix. The gallium oxide (Ga 2 O 3 ) acts as a glass network modifier and serves to create a glass structure so that rare earth ions can be easily contained in the glass. The gallium oxide (Ga 2 O 3 ) content is preferably 3 to 30 mol%. In order to obtain stable and transparent germano-borate glass, it is preferable to contain more than 3 mol% of gallium oxide (Ga 2 O 3 ). However, if the content of gallium oxide (Ga 2 O 3 ) exceeds 30 mol%, crystalline components such as GaBO 3 may precipitate, which is not desirable. In addition, in order to induce the network strengthening function of the gallium oxide (Ga 2 O 3 ) and promote the inclusion of rare earth ions and block the occurrence of crystallinity, the gallium oxide (Ga 2 O 3 ) containing the gallium oxide (Ga 2 O 3 ) in the range of 5 to 20 mol% It is more preferable.
상기 이산화규소(SiO2)는 희토류 성분이 많이 첨가된 유리에서 결정화를 방지하는 역할을 하는 필수성분이다. 상기 이산화규소(SiO2)는 본 발명의 게르마노-보레이트 유리의 유리 안정성을 개선하고, 열충격 특성을 향상시키며 산에 대한 저항성이 향상시키는 기능을 가지고 있다. 안정적이고 투명한 유리를 만들기 위해서는 적어도 5 mol%의 상기 이산화규소(SiO2)을 함유하는 것이 바람직하다. 반면에, 상기 이산화규소(SiO2) 함량이 35 mol%를 초과하면 유리 용융온도를 높이고 유리 형성 범위를 벗어날 수 있으므로 바람직하지 않다. 따라서 상기 이산화규소(SiO2)는 5 내지 35 mol% 범위에서 함유하는 것이 보다 바람직하다. 또한, 상기 이산화규소(SiO2)의 결정화 방지 및 유리 형성 안정성 기능을 충분히 확보하기 위해서는 상기 이산화규소(SiO2)을 5 내지 25 mol% 범위에서 함유하는 것이 보다 바람직하다.The silicon dioxide (SiO 2 ) is an essential ingredient that prevents crystallization in glass containing a large amount of rare earth elements. The silicon dioxide (SiO 2 ) has the function of improving glass stability, improving thermal shock properties, and improving resistance to acids of the germano-borate glass of the present invention. In order to make stable and transparent glass, it is desirable to contain at least 5 mol% of silicon dioxide (SiO 2 ). On the other hand, if the silicon dioxide (SiO 2 ) content exceeds 35 mol%, it is undesirable because the glass melting temperature may increase and the glass formation range may be exceeded. Therefore, it is more preferable to contain silicon dioxide (SiO 2 ) in the range of 5 to 35 mol%. In addition, in order to sufficiently ensure the crystallization prevention and glass formation stability functions of silicon dioxide (SiO 2 ), it is more preferable to contain silicon dioxide (SiO 2 ) in the range of 5 to 25 mol%.
상기 가돌리늄산화물(Gd2O3)은 패러데이터 효과를 높이는 특정을 가지고 있으며, 동시에 유리 조성물이 반자성(diamagnetic) 자기광학 특성을 갖도록 한다. 가돌리늄은 희토류 성분의 하나로서 유리에 고농도로 첨가할 경우 유리 내에 분산되지 못하고 뭉침(clustering) 문제가 발생하거나, 결정화(crystallization) 등에 의하여 유리화 형성이 저해되거나, 실투(devitrification) 등에 의하여 유리의 열적 안정성이 떨어지고, 유리의 용융 온도가 높아지는 등의 문제가 발생하게 된다. 따라서, 가돌리늄을 고농도로 첨가할 수 있게 하고 유리화 안정성이 유지되고, 희토류 성분의 뭉침 문제, 유리의 열적 안정성이 확보되며, 유리의 용융 온도가 과도하게 상승하지 않는 유리 조성물을 제공하는 것이 필요하다.The gadolinium oxide (Gd 2 O 3 ) has the characteristic of enhancing the parametric effect and at the same time allows the glass composition to have diamagnetic magneto-optical properties. Gadolinium is one of the rare earth elements, and when added to glass in high concentrations, it cannot be dispersed in the glass and causes clustering problems, inhibits the formation of vitrification due to crystallization, etc., or reduces the thermal stability of the glass due to devitrification, etc. This causes problems such as lowering the melting temperature of the glass and increasing it. Therefore, it is necessary to provide a glass composition that allows the addition of gadolinium at a high concentration, maintains vitrification stability, eliminates the agglomeration problem of rare earth components, ensures thermal stability of the glass, and does not excessively increase the melting temperature of the glass.
상기 가돌리늄산화물(Gd2O3)은 산화물 기반 게르마노-보레이트 유리 조성에서 반자성 페러데이 효과를 향상시키는 필수 성분이다. 상기 가돌리늄산화물(Gd2O3)은 10 내지 45 mol%일 수 있다. 충분히 높은 페러데이 효과를 갖도록 하기 위해서는 상기 가돌리늄산화물(Gd2O3) 함량이 10 mol% 이상인 것이 바람직하다. 반면에 상기 가돌리늄산화물(Gd2O3) 함량이 45 mol% 보다 크면 유리 매트릭스에 희토류 성분의 뭉침이나 유리의 실투 현상이 발생하므로 바람직하지 않다. 유리 안정성을 확보하고 뭉침이나 유리의 실투현상을 충분히 차단하기 위해서는 상기 가돌리늄산화물(Gd2O3) 함량이 35 mol% 이하인 것이 더욱 바람직하다.The gadolinium oxide (Gd 2 O 3 ) is an essential ingredient that improves the diamagnetic Faraday effect in oxide-based germano-borate glass compositions. The gadolinium oxide (Gd 2 O 3 ) may be 10 to 45 mol%. In order to have a sufficiently high Faraday effect, it is preferable that the gadolinium oxide (Gd 2 O 3 ) content is 10 mol% or more. On the other hand, if the gadolinium oxide (Gd 2 O 3 ) content is greater than 45 mol%, it is undesirable because agglomeration of rare earth elements in the glass matrix or devitrification of the glass occurs. In order to ensure glass stability and sufficiently prevent clumping or devitrification of the glass, it is more preferable that the gadolinium oxide (Gd 2 O 3 ) content is 35 mol% or less.
또한, 상기 가돌리늄산화물(Gd2O3)은 본 발명의 일 실시예에 따른 자기광학 유리 조성물이 반자성 자기광학소재로서 페러데이효과의 온도의존성 및 파장의존성이 낮고 광투과밴드가 넓게 하도록 하는 것이며, 이에 의하여 제공되는 자기광학 유리가 250 내지 2500 nm 범위를 초과하는 파장영역에서 높은 광흡수 밴드가 없고 높은 광투과특성을 확보할 수 있도록 할 수 있다. In addition, the gadolinium oxide (Gd 2 O 3 ) is used to ensure that the magneto-optical glass composition according to an embodiment of the present invention is a diamagnetic magneto-optical material, has low temperature dependence and wavelength dependence of the Faraday effect, and has a wide light transmission band. The magneto-optical glass provided by does not have a high light absorption band and can secure high light transmission characteristics in a wavelength region exceeding the 250 to 2500 nm range.
한편, 페러데이효과를 높이기 위하여 일반적으로 사용되는 희토류 성분으로 Tb, Dy, Eu, Pr이 함유된 유리 조성물은 상자성(paramagnetic) 특성을 가지고 있어서 페러데이 효과가 온도의존성 및 파장의존성을 가지는 한계를 가지고 있으며, 가시광 및 근적외선 영역에서 많은 흡수 밴드를 가지고 있어서 넓은 파장변위에서 자기광학소자로 사용하는데 한계를 가지고 있다.On the other hand, glass compositions containing Tb, Dy, Eu, and Pr as rare earth components commonly used to enhance the Faraday effect have paramagnetic properties, so the Faraday effect has limitations due to temperature dependence and wavelength dependence. Because it has many absorption bands in the visible and near-infrared regions, it has limitations in using it as a magneto-optical device in a wide wavelength range.
본 발명의 일 실시예에 따른 자기광학 유리 조성물은 산화알루미늄(Al2O3)를 더 포함할 수 있으며, 보다 구체적으로, 삼산화붕소(B2O3); 게르마늄산화물(GeO2); 갈륨삼화물(Ga2O3); 이산화규소(SiO2); 산화알루미늄(Al2O3); 및 가돌리늄산화물(Gd2O3)을 포함할 수 있다.The magneto-optical glass composition according to an embodiment of the present invention may further include aluminum oxide (Al 2 O 3 ), and more specifically, boron trioxide (B 2 O 3 ); Germanium oxide (GeO 2 ); gallium trioxide (Ga 2 O 3 ); silicon dioxide (SiO 2 ); aluminum oxide (Al 2 O 3 ); And it may include gadolinium oxide (Gd 2 O 3 ).
상기 산화알루미늄(Al2O3)은 5 내지 30 mol%를 포함할 수 있으며, 보다 구체적으로, 본 발명의 일 실시예에 따른 자기광학 유리 조성물은 상기 삼산화붕소(B2O3) 10 내지 50 mol%; 상기 게르마늄산화물(GeO2) 10 내지 50 mol%; 상기 갈륨삼화물(Ga2O3) 3 내지 30 mol%; 상기 이산화규소(SiO2) 5 내지 35 mol%; 상기 산화알루미늄(Al2O3) 5 내지 30 mol%; 및 상기 가돌리늄산화물(Gd2O3)을 10 내지 45 mol%을 포함할 수 있다.The aluminum oxide (Al 2 O 3 ) may contain 5 to 30 mol%. More specifically, the magneto-optical glass composition according to an embodiment of the present invention contains 10 to 50 mol% of boron trioxide (B 2 O 3 ). mol%; 10 to 50 mol% of germanium oxide (GeO 2 ); 3 to 30 mol% of gallium trioxide (Ga 2 O 3 ); 5 to 35 mol% of silicon dioxide (SiO 2 ); 5 to 30 mol% of the aluminum oxide (Al 2 O 3 ); And it may include 10 to 45 mol% of gadolinium oxide (Gd 2 O 3 ).
상기 산화알루미늄(Al2O3)은 유리의 점도를 조절하고 유리를 안정화시키는 역할을 하는 성분이다. 상기 산화알루미늄(Al2O3)은 유리의 결정화를 방지하며 열팽창계수를 감소시키고 화학적 내구성을 향상시키는 기능을 갖게 한다. 유리 매트릭스에 희토류 성분을 고농도로 첨가하면 희토류 성분이 서로 뭉치거나 실투 현상이 발생하는 문제를 야기할 수 있다. 상기 산화알루미늄(Al2O3)은 중간제(intermediate) 성분으로 희토류 성분의 용해도(solubility)를 향상시켜 뭉침이나 실투현상을 방지하는 중요한 기능을 가지고 있다. 따라서, 페러데이 효과를 유도하는 희토류 성분을 고농도로 함유하기 위해서는 상기 산화알루미늄(Al2O3) 함량을 5 mol% 이상 함유하는 것이 바람직하다. 반면에, 상기 산화알루미늄(Al2O3) 함량이 30 mol%를 초과하면 유리의 융점이 점도가 높아져 유리를 녹이기 어려운 문제를 만들 수 있다. 따라서 상기 산화알루미늄(Al2O3)은 5 내지 30 mol% 범위에서 함유하는 것이 보다 바람직하다. 또한, 상기 이산화규소(SiO2)의 결정화 방지 및 융점 상승에 따른 문제를 충분히 방지하기 위해서는, 상기 이산화규소(SiO2)를 10 내지 25 mol% 범위에서 함유하는 것이 보다 바람직하다.The aluminum oxide (Al 2 O 3 ) is a component that controls the viscosity of glass and stabilizes the glass. The aluminum oxide (Al 2 O 3 ) prevents crystallization of glass, reduces the thermal expansion coefficient, and has the function of improving chemical durability. Adding a high concentration of rare earth components to the glass matrix may cause problems such as the rare earth components clumping together or devitrification occurring. The aluminum oxide (Al 2 O 3 ) is an intermediate component and has an important function of preventing agglomeration or devitrification by improving the solubility of rare earth components. Therefore, in order to contain a high concentration of rare earth components that induce the Faraday effect, it is preferable to contain the aluminum oxide (Al 2 O 3 ) content of 5 mol% or more. On the other hand, if the aluminum oxide (Al 2 O 3 ) content exceeds 30 mol%, the melting point and viscosity of the glass may increase, making it difficult to melt the glass. Therefore, it is more preferable to contain the aluminum oxide (Al 2 O 3 ) in the range of 5 to 30 mol%. In addition, in order to sufficiently prevent problems caused by crystallization of silicon dioxide (SiO 2 ) and an increase in melting point, it is more preferable to contain silicon dioxide (SiO 2 ) in the range of 10 to 25 mol%.
본 발명의 일 실시예에 따른 자기광학 유리 조성물을 오산화인(P2O5)를 더 포함할 수 있으며, 보다 구체적으로, 삼산화붕소(B2O3); 게르마늄산화물(GeO2); 갈륨삼화물(Ga2O3); 이산화규소(SiO2); 오산화인(P2O5); 및 가돌리늄산화물(Gd2O3)을 포함할 수 있다.The magneto-optical glass composition according to an embodiment of the present invention may further include phosphorus pentoxide (P 2 O 5 ), and more specifically, boron trioxide (B 2 O 3 ); Germanium oxide (GeO 2 ); gallium trioxide (Ga 2 O 3 ); silicon dioxide (SiO 2 ); phosphorus pentoxide (P 2 O 5 ); And it may include gadolinium oxide (Gd 2 O 3 ).
상기 오산화인(P2O5)은 5 내지 15 mol%를 포함할 수 있다. 보다 구체적으로, 본 발명의 일 실시예에 따른 자기광학 유리 조성물은 상기 삼산화붕소(B2O3) 10 내지 50 mol%; 상기 게르마늄산화물(GeO2) 10 내지 50 mol%; 상기 갈륨삼화물(Ga2O3) 3 내지 30 mol%; 상기 이산화규소(SiO2) 5 내지 35 mol%; 상기 오산화인(P2O5) 5 내지 15 mol%; 및 상기 가돌리늄산화물(Gd2O3) 10 내지 45 mol%를 포함할 수 있다.The phosphorus pentoxide (P 2 O 5 ) may contain 5 to 15 mol%. More specifically, the magneto-optical glass composition according to an embodiment of the present invention contains 10 to 50 mol% of boron trioxide (B 2 O 3 ); 10 to 50 mol% of germanium oxide (GeO 2 ); 3 to 30 mol% of gallium trioxide (Ga 2 O 3 ); 5 to 35 mol% of silicon dioxide (SiO 2 ); 5 to 15 mol% of phosphorus pentoxide (P 2 O 5 ); And it may include 10 to 45 mol% of gadolinium oxide (Gd 2 O 3 ).
상기 오산화산화인(P2O5)은 상기 산화알루미늄(Al2O3)의 기능을 보완하여 희토류 성분의 용해도를 추가적으로 높이고 유리의 점도를 조절하는 기능을 하는 성분이다. 또한, 상기 오산화산화인(P2O5)은 용융 온도가 낮은 유리성분으로 유리 제조과정에서 유리 용융물의 융점을 낮추는 기능을 가지고 있다. 상기 산화알루미늄(Al2O3)의 기능을 보완하여 희토류 성분의 함유량을 높이기 위해서는 5 mol% 이상의 상기 오산화산화인(P2O5)를 함유하는 것이 바람직하다. 반면에, 상기 오산화산화인(P2O5) 함량이 15 mol%를 초과하면 유리의 용해도를 오히려 낮추는 문제를 발생시킬 수 있으므로 바람직하지 않다. 따라서 상기 오산화산화인(P2O5)은 5 내지 15 mol% 범위에서 함유하는 것이 보다 바람직하다. 또한, 희토류 성분의 용해도를 보다 안정적으로 확보하기 위해서는 상기 오산화산화인(P2O5)은 5 내지 10 mol% 범위에서 함유하는 것이 보다 바람직하다.The phosphorus pentoxide (P 2 O 5 ) is an ingredient that supplements the function of the aluminum oxide (Al 2 O 3 ) to further increase the solubility of rare earth components and to control the viscosity of glass. In addition, phosphorus pentoxide (P 2 O 5 ) is a glass component with a low melting temperature and has the function of lowering the melting point of glass melt during the glass manufacturing process. In order to supplement the function of aluminum oxide (Al 2 O 3 ) and increase the content of rare earth components, it is preferable to contain 5 mol% or more of phosphorus pentoxide (P 2 O 5 ). On the other hand, if the phosphorus pentoxide (P 2 O 5 ) content exceeds 15 mol%, it may cause a problem of lowering the solubility of glass, which is not desirable. Therefore, it is more preferable to contain phosphorus pentoxide (P 2 O 5 ) in the range of 5 to 15 mol%. In addition, in order to more stably secure the solubility of rare earth components, it is more preferable to contain phosphorus pentoxide (P 2 O 5 ) in the range of 5 to 10 mol%.
이하, 실시예를 통하여 본 발명을 보다 상세히 설명한다. 본 실시예는 본 발명의 이해를 위한 하나의 실시예일 뿐이며, 본 발명의 범위를 제한하는 것은 아니다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail through examples. This example is only an example for understanding the present invention and does not limit the scope of the present invention.
실시예. 자기광학 유리의 제조Example. Manufacturing of magneto-optical glass
실시예로서, 가돌리늄 산화물(Gd2O3) 성분을 함유하는 게르마노-보레이트 유리를 유리용융법을 통하여 제조하였다.As an example, germano-borate glass containing gadolinium oxide (Gd 2 O 3 ) component was manufactured through a glass melting method.
유리 제조를 위한 원료물질로서 B2O3, GeO2, Ga2O3, Al2O3, SiO2, Gd2O3을 하기 표 1에서와 같은 조성으로 준비하였다.As raw materials for glass production, B 2 O 3 , GeO 2 , Ga 2 O 3 , Al 2 O 3 , SiO 2 , Gd 2 O 3 were prepared with the composition shown in Table 1 below.
(mol%)Example 1
(mol%)
(mol%)Example 2
(mol%)
상기 표 1에 따른 실시예 1 및 실시예 2에서 준비된 각각의 원료물질을 혼합하여 분쇄기(ball mill)로 2 시간(hr) 동안 완전히 분쇄하여 혼합물을 제자하였다. 혼합물을 알루미나 도가니에 투입하여 전기로에서 1450 내지 1500 ℃의 온도 범위에서 1 내지 2 시간 동안 가열하여 유리 용융물을 제조하였다. 열충격에 따른 균열을 방지하고자, 유리 용융물을 500 ℃로 예열된 황동 몰드에 부어 캐스팅한 후, 유리 내의 잔류응력을 제거하기 위하여, 유리전이온도(~750 ℃)에서 2 시간(hr) 동안 유지한 후 상온까지 서서히 냉각시켜, 자기광학 유리를 제조하였다.Each raw material prepared in Example 1 and Example 2 according to Table 1 was mixed and completely ground in a ball mill for 2 hours to prepare the mixture. The mixture was placed in an alumina crucible and heated in an electric furnace at a temperature range of 1450 to 1500° C. for 1 to 2 hours to prepare a glass melt. To prevent cracking due to thermal shock, the glass melt was poured into a brass mold preheated to 500 ℃ and casted, and then kept at the glass transition temperature (~750 ℃) for 2 hours (hr) to remove residual stress in the glass. Then, it was slowly cooled to room temperature to prepare magneto-optical glass.
비교예. 자기광학 유리의 제조Comparative example. Manufacturing of magneto-optical glass
하기 표 2에서와 같은 유리 제조를 위한 원료물질에 대하여 상기 실시예와 동일한 방법으로 유리를 제조하였다. Glass was manufactured in the same manner as in the above example using the raw materials for manufacturing glass as shown in Table 2 below.
(mol%)Comparative Example 1
(mol%)
(mol%)Comparative Example 2
(mol%)
실험예 1. 광투과 특성Experimental Example 1. Light transmission characteristics
상기 실시예에 따라 제조된 자기광학 유리(실시예 1 및 실시예 2)(측정에 사용된 유리의 두께 1 mm)에 대하여 250 내지 2500 nm에서의 광투과 특성을 측정하여 도 1(실시예 1: “Glass No 1(Gd2O3 10 mol)”, 실시예 2: “Glass No 2(Gd2O3 15 mol%)")에 도시하였다.The light transmission characteristics at 250 to 2500 nm were measured for the magneto-optical glass (Example 1 and Example 2) (thickness of the glass used in the measurement was 1 mm) manufactured according to the above example, and were measured as shown in Figure 1 (Example 1). : “Glass No 1 (Gd2O3 10 mol)”, Example 2: “Glass No 2 (Gd2O3 15 mol%)”).
도 1을 참조하면, 실시예 1 및 실시예 2에 따라 제조된 자기광학 유리는 가시광선 및 근적외선 영역을 포함하는 넓은 영역에서의 광흡수 밴드가 존재하지 않으며, 78% 이상의 매우 우수한 광투과 특성을 갖는 것을 확인할 수 있다.Referring to FIG. 1, the magneto-optical glass manufactured according to Examples 1 and 2 does not have a light absorption band in a wide region including the visible and near-infrared regions, and has very excellent light transmission characteristics of 78% or more. You can check what you have.
한편, 상기 비교예에 따라 제조된 유리(비교예 1 및 비교예 2)(측정에 사용된 유리의 두께 1 mm)에 대하여 250 내지 2500 nm에서의 광투과특성을 측정하여 도 2a(비교예 1: “Tb2O3 10mol%”) 및 도 2b(비교예 2: “Dy2O3 10mol%”)에 도시하였다.Meanwhile, the light transmission characteristics at 250 to 2500 nm were measured for the glass (Comparative Example 1 and Comparative Example 2) manufactured according to the above comparative example (the thickness of the glass used in the measurement was 1 mm), and the results were measured in Figure 2a (Comparative Example 1). : “Tb2O3 10 mol%”) and Figure 2b (Comparative Example 2: “Dy2O3 10 mol%”).
도 2a를 참조하면, 비교예 1에 따른 유리는 1550 내지 2500 nm 파장 범위에서 큰 광흡수 밴드를 가지고 있으므로 400 내지 1500 nm 파장 범위에서만 자기광학소재로 사용될 수 있다.Referring to FIG. 2A, the glass according to Comparative Example 1 has a large light absorption band in the 1550 to 2500 nm wavelength range, so it can be used as a magneto-optical material only in the 400 to 1500 nm wavelength range.
도 2b를 참조하면, 700 내지 2500 nm 파장 범위에서 많은 광흡수 밴드를 가지고 있어, 이러한 파장을 제외한 일부 파장 범위에서만 자기광학 소재로 사용될 수 있다.Referring to FIG. 2b, it has many light absorption bands in the 700 to 2500 nm wavelength range, so it can be used as a magneto-optical material only in some wavelength ranges excluding these wavelengths.
실험예 2. 자기광학 특성 측정Experimental Example 2. Measurement of magneto-optical properties
상기 실시예에 따라 제조된 자기광학 유리(실시예 1 및 실시예 2)에 대하여 0 내지 0.126T 범위의 자기장을 인가하고 자기장 인가에 따른 패러데이 회전각(FRA)을 1550 nm 파장의 빛을 이용하여 측정하였으며, 측정된 결과를 도 3(실시예 1: “Glass No 1(Gd2O3 10 mol%)”, 실시예 2: “Glass No 2(Gd2O3 15 mol%)에 도시하였으며, 패러데이 회전각(FRA) 및 패러데이 회전각 기울기(FRA slope)로부터 산출된 베르데 상수(Verdet constant)를 표 3에 정리하였다.A magnetic field in the range of 0 to 0.126T was applied to the magneto-optical glass (Example 1 and Example 2) manufactured according to the above example, and the Faraday rotation angle (FRA) according to the application of the magnetic field was measured using light with a wavelength of 1550 nm. Measurements were made, and the measured results are shown in Figure 3 (Example 1: “Glass No 1 (Gd2O3 10 mol%)”, Example 2: “Glass No 2 (Gd2O3 15 mol%), and the Faraday rotation angle (FRA) and the Verdet constant calculated from the Faraday rotation angle slope (FRA slope) are summarized in Table 3.
(Deg/T)(Deg/T)
@1550@1550
(rad/(T·m))(rad/(T·m))
도 3을 참조하면, 패러데이 회전각(FRA)은 자기장이 증가할수록 선형적으로 증가하는 것을 확인할 수 있으며, 표 3에서와 같이 측정된 패러데이 회전각 기울기(FRA slope)은 실시예 1의 자기광학 유리가 1.78 deg/T, 실시예 2의 자기광학 유리가 2.32 deg/T이다. 또한, 자기장에 대한 패러데이 회전각(FRA)의 기울기로부터 산출된 베르데 상수는 표 3에서와 같이, 실시예 1의 자기광학 유리는 3.11 rad/(T·m)이며, 실시예 2의 자기광학 유리는 4.06 rad/(T·m)임을 확인할 수 있다. 또한, 베르데 상수가 음의 값을 갖는 상자성 자기광학 소재와 달리 양의 값을 갖는 것으로부터 반자성 자기광학 효과를 갖는 것임을 확인할 수 있다.Referring to FIG. 3, it can be seen that the Faraday rotation angle (FRA) increases linearly as the magnetic field increases, and the Faraday rotation angle slope (FRA slope) measured as in Table 3 is that of the magneto-optical glass of Example 1. is 1.78 deg/T, and the magneto-optical glass of Example 2 is 2.32 deg/T. In addition, as shown in Table 3, the Verdet constant calculated from the slope of the Faraday rotation angle (FRA) with respect to the magnetic field is 3.11 rad/(T m) for the magneto-optical glass of Example 1, and the magneto-optical glass of Example 2 is 3.11 rad/(T m ). It can be confirmed that is 4.06 rad/(T · m). In addition, it can be confirmed that the Verdet constant has a diamagnetic magneto-optical effect because it has a positive value, unlike paramagnetic magneto-optical materials that have a negative value.
실험예 3. DTA(Differential Thermal Analysis) 분석Experimental Example 3. DTA (Differential Thermal Analysis) analysis
상기 실시예에 따라 제조된 자기광학 유리(실시예 1 및 실시예 2)에 대하여 DTA 분석을 수행하였으며, 분석결과를 도 4a(실시예 1: “Glass No 1(Gd2O3 10 mol%)) 및 도 4b(실시예 2: “Glass No 2(Gd2O3 15 mol%))에 도시하였다.DTA analysis was performed on the magneto-optical glass (Example 1 and Example 2) manufactured according to the above examples, and the analysis results are shown in Figure 4a (Example 1: “Glass No 1 (Gd2O3 10 mol%)) and Figure 4a. It is shown in 4b (Example 2: “Glass No 2 (Gd2O3 15 mol%)).
도 4a를 참조하면, 실시예 1의 자기광학 유리는 유리전이온도(Tg) 755 ℃, 결정화도온도(Tx) 911 ℃로서 매우 우수한 열안정 특성(ΔT = Tx - Tg = 156 ℃)를 보이고 있다.Referring to FIG. 4A, the magneto-optical glass of Example 1 has a glass transition temperature (Tg) of 755 °C and a crystallization temperature (Tx) of 911 °C, showing very excellent thermal stability characteristics (ΔT = Tx - Tg = 156 °C).
또한, 도 4b를 참조하면, 실시예 2의 자기광학 유리는 유리전이온도(Tg) 746 ℃, 결정화도온도(Tx) 865 ℃로서 매우 우수한 열안정 특성(ΔT = Tx - Tg = 119 ℃)를 보이고 있다.In addition, referring to FIG. 4b, the magneto-optical glass of Example 2 has a glass transition temperature (Tg) of 746 °C and a crystallization temperature (Tx) of 865 °C, showing very excellent thermal stability characteristics (ΔT = Tx - Tg = 119 °C). there is.
이상에서 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.Although the preferred embodiments of the present invention have been described in detail above, the scope of the present invention is not limited thereto, and various modifications and improvements made by those skilled in the art using the basic concept of the present invention defined in the following claims are also possible. falls within the scope of rights.
Claims (8)
자기광학 유리 조성물.
boron trioxide (B 2 O 3 ); Germanium oxide (GeO 2 ); gallium trioxide (Ga 2 O 3 ); silicon dioxide (SiO 2 ); And gadolinium oxide (Gd 2 O 3 ),
Magneto-optical glass composition.
상기 자기광학 유리 조성물은 반자성(diamagnetic)의 패러데이 효과를 갖는 것인,
자기광학 유리 조성물.
According to paragraph 1,
The magneto-optical glass composition has a diamagnetic Faraday effect,
Magneto-optical glass composition.
상기 가돌리늄산화물(Gd2O3) 10 내지 45 mol%를 포함하는 것인,
자기광학 유리 조성물.
According to paragraph 1,
Containing 10 to 45 mol% of the gadolinium oxide (Gd 2 O 3 ),
Magneto-optical glass composition.
상기 삼산화붕소(B2O3) 10 내지 50 mol%, 상기 게르마늄산화물(GeO2) 10 내지 50 mol%, 상기 갈륨삼화물(Ga2O3) 3 내지 30 mol% 및 상기 이산화규소(SiO2) 5 내지 35 mol%를 포함하는 것인,
자기광학 유리 조성물.
According to paragraph 3,
10 to 50 mol% of boron trioxide (B 2 O 3 ), 10 to 50 mol% of germanium oxide (GeO 2 ), 3 to 30 mol% of gallium trioxide (Ga 2 O 3 ), and silicon dioxide (SiO 2 ) containing 5 to 35 mol%,
Magneto-optical glass composition.
산화알루미늄(Al2O3)를 더 포함하는 것인,
자기광학 유리 조성물.
According to paragraph 1,
Further comprising aluminum oxide (Al 2 O 3 ),
Magneto-optical glass composition.
상기 산화알루미늄(Al2O3) 5 내지 30 mol%을 포함하는 것인,
자기광학 유리 조성물.
According to clause 5,
Containing 5 to 30 mol% of the aluminum oxide (Al 2 O 3 ),
Magneto-optical glass composition.
오산화인(P2O5)를 더 포함하는 것인,
자기광학 유리 조성물.
According to paragraph 1,
Further containing phosphorus pentoxide (P 2 O 5 ),
Magneto-optical glass composition.
상기 오산화인(P2O5) 5 내지 15 mol%을 포함하는 것인,
자기광학 유리 조성물.In clause 7,
Containing 5 to 15 mol% of the phosphorus pentoxide (P 2 O 5 ),
Magneto-optical glass composition.
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