JPH09110459A - ガラス組成物及びその製造方法 - Google Patents
ガラス組成物及びその製造方法Info
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- JPH09110459A JPH09110459A JP26339295A JP26339295A JPH09110459A JP H09110459 A JPH09110459 A JP H09110459A JP 26339295 A JP26339295 A JP 26339295A JP 26339295 A JP26339295 A JP 26339295A JP H09110459 A JPH09110459 A JP H09110459A
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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
- C03C14/004—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 particles or flakes
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 レーザ発振あるいは光増幅作用を示す波長範
囲を格段に広く、その中心波長が光通信波長域にとって
重要な1.3〜1.5μmにあるようなレーザあるいは光
増幅器に使用できる光学特性と、粉末永久磁石に適用で
きる強磁性特性を同一ガラス組成物で取得する。 【解決手段】 ベリリウム、マグネシウム、カルシウ
ム、ストロンチウム及びバリウムの炭酸塩又は酸化物の
1種もしくは複数種の化合物を主成分とするガラス組成
物において、クロムの4価イオン及びCrO2微粒子を
含有し、チタン、ジルコニウム、ハフニウムの中から選
ばれた少なくとも1種を含有するものである。また、前
記ガラス組成物において、3b族金属元素を含有する。
囲を格段に広く、その中心波長が光通信波長域にとって
重要な1.3〜1.5μmにあるようなレーザあるいは光
増幅器に使用できる光学特性と、粉末永久磁石に適用で
きる強磁性特性を同一ガラス組成物で取得する。 【解決手段】 ベリリウム、マグネシウム、カルシウ
ム、ストロンチウム及びバリウムの炭酸塩又は酸化物の
1種もしくは複数種の化合物を主成分とするガラス組成
物において、クロムの4価イオン及びCrO2微粒子を
含有し、チタン、ジルコニウム、ハフニウムの中から選
ばれた少なくとも1種を含有するものである。また、前
記ガラス組成物において、3b族金属元素を含有する。
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、光計測,光加工,
光通信磁気計測及び磁気加工,磁性粉末に応用される粉
末永久磁石等に使用されるガラス組成物とその製造法に
関するものである。特に、レーザ或いは光増幅特性と粉
末永久磁石特性等の性質の異なる物性を同一ガラス組成
で具備するガラス組成物とその製造法に関するものであ
る。
光通信磁気計測及び磁気加工,磁性粉末に応用される粉
末永久磁石等に使用されるガラス組成物とその製造法に
関するものである。特に、レーザ或いは光増幅特性と粉
末永久磁石特性等の性質の異なる物性を同一ガラス組成
で具備するガラス組成物とその製造法に関するものであ
る。
【0002】
【従来の技術】ガラス中に含有せしめた活性イオンの誘
導放出を利用した光増幅器は、活性イオンとしてNd、
Er、Pr等が提案されている。しかしながら、これら
の活性媒質は全て希土類イオンであり、その誘導放出は
マトリックスガラスとの相互作用の小さい4f軌道電子
間に基づくため、増幅可能波長域が狭い。
導放出を利用した光増幅器は、活性イオンとしてNd、
Er、Pr等が提案されている。しかしながら、これら
の活性媒質は全て希土類イオンであり、その誘導放出は
マトリックスガラスとの相互作用の小さい4f軌道電子
間に基づくため、増幅可能波長域が狭い。
【0003】一方、本発明が有する遷移金属元素のCr
イオンを活性媒質とする点に関しては、従来のCrイオ
ンの誘導放出を利用した応用例として、Cr3+イオン、
Cr4+イオンをドープしたYAG又はY2SiO5及びM
g2SiO4等の単結晶レーザが知られている。この中で
Cr4+の発光特性は、発光波長帯が約1100〜170
0nmにも及ぶ広範囲な波長帯域でブロードな発光特性
を有することが知られている。従って、Cr4+を発光イ
オン種に用いれば、実用的な通信波長帯である1.3〜
1.5μmの全波長領域に適用できる光増幅器の構成が
可能となる大きな利点を包含しているが、前述したよう
にこのイオンの応用例はいずれも結晶格子中にCrイオ
ンを含有させたものであり、光通信媒体用の光ファイバ
に加工できない。
イオンを活性媒質とする点に関しては、従来のCrイオ
ンの誘導放出を利用した応用例として、Cr3+イオン、
Cr4+イオンをドープしたYAG又はY2SiO5及びM
g2SiO4等の単結晶レーザが知られている。この中で
Cr4+の発光特性は、発光波長帯が約1100〜170
0nmにも及ぶ広範囲な波長帯域でブロードな発光特性
を有することが知られている。従って、Cr4+を発光イ
オン種に用いれば、実用的な通信波長帯である1.3〜
1.5μmの全波長領域に適用できる光増幅器の構成が
可能となる大きな利点を包含しているが、前述したよう
にこのイオンの応用例はいずれも結晶格子中にCrイオ
ンを含有させたものであり、光通信媒体用の光ファイバ
に加工できない。
【0004】また、Crドープガラスに関しては、ドー
プ種のCrイオンはCr3+及びCr6+の酸化ポテンシャ
ルが高いため、製造時の酸化還元平衡条件を制御して
も、ガラス中に含有されるCrイオン価数の殆どはCr
3+又はCr6+であり、本発明方法であるガラス中に含有
せしめたCr4+イオンによる誘導放出を利用してレーザ
あるいは光増幅器を招来するものとは大きく異なる。
プ種のCrイオンはCr3+及びCr6+の酸化ポテンシャ
ルが高いため、製造時の酸化還元平衡条件を制御して
も、ガラス中に含有されるCrイオン価数の殆どはCr
3+又はCr6+であり、本発明方法であるガラス中に含有
せしめたCr4+イオンによる誘導放出を利用してレーザ
あるいは光増幅器を招来するものとは大きく異なる。
【0005】一方、本発明にかかる粉末磁石特性に関し
ては、従来、磁性微粒子を非磁性物中に分散させた複合
型磁石の例として、ESD(Elongated Single Domai
n)磁石、陽極酸化処理をした多孔質酸化アルミニウム
皮膜中に磁性金属を充填させた磁石及びバリウムフェラ
イトや希土類コバルト化合物等をゴム、又は樹脂等に混
入させたプラスチック磁石等が知られているが、これら
は有害な金属塩溶液中で電気メッキの手法を用いるか、
もしくは、高温熱処理の繰り返し操作を要するなどの磁
石製造工程が複雑な上に、使用温度に対して磁気変動が
大きい。
ては、従来、磁性微粒子を非磁性物中に分散させた複合
型磁石の例として、ESD(Elongated Single Domai
n)磁石、陽極酸化処理をした多孔質酸化アルミニウム
皮膜中に磁性金属を充填させた磁石及びバリウムフェラ
イトや希土類コバルト化合物等をゴム、又は樹脂等に混
入させたプラスチック磁石等が知られているが、これら
は有害な金属塩溶液中で電気メッキの手法を用いるか、
もしくは、高温熱処理の繰り返し操作を要するなどの磁
石製造工程が複雑な上に、使用温度に対して磁気変動が
大きい。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】本発明者は、前記従来
の光計測,光加工,光通信磁気計測及び磁気加工,磁性
粉末に応用される粉末永久磁石等に使用されるガラス組
成物及びその製造方法を検討した結果、以下の問題点を
見いだした。
の光計測,光加工,光通信磁気計測及び磁気加工,磁性
粉末に応用される粉末永久磁石等に使用されるガラス組
成物及びその製造方法を検討した結果、以下の問題点を
見いだした。
【0007】本発明にかかるガラス中へのCr4+イオン
の含有は、主としてガラス溶融時におけるガラス融体の
酸化・還元により行われるが、この場合、ドープしたC
rイオンは、他のイオンと同様に酸化還元平衡状態及び
ガラス中の配位子場に強く支配され、酸化還元平衡条件
やその配位子場に応じて種々の価数状態を形成するもの
の、殆どは化学的安定性の高いCr3+又はCr6+イオン
に価数変化するため、化学的安定性が極めて低いCr4+
イオンを、ガラス融体中に安定生成させることは極めて
困難であるという問題があった。このため、高い濃度の
Cr4+イオンを含有させたガラスの製造は、殆どなされ
ていないのが現状である。
の含有は、主としてガラス溶融時におけるガラス融体の
酸化・還元により行われるが、この場合、ドープしたC
rイオンは、他のイオンと同様に酸化還元平衡状態及び
ガラス中の配位子場に強く支配され、酸化還元平衡条件
やその配位子場に応じて種々の価数状態を形成するもの
の、殆どは化学的安定性の高いCr3+又はCr6+イオン
に価数変化するため、化学的安定性が極めて低いCr4+
イオンを、ガラス融体中に安定生成させることは極めて
困難であるという問題があった。このため、高い濃度の
Cr4+イオンを含有させたガラスの製造は、殆どなされ
ていないのが現状である。
【0008】また、磁性微粒子を非磁性物中に分散させ
た前記複合型磁石は、従来、多くの提案がなされている
が、殆どのものは磁石製造工程が複雑な上、磁石特性の
温度安定性や耐候性が十分でないという問題があった。
た前記複合型磁石は、従来、多くの提案がなされている
が、殆どのものは磁石製造工程が複雑な上、磁石特性の
温度安定性や耐候性が十分でないという問題があった。
【0009】本発明の目的は、レーザ発振あるいは光増
幅作用を示す波長範囲が格段に広く、かつ、その中心波
長が光通信波長域にとって重要な1.3〜1.5μmにあ
るようなレーザあるいは光増幅器に使用できる光学特性
と、粉末永久磁石に適用できる強磁性特性を同一ガラス
組成物で取得することにある。
幅作用を示す波長範囲が格段に広く、かつ、その中心波
長が光通信波長域にとって重要な1.3〜1.5μmにあ
るようなレーザあるいは光増幅器に使用できる光学特性
と、粉末永久磁石に適用できる強磁性特性を同一ガラス
組成物で取得することにある。
【0010】本発明の前記並びにその他の目的及び新規
な特徴は、本明細書の記述及び添付図面によって明らか
にする。
な特徴は、本明細書の記述及び添付図面によって明らか
にする。
【0011】
【課題を解決するための手段】本願において開示される
発明のうち代表的なものの概要を簡単に説明すれば、以
下のとおりである。
発明のうち代表的なものの概要を簡単に説明すれば、以
下のとおりである。
【0012】(1)ベリリウム、マグネシウム、カルシ
ウム、ストロンチウム及びバリウムの炭酸塩又は酸化物
の1種もしくは複数種の化合物を主成分とするガラス組
成物において、クロムの4価イオン及びCrO2微粒子
を含有し、チタン、ジルコニウム、ハフニウムの中から
選ばれた少なくとも1種を含有するものである。
ウム、ストロンチウム及びバリウムの炭酸塩又は酸化物
の1種もしくは複数種の化合物を主成分とするガラス組
成物において、クロムの4価イオン及びCrO2微粒子
を含有し、チタン、ジルコニウム、ハフニウムの中から
選ばれた少なくとも1種を含有するものである。
【0013】(2)前記(1)のガラス組成物におい
て、3b族金属元素を含有するものである。
て、3b族金属元素を含有するものである。
【0014】(3)坩堝中にベリリウム、マグネシウ
ム、カルシウム、ストロンチウム及びバリウムの炭酸塩
又は酸化物の1種もしくは複数種の化合物に、金属クロ
ム、クロム酸化物、クロム硫化物、クロム塩化物、硝酸
クロム、水酸化クロム及びクロム有機物等の1種もしく
は複数種の化合物を含むクロムドープガラス原料を配合
する工程と、前記クロムドープガラス原料を大気、不活
性ガス、酸素ガス、一酸化炭素ガス、二酸化炭素ガスか
ら1種もしくは複数種を選んだガスの雰囲気中で加熱溶
融する工程と、前記クロムドープガラス原料をガラス転
移温度以上で、かつ、軟化点温度以下の温度に再加熱す
る工程を有するガラス組成物の製造方法である。
ム、カルシウム、ストロンチウム及びバリウムの炭酸塩
又は酸化物の1種もしくは複数種の化合物に、金属クロ
ム、クロム酸化物、クロム硫化物、クロム塩化物、硝酸
クロム、水酸化クロム及びクロム有機物等の1種もしく
は複数種の化合物を含むクロムドープガラス原料を配合
する工程と、前記クロムドープガラス原料を大気、不活
性ガス、酸素ガス、一酸化炭素ガス、二酸化炭素ガスか
ら1種もしくは複数種を選んだガスの雰囲気中で加熱溶
融する工程と、前記クロムドープガラス原料をガラス転
移温度以上で、かつ、軟化点温度以下の温度に再加熱す
る工程を有するガラス組成物の製造方法である。
【0015】(4)前記(3)のガラス組成物の製造法
で形成されたガラス組成物を粉砕して得たガラス粉末を
ゴム又は有機樹脂から成るバインダと混合し、加圧方向
と印加磁場方向とが直角になるような磁界中で圧縮成形
する工程を有するガラス組成物の製造方法である。
で形成されたガラス組成物を粉砕して得たガラス粉末を
ゴム又は有機樹脂から成るバインダと混合し、加圧方向
と印加磁場方向とが直角になるような磁界中で圧縮成形
する工程を有するガラス組成物の製造方法である。
【0016】即ち、遷移金属イオンを活性イオンとする
ガラス発光作用を検討していたところ、アルカリ土類炭
酸塩又はその酸化物を主たる組成とするガラスに、前記
Crドーパント材とTi,Zr,Hfイオンから選ばれ
る少なくとも1種類以上の金属イオンを添加して含有さ
せ、溶融及び再加熱処理時の雰囲気に用いる大気及びH
e,Ne,Ar,Kr,Xe等の不活性ガスとO2,
H2,CO,CO2及び塩化クロミル(CrO2Cl2)ガ
スの内から選ばれる少なくとも1種のガスとの混合ガス
による酸化還元平衡の制御により、ガラス中に広帯域な
発光特性の活性媒質となるCr4+イオンと、強磁性を発
現するCrO2微粒子を効率よく分散含有せしめること
を見出した。
ガラス発光作用を検討していたところ、アルカリ土類炭
酸塩又はその酸化物を主たる組成とするガラスに、前記
Crドーパント材とTi,Zr,Hfイオンから選ばれ
る少なくとも1種類以上の金属イオンを添加して含有さ
せ、溶融及び再加熱処理時の雰囲気に用いる大気及びH
e,Ne,Ar,Kr,Xe等の不活性ガスとO2,
H2,CO,CO2及び塩化クロミル(CrO2Cl2)ガ
スの内から選ばれる少なくとも1種のガスとの混合ガス
による酸化還元平衡の制御により、ガラス中に広帯域な
発光特性の活性媒質となるCr4+イオンと、強磁性を発
現するCrO2微粒子を効率よく分散含有せしめること
を見出した。
【0017】これ等のガラス組成物では、1.1〜1.7
μmの範囲の広い波長帯域で、強い発光が得られ、これ
を光増幅器に構成すれば、これまでになく波長範囲の広
い光増幅が可能である。また、活性イオンであるCrイ
オンの一部がCrO2微粒子として生成することから、
同微粒子の発現する強磁性特性の応用として、これを粉
末状に粉砕すれば、本発明の原料として最適な磁性粉末
を得ることができ、これを圧縮成形すれば粉末磁石の製
造ができる。
μmの範囲の広い波長帯域で、強い発光が得られ、これ
を光増幅器に構成すれば、これまでになく波長範囲の広
い光増幅が可能である。また、活性イオンであるCrイ
オンの一部がCrO2微粒子として生成することから、
同微粒子の発現する強磁性特性の応用として、これを粉
末状に粉砕すれば、本発明の原料として最適な磁性粉末
を得ることができ、これを圧縮成形すれば粉末磁石の製
造ができる。
【0018】即ち、本発明は、アルカリ土類2価イオン
を主要組成とするガラス中にCrイオン及びTi,Z
r,Hfイオンから選ばれる少なくとも1種類以上の金
属イオンを添加(共添加)して含有せしめることによ
り、光通信の実用通信波長として重要な1.3〜1.5μ
m帯の光増幅器用に構成できる発光特性、及び応用範囲
の広い粉末永久磁石に適用可能な強磁性特性を複合した
ガラス組成物である。
を主要組成とするガラス中にCrイオン及びTi,Z
r,Hfイオンから選ばれる少なくとも1種類以上の金
属イオンを添加(共添加)して含有せしめることによ
り、光通信の実用通信波長として重要な1.3〜1.5μ
m帯の光増幅器用に構成できる発光特性、及び応用範囲
の広い粉末永久磁石に適用可能な強磁性特性を複合した
ガラス組成物である。
【0019】図1に試料番号18(表3)のガラス組成
物における1.06μmのYAGレーザ励起の発光スペ
クトルを示し、図2に試料番号11(表1)のガラス組
成物の試料振動型磁気測定器によるヒステリシスカーブ
を示す。
物における1.06μmのYAGレーザ励起の発光スペ
クトルを示し、図2に試料番号11(表1)のガラス組
成物の試料振動型磁気測定器によるヒステリシスカーブ
を示す。
【0020】以下、本発明について詳細に説明する。
【0021】本発明のガラス組成物の基本的な構成は、
主要組成にベリリウム、マグネシウム、カルシウム、ス
トロンチウム及びバリウムの炭酸塩又は酸化物の1種又
は2種以上を10乃至75モル(mol)%含有し、こ
れにCrイオンとTi,Zr,Hfイオンから選ばれる
少なくとも1種類以上の金属イオンを添加して含有させ
ることにより、Cr4+イオン及びCrO2微粒子を含有
せしめるレーザ又は光増幅用ガラス組成物である。
主要組成にベリリウム、マグネシウム、カルシウム、ス
トロンチウム及びバリウムの炭酸塩又は酸化物の1種又
は2種以上を10乃至75モル(mol)%含有し、こ
れにCrイオンとTi,Zr,Hfイオンから選ばれる
少なくとも1種類以上の金属イオンを添加して含有させ
ることにより、Cr4+イオン及びCrO2微粒子を含有
せしめるレーザ又は光増幅用ガラス組成物である。
【0022】本発明のガラス組成物の製造方法は、坩堝
中にベリリウム、マグネシウム、カルシウム、ストロン
チウム及びバリウムの炭酸塩又は酸化物の1種または複
数種の化合物を10乃至75モル(mol)%含み、こ
れに金属クロム、クロム酸化物、クロム硫化物、クロム
塩化物、硝酸クロム、水酸化クロム及びクロム有機物等
の1種、又は複数種の化合物を含むクロムドープガラス
原料を配合し、前記クロムドープガラス原料を大気、不
活性ガス、酸素ガス、一酸化炭素ガス、二酸化炭素ガス
から1種、又は複数種を選んだガスの雰囲気中で加熱溶
融する。
中にベリリウム、マグネシウム、カルシウム、ストロン
チウム及びバリウムの炭酸塩又は酸化物の1種または複
数種の化合物を10乃至75モル(mol)%含み、こ
れに金属クロム、クロム酸化物、クロム硫化物、クロム
塩化物、硝酸クロム、水酸化クロム及びクロム有機物等
の1種、又は複数種の化合物を含むクロムドープガラス
原料を配合し、前記クロムドープガラス原料を大気、不
活性ガス、酸素ガス、一酸化炭素ガス、二酸化炭素ガス
から1種、又は複数種を選んだガスの雰囲気中で加熱溶
融する。
【0023】ガラス融液中のCrイオンは溶融雰囲気の
酸化或いは還元性に応じてその価数変動を生じ、Cr2+
〜Cr6+イオンの範囲で大きく変動するため、化学的安
定性の低いCr4+含有率を高めるためには、溶融雰囲気
中の酸素分圧を十分に低下させる必要があるが、本発明
のガラス組成物は、溶融雰囲気に大気等の高酸素濃度ガ
スを用いてもCr4+の含有率が低減しない。これは、C
r4+イオンの近傍に存在するTi,Zr,Hfイオンが
優先酸化反応を生じ、その際に放出される荷電子Cr4+
イオンの電荷補償に有効に寄与するか、又は同イオンの
優先酸化により、Cr4+イオン周辺の酸素イオンが低減
されることに基づくものと考えられる。いずれにしろ、
本発明のガラス組成物は、溶融雰囲気に大気等の高濃度
酸素ガスを用いてもCr4+の安定含有化が達成される。
酸化或いは還元性に応じてその価数変動を生じ、Cr2+
〜Cr6+イオンの範囲で大きく変動するため、化学的安
定性の低いCr4+含有率を高めるためには、溶融雰囲気
中の酸素分圧を十分に低下させる必要があるが、本発明
のガラス組成物は、溶融雰囲気に大気等の高酸素濃度ガ
スを用いてもCr4+の含有率が低減しない。これは、C
r4+イオンの近傍に存在するTi,Zr,Hfイオンが
優先酸化反応を生じ、その際に放出される荷電子Cr4+
イオンの電荷補償に有効に寄与するか、又は同イオンの
優先酸化により、Cr4+イオン周辺の酸素イオンが低減
されることに基づくものと考えられる。いずれにしろ、
本発明のガラス組成物は、溶融雰囲気に大気等の高濃度
酸素ガスを用いてもCr4+の安定含有化が達成される。
【0024】次に、溶融したガラスは、ガラス転移点以
上、軟化点以下の温度範囲で再加熱処理が行われる。こ
の再加熱処理によりガラス内に残留する歪みが除去され
ると共に、再加熱処理時の雰囲気を大気及びHe,N
e,Ar,Kr,Xe等の不活性ガスとO2,H2,C
O,CO2及び塩化クロミル(CrO2Cl2)ガスの内
から選ばれる少なくとも1種のガスとの混合ガスを用い
ることにより、ガラス中のCrイオンの一部をCrO2
微粒子として生成せしめ、かつ、Cr4+濃度をさらに高
めることができる。この再加熱処理により生成するCr
O2微粒子は、針状の形状を呈し、そのサイズは、長さ
約50〜100nm、幅約5〜20nmである。再加熱
処理温度は500〜800℃で、その雰囲気ガス組成は
前記雰囲気ガス組成と同様である。製造条件がこの範囲
以外ではCrイオンからCrO2微粒子への合成量が減
少し、かつ、粒子サイズの変動を招きガラスの光学品質
が大幅に低下する。
上、軟化点以下の温度範囲で再加熱処理が行われる。こ
の再加熱処理によりガラス内に残留する歪みが除去され
ると共に、再加熱処理時の雰囲気を大気及びHe,N
e,Ar,Kr,Xe等の不活性ガスとO2,H2,C
O,CO2及び塩化クロミル(CrO2Cl2)ガスの内
から選ばれる少なくとも1種のガスとの混合ガスを用い
ることにより、ガラス中のCrイオンの一部をCrO2
微粒子として生成せしめ、かつ、Cr4+濃度をさらに高
めることができる。この再加熱処理により生成するCr
O2微粒子は、針状の形状を呈し、そのサイズは、長さ
約50〜100nm、幅約5〜20nmである。再加熱
処理温度は500〜800℃で、その雰囲気ガス組成は
前記雰囲気ガス組成と同様である。製造条件がこの範囲
以外ではCrイオンからCrO2微粒子への合成量が減
少し、かつ、粒子サイズの変動を招きガラスの光学品質
が大幅に低下する。
【0025】なお、As2O3に加えSnO,Sb2O3等
の熱還元剤をガラス組成に添加することにより、前記の
再加熱処理段階で合成されるCr4+、CrO2量が増加
する。CrO2合成には前記の製造条件に加えてこれ等
の熱還元剤との併用が好ましい。
の熱還元剤をガラス組成に添加することにより、前記の
再加熱処理段階で合成されるCr4+、CrO2量が増加
する。CrO2合成には前記の製造条件に加えてこれ等
の熱還元剤との併用が好ましい。
【0026】図3にCrO2微粒子分散ガラスの透過型
電子顕微鏡観察による模式図を示す。図3に示すよう
に、CrO2微粒子は長さ約50〜100nm、幅約5
〜20nmのサイズから成る針状を形成し、ランダムな
状態で分布する。図2の強磁性特性はこのCrO2微粒
子の発現に起因するが、個々のCrO2微粒子は周囲の
ガラスに被覆された状態であるため、粉砕においてもC
rO2微粒子が直接合体することなく、磁気的相互作用
に起因する保磁力の急激な低下を防止することができる
特徴を持っている。このガラスを粉末状に粉砕すれば好
適な磁性粉末を得ることができる。
電子顕微鏡観察による模式図を示す。図3に示すよう
に、CrO2微粒子は長さ約50〜100nm、幅約5
〜20nmのサイズから成る針状を形成し、ランダムな
状態で分布する。図2の強磁性特性はこのCrO2微粒
子の発現に起因するが、個々のCrO2微粒子は周囲の
ガラスに被覆された状態であるため、粉砕においてもC
rO2微粒子が直接合体することなく、磁気的相互作用
に起因する保磁力の急激な低下を防止することができる
特徴を持っている。このガラスを粉末状に粉砕すれば好
適な磁性粉末を得ることができる。
【0027】本発明の粉末磁石は、このガラスを約1μ
m以下の微粉末に粉砕した後、加圧方向と印加磁場が直
角になるように磁界中で圧縮成形し、これをゴム又は熱
硬化性の有機樹脂をバインダに用いて固化し永久磁石を
得る。本発明の粉末永久磁石は、前記従来の磁石と異な
り温度変化に対しても磁気変動が無く、耐候性にも優れ
しかも圧粉処理においても保磁力が低下しないと共に製
造が容易な特徴を有している。
m以下の微粉末に粉砕した後、加圧方向と印加磁場が直
角になるように磁界中で圧縮成形し、これをゴム又は熱
硬化性の有機樹脂をバインダに用いて固化し永久磁石を
得る。本発明の粉末永久磁石は、前記従来の磁石と異な
り温度変化に対しても磁気変動が無く、耐候性にも優れ
しかも圧粉処理においても保磁力が低下しないと共に製
造が容易な特徴を有している。
【0028】以上に述べたように、本発明のガラス組成
物は、レーザ発振材料、光増幅材料としての応用はむろ
んのこと、強磁性の特性を活かして粉末磁石材料に用い
ることができる。特に、光増幅材料としてこの材料をフ
ァイバに加工すれば、光通信の実用波長である1.3〜
1.5μm帯の全長域に適用できる広帯域な光増幅器が
実現され、通信システムの信頼性向上と経済化を図るこ
とができる。
物は、レーザ発振材料、光増幅材料としての応用はむろ
んのこと、強磁性の特性を活かして粉末磁石材料に用い
ることができる。特に、光増幅材料としてこの材料をフ
ァイバに加工すれば、光通信の実用波長である1.3〜
1.5μm帯の全長域に適用できる広帯域な光増幅器が
実現され、通信システムの信頼性向上と経済化を図るこ
とができる。
【0029】前記アルカリ土類酸化物の含有が10モル
(mol)%より少なくなると、発光強度及び磁気特性
が著しく低下する。また、アルカリ土類酸化物が75モ
ル%以上ではガラス化形成が困難になる等の問題を生じ
る。活性イオンとしてのCrイオンの含有量は、重量基
準で10〜50000ppm、最適添加量範囲は10〜
2000ppmである。Crイオンの含有量がこの範囲
より少ないとその添加効果はなく、一方、前記範囲を超
えると添加効果が減少する。
(mol)%より少なくなると、発光強度及び磁気特性
が著しく低下する。また、アルカリ土類酸化物が75モ
ル%以上ではガラス化形成が困難になる等の問題を生じ
る。活性イオンとしてのCrイオンの含有量は、重量基
準で10〜50000ppm、最適添加量範囲は10〜
2000ppmである。Crイオンの含有量がこの範囲
より少ないとその添加効果はなく、一方、前記範囲を超
えると添加効果が減少する。
【0030】また、添加イオン種としてのTi,Zr,
Hfイオンの含有量は重量基準で0.1〜10%であ
る。Ti,Zr,Hfイオンの含有量がこの範囲より少
ないとその添加効果はなく、一方、前記範囲を超えると
添加効果が減少する。
Hfイオンの含有量は重量基準で0.1〜10%であ
る。Ti,Zr,Hfイオンの含有量がこの範囲より少
ないとその添加効果はなく、一方、前記範囲を超えると
添加効果が減少する。
【0031】基本的ガラス組成はガラス形成能力のある
B2O3,V2O5,As2O5が全く含まれていないことに
ある。ただし、ガラス安定化のため、SiO2,Ge
O2,SnO2を0〜50モル%含み、かつ、熱還元剤と
してGeO2,SnO,Sb2O3等が数モル%含まれる
ことである。即ち、モル%表示で、
B2O3,V2O5,As2O5が全く含まれていないことに
ある。ただし、ガラス安定化のため、SiO2,Ge
O2,SnO2を0〜50モル%含み、かつ、熱還元剤と
してGeO2,SnO,Sb2O3等が数モル%含まれる
ことである。即ち、モル%表示で、
【0032】
【数1】〔SiO2+GeO2+SnO2〕:0〜50モ
ル%、好ましくは5〜15モル%、であるガラス組成物
である。ここで成分全体のモル%を記号〔 〕内に示
す。
ル%、好ましくは5〜15モル%、であるガラス組成物
である。ここで成分全体のモル%を記号〔 〕内に示
す。
【0033】このほかのガラス組成は、主にBeO,M
gO,CaO,SrO,BaO等のアルカリ土類酸化物
の安定化に寄与するガラス成分である1価、2価、3
価、4価、5価の酸化物から成る。そのモル%は、
gO,CaO,SrO,BaO等のアルカリ土類酸化物
の安定化に寄与するガラス成分である1価、2価、3
価、4価、5価の酸化物から成る。そのモル%は、
【0034】
【数2】〔Al2O3+Ga2O3+In2O3〕:0〜60
モル%、好ましくは5〜25モル%、
モル%、好ましくは5〜25モル%、
【0035】
【数3】〔GeO2+ZnO+CdO+PbO〕:0〜
40モル%、好ましくは15〜25モル%、
40モル%、好ましくは15〜25モル%、
【0036】
【数4】〔Sc2O3+Y2O3+La2O3〕:0〜40モ
ル%、好ましくは5〜20モル%、
ル%、好ましくは5〜20モル%、
【0037】
【数5】〔TiO2+ZrO2+HfO2〕:0〜40モ
ル%、好ましくは10〜20モル%、
ル%、好ましくは10〜20モル%、
【0038】
【数6】〔Ta2O5+Nb2O5〕:0〜40モル%、好
ましくは10〜20モル%、
ましくは10〜20モル%、
【0039】
【数7】〔As2O3+Bi2O3〕:0〜40モル%、好
ましくは10〜20モル%、
ましくは10〜20モル%、
【0040】
【数8】〔Li2O,Na2O,K2O,Rb2O,Cs2
O〕:0〜30モル%、好ましくは5〜10モル%、で
表されるガラス組成物である。これ等のガラス組成は構
成組成の面から以下の3つに大別できる。
O〕:0〜30モル%、好ましくは5〜10モル%、で
表されるガラス組成物である。これ等のガラス組成は構
成組成の面から以下の3つに大別できる。
【0041】第一番目のグループは、ベリリウム、マグ
ネシウム、カルシウム,ストロンチウム及びバリウムの
炭酸塩又は酸化物を主成分として、これに3b金属であ
る酸化アルミニウム、酸化ガリウム、酸化インジウム等
の1種又は2種以上を5〜45%導入し、さらに酸化珪
素と酸化ゲルマニウムを含有したガラス組成物である。
このガラス組成物の特徴は、主成分とする多量のCa2+
及びMg2+等のアルカリ土類2価イオンとTi,Zr,
Hfから選ばれる1種以上の金属イオンによりCr4+イ
オンの電荷補償を行い、ガラス溶融時の溶融雰囲気を必
要に応じて酸化又は、還元雰囲気下に調節してガラス溶
融を行い、ガラス融体中にCr3+、Cr4+を生成し、次
に行う再加熱処理により、Crイオンの一部をCr4+及
びCrO2微粒子に合成せしめる。このガラス系では、
前記の再加熱温度と雰囲気ガス組成の制御によりCr4+
イオンとCrO2微粒子を同時に含有せしめることが可
能であり、その結果として図1に示した広帯域な発光特
性と図2の強磁性特性が得られる。
ネシウム、カルシウム,ストロンチウム及びバリウムの
炭酸塩又は酸化物を主成分として、これに3b金属であ
る酸化アルミニウム、酸化ガリウム、酸化インジウム等
の1種又は2種以上を5〜45%導入し、さらに酸化珪
素と酸化ゲルマニウムを含有したガラス組成物である。
このガラス組成物の特徴は、主成分とする多量のCa2+
及びMg2+等のアルカリ土類2価イオンとTi,Zr,
Hfから選ばれる1種以上の金属イオンによりCr4+イ
オンの電荷補償を行い、ガラス溶融時の溶融雰囲気を必
要に応じて酸化又は、還元雰囲気下に調節してガラス溶
融を行い、ガラス融体中にCr3+、Cr4+を生成し、次
に行う再加熱処理により、Crイオンの一部をCr4+及
びCrO2微粒子に合成せしめる。このガラス系では、
前記の再加熱温度と雰囲気ガス組成の制御によりCr4+
イオンとCrO2微粒子を同時に含有せしめることが可
能であり、その結果として図1に示した広帯域な発光特
性と図2の強磁性特性が得られる。
【0042】ガラス融体中に生成されるCr4+イオン
は、ガラス組成中のアルカリ土類酸化物組成比の増加に
比例して、その含有濃度を増す傾向があり、特にアルカ
リ土類2価イオンの総量が50モル%以上の組成では一
段とその傾向が顕著になる。また、アルカリ土類2価イ
オンによるCr4+イオン生成量は、Be2+,Mg2+,C
a2+,Sr2+,Ba2+の順であり、Cr4+イオンの生成
効率を増すためにはイオン半径の比較的小さいBe2+,
Mg2+,Ca2+等の組成を用いるほうが好ましい。
は、ガラス組成中のアルカリ土類酸化物組成比の増加に
比例して、その含有濃度を増す傾向があり、特にアルカ
リ土類2価イオンの総量が50モル%以上の組成では一
段とその傾向が顕著になる。また、アルカリ土類2価イ
オンによるCr4+イオン生成量は、Be2+,Mg2+,C
a2+,Sr2+,Ba2+の順であり、Cr4+イオンの生成
効率を増すためにはイオン半径の比較的小さいBe2+,
Mg2+,Ca2+等の組成を用いるほうが好ましい。
【0043】本発明のガラス組成物においては、溶融雰
囲気ガス組成における酸素ガス濃度が30体積%以下の
範囲では、Cr4+イオンの生成効率が低下せず、その他
の光学特性にも特段の変化を与えない。即ち、本発明の
ガラス組成物は、雰囲気制御を必要としない大気中での
ガラス溶融においても、Cr4+イオン含有ガラスの作製
が可能である大きな利点を持つ。これは酸化雰囲気にお
いては、添加金属イオン種であるTi,Zr,Hfイオ
ンが優先酸化反応を生じるため、活性媒質のCr4+イオ
ンが保護されるためと考えられる。
囲気ガス組成における酸素ガス濃度が30体積%以下の
範囲では、Cr4+イオンの生成効率が低下せず、その他
の光学特性にも特段の変化を与えない。即ち、本発明の
ガラス組成物は、雰囲気制御を必要としない大気中での
ガラス溶融においても、Cr4+イオン含有ガラスの作製
が可能である大きな利点を持つ。これは酸化雰囲気にお
いては、添加金属イオン種であるTi,Zr,Hfイオ
ンが優先酸化反応を生じるため、活性媒質のCr4+イオ
ンが保護されるためと考えられる。
【0044】また、再加熱処理時の雰囲気もCr4+イオ
ンの酸化を防止するため、雰囲気中の酸素分圧を低減せ
しめる必要があったが、本発明のガラス組成物において
は、再加熱処理の雰囲気ガス組成として酸素ガス濃度が
30体積%以下ではCr4+イオンの増減に特段の変化を
与えない。
ンの酸化を防止するため、雰囲気中の酸素分圧を低減せ
しめる必要があったが、本発明のガラス組成物において
は、再加熱処理の雰囲気ガス組成として酸素ガス濃度が
30体積%以下ではCr4+イオンの増減に特段の変化を
与えない。
【0045】ガラス組成物は、CaOの一部を他の2価
イオン(BeO,MgO,SrO,BaO)により30
〜100モル%の組成置換が可能である。また、K
2O,Na2O等の1価イオン、及びPbO,P2O5の添
加によりガラス転移温度、融点等の熱特性調整が可能で
あり、この結果ガラスの安定形成とガラス化範囲の拡大
が図れる。また、Al2O3の一部を他の3価イオンに置
換することによっても前記1価イオン添付効果と同様の
熱特性の調整が可能である。一方、CaOの一部をPb
Oで置換することにより大幅にガラスの融点を低下する
ことができる。
イオン(BeO,MgO,SrO,BaO)により30
〜100モル%の組成置換が可能である。また、K
2O,Na2O等の1価イオン、及びPbO,P2O5の添
加によりガラス転移温度、融点等の熱特性調整が可能で
あり、この結果ガラスの安定形成とガラス化範囲の拡大
が図れる。また、Al2O3の一部を他の3価イオンに置
換することによっても前記1価イオン添付効果と同様の
熱特性の調整が可能である。一方、CaOの一部をPb
Oで置換することにより大幅にガラスの融点を低下する
ことができる。
【0046】2番目のグループは、ベリリウム、マグネ
シウム、カルシウム、ストロンチウム及びバリウムの炭
酸塩又は酸化物を主成分とする組成に3b族金属元素を
含み、これに、酸化スカンジウム、酸化イットリウム及
び酸化ランタン等の3a族金属イオンを導入したガラス
組成物である。このガラス系においても、Cr4+イオン
とCrO2微細粒子が生成され、広帯域な発光特性及び
強磁性特性が両有できる。この組成物では前記一番目の
ガラス組成物に比べ、より高い発光強度が得られるが、
これは、ガラス融体中に生成するCr4+イオン濃度の増
大に起因する。この原因として、Cr4+イオン生成に前
記アルカリ土類酸化物イオンの他に、Sc3+,Y3+及び
La3+が有効に作用していることによるものと思われ
る。いずれにしても、このガラス組成物では、その活性
イオン効果により大きな発光特性が得られる。このガラ
ス組成物は、前記一番目のグループに比べ溶融温度が5
0〜200℃上昇するが、このガラス系においても前記
第一番目のグループと同様に、溶融雰囲気ガス組成とし
て酸素濃度が30体積%以下ではCr4+イオン増減に特
段の変化を与えない。
シウム、カルシウム、ストロンチウム及びバリウムの炭
酸塩又は酸化物を主成分とする組成に3b族金属元素を
含み、これに、酸化スカンジウム、酸化イットリウム及
び酸化ランタン等の3a族金属イオンを導入したガラス
組成物である。このガラス系においても、Cr4+イオン
とCrO2微細粒子が生成され、広帯域な発光特性及び
強磁性特性が両有できる。この組成物では前記一番目の
ガラス組成物に比べ、より高い発光強度が得られるが、
これは、ガラス融体中に生成するCr4+イオン濃度の増
大に起因する。この原因として、Cr4+イオン生成に前
記アルカリ土類酸化物イオンの他に、Sc3+,Y3+及び
La3+が有効に作用していることによるものと思われ
る。いずれにしても、このガラス組成物では、その活性
イオン効果により大きな発光特性が得られる。このガラ
ス組成物は、前記一番目のグループに比べ溶融温度が5
0〜200℃上昇するが、このガラス系においても前記
第一番目のグループと同様に、溶融雰囲気ガス組成とし
て酸素濃度が30体積%以下ではCr4+イオン増減に特
段の変化を与えない。
【0047】3番目のグループは、ベリリウム、マグネ
シウム、カルシウム,ストロンチウム及びバリウムの炭
酸塩又は酸化物に1a族金属元素と5a族金属元素を含
み、酸化シリコンが最大50モル%含有されるガラス組
成物である。このガラス組成物の特徴は、アルカル土類
金属元素の組成比率が3b族金属元素及び5b族金属元
素より下回ることにある。このガラス系においても前記
第一番目のグループと同様にCr4+イオンとCrO2微
細粒子が生成でき、広帯域な発光特性及び強磁性特性が
具備できる。このガラス組成においても溶融雰囲気組成
として酸素濃度が30体積%以下の範囲ではCr4+イオ
ン増減に特段の変化を生じない。また、1価、2価、3
価、4価、5価イオンで組成の一部を置換することによ
り、ガラスの安定化と熱特性を制御することができる。
シウム、カルシウム,ストロンチウム及びバリウムの炭
酸塩又は酸化物に1a族金属元素と5a族金属元素を含
み、酸化シリコンが最大50モル%含有されるガラス組
成物である。このガラス組成物の特徴は、アルカル土類
金属元素の組成比率が3b族金属元素及び5b族金属元
素より下回ることにある。このガラス系においても前記
第一番目のグループと同様にCr4+イオンとCrO2微
細粒子が生成でき、広帯域な発光特性及び強磁性特性が
具備できる。このガラス組成においても溶融雰囲気組成
として酸素濃度が30体積%以下の範囲ではCr4+イオ
ン増減に特段の変化を生じない。また、1価、2価、3
価、4価、5価イオンで組成の一部を置換することによ
り、ガラスの安定化と熱特性を制御することができる。
【0048】(ドーパント材の種類)表1,表3,表4
のガラス組成物に含有されるドーパント材として、金属
クロム及びクロム酸化物(CrO,Cr2O3,Cr
O2,CrO3)、クロム硫化物(Cr2(SO4)3・n
H2O)、クロム塩化物(CrCl3・6H2O)、硝酸
クロム(Cr(NO3)3・9H2O)及び水酸化クロム
(Cr(OH)3・nH2O)を用いた。ドープしたCr
イオンは、ガラス中の様々なサイトに応じた価数状態を
とるが、ガラス組成表の表1,表3,表4のガラス組成
を用いた場合、すべてのクロムドーパント材で程度の差
はあるもののCr4+活性イオンによる1.1〜1.7μm
の範囲にわたる広い波長帯域での蛍光特性と、強磁性特
性が得られることを確認した。特に、金属クロム及びク
ロム酸化物(CrO,Cr2O3,CrO2,CrO3)を
ドーパントに用いたガラスは、蛍光強度及び残留磁束密
度が一段と高い特性が得られる。
のガラス組成物に含有されるドーパント材として、金属
クロム及びクロム酸化物(CrO,Cr2O3,Cr
O2,CrO3)、クロム硫化物(Cr2(SO4)3・n
H2O)、クロム塩化物(CrCl3・6H2O)、硝酸
クロム(Cr(NO3)3・9H2O)及び水酸化クロム
(Cr(OH)3・nH2O)を用いた。ドープしたCr
イオンは、ガラス中の様々なサイトに応じた価数状態を
とるが、ガラス組成表の表1,表3,表4のガラス組成
を用いた場合、すべてのクロムドーパント材で程度の差
はあるもののCr4+活性イオンによる1.1〜1.7μm
の範囲にわたる広い波長帯域での蛍光特性と、強磁性特
性が得られることを確認した。特に、金属クロム及びク
ロム酸化物(CrO,Cr2O3,CrO2,CrO3)を
ドーパントに用いたガラスは、蛍光強度及び残留磁束密
度が一段と高い特性が得られる。
【0049】以上、説明したガラス組成物とCrドーパ
ント材から成るガラスは、Crイオン濃度が、10pp
m以上であれば、いずれも図1と同様な蛍光スペクトル
を示し、かつ、YAGレーザ励起により、1.2〜1.7
μmの範囲の波長域においてレーザ発振が確認され、ま
た、Crイオン濃度が100ppm以上では粉末永久磁
石に適用可能な強磁性特性が発現する。
ント材から成るガラスは、Crイオン濃度が、10pp
m以上であれば、いずれも図1と同様な蛍光スペクトル
を示し、かつ、YAGレーザ励起により、1.2〜1.7
μmの範囲の波長域においてレーザ発振が確認され、ま
た、Crイオン濃度が100ppm以上では粉末永久磁
石に適用可能な強磁性特性が発現する。
【0050】前記ガラス中のCrの状態については、透
過電子顕微鏡観察結果から類推して、その結合状態はC
rO2酸化物以外にクロムとAl,Sc,Y,La等の
3価の酸化物との複合酸化物の存在が考えられる。この
他に、イオンの状態でCr3+,Cr4+,Cr5+等の3価
イオンから5価イオンが存在する。この中で、CrO2
酸化物及びCr4+イオンは前記のように4価の配位子場
形成に強く影響するアルカリ土類酸化物、及びイットリ
ウム・ランタン等の酸化物組成とガラス製造時の雰囲気
ガス組成に依存している。
過電子顕微鏡観察結果から類推して、その結合状態はC
rO2酸化物以外にクロムとAl,Sc,Y,La等の
3価の酸化物との複合酸化物の存在が考えられる。この
他に、イオンの状態でCr3+,Cr4+,Cr5+等の3価
イオンから5価イオンが存在する。この中で、CrO2
酸化物及びCr4+イオンは前記のように4価の配位子場
形成に強く影響するアルカリ土類酸化物、及びイットリ
ウム・ランタン等の酸化物組成とガラス製造時の雰囲気
ガス組成に依存している。
【0051】つまり、ガラス組成にベリリウム、マグネ
シウム、カルシウム、ストロンチウム及びバリウムの炭
酸塩または酸化物の1種または2種以上を10〜75モ
ル(mol)%含有し、かつ、ガラス溶融及び再加熱処
理時加熱温度とその雰囲気ガス組成を厳密に制御するこ
とにより、クロムイオンを4価の状態まで酸化或いは還
元させ、さらに、非架橋酸素等の酸化反応によりCrO
2微粒子を生成させ、レーザ及び光増幅及び粉末永久磁
石用ガラス組成物としている。
シウム、カルシウム、ストロンチウム及びバリウムの炭
酸塩または酸化物の1種または2種以上を10〜75モ
ル(mol)%含有し、かつ、ガラス溶融及び再加熱処
理時加熱温度とその雰囲気ガス組成を厳密に制御するこ
とにより、クロムイオンを4価の状態まで酸化或いは還
元させ、さらに、非架橋酸素等の酸化反応によりCrO
2微粒子を生成させ、レーザ及び光増幅及び粉末永久磁
石用ガラス組成物としている。
【0052】前記本発明のガラス組成物の製造は、坩堝
溶融法を用いて行った。その溶融雰囲気として、大気ま
たは、He,Ne,Ar,Kr,Xe等の不活性ガスと
O2,H2,CO,CO2ガスの内から少なくとも1種の
ガスとの混合ガスを用い、雰囲気ガスの混合比率及びガ
ス種の組み合わせにより、溶融雰囲気を所望の酸化及び
還元雰囲気に調整し、ガラス融液中にCr3+,Cr4+,
Cr5+等のCrイオンCrO2酸化物微粒子を生成させ
る。
溶融法を用いて行った。その溶融雰囲気として、大気ま
たは、He,Ne,Ar,Kr,Xe等の不活性ガスと
O2,H2,CO,CO2ガスの内から少なくとも1種の
ガスとの混合ガスを用い、雰囲気ガスの混合比率及びガ
ス種の組み合わせにより、溶融雰囲気を所望の酸化及び
還元雰囲気に調整し、ガラス融液中にCr3+,Cr4+,
Cr5+等のCrイオンCrO2酸化物微粒子を生成させ
る。
【0053】このガラス溶融時に用いた雰囲気ガスは、
前記のガス種からなり、これを酸化雰囲気として用いる
ためには、大気及び前記不活性ガス中に純酸素ガスを体
積%で0.01〜30%、還元雰囲気として用いる場
合、前記不活性ガス中に水素又は一酸化炭素を0.1〜
1%の範囲で混合する。
前記のガス種からなり、これを酸化雰囲気として用いる
ためには、大気及び前記不活性ガス中に純酸素ガスを体
積%で0.01〜30%、還元雰囲気として用いる場
合、前記不活性ガス中に水素又は一酸化炭素を0.1〜
1%の範囲で混合する。
【0054】次に、溶融したガラスは、ガラス転移点以
上、軟化点以下の温度範囲で再加熱処理を行うことによ
り、ガラス内に残留する前記Crイオンの一部をCrO
2微粒子として生成せしめ、かつCr4+濃度を高めるこ
とができる。
上、軟化点以下の温度範囲で再加熱処理を行うことによ
り、ガラス内に残留する前記Crイオンの一部をCrO
2微粒子として生成せしめ、かつCr4+濃度を高めるこ
とができる。
【0055】この再加熱処理により生成するCrO2微
粒子は、針状の形状を呈し、そのサイズは、長さ約50
〜100nm、幅約5〜20nmである。再加熱処理温
度は500〜800℃で、その雰囲気ガス組成は前記の
雰囲気ガス組成と同様である。製造条件がこの範囲以外
ではCrイオンからCrO2微粒子への合成量が減少
し、かつ、粒子サイズの変動を招きガラスの光学品質が
大幅に低下する。
粒子は、針状の形状を呈し、そのサイズは、長さ約50
〜100nm、幅約5〜20nmである。再加熱処理温
度は500〜800℃で、その雰囲気ガス組成は前記の
雰囲気ガス組成と同様である。製造条件がこの範囲以外
ではCrイオンからCrO2微粒子への合成量が減少
し、かつ、粒子サイズの変動を招きガラスの光学品質が
大幅に低下する。
【0056】なお、As2O3に加えSnO,Sb2O3等
の熱還元剤をガラス組成に添加することにより、該記の
再加熱処理段階で合成されるCr4+、CrO2量が増加
する。CrO2合成には前記の製造条件に加えてこれ等
の熱還元剤との併用が好ましい。
の熱還元剤をガラス組成に添加することにより、該記の
再加熱処理段階で合成されるCr4+、CrO2量が増加
する。CrO2合成には前記の製造条件に加えてこれ等
の熱還元剤との併用が好ましい。
【0057】図3に示すように、CrO2微粒子は長さ
約50〜100nm、幅約5〜20nmのサイズから成
る針状を形成し、ランダムな状態で分布する。図2の強
磁性特性はこのCrO2微粒子の発現に起因するが、個
々のCrO2微粒子は周囲のガラスに被覆された状態で
あるため、粉砕においてもCrO2微粒子が直接合体す
ることなく、磁気的相互作用に起因する保磁力の急激な
低下を防止することができる特徴を持っている。このガ
ラスを粉末状に粉砕すれば好適な磁性粉末を得ることが
できる。
約50〜100nm、幅約5〜20nmのサイズから成
る針状を形成し、ランダムな状態で分布する。図2の強
磁性特性はこのCrO2微粒子の発現に起因するが、個
々のCrO2微粒子は周囲のガラスに被覆された状態で
あるため、粉砕においてもCrO2微粒子が直接合体す
ることなく、磁気的相互作用に起因する保磁力の急激な
低下を防止することができる特徴を持っている。このガ
ラスを粉末状に粉砕すれば好適な磁性粉末を得ることが
できる。
【0058】本発明の粉末磁石は、このガラスを約1μ
m以下の微粉末に粉砕した後、加圧方向と印加磁場が直
角になるように磁界中で圧縮成形し、これに熱硬化性の
有機樹脂又はゴムをバインダとして加えて固化し永久磁
石を得る。
m以下の微粉末に粉砕した後、加圧方向と印加磁場が直
角になるように磁界中で圧縮成形し、これに熱硬化性の
有機樹脂又はゴムをバインダとして加えて固化し永久磁
石を得る。
【0059】本発明の粉末永久磁石は、前記従来の磁石
と異なり温度変化に対しても磁気変動が無く、耐候性に
も優れ、しかも圧粉処理においても保磁力が低下しない
と共に製造が容易な粉末永久磁石の組成物である。
と異なり温度変化に対しても磁気変動が無く、耐候性に
も優れ、しかも圧粉処理においても保磁力が低下しない
と共に製造が容易な粉末永久磁石の組成物である。
【0060】本発明のガラス組成物は、レーザ発振材
料、光増幅材料としての応用はむろんのこと、強磁性の
特性を活かして粉末磁石材料に用いることができる。特
に、光増幅材料としてこの材料をファイバに加工すれ
ば、光通信の実用波長である1.3〜1.5μm帯の全長
域に適用できる広帯域な光増幅器が実現され、通信シス
テムの信頼性向上と経済化を図ることが可能である。
料、光増幅材料としての応用はむろんのこと、強磁性の
特性を活かして粉末磁石材料に用いることができる。特
に、光増幅材料としてこの材料をファイバに加工すれ
ば、光通信の実用波長である1.3〜1.5μm帯の全長
域に適用できる広帯域な光増幅器が実現され、通信シス
テムの信頼性向上と経済化を図ることが可能である。
【0061】本発明によるレーザ又は光増幅用ガラス組
成物の製造方法は、ガラス製造法に坩堝溶融法を用い、
その溶融温度を1450〜1600℃の範囲に制御し、
溶融雰囲気に大気又はHe,Ne,Ar,Kr,Xe等
の不活性ガスとO2,H2,CO,CO2ガスの内から少
なくとも1種のガスとの混合ガスを用いるものである。
大気中又は前記不活性ガス中で室温まで冷却した後、5
00〜800℃で1時間以上の再加熱処理を行った後、
0.5〜2℃/minの冷却速度で室温まで徐冷させ
た。この雰囲気ガスとして大気又はHe,Ne,Ar,
Kr,Xe等の不活性ガスとO2,H2,CO,CO2ガ
スの内から少なくとも1種のガスとの混合ガスを用いる
ものであり、雰囲気ガスの混合比率及びガス種の組み合
わせにより、ガラス融液中にCrO2酸化物微粒子とC
r3+,Cr4+,Cr5+等のCrイオンを生成させる。さ
らに、溶融したガラスを、大気中又は前記不活性ガス中
で室温まで冷却した後、0.5〜2℃/minの冷却速
度で室温まで徐冷させた。この雰囲気ガスとして大気ま
たはHe,Ne,Ar,Kr,Xe等の不活性ガスとO
2,H2,CO,CO2ガスの内から少なくとも1種のガ
スとの混合ガスを用いるものである。
成物の製造方法は、ガラス製造法に坩堝溶融法を用い、
その溶融温度を1450〜1600℃の範囲に制御し、
溶融雰囲気に大気又はHe,Ne,Ar,Kr,Xe等
の不活性ガスとO2,H2,CO,CO2ガスの内から少
なくとも1種のガスとの混合ガスを用いるものである。
大気中又は前記不活性ガス中で室温まで冷却した後、5
00〜800℃で1時間以上の再加熱処理を行った後、
0.5〜2℃/minの冷却速度で室温まで徐冷させ
た。この雰囲気ガスとして大気又はHe,Ne,Ar,
Kr,Xe等の不活性ガスとO2,H2,CO,CO2ガ
スの内から少なくとも1種のガスとの混合ガスを用いる
ものであり、雰囲気ガスの混合比率及びガス種の組み合
わせにより、ガラス融液中にCrO2酸化物微粒子とC
r3+,Cr4+,Cr5+等のCrイオンを生成させる。さ
らに、溶融したガラスを、大気中又は前記不活性ガス中
で室温まで冷却した後、0.5〜2℃/minの冷却速
度で室温まで徐冷させた。この雰囲気ガスとして大気ま
たはHe,Ne,Ar,Kr,Xe等の不活性ガスとO
2,H2,CO,CO2ガスの内から少なくとも1種のガ
スとの混合ガスを用いるものである。
【0062】この様な再加熱処理においては、その処理
条件により、ガラス中のCrイオン価数を所望のCrイ
オン価数に制御が可能であり、また、CrイオンのCr
O2酸化物微粒子への合成反応も進行する。この結果と
して、再加熱処理によりガラス中のCr4+イオン及び
CrO2酸化物微粒子の含有濃度は高まる。
条件により、ガラス中のCrイオン価数を所望のCrイ
オン価数に制御が可能であり、また、CrイオンのCr
O2酸化物微粒子への合成反応も進行する。この結果と
して、再加熱処理によりガラス中のCr4+イオン及び
CrO2酸化物微粒子の含有濃度は高まる。
【0063】前述したガラス組成物製造方法によって製
造されたガラス組成物は、バルク状でレーザあるいは光
増幅作用を示すが、コア部を中心とした領域にCrイオ
ンをドープした光導波路あるいは光ファイバにおいても
同様の作用を示した。その製造方法としては、従来方法
が適用できる。例えば、光ファイバ製造法としては、ロ
ッドインチューブ法あるいは石英ガラス及びCrを含ま
ない本組成ガラスチューブ中に本発明ガラス組成物を入
れ、線引きする方法が適用できた。
造されたガラス組成物は、バルク状でレーザあるいは光
増幅作用を示すが、コア部を中心とした領域にCrイオ
ンをドープした光導波路あるいは光ファイバにおいても
同様の作用を示した。その製造方法としては、従来方法
が適用できる。例えば、光ファイバ製造法としては、ロ
ッドインチューブ法あるいは石英ガラス及びCrを含ま
ない本組成ガラスチューブ中に本発明ガラス組成物を入
れ、線引きする方法が適用できた。
【0064】本発明の永久磁石及びレーザ・光増幅用ガ
ラス組成物の製造方法によれば、安価なアルカリ土類炭
酸塩及び酸化物を主要なガラス組成とし、ガラス作製法
として汎用な坩堝溶融法を用い、ガラス溶融時及びその
後の再加熱時の加熱温度と雰囲気ガス組成制御等の安易
な方法によりCr4+イオン及びCrO2微細粒子の合成
が実現されるため、ガラス製造上極めて有利な特徴を持
っている。
ラス組成物の製造方法によれば、安価なアルカリ土類炭
酸塩及び酸化物を主要なガラス組成とし、ガラス作製法
として汎用な坩堝溶融法を用い、ガラス溶融時及びその
後の再加熱時の加熱温度と雰囲気ガス組成制御等の安易
な方法によりCr4+イオン及びCrO2微細粒子の合成
が実現されるため、ガラス製造上極めて有利な特徴を持
っている。
【0065】さらに、この製造方法では合成されるCr
4+イオン及びCrO2微細粒子は、ドーパント材の化学
結合状態やそのイオン価数に大きく依存しないため、多
種多様なドーパント材の適用を可能とする特徴がある。
しかも、溶融したガラスからの素子形成、或いは、ファ
イバ作製した後も該記再加熱処理と同様の処理を施すこ
とにより、素子やファイバ内にCrO2酸化物微粒子及
びCr4+イオンを再生成することができる。
4+イオン及びCrO2微細粒子は、ドーパント材の化学
結合状態やそのイオン価数に大きく依存しないため、多
種多様なドーパント材の適用を可能とする特徴がある。
しかも、溶融したガラスからの素子形成、或いは、ファ
イバ作製した後も該記再加熱処理と同様の処理を施すこ
とにより、素子やファイバ内にCrO2酸化物微粒子及
びCr4+イオンを再生成することができる。
【0066】
【発明の実施の形態】以下、本発明についてその実施の
形態(実施例)とともに図面を参照して詳細に説明す
る。
形態(実施例)とともに図面を参照して詳細に説明す
る。
【0067】本発明の実施の形態(実施例)の光増幅器
用ガラス組成物の組成表を表1,表3,表4に示す。
用ガラス組成物の組成表を表1,表3,表4に示す。
【0068】(実施形態1)図1は本発明の実施形態1
(実施例1)の表1に示すガラス組成表の試料番号11
の蛍光特性を示す図、図2は本実施形態1(実施例1)
のガラス組成表1に示す試料番号11の試料振動型磁気
測定器により測定したヒステリシス曲線である。図3は
本発明による粉末永久磁石に使用するCrO2微粒子分
散ガラスの透過電子顕微鏡観察の模式図である。
(実施例1)の表1に示すガラス組成表の試料番号11
の蛍光特性を示す図、図2は本実施形態1(実施例1)
のガラス組成表1に示す試料番号11の試料振動型磁気
測定器により測定したヒステリシス曲線である。図3は
本発明による粉末永久磁石に使用するCrO2微粒子分
散ガラスの透過電子顕微鏡観察の模式図である。
【0069】前記図1において横軸は波長(Wavelengt
h)であり、縦軸は蛍光の強度(Fluoresence intensit
y)である。
h)であり、縦軸は蛍光の強度(Fluoresence intensit
y)である。
【0070】本発明の実施形態1のガラス組成物は、表
1に示すガラス組成物(モル%:mol%)を以下の方
法により合成した。まず、ガラス原料である炭酸塩ある
いは酸化物を瑪瑙乳鉢中で十分に混合した後、所定の量
を白金製の坩堝に入れ、大気中雰囲気及びHe,Ne,
Ar,Kr,Xe等の不活性ガスと酸素濃度0.01〜
30%の範囲に制御した電気炉中で、室温から2℃/m
in〜20℃/minの昇温速度で加熱し、1000℃
で1時間保持しガラス原料中の水分及び吸着酸素を脱気
させた後、2℃/min〜20℃/minの昇温速度で
1400〜1600℃まで加熱制御し、同温度30〜9
0分間保持し溶融合成した。溶融合成したガラスは、6
00〜750℃に余熱したモールド上にガラス融液を流
しだし室温まで自然冷却した。
1に示すガラス組成物(モル%:mol%)を以下の方
法により合成した。まず、ガラス原料である炭酸塩ある
いは酸化物を瑪瑙乳鉢中で十分に混合した後、所定の量
を白金製の坩堝に入れ、大気中雰囲気及びHe,Ne,
Ar,Kr,Xe等の不活性ガスと酸素濃度0.01〜
30%の範囲に制御した電気炉中で、室温から2℃/m
in〜20℃/minの昇温速度で加熱し、1000℃
で1時間保持しガラス原料中の水分及び吸着酸素を脱気
させた後、2℃/min〜20℃/minの昇温速度で
1400〜1600℃まで加熱制御し、同温度30〜9
0分間保持し溶融合成した。溶融合成したガラスは、6
00〜750℃に余熱したモールド上にガラス融液を流
しだし室温まで自然冷却した。
【0071】次に、雰囲気ガス組成を大気又はHe,N
e,Ar,Kr,Xe等の不活性ガスと酸素濃度0.0
1〜30%の範囲に制御した電気炉中において600〜
750℃で10時間保持し、その後0.5℃/min〜
2℃/minの速度で室温まで徐冷した。徐冷したガラ
スは10mm×20mm×2tmmの板状に切り出し、
切削面を4000番相当までの研磨を行った。
e,Ar,Kr,Xe等の不活性ガスと酸素濃度0.0
1〜30%の範囲に制御した電気炉中において600〜
750℃で10時間保持し、その後0.5℃/min〜
2℃/minの速度で室温まで徐冷した。徐冷したガラ
スは10mm×20mm×2tmmの板状に切り出し、
切削面を4000番相当までの研磨を行った。
【0072】ガラスの蛍光測定は、発振波長が1.06
μmのYAGレーザ光を励起光に用い、冷却Geを検出
器とした分光光学計により1100〜1700nmまで
の波長範囲を測定したところ、図1と同様な蛍光スペク
トルが得られた。このガラス系の蛍光測定の結果を表2
に示す。表2が示す様に、蛍光強度は、溶融雰囲気中の
酸素濃度が30%以下の条件では殆ど同様の値を示して
いる。即ち、本発明ガラス組成物は、溶融雰囲気に大気
を用いてガラス作製を行っても蛍光強度の大幅な低下は
招かないことが分かる。
μmのYAGレーザ光を励起光に用い、冷却Geを検出
器とした分光光学計により1100〜1700nmまで
の波長範囲を測定したところ、図1と同様な蛍光スペク
トルが得られた。このガラス系の蛍光測定の結果を表2
に示す。表2が示す様に、蛍光強度は、溶融雰囲気中の
酸素濃度が30%以下の条件では殆ど同様の値を示して
いる。即ち、本発明ガラス組成物は、溶融雰囲気に大気
を用いてガラス作製を行っても蛍光強度の大幅な低下は
招かないことが分かる。
【0073】光ファイバ製造法は、ロッドインチューブ
法を用い、クラッドガラスに石英ガラス管又はCrをド
ープしない試料番号8のガラスを用い、コアガラスとし
て表1のガラス組成物を挿入し石英系ファイバ線引き装
置により線引きを行った。
法を用い、クラッドガラスに石英ガラス管又はCrをド
ープしない試料番号8のガラスを用い、コアガラスとし
て表1のガラス組成物を挿入し石英系ファイバ線引き装
置により線引きを行った。
【0074】表1のガラス組成物を直径2mm、長さ2
0mmに切断し端面を研磨し、中心波長1.4μmの狭
帯域フィルタを備えたレーザ共振器内に固定した。片側
より1.06μmYAGレーザ光を200mw入射した
ところ100mwの出力が得られた。この時の発振波長
は1.4μm、線幅は0.01μm以下であった。この様
に、表1のガラス組成はレーザあるいは光増幅用マトリ
クスとして有用である。
0mmに切断し端面を研磨し、中心波長1.4μmの狭
帯域フィルタを備えたレーザ共振器内に固定した。片側
より1.06μmYAGレーザ光を200mw入射した
ところ100mwの出力が得られた。この時の発振波長
は1.4μm、線幅は0.01μm以下であった。この様
に、表1のガラス組成はレーザあるいは光増幅用マトリ
クスとして有用である。
【0075】このガラス系では、前記蛍光特性と同様に
酸化カルシウム及び酸化マグネシウム組成の増大と溶融
雰囲気の酸素濃度制御によりレーザの発振効率が改善さ
れ、酸化カルシウム組成が50モル%及び酸化マグネシ
ウムが3モル%以上のガラス組成物で、かつガラス製造
時の雰囲気ガスとして酸素濃度が0.01〜0.001%
に調整した酸素とHe,Ne,Ar,KrあるいはXe
との混合ガスを用いることにより発振効率が著しく増加
した。
酸化カルシウム及び酸化マグネシウム組成の増大と溶融
雰囲気の酸素濃度制御によりレーザの発振効率が改善さ
れ、酸化カルシウム組成が50モル%及び酸化マグネシ
ウムが3モル%以上のガラス組成物で、かつガラス製造
時の雰囲気ガスとして酸素濃度が0.01〜0.001%
に調整した酸素とHe,Ne,Ar,KrあるいはXe
との混合ガスを用いることにより発振効率が著しく増加
した。
【0076】前記の蛍光及びレーザ特性は、ガラス組成
及び雰囲気ガス組成により大きく変化したが、これはガ
ラス組成及び雰囲気ガス組成により活性イオンとなるC
r4+イオンの含有量が大きく変動するためである。本発
明であるレーザ及び光増幅用組成物の製造法によれば、
ガラス組成物にアルカリ土類化物を主要な組成として用
い、かつ雰囲気ガス中の酸素濃度を精密に制御すること
によりCrO2微細粒子の合成反応を促進できた。
及び雰囲気ガス組成により大きく変化したが、これはガ
ラス組成及び雰囲気ガス組成により活性イオンとなるC
r4+イオンの含有量が大きく変動するためである。本発
明であるレーザ及び光増幅用組成物の製造法によれば、
ガラス組成物にアルカリ土類化物を主要な組成として用
い、かつ雰囲気ガス中の酸素濃度を精密に制御すること
によりCrO2微細粒子の合成反応を促進できた。
【0077】飽和磁化が1.2emu/gの値を持つ本
発明のガラス組成物を、ボールミル又はスタンプミル粉
砕器を用いて粉砕し、粉砕粒子サイズが1μm以下のガ
ラス粉末を作製し、これをゴムまたはエポキシ樹脂、或
いはフェノール樹脂等の熱硬化性樹脂と混練し、この混
合物を非磁性金型内に入れ加圧方向と印加磁場方向とを
直角にし、加圧力3トン(ton)/cm2、印加磁場
15キロガウス(kG)の条件で圧縮成形した。この圧
縮成形体を空気中で120℃×1時間加熱し固化した。
この磁石は密度が4.2g/cm3、磁気特性は飽和磁化
(4πIs)230ガウス(G)、残留磁束密度(4π
Ir)208G、保磁力570エルステッド(Oe)で
あった。なお、磁石作成時の加圧力を増すと密度が向上
するため、飽和磁化、残留磁化が増大し磁石の品質が向
上する。
発明のガラス組成物を、ボールミル又はスタンプミル粉
砕器を用いて粉砕し、粉砕粒子サイズが1μm以下のガ
ラス粉末を作製し、これをゴムまたはエポキシ樹脂、或
いはフェノール樹脂等の熱硬化性樹脂と混練し、この混
合物を非磁性金型内に入れ加圧方向と印加磁場方向とを
直角にし、加圧力3トン(ton)/cm2、印加磁場
15キロガウス(kG)の条件で圧縮成形した。この圧
縮成形体を空気中で120℃×1時間加熱し固化した。
この磁石は密度が4.2g/cm3、磁気特性は飽和磁化
(4πIs)230ガウス(G)、残留磁束密度(4π
Ir)208G、保磁力570エルステッド(Oe)で
あった。なお、磁石作成時の加圧力を増すと密度が向上
するため、飽和磁化、残留磁化が増大し磁石の品質が向
上する。
【0078】(実施形態2)本発明の実施形態2(実施
例2)は、前記ガラス組成表3のガラス組成物(モル
%)を前記実施形態1と同様の方法により合成した。
例2)は、前記ガラス組成表3のガラス組成物(モル
%)を前記実施形態1と同様の方法により合成した。
【0079】このガラス系は前記表1の組成物にY2O3
及びLa2O3組成を加えたガラス組成物である。このガ
ラス組成物においても、図1と同様な蛍光スペクトルが
得られた。このガラス系では、酸化イットリウム、及び
酸化ランタン組成の増加、及び、最適な雰囲気ガス組成
の組み合わせにより蛍光強度の増大が達成できた。特
に、酸化イットリウム組成が5モル(mol)%以上、
また、酸化ランタン組成が7モル(mol)%以上のガ
ラス組成物で、雰囲気ガスの酸素濃度が0.01〜5%
の範囲では蛍光強度が著しく増加した。このガラス組成
物においても前記実施形態1の方法でファイバ化が図ら
れ、かつ前記実施形態1と同様な発振効率を持つレーザ
特性及び磁気特性が得られた。
及びLa2O3組成を加えたガラス組成物である。このガ
ラス組成物においても、図1と同様な蛍光スペクトルが
得られた。このガラス系では、酸化イットリウム、及び
酸化ランタン組成の増加、及び、最適な雰囲気ガス組成
の組み合わせにより蛍光強度の増大が達成できた。特
に、酸化イットリウム組成が5モル(mol)%以上、
また、酸化ランタン組成が7モル(mol)%以上のガ
ラス組成物で、雰囲気ガスの酸素濃度が0.01〜5%
の範囲では蛍光強度が著しく増加した。このガラス組成
物においても前記実施形態1の方法でファイバ化が図ら
れ、かつ前記実施形態1と同様な発振効率を持つレーザ
特性及び磁気特性が得られた。
【0080】表2のガラス組成物における酸化イットリ
ウム、及び酸化ランタン組成の増大に伴う蛍光強度の増
大は、ガラス中のCr4+イオンの増加に起因する。
ウム、及び酸化ランタン組成の増大に伴う蛍光強度の増
大は、ガラス中のCr4+イオンの増加に起因する。
【0081】即ち、Cr4+イオンの配位子場をCrと共
にコドープしたツリウム、ジルコニウム、ハフニウムイ
オン及び3b族金属元素のイットリウム、及びランタン
イオンにより制御できることを示している。即ち、この
ガラス系ではCr4+イオンを制御する組成範囲が格段に
広がり、前記実施形態1に比べると、より効果的な制御
が可能である。
にコドープしたツリウム、ジルコニウム、ハフニウムイ
オン及び3b族金属元素のイットリウム、及びランタン
イオンにより制御できることを示している。即ち、この
ガラス系ではCr4+イオンを制御する組成範囲が格段に
広がり、前記実施形態1に比べると、より効果的な制御
が可能である。
【0082】飽和磁化が1.5emu/gの値を持つ本
発明のガラス組成物を、前記粉砕器を用いて粉砕し、粉
砕粒子サイズが1μm以下のガラス粉末を作製し、これ
をエポキシ樹脂5重量%と混練した。次に、この混合物
を非磁性金型内に入れ加圧方向と印加磁場方向とを直角
にし、加圧力3.5ton/cm2、印加磁場13kGの
条件で120℃×1時間加熱して圧縮成形した。この磁
石は密度が4.5g/cm3、磁気特性は飽和磁化(4π
Is)280ガウス(G)、残留磁束密度(4πIr)
247ガウス(G)、保磁力650エルステッド(O
e)であった。この様にして製造した粉末磁石は切削加
工ができた。
発明のガラス組成物を、前記粉砕器を用いて粉砕し、粉
砕粒子サイズが1μm以下のガラス粉末を作製し、これ
をエポキシ樹脂5重量%と混練した。次に、この混合物
を非磁性金型内に入れ加圧方向と印加磁場方向とを直角
にし、加圧力3.5ton/cm2、印加磁場13kGの
条件で120℃×1時間加熱して圧縮成形した。この磁
石は密度が4.5g/cm3、磁気特性は飽和磁化(4π
Is)280ガウス(G)、残留磁束密度(4πIr)
247ガウス(G)、保磁力650エルステッド(O
e)であった。この様にして製造した粉末磁石は切削加
工ができた。
【0083】(実施形態3)本発明の実施形態3(実施
例3)は、前記表4のガラス組成物(モル%)を前記実
形態1と同様の方法により合成した。
例3)は、前記表4のガラス組成物(モル%)を前記実
形態1と同様の方法により合成した。
【0084】このガラス系の特徴は、酸化カルシウム組
成が30モル(mol)%以下で、かつ、酸化シリコン
組成が最大50モル(mol)%含まれることである。
この組成物においても前記表1〜2のガラス組成物と同
様、図1に示される蛍光スペクトルが得られた。このガ
ラス組成物においても、前記実施形態1の方法でファイ
バ化が図られ、かつ前記実施形態1と同様な発振特性発
振効率を持つレーザ特性が得られた。また、このガラス
組成においても実施形態1及び2に比較すると残留磁束
密度及び保磁力が若干低下するものの磁気特性が発現
し、その応用として前記と同様の方法で粉末磁石の製造
ができた。
成が30モル(mol)%以下で、かつ、酸化シリコン
組成が最大50モル(mol)%含まれることである。
この組成物においても前記表1〜2のガラス組成物と同
様、図1に示される蛍光スペクトルが得られた。このガ
ラス組成物においても、前記実施形態1の方法でファイ
バ化が図られ、かつ前記実施形態1と同様な発振特性発
振効率を持つレーザ特性が得られた。また、このガラス
組成においても実施形態1及び2に比較すると残留磁束
密度及び保磁力が若干低下するものの磁気特性が発現
し、その応用として前記と同様の方法で粉末磁石の製造
ができた。
【0085】前記試料番号10のガラス組成物のCr含
有量を変化させた場合の蛍光測定の測定結果を表5に示
す。
有量を変化させた場合の蛍光測定の測定結果を表5に示
す。
【0086】本発明の製造方法を用いることにより、前
記全てのガラス組成で粉末永久磁石に適用でき、かつ、
Cr4+イオンを活性中心とするレーザあるいは光増幅器
が構成できる。
記全てのガラス組成で粉末永久磁石に適用でき、かつ、
Cr4+イオンを活性中心とするレーザあるいは光増幅器
が構成できる。
【0087】
【表1】
【0088】
【表2】
【0089】
【表3】
【0090】
【表4】
【0091】
【表5】
【0092】以上、本発明を実施形態(実施例)に基づ
き具体的に示したが、本発明は前記実施形態(実施例)
に限定されるものでなく、その要旨を逸脱しない範囲に
おいて種々変更可能であることは言うまでもない。
き具体的に示したが、本発明は前記実施形態(実施例)
に限定されるものでなく、その要旨を逸脱しない範囲に
おいて種々変更可能であることは言うまでもない。
【0093】
【発明の効果】本願によって開示される発明のうち代表
的なものによって得られる効果を簡単に説明すれば、以
下のとおりである。
的なものによって得られる効果を簡単に説明すれば、以
下のとおりである。
【0094】本発明のガラス組成物を用いたレーザある
いは光増幅器を構成すれば、光通信で最も重要な1.3
〜1.5μmを含む実用通信波長領域を全てカバーで
き、これまでない画期的なレーザあるいは光増幅器が得
られる。また、本発明のガラス組成物は、粉末磁石とし
ても用いることができる。
いは光増幅器を構成すれば、光通信で最も重要な1.3
〜1.5μmを含む実用通信波長領域を全てカバーで
き、これまでない画期的なレーザあるいは光増幅器が得
られる。また、本発明のガラス組成物は、粉末磁石とし
ても用いることができる。
【図1】本発明の実施形態2の試料番号18(表3)の
ガラス組成物の発光スペクトルを示す図である。
ガラス組成物の発光スペクトルを示す図である。
【図2】本発明の実施形態1の試料番号11(表1)の
ガラス組成物の試料振動型磁気測定器により測定したヒ
ステリシスカーブである。
ガラス組成物の試料振動型磁気測定器により測定したヒ
ステリシスカーブである。
【図3】本発明による粉末永久磁石に使用するCrO2
微粒子分散ガラスの透過電子顕微鏡観察による模式図で
ある。
微粒子分散ガラスの透過電子顕微鏡観察による模式図で
ある。
【符号の説明】 1…CrO2微粒子が分散した本ガラスの磁性粉末、2
…針状のCrO2微粒子、3…本ガラス、4…CrO2微
粒子のサイズ。
…針状のCrO2微粒子、3…本ガラス、4…CrO2微
粒子のサイズ。
Claims (4)
- 【請求項1】 ベリリウム、マグネシウム、カルシウ
ム、ストロンチウム及びバリウムの炭酸塩又は酸化物の
1種もしくは複数種の化合物を主成分とするガラス組成
物において、クロムの4価イオン及びCrO2微粒子を
含有し、チタン、ジルコニウム、ハフニウムの中から選
ばれた少なくとも1種を含有することを特徴とするガラ
ス組成物。 - 【請求項2】 3b族金属元素を含有することを特徴と
する請求項1に記載のガラス組成物。 - 【請求項3】 坩堝中にベリリウム、マグネシウム、カ
ルシウム、ストロンチウム及びバリウムの炭酸塩又は酸
化物の1種もしくは複数種の化合物に、金属クロム、ク
ロム酸化物、クロム硫化物、クロム塩化物、硝酸クロ
ム、水酸化クロム及びクロム有機物等の1種もしくは複
数種の化合物を含むクロムドープガラス原料を配合する
工程と、前記クロムドープガラス原料を大気、不活性ガ
ス、酸素ガス、一酸化炭素ガス、二酸化炭素ガスから1
種もしくは複数種を選んだガスの雰囲気中で加熱溶融す
る工程と、前記クロムドープガラス原料をガラス転移温
度以上で、かつ、軟化点温度以下の温度に再加熱する工
程を有することを特徴とするガラス組成物の製造方法。 - 【請求項4】 請求項3に記載されるガラス組成物の製
造法で形成されたガラス組成物を粉砕して得たガラス粉
末をゴム又は有機樹脂から成るバインダと混合し、加圧
方向と印加磁場方向とが直角になるような磁界中で圧縮
成形する工程を有することを特徴とするガラス組成物の
製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP26339295A JPH09110459A (ja) | 1995-10-12 | 1995-10-12 | ガラス組成物及びその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP26339295A JPH09110459A (ja) | 1995-10-12 | 1995-10-12 | ガラス組成物及びその製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09110459A true JPH09110459A (ja) | 1997-04-28 |
Family
ID=17388862
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP26339295A Pending JPH09110459A (ja) | 1995-10-12 | 1995-10-12 | ガラス組成物及びその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH09110459A (ja) |
-
1995
- 1995-10-12 JP JP26339295A patent/JPH09110459A/ja active Pending
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