JPH0558672A - New AlF3 based Fluoride glass - Google Patents
New AlF3 based Fluoride glassInfo
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- JPH0558672A JPH0558672A JP21725791A JP21725791A JPH0558672A JP H0558672 A JPH0558672 A JP H0558672A JP 21725791 A JP21725791 A JP 21725791A JP 21725791 A JP21725791 A JP 21725791A JP H0558672 A JPH0558672 A JP H0558672A
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- 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
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- C03C3/32—Non-oxide glass compositions, e.g. binary or ternary halides, sulfides or nitrides of germanium, selenium or tellurium
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Abstract
(57)【要約】
【目的】本発明は、可視光から赤外線を透過し、機械的
強度、化学的耐久性がZBLANよりかなり優れ、希土
類イオンも多量に導入することが可能で、しかも結晶化
しにくい安定なフッ化物ガラスを提供することを目的と
する。
【構成】上記目的は、モル%でPbF2 3〜45%、A
lF3 5〜37%、YbF3 14〜37%、ZnF2 3
〜22%、BaF2 3〜22%、ZrF4 0〜32%、
CaF2 0〜16%、MgF2 0〜5%、MnF2 0〜
10%、LaF3 0〜7%、LiF又はNaF0〜6%
を含有することを特徴とする赤外線透過フッ化物ガラス
によって効果的に達成することができる。
(57) [Abstract] [Purpose] The present invention transmits visible light to infrared light, has significantly better mechanical strength and chemical durability than ZBLAN, and is capable of introducing a large amount of rare earth ions and is crystallized. The object is to provide a stable and stable fluoride glass. [Structure] The above-mentioned object is PbF 2 3 to 45% in mol%, A
1-F 3 5 to 37%, YbF 3 14 to 37%, ZnF 2 3
~22%, BaF 2 3~22%, ZrF 4 0~32%,
CaF 2 0~16%, MgF 2 0~5 %, MnF 2 0~
10%, LaF 3 0 to 7%, LiF or NaF 0 to 6%
It can be effectively achieved by an infrared transmitting fluoride glass characterized by containing
Description
【0001】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は新しい赤外線透過フッ化
物ガラスに関する。特に本発明は可視光から赤外線を透
過し(0.3〜6μm)、機械的強度、化学的耐久性が
従来のZrF 4 −BaF2 を基礎としたフッ化物ガラス
よりかなり優れ、しかも従来のAlF 3 を主成分とする
ガラスより結晶化しにくい安定なフッ化物ガラスに関す
る。本発明の赤外透過フッ化物ガラスは近赤外、赤外域
(〜6μm)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、フィルター等あるいは光通信用、光
計測用、またはレーザー光転送用のガラスファイバー等
に利用される。さらに、種々の希土類イオンの多量導入
が可能のため、新しいレーザー材料としても非常に有望
である。FIELD OF THE INVENTION The present invention is a novel infrared transparent fluorinated material.
Concerning object glass. In particular, the present invention transmits visible light to infrared light.
Pass (0.3-6 μm), mechanical strength, chemical durability
Conventional ZrF Four-BaF2Based fluoride glass
Much better than conventional AlF 3Is the main component
Concerning stable fluoride glass that is harder to crystallize than glass
It The infrared transmitting fluoride glass of the present invention is in the near infrared or infrared region.
Used for various optical devices used in (~ 6 μm)
Lens, prism, filter, etc. or for optical communication, light
Glass fiber for measurement or laser light transfer
Used for. Furthermore, a large amount of various rare earth ions are introduced.
Therefore, it is very promising as a new laser material.
Is.
【0002】[0002]
【従来の技術】ZrF4 を主成分とするフッ化物ガラス
がフランスのM.Poulainによって偶然に発見さ
れて以来、各種のフッ化物ガラスに関する研究開発が各
国で積極的に進められてきた。その主な理由としては、
フッ化物ガラスは0.3〜6μmの広い波長範囲にわた
り、高い透過率を示すため、固有損失が低く、理論的に
は極低損失通信用ファイバーになる可能性があるからで
ある。また、赤外域において使用される各種レンズ、プ
リズム、フイ ルターなど、あるいは光計測用、レーザー
パワー転送用ファイバーにも利用できること、新しいレ
ーザーホスト素材として有望であることからも関心を集
めている。しかしながら、通常の酸化物ガラスに比べ、
フッ化物ガラスは結晶化する傾向が大きく、非常に失透
しやすいという大きな欠点を持ち合わせている。過去の
10数年間で、多くのフッ化物ガラスが発見されてきた
が、現在、実用性のあるフッ化物ガラスとして注目を集
めているのが極めて少なく、ZrF4 −BaF2 を主成
分としたガラスとAlF 3 を主成分としたガラスぐらい
である。その中で、最も世界的に広く使用されているの
はZrF4 −BaF2 −LaF3 −AlF3 −NaF
(ZBLAN)系ガラスで、これは、ZBLANがフッ
化物ガラスとしては、最も熱的に安定で結晶化しにくい
ためである。しかし、ZBLANは、機械的強度が比較
的に低く、化学的耐久性がかなり悪いため、通常大気中
で使用する場合、水分を吸収し、劣化損傷し易いという
大きな欠点を持ち合わせている。また、新しいレーザー
材料としてのフッ化物ガラスへの関心が高まっている中
で、ZBLANガラスに対して希土類イオンが多量に添
加できないことはレーザー発振効率を高めるのに一つの
大きな障害となっている。2. Description of the Related Art ZrFFourFluoride glass containing as a main component
Is French M. Discovered by Poulain by chance
Since then, research and development on various fluoride glasses
It has been actively promoted in the country. The main reason is
Fluoride glass covers a wide wavelength range of 0.3-6 μm
Therefore, since it has a high transmittance, the intrinsic loss is low and theoretically
Can be an extremely low loss fiber for communication
is there. In addition, various lenses and lenses used in the infrared region
Rhythm, filter, etc., or for optical measurement, laser
It can also be used for power transfer fibers,
Attracted attention because it is a promising host material
I am However, compared to ordinary oxide glass,
Fluoride glass has a high tendency to crystallize and is extremely devitrified.
It has a big drawback that it is easy to do. Past
Many fluoride glasses have been discovered in 10 years.
However, it is currently attracting attention as a practical fluoride glass.
Very few are wearing ZrFFour-BaF2The main
Minute glass and AlF 3About glass
Is. Among them, the most widely used worldwide
Is ZrFFour-BaF2-LaF3-AlF3-NaF
(ZBLAN) type glass, which has a
The most thermally stable and hard to crystallize as a fluoride glass
This is because. However, the mechanical strength of ZBLAN is comparable.
Normally low in the atmosphere due to low chemical durability
When used in, it absorbs moisture and is easily deteriorated and damaged.
It has major drawbacks. Also a new laser
Amid growing interest in fluoride glass as a material
Therefore, a large amount of rare earth ions are added to ZBLAN glass.
What cannot be added is one of the ways to improve the laser oscillation efficiency.
It is a big obstacle.
【0003】一方、AlF3 を主成分とし、かつ実用性
の高いAlF3 フッ化物ガラスとしてAlF3 −BaF
2 −CaF2 −YF3 系のガラス(ABCY)が知られ
ている〔T.Kanamori et al.,Jp
n.J.Appl.Phys.20 (1981)L3
26〕。この系のガラスは、ZBLANガラスに比べ、
比較的に機械的強度が強く、化学的耐久性が良好なた
め、各種の光学機器に使用され得ると見られるが、熱的
に不安定で、ZBLANよりはかなり結晶化、失透し易
いという大きな欠点を持っており、通常の条件下での均
一なガラス試料の作成は困難であり、ファイバー化又は
工業的に生産するのは非常に難しい。また、ZrF4 と
AlF3 との混合ガラスとしてはAlF3 −BaF2 −
CaF2 −YF3 −SrF2 −NaF−ZrF4 (AB
CYNZ)系ガラスが開発されている(特開昭62−2
75039号公報)。このガラスは上記のABCYガラ
スよりは熱的安定性が若干改善され、しかも良好な化学
的耐久性と機械的強度を示すが、ZBLANに比べ、や
はりかなり不安定で、均一で大きな試料作成またはファ
イバー化はまだ困難である。On the other hand, AlF 3 --BaF as a highly practical AlF 3 fluoride glass containing AlF 3 as a main component.
A 2- CaF 2 -YF 3 system glass (ABCY) is known [T. Kanamori et al. , Jp
n. J. Appl. Phys. 20 (1981) L3
26]. Compared to ZBLAN glass, this type of glass is
Since it has relatively high mechanical strength and good chemical durability, it may be used for various optical devices, but it is thermally unstable and is more likely to crystallize and devitrify than ZBLAN. It has major drawbacks and it is difficult to make a uniform glass sample under normal conditions and very difficult to fiberize or industrially produce. Further, as a mixed glass of ZrF 4 and AlF 3 , AlF 3 —BaF 2 —
CaF 2 -YF 3 -SrF 2 -NaF- ZrF 4 (AB
CYNZ) glass has been developed (Japanese Patent Laid-Open No. 62-2).
No. 75039). Although this glass has slightly improved thermal stability and good chemical durability and mechanical strength as compared to the above ABCY glass, it is still much more unstable than ZBLAN and has a uniform and large sample preparation or fiber. It is still difficult to convert.
【0004】[0004]
【発明が解決しようとする課題】ここで解決すべき課題
は、可視光から赤外線を透過し、機械的強度、化学的耐
久性がZBLANよりかなり優れ、希土類イオンも多量
に導入することが可能で、しかも結晶化しにくい安定な
フッ化物ガラスを産業界に提供することにある。The problem to be solved here is that it transmits visible light to infrared light, has much better mechanical strength and chemical durability than ZBLAN, and can introduce a large amount of rare earth ions. Moreover, it is to provide the industry with stable fluoride glass that is difficult to crystallize.
【0005】[0005]
【課題を解決すべき手段】本発明者らは、上記従来技術
の欠点や課題を解決するため鋭意研究を続けた結果、A
lF3 −YbF3 −PbF2 −ZnF2 −BaF2 (A
YbPZB)系においてかなり広いガラス化範囲が存在
することを見出した。この発見を基礎に、更にMg
F2 、CaF2 、MnF2 、LaF3 、ZrF4 及びL
iF又はNaFをAYbPZB系ガラスに添加したとこ
ろ、非常に安定で、ZBLAN系ガラスと同程度に失透
しにくく、かつZBLAN系ガラスより化学的耐久性が
かなり優れているフッ化物ガラスが得られ、本発明に到
達した。The inventors of the present invention have conducted extensive studies to solve the above-mentioned drawbacks and problems of the prior art, and as a result,
lF 3 -YbF 3 -PbF 2 -ZnF 2 -BaF 2 (A
It has been found that there is a fairly wide vitrification range in the YbPZB) system. Based on this discovery,
F 2 , CaF 2 , MnF 2 , LaF 3 , ZrF 4 and L
When iF or NaF was added to the AYbPZB type glass, a fluoride glass was obtained which was very stable, was less likely to devitrify to the same extent as the ZBLAN type glass, and was considerably superior in chemical durability to the ZBLAN type glass. The present invention has been reached.
【0006】すなわち、本発明はモル%でPbF2 3〜
45%、AlF3 5〜37%、YbF3 14〜37%、
ZnF2 3〜22%、BaF2 3〜22%、ZrF4 0
〜32%、CaF2 0〜16%、MgF2 0〜5%、M
nF2 0〜10%、LaF3 0〜7%、LiF又はNa
F0〜6%を含有することを特徴とする赤外線透過フッ
化物ガラスである。これは、AlF3 −YbF3 −Pb
F2 −ZnF2 −BaF2 5成分系に広いガラス化範囲
が存在することの発見に基づいている。この5成分系で
厚さ約5mmで無色透明の試料が得られたガラス化範囲
を図2−図5に示す。図1には参照のため、AlF3 −
YbF3 −PbF2 3成分系で厚さ約5mmの試料が得
られたガラス化範囲を示す。AlF3 −YbF3 −Pb
F2 3成分系では、狭い範囲においてガラス化するこ
と、しかしガラスが不安定であることがすでに知られて
いるが(特公昭63−50296号公報)、この3成分
系にZnF2 とBaF2 を同時に添加すると、より安定
なガラスが得られるだけではなく、ガラス化範囲がかな
り広がった。図2−5から明らかなように、15%Zn
F2 と15%BaF2 前後で、ガラス化範囲が最も広
い。全体的には、モル%でAlF3 =18〜37%、Y
bF3 =18〜37%、(PbF2 +ZnF2 +BaF
2 )=38〜60%というかなり大きな範囲内で試料厚
みが5mm以上の安定で均一なガラスが得られた。その
範囲外では通常の方法では均一で大きなガラスは得られ
ない。That is, according to the present invention, PbF 2 3
45%, AlF 3 5-37%, YbF 3 14-37%,
ZnF 2 3-22%, BaF 2 3-22%, ZrF 40
~ 32%, CaF 2 0-16%, MgF 2 0-5%, M
nF 2 0-10%, LaF 3 0-7%, LiF or Na
It is an infrared transmitting fluoride glass characterized by containing F0 to 6%. This is, AlF 3 -YbF 3 -Pb
It is based on the discovery that F 2 -ZnF 2 -BaF 2 5 wide vitrification range-component is present. FIGS. 2 to 5 show the vitrification range in which a colorless and transparent sample having a thickness of about 5 mm was obtained with this five-component system. For reference in FIG. 1, AlF 3 −
The vitrification range in which a sample having a thickness of about 5 mm was obtained in the YbF 3 -PbF 2 three-component system is shown. AlF 3 -YbF 3 -Pb
It is already known that the F 2 ternary system vitrifies in a narrow range, but the glass is unstable (Japanese Patent Publication No. 63-50296), but ZnF 2 and BaF 2 are added to this ternary system. Not only did more stable glasses be obtained, but also the vitrification range was considerably widened. As is clear from FIG. 2-5, 15% Zn
The vitrification range is widest around F 2 and 15% BaF 2 . Overall, AlF 3 = 18-37% in mol%, Y
bF 3 = 18 to 37%, (PbF 2 + ZnF 2 + BaF
2 ) Stable and uniform glass having a sample thickness of 5 mm or more was obtained within a considerably large range of 38 to 60%. Outside the range, uniform and large glass cannot be obtained by the usual method.
【0007】更に、AYbPZBガラスに種々のフッ化
物を導入し、ガラスの安定化を図ったところ、0〜16
%のCaF2 、0〜5%のMgF2 、0〜10%のMn
F2 、0〜7%のLaF3 、0〜32%のZrF4 、0
〜6%のLiF又はNaFの添加が効果的であり、中で
も、ZrF4 の添加が最も効果のあることがわかった。Further, various fluorides were introduced into the AYbPZB glass to stabilize the glass.
% CaF 2 , 0-5% MgF 2 , 0-10% Mn
F 2 , 0 to 7% LaF 3 , 0 to 32% ZrF 4 , 0
It was found that the addition of ˜6% LiF or NaF was effective, and the addition of ZrF 4 was the most effective.
【0008】本発明では、ガラスの安定性は示差走査熱
量測定(DSC)を用いて評価した。通常、昇温過程で
のDSCから得られるTx(ガラスの結晶化開始温度)
とTg(ガラス転移温度)の差が大きく、Tm(ガラス
が結晶化した後の溶解開始温度)又はTl(ガラスが結
晶化した後の溶解終了温度)とTxとの差が小さい程、
ガラスがより安定で、光学的に均一な物になる。図6、
図7に組成が30AlF3 −25YbF3 −(45−2
x)PbF2 −xZnF2 −xBaF2 、または(30
−x)AlF3 −xZrF4 −25YbF3 −25Pb
F2 −10ZnF2 −10BaF2 (x:モル%)シリ
ーズのガラスのDSC曲線をそれぞれ示す。図6と図7
により、本発明のガラスにおいて、組成を調整すること
によって、特にAlF3 −ZrF4 −YbF3 −PbF
2 −ZnF2 −BaF2 (AZYbPZnB)系では、
(Tx−Tg)が非常に大きく、(Tm−Tx)又は
(Tl−Tx)が非常に小さいガラスが得られることが
分かる。ABCYガラスの(Tx−Tg)値が105o
Cで、(Tm−Tx)値が175o C前後であることに
比較すると、本発明のガラスが非常に安定であることが
証明される。また、Tg、Tx、Tm及びTlの値及び
等温熱分析(TTTカーブ)の測定により、本発明のA
ZYbPZnB系ガラスはABCYSNZよりもかなり
安定で、ZBLANと同程度の熱的安定さを持つことが
明らかにった。In the present invention, glass stability was evaluated using differential scanning calorimetry (DSC). Usually, Tx (crystallization start temperature of glass) obtained from DSC during heating process
And Tg (glass transition temperature) are large, and the difference between Tm (melting start temperature after crystallization of glass) or Tl (melting end temperature after crystallization of glass) and Tx is small,
The glass becomes more stable and optically uniform. 6,
Composition 7 is 30AlF 3 -25YbF 3 - (45-2
x) PbF 2 -xZnF 2 -xBaF 2 or (30,
-X) AlF 3 -xZrF 4 -25YbF 3 -25Pb
F 2 -10ZnF 2 -10BaF 2: shows (x mol%) Series respectively a DSC curve of the glass. 6 and 7
Therefore, in the glass of the present invention, by adjusting the composition, in particular, AlF 3 —ZrF 4 —YbF 3 —PbF
In the 2- ZnF 2 -BaF 2 (AZYbPZnB) system,
It can be seen that a glass having a very large (Tx-Tg) and a very small (Tm-Tx) or (Tl-Tx) can be obtained. (Tx-Tg) value of ABCY glass is 105 o
At C, the glass of the present invention proves to be very stable when compared to the (Tm-Tx) value of around 175 ° C. In addition, according to the values of Tg, Tx, Tm and Tl and the measurement of isothermal thermal analysis (TTT curve), A of the present invention was measured.
It was revealed that the ZYbPZnB type glass is considerably more stable than ABCYSNZ and has the same thermal stability as ZBLAN.
【0009】ZBLANの悪い耐水性は多量のZrF4
とNaFをが含有していることに起因すると一般的によ
く知られている。本発明のガラスの特徴としては、アル
カリが僅かしか、又は、全く含まれておらず、ZrF4
を主成分としていないことから、従来のAlF3 系ガラ
スと同様に化学的耐久性がZBLANよりかなり優れて
いることが予測できる。The poor water resistance of ZBLAN is due to the large amount of ZrF 4
It is generally well known to be attributed to the inclusion of NaF and NaF. The characteristics of the glass of the present invention, the alkali is little, or not included at all, ZrF 4
Since it does not contain as a main component, it can be predicted that the chemical durability is much superior to that of ZBLAN as in the conventional AlF 3 system glass.
【0010】実際、本発明のAZYbPZnBガラスと
ZBLANガラスを全く同じ条件で蒸留水中に2時間浸
した後、赤外透過スペクトルを測定したところ、ZBL
ANでは、水による大きな吸収が3μm付近に現れたの
に対し、AZYbPZnBガラスでは、水による吸収が
ほぼなかった。本発明のガラスには、Ybイオンが含ま
れているため、それによる吸収が1μm付近に存在する
ので、その付近の近赤外線の利用はできない。但し、Y
bF3 は吸収のないYF3 及びLuF3 により簡単に置
換できる。Actually, the AZYbPZnB glass and the ZBLAN glass of the present invention were immersed in distilled water under exactly the same conditions for 2 hours, and the infrared transmission spectrum was measured.
In AN, a large absorption by water appeared near 3 μm, whereas in AZYbPZnB glass, there was almost no absorption by water. Since the glass of the present invention contains Yb ions, the absorption due to the Yb ions exists in the vicinity of 1 μm, so that near infrared rays in the vicinity cannot be used. However, Y
bF 3 can be easily replaced by non-absorbing YF 3 and LuF 3 .
【0011】本発明のフッ化物ガラスは、常法に従って
容易に製造できる。すなわち、原料を粉砕混合した後、
1000°C前後で白金、グラシカーボン、又は金坩堝
等で溶融し、キャスト法、ロールアウト法等によりガラ
スを得る。上記溶融の際、大気中からガラス中へ水分の
侵入を避けるため、各種の活性又は不活性ガス(N2 A
r、NF3 、CCl4 等)を使用するのが望ましい。The fluoride glass of the present invention can be easily manufactured by a conventional method. That is, after crushing and mixing the raw materials,
It is melted with platinum, glassy carbon, a metal crucible or the like at around 1000 ° C., and glass is obtained by a casting method, a roll-out method or the like. At the time of melting, various active or inert gas (N 2 A
r, NF 3 , CCl 4, etc.) is preferably used.
【0012】[0012]
【実施例】以下、実施例を挙げて本発明を説明するが、
本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。The present invention will be described below with reference to examples.
The invention is not limited to these examples.
【0013】実施例1 30AlF3 −30YbF3 −30PbF2 −5ZnF
2 −5BaF2 (モル%)の組成を有するガラスが最終
的に20g得られるようバッチを粉末原料から秤量し
(純度99.9%以上のAlF3 2.77g、YbF3
7.60g、PbF2 8.10g、ZnF2 0.57
g、BaF2 0.97g)、めのう乳鉢で混合した。し
かし、フッ化物原料には微量の酸化物(MOn/2 、nは
金属Mの原子価)が含有されており、それは生成したフ
ッ化物ガラスの光物性を劣化すると考えられる。そこ
で、NH4 HF2 +MOn/2 →MFn +H2 O(g)+
NH3 (g)という高温反応により、該酸化物の除去を
図るため10重量%相当のNH4HF2 を加えてガラス
溶融時のフッ素化を行なった。混合したバッチ粉末を蓋
つき白金坩堝に入れ、窒素雰囲気中で1050°Cで2
5分溶解した後、真鍮型に流し込み、厚さ約5mmの無
色透明のガラスを得た。このようにして、所期の目的組
成を満足するガラスがえられた。このガラスについて、
窒素雰囲気中で毎分10°Cの昇温速度でDSCの測定
を行った。結果は表1に示す(No.1)。Example 1 30AlF 3 -30YbF 3 -30PbF 2 -5ZnF
The batch was weighed from the powder raw material so that 20 g of glass having a composition of 2-5BaF 2 (mol%) was finally obtained (2.77 g of AlF 3 having a purity of 99.9% or more, YbF 3
7.60 g, PbF 2 8.10 g, ZnF 2 0.57
g, BaF 2 0.97 g), and mixed in an agate mortar. However, the fluoride raw material contains a small amount of oxide (MO n / 2 , where n is the valence of the metal M), which is considered to deteriorate the optical properties of the produced fluoride glass. Therefore, NH 4 HF 2 + MO n / 2 → MF n + H 2 O (g) +
By a high temperature reaction of NH 3 (g), 10 wt% of NH 4 HF 2 was added to remove the oxide, and fluorination was performed during melting of the glass. Put the mixed batch powders in a platinum crucible with a lid, and at 2 1050 ° C in a nitrogen atmosphere.
After melting for 5 minutes, it was poured into a brass mold to obtain a colorless transparent glass having a thickness of about 5 mm. In this way, a glass satisfying the intended composition was obtained. About this glass
DSC measurement was performed at a temperature rising rate of 10 ° C./min in a nitrogen atmosphere. The results are shown in Table 1 (No. 1).
【0014】実施例2 30AlF3 −25YbF3 −25PbF2 −10Zn
F2 −10BaF2 (モル%)の組成を有するガラスが
最終的に20g得られるように、純度99.9%以上の
AlF3 2.93g、YbF3 6.69g、PbF
2 7.13g、ZnF2 1.20g、BaF2 2.04
gの粉末原料からバッチを秤量し、めのう乳鉢で混合し
た。2g(10重量%に相当)のNH4 HF2 を添加し
たバッチ粉末を蓋つきの白金坩堝に入れ、窒素雰囲気中
で1050°Cで20分溶解した後、真鍮型に流し込
み、厚さ約5mmの無色透明で均一なガラスを得た。実
施例1と同様に測定したDSCカ−ブは図7に示す(図
中、x=10%)。Example 2 30AlF 3 -25YbF 3 -25PbF 2 -10Zn
2.93 g of AlF 3 having a purity of 99.9% or more, 6.69 g of YbF 3 and PbF so that 20 g of glass having a composition of F 2 -10BaF 2 (mol%) is finally obtained.
2 7.13 g, ZnF 2 1.20 g, BaF 2 2.04
A batch was weighed from g of the powdered raw material and mixed in an agate mortar. 2 g (corresponding to 10% by weight) of NH 4 HF 2 was added to the batch powder in a platinum crucible with a lid, which was melted in a nitrogen atmosphere at 1050 ° C. for 20 minutes, and then poured into a brass mold to a thickness of about 5 mm. A colorless transparent and uniform glass was obtained. The DSC curve measured in the same manner as in Example 1 is shown in FIG. 7 (x = 10% in the figure).
【0015】実施例3 15AlF3 −20ZrF4 −20YbF3 −15Pb
F2 −12ZnF2 −12BaF2 −6CaF2 (モル
%)の組成を有するガラスが最終的に100g得られる
ように、純度99.9%以上のAlF3 7.55g、Z
rF4 20.03g、YbF3 27.56g、PbF2
22.03g、ZnF2 7.43g、BaF2 12.6
0g、CaF2 2.81gを秤量し、NH4 HF2 10
gと混合した。バッチを蓋つきの白金坩堝に入れ、10
50°Cで50分溶解した後、温めた真鍮型に流し込
み、型とともに、330°Cの電気炉に入れ、アニール
した。このようにして得られたガラスは、均一透明で厚
み約1cm、直径5cmの円盤状物であった。得られた
ガラスについてDSCの測定を行い、その結果は表2に
示す(No.17)。Example 3 15AlF 3 -20ZrF 4 -20YbF 3 -15Pb
F 2 -12ZnF 2 -12BaF 2 -6CaF 2 so that the glass having a composition of (mole%) is finally obtained 100 g, AlF 3 99.9% or more purity 7.55 g, Z
rF 4 20.03 g, YbF 3 27.56 g, PbF 2
22.03 g, ZnF 2 7.43 g, BaF 2 12.6
0g, CaF 2 2.81g was weighed and NH 4 HF 2 10
mixed with g. Put the batch in a platinum crucible with a lid for 10
After melting at 50 ° C. for 50 minutes, it was poured into a warm brass mold and put together with the mold in an electric furnace at 330 ° C. for annealing. The glass thus obtained was a disk having a uniform transparency and a thickness of about 1 cm and a diameter of 5 cm. The obtained glass was measured by DSC, and the results are shown in Table 2 (No. 17).
【0016】実施例4 20AlF3 −15ZrF4 −20YbF3 −15Pb
F2 −12ZnF2 −13BaF2 −5CaF2 (モル
%)の組成を有するガラスが最終的に100g得られる
ように、純度99.9%以上のAlF3 10.26g、
YbF3 28.09g、PbF2 22.46g、ZnF
2 7.58g、BaF2 13.92g、ZrF4 15.
32g、CaF2 2.38gを秤量し、NH4 HF2 1
0gと混合した。実施例3と同じ条件でガラスを溶解
し、キャスト、アニールした。得られたガラスについ
て、研磨し、赤外透過率を測定したところ、4.7mm
試料厚みで、50%の透過率は6.9μmに達した(図
8)。また、このガラスを水中に2時間浸す前後の赤外
スペクトルを測定したところ、3μm付近に変化がなか
った(No.16)。Example 4 20AlF 3 -15ZrF 4 -20YbF 3 -15Pb
F 2 -12ZnF 2 -13BaF 2 -5CaF 2 so that the glass having a composition of (mole%) is obtained finally 100 g, purity of 99.9% or more AlF 3 10.26 g,
YbF 3 28.09g, PbF 2 22.46g, ZnF
2 7.58 g, BaF 2 13.92 g, ZrF 4 15.
32 g and CaF 2 2.38 g were weighed and NH 4 HF 2 1
Mixed with 0 g. Glass was melted, cast and annealed under the same conditions as in Example 3. When the obtained glass was polished and the infrared transmittance was measured, it was 4.7 mm.
With the sample thickness, the transmittance of 50% reached 6.9 μm (FIG. 8). In addition, when the infrared spectrum was measured before and after the glass was immersed in water for 2 hours, there was no change in the vicinity of 3 μm (No. 16).
【0017】[0017]
【表1】 [Table 1]
【表2】 [Table 2]
【0018】表1および表2には、実施例1、3、4の
ガラスとともに、別の代表的な実施例のガラス組成とそ
れらガラスのDSCによるガラス転移温度(Tg)結晶
化温度(Tx)、および溶解開始温度(Tm)又は融点
(Tl)を示す。ガラスは上記の実施例1と同様に作成
したものである。Tables 1 and 2 show the glass compositions of Examples 1, 3, and 4, as well as the glass compositions of other typical examples and the glass transition temperatures (Tg) and crystallization temperatures (Tx) of these glasses by DSC. , And melting onset temperature (Tm) or melting point (Tl). The glass was prepared in the same manner as in Example 1 above.
【0019】[0019]
【発明の効果】本発明によって開発された新しいAlF
3 系フッ化物ガラスは、アルカリイオンは少量含むか、
もしくは全く含まず、AlF3 を主成分とするため化学
的耐久性がZBLANガラスよりかなり優れていること
を確認することができた。また、従来のAlF3 を主成
分とするガラスよりはかなり安定であり、赤外の透過範
囲が長波長側(〜6μm)に達しているため、新しい赤
外透過材料としては非常に有望である。本発明のガラス
は種々赤外光学機器及び光通信用、計測用ファイバ等へ
の応用が期待されている。又、本発明のガラス中のYb
F3 はガラスの安定性を損なうことがなく、簡単に他の
希土類フッ化物(TmF3 、HoF3 、ErF3 )で置
換できるため、新しいレーザー材料としても非常に有望
である。The new AlF developed according to the present invention
Does the 3 type fluoride glass contain a small amount of alkali ions,
Alternatively, it was confirmed that the chemical durability was considerably superior to that of the ZBLAN glass because it contained no Al and contained AlF 3 as a main component. Further, it is much more stable than the conventional glass containing AlF 3 as a main component, and the infrared transmission range reaches the long wavelength side (up to 6 μm), so it is very promising as a new infrared transmission material. .. The glass of the present invention is expected to be applied to various infrared optical devices, optical communication, measurement fibers and the like. Further, Yb in the glass of the present invention
Since F 3 does not impair the stability of the glass and can be easily replaced with other rare earth fluorides (TmF 3 , HoF 3 , ErF 3 ), it is very promising as a new laser material.
【図1】図1はAlF3 −YbF3 −PbF2 3成分系
のガラス化範囲を示すものである。FIG. 1 shows the vitrification range of an AlF 3 —YbF 3 —PbF 2 three-component system.
【図2】図2はAlF3 −YbF3 −PbF2 −ZnF
2 −BaF2 系のガラス化範囲を示したものであり(白
丸はガラス、黒丸は結晶化したもの、白半分の丸はガラ
スと結晶の中間体を表している、以下同じ)、ZnF2
5%、BaF2 5%をそれぞれ添加した場合を示す。FIG. 2 shows AlF 3 —YbF 3 —PbF 2 —ZnF.
2 shows the vitrification range of the 2- BaF 2 system (white circles are glass, black circles are crystallized, white half circles are intermediates between glass and crystals, the same applies hereinafter), ZnF 2
5% and BaF 2 5% are added respectively.
【図3】図3はAlF3 −YbF3 −PbF2 −ZnF
2 −BaF2 系のガラス化範囲を示したものであり、Z
nF2 10%、BaF2 10%をそれぞれ添加した場合
を示す。FIG. 3 shows AlF 3 —YbF 3 —PbF 2 —ZnF.
2 shows the vitrification range of 2- BaF 2 system, Z
The case where 10% of nF 2 and 10% of BaF 2 are added is shown.
【図4】図4はAlF3 −YbF3 −PbF2 −ZnF
2 −BaF2 系のガラス化範囲を示したものであり、Z
nF2 15%、BaF2 15%をそれぞれ添加した場合
を示す。FIG. 4 shows AlF 3 —YbF 3 —PbF 2 —ZnF.
2 shows the vitrification range of 2- BaF 2 system, Z
The case where 15% of nF 2 and 15% of BaF 2 are added is shown.
【図5】図5はAlF3 −YbF3 −PbF2 −ZnF
2 −BaF2 系のガラス化範囲を示したものであり、Z
nF2 20%、BaF2 20%をそれぞれ添加した場合
を示す。FIG. 5 shows AlF 3 —YbF 3 —PbF 2 —ZnF.
2 shows the vitrification range of 2- BaF 2 system, Z
The case where 20% of nF 2 and 20% of BaF 2 are added is shown.
【図6】図6はモル%で30AlF3 −25YbF3 −
(45−2x)PbF2 −xZnF2 −xBaF2 シリ
ーズガラス(x=0〜20モル%)のDSC曲線であ
る。低温から高温へと各ガラスのTg、Tx、TM、T
lを示している。FIG. 6 is a mole percentage of 30AlF 3 -25YbF 3 −.
Is a DSC curve of (45-2x) PbF 2 -xZnF 2 -xBaF 2 series glass (x = 0~20 mol%). From low temperature to high temperature Tg, Tx, TM, T of each glass
1 is shown.
【図7】図7はモル%で(30−x)AlF3 −xZr
F4 −25YbF3 −25PbF2 −10ZnF2 −1
0BaF2 のガラス(x=5〜20モル%)のDSC曲
線である。FIG. 7 shows (30-x) AlF 3 -xZr in mol%.
F 4 -25YbF 3 -25PbF 2 -10ZnF 2 -1
It is a DSC curve of a glass 0BaF 2 (x = 5~20 mol%).
【図8】図8は20AlF3 −15ZrF4 −20Yb
F3 −15PbF2 −12ZnF2 −13BaF2 −C
aF2 (モル%)のガラスの厚さ4.7mmの試料に対
する赤外透過スペクトルである(範囲2.5〜25μ
m)。FIG. 8 shows 20AlF 3 -15ZrF 4 -20Yb.
F 3 -15PbF 2 -12ZnF 2 -13BaF 2 -C
It is an infrared transmission spectrum with respect to a sample of aF 2 (mol%) glass having a thickness of 4.7 mm (range 2.5 to 25 μm).
m).
Claims (1)
5〜37%、YbF 3 14〜37%、ZnF2 3〜22
%、BaF2 3〜22%、ZrF4 0〜32%、CaF
2 0〜16%、MgF2 0〜5%、MnF2 0〜10
%、LaF3 0〜7%、LiF又はNaF0〜6%を含
有することを特徴とする赤外線透過フッ化物ガラス。1. PbF in mol%23-45%, AlF3
5 to 37%, YbF 314-37%, ZnF23-22
%, BaF23-22%, ZrFFour0-32%, CaF
20-16%, MgF20-5%, MnF20-10
%, LaF30 to 7%, LiF or NaF 0 to 6%
An infrared-transmitting fluoride glass characterized by having.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP03217257A JP3080708B2 (en) | 1991-08-28 | 1991-08-28 | New AlF3-based fluoride glass |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP03217257A JP3080708B2 (en) | 1991-08-28 | 1991-08-28 | New AlF3-based fluoride glass |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0558672A true JPH0558672A (en) | 1993-03-09 |
| JP3080708B2 JP3080708B2 (en) | 2000-08-28 |
Family
ID=16701311
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| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP03217257A Expired - Fee Related JP3080708B2 (en) | 1991-08-28 | 1991-08-28 | New AlF3-based fluoride glass |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3080708B2 (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH07187708A (en) * | 1993-12-27 | 1995-07-25 | Yamamura Glass Co Ltd | Fluoride glass |
| JPH08169725A (en) * | 1994-12-15 | 1996-07-02 | Yamamura Glass Co Ltd | Fluoride glass |
-
1991
- 1991-08-28 JP JP03217257A patent/JP3080708B2/en not_active Expired - Fee Related
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| JPH07187708A (en) * | 1993-12-27 | 1995-07-25 | Yamamura Glass Co Ltd | Fluoride glass |
| JPH08169725A (en) * | 1994-12-15 | 1996-07-02 | Yamamura Glass Co Ltd | Fluoride glass |
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| JP3080708B2 (en) | 2000-08-28 |
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