JPS6144733A - 赤外線透過用ハライドガラス - Google Patents

赤外線透過用ハライドガラス

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JPS6144733A
JPS6144733A JP16701184A JP16701184A JPS6144733A JP S6144733 A JPS6144733 A JP S6144733A JP 16701184 A JP16701184 A JP 16701184A JP 16701184 A JP16701184 A JP 16701184A JP S6144733 A JPS6144733 A JP S6144733A
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JP
Japan
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glass
mol
rbx
halide
elements
Prior art date
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Pending
Application number
JP16701184A
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English (en)
Inventor
Junji Nishii
準治 西井
Takashi Yamagishi
山岸 隆司
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Nippon Sheet Glass Co Ltd
Original Assignee
Nippon Sheet Glass Co Ltd
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Publication date
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Pending legal-status Critical Current

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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C03GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03CCHEMICAL 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
    • C03C3/00Glass compositions
    • C03C3/32Non-oxide glass compositions, e.g. binary or ternary halides, sulfides or nitrides of germanium, selenium or tellurium
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C03GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03CCHEMICAL 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
    • C03C13/00Fibre or filament compositions
    • C03C13/04Fibre optics, e.g. core and clad fibre compositions
    • C03C13/041Non-oxide glass compositions

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  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
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  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Geochemistry & Mineralogy (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Glass Compositions (AREA)

Abstract

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

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、可視から遠赤外の幅広い波長領域において透
明なハライドガラスに関するものである。
〔従来技術〕
今日、研究開発が一層活発化している光ファイバーの用
途は情報伝送(通信)媒体及び赤外線工用ファイバーの
素材としては、すでに実用化されている石英ガラスをは
じめゲルマニア(Ge02) 、1%ガラス、7フ化ジ
ルコニウム(ZrF4)系ガラスなどが研究されている
。しかしながらこれらのガラスファイバーの光透過領域
はガラス骨格の格子振動に基づく光の吸収が長波長領域
で生じるため可視光領域から近赤外光領域(2〜IIμ
m)に限られ、エネルギー伝送体としては使えないもの
であった。
ここでψμm以上の中赤外から遠赤外にかけて透明な材
料でファイバーができればCO2レーザ−(波長10.
Attm ) 、Go レーザー(波長r、、zμm)
などから発振される光エネルギーを伝送することができ
、医療用、産業用加工機器の光導波路への応用が可能と
なるためその開発が行なわれてきている。
現在までに報告されているエネルギー伝送用ファイバー
にはハライド結晶、カルコゲナイドガラス、金属中空導
波路の3つがある。
ハライド結晶としては、クリラムハライド(TIBr−
Tl!I)、銀ハライド(Ag(J−AgBr)の多結
ノ体、ヨウ化セシウム(O8I)の単結晶体のλつが2
るが前者は結晶粒界での散乱、後者は格子欠陥−・の散
乱などが原因で低損失化が困難であると言オれており、
また両者共に製造工程が非常に複雑゛あるという欠点が
あった。
一方力ルコゲナイドガラスは、その材料が有)る本質的
な特徴である構造欠陥に基づく吸収、ノび不純物による
吸収のために低損失化が困難で2つ、また透過波長域も
g〜9μmが限界であった。
また金属中空導波路はその製造工程が複雑で−り、数m
以上の長尺ものができず、さらに伝送(失の低減化が極
めて難しいという欠点があった。
エイ・ルギー伝送用ファイバーの材料として最N有力な
ものは非7ツ化物系のハライドガラスでΔると言われて
いる。それは、塩素、臭素、ヨウっけ原子量が非常に大
きく、そのためこれらのバーイド化合物のほとんどは1
3μm以上の遠赤外ま1透明であるという性質を有し、
またガラス体でjれば結晶体でみられる散乱損失が非常
に小さく、陽   カルコゲナイドガラスの様な構造欠
陥がなく、され   らに製造工程の簡略化が期待され
るためである。
Cしかしioμm以上の遠赤外領域まで透明で、かつI
:1   ファイバー化可能な程度に安定なハライドガ
ラスで   は未だに報告されていないのが現実である
。例えば古典的によく知られている塩化亜鉛(ZnC1
2)ガr   ラスは著しい潮解性を有するため実用化
は困難で!   あり、その他項化ビスマス(Bi06
3)系i ラフ、 、Xb   化鉛(Pt)Br2)
 系ガラスなどもガラス転移温度が60℃以下と低いた
めにパワー伝送中に軟化又は結し   晶化する恐れが
あった。
員   〔発明が解決しようとする問題点〕本発明は上
記の種々の欠点を除去するためになら   されたもの
であり、可視から10μm以上の広い波b   長領域
に渡って透明であり、かつ潮解性を示さず、靴   ガ
ラス転移温度が高く、かつ製造が容易なハライドガラス
を得ることを目的としてし)る。
?  〔問題点を解決するための手段〕b    本発
明は上記問題点を解決するために、塩素、臭素およびヨ
ウ素からなる群より選んだ少なくとも1種のハロゲン元
素をXとして表わした場合に、モル%で表わして KX      O〜+2t RbX      0−211 srx22〜30 (idX2     J4Z−3;3 BaX2     J’〜110 pbx2     o〜23 ただし  5rX2+BaX2     / /”−1
I2KX+RbX            ざ〜2乙K
X+Rt)X+5rX2+CdX2+BaX2+PbX
2  90〜100でありかつガラス中の塩素元素の数
をガラス中のハロゲン元素の数に対する割合で表わした
場合ざ6〜100%となる赤外線透過用ハライドガラス
を提供する。
ここで、Qd、BaおよびSrはClイオン等ハライド
イオンと共にガラス中に存在しても波長λ、S〜/Sμ
mの赤外領域において何ら吸収をもたず、又ガラスに潮
解性が生じるようなことがないために本発明のガラスの
主要成分として使用される。又SrおよびBaは共存す
ることによってガラス化傾向を向上させることができる
効果も有する。
以下に本発明のガラスの組成限定値およびその理由を述
べる。
まず陽イオン成分の限定理由を述べるが、本発明の赤外
線透過用ハライドガラスに含まれるノ・ロゲンイオン(
Cl、Br、I)  をXと総称して説明する。
ここでXはCA!+Br十Iの意味合であり■とはKC
l+KBr+KIとしても表わせる。ガラス中の0dX
2の含有量は3’l−!;3モル%、B aX 2の含
有量はg〜さらに各成分の含有量をcax2 tto〜
30モル%、BaX2 / 2〜3 A % ル%、5
rx2’l”−2!; モル%、ここでBaX2と5r
x2の合計を、20〜3gモル%、に限定し、かつBa
X2と5rX2のモル比をt対/から3対2に保つこと
によってより一層安定なガラス体が得られる。
0dX2、BaX2および5rX2の各成分の含有量が
上記限定範囲を外れると融液からの冷却過程における結
晶化速度が速くなるため安定なガラス体を得ることが困
難になる。
又ガラス形成助剤用陽イオン成分として作用する■、 
RbXおよびPbX2はClイオン等ハロゲンイオンと
共にガラス中に存在しても波長2.3−20μmの赤外
領域において何ら吸収をもたず、又ガラスに潮解性が生
じるよ・)なことのないガラス中に含ませることが好ま
れる成分である。
本発明のガラスのKXの含有量は0〜21モル%、Rb
Xの含有量はO−2’lモル%であり、かつKXとRb
Xとの含有量の合計は、!’−、24モル%である。ま
た各成分の含有量をKXj−/jモル%、RbX3−/
、2モル%、ここで■とRbXの合計を70〜20モル
%に限定することによってより一層安定なガラス体が得
られる。また本発明のガラスとしてpbx2の含有量は
0−23モル%、好ましくは2〜/7モル%である。■
、 RbXおよびpbx2 の各成分共に上記限定範囲
を外れると、ガラスを作成するための融液の冷却過程に
おける結晶化速度が速くなるため安定なガラス体を得る
ことが困難になる。
また本発明のガラスには、その赤外線透過特性を変化さ
せず、かつ結晶化に対する安定性を変化サセナイ範囲’
T: Li+Na+Os、TA!tAg+Znなどの陽
イオン成分を上記ガラスに添加することができる。
例えばその添加可能範囲はLiX O−1、NaX o
〜10゜C8X 0〜g、TIX O〜10.AgX 
Oんざ、znx2o〜y各モル%であり、かつこれら全
添加物の合計は10モル%以下である。各添加物を各限
定範囲より多く含有させたり、また全添加物の合計が7
0モル%以上になるとガラス作成時の融液が濁ったり、
結晶化しやすくなるため本発明のガラスの特性を失う。
又本発明のガラスを構成するための陰イオン成分として
は塩素イオンが好まれ使用されるが、一部分をBrt工
などの他のハロゲンイオンと置換することが可能である
。ここで本発明のガラスを構成するための陰イオン成分
の割合はGl #;〜100モル%である。ここでO/
の含有量がざ乙モル%未満では融液が濁ったり、結晶化
しやすくなったりする欠点となる。又置換することの出
来るBrの含有量としては0−74モル%、■の含有量
トしては0〜70モル%が好まれる。ここでBrおよび
工の含有量が上記限定範囲をこえると融液が濁ったり、
結晶化しやすくなったりする。
次に本発明を実施例に基づいてさらに詳細に説明する。
〔実 施 例〕
実施例/ ガラス原料に用いるハロゲン化合物はすべて/20°C
乾燥器中で2日間以上乾燥した高純度の無水結晶を用い
た。CdCl2 Q 4 モk f−* BaO11p
、 −21モル%z 5rCJ29 %/l’ % z
 KClざ% ル% 、Rb(Jざモル%、 Pb01
2gモル%の割合になるように調合したCd(J2−B
aC/2−8rGj?2−K(J−Rb(J−PbCA
’g混合粉末を直径iomm、長さs:smm の石英
試験管に入れ、塩素ガス雰囲気中で200”C12時間
の乾燥を行なった。その後炉温を速やかにsro”cに
昇温して該混合粉末を溶融し、融液中へ毎分10CCの
塩素ガスを吹き込みながら約ψ時間の溶融を行なった。
その後塩素を止め毎分10CCの乾燥窒素を約10分間
融液中へ吹き込んだ。得られた融液を/ !; O′C
K予熱され、約へ/mmの平行間隔をもたせた真鍮板の
間に流し込んでたて30mm、よこ’10mm、厚さ八
/mm の急冷体を得た。この急冷体。
は速やかに150°Cの乾燥器中に収納され、毎分/°
Cの速度で徐冷された。
得られた急冷体のX線回折図形を第1図の(aJに示す
。第1図の(alから明らかなように本急冷体には結晶
質の場合に見られる鋭いピークが観測されていないこと
から、この材料はガラス体であることが確認された。ま
たこの材料の示差熱分析を行なったところ第2図に示す
ように733°C付近にガラス転移点(Tg)が観測さ
れ、このことからもこの材料がガラス体であることが確
認された。さらに直接透過法によって測定したこの材料
の赤外透過特性図を第3図に示す。第3図よりこの材料
は波長2.5〜lSμmの範囲に渡って何ら吸収をもた
ないことがわかった。第3図において2.5〜75μm
においても20−23%の透過光の減少が見られるが、
これは試料表面状態の不備に原因する乱反射によるもの
と考えられ本質的な吸収とは考えられない。
またこの材料は50°C以上の空気中に放置しておいて
も表面の変質は全く観察されず、また室温で大気中に放
置しておいても表面が若干曇る程度で、潮解現象は全く
観察されなかった。
実施例!〜// 実施例/と全く同じ原料を用いて第1表に示すような割
合に調合されたCd072−Ba(J2−3r(J2−
KCl−RbCl−PbC12混合粉末を、実施例/と
全く同様な方法で乾燥、溶融、冷却して、第1表に示す
ような厚味のガラス材料を得た。この材料がガラス状態
であることは、偏光顕微鏡観察によって異方性結晶特有
の散乱が観察されないこと、X線回折図形に結晶質特有
の鋭いピークが現われないこと、及び示差熱分析8cよ
ってTgが観測されることなどの方法で確認した。示差
熱分析によって測定された各ガラスのTgを第1表に示
す。各材料の赤外線透過特性を調べたところ、実施例/
と同様に波長2.!;−/タμmの範囲には何ら吸収を
生じなかった。代表例として実施例2の材料の赤外透過
特性を第1図に示した。又得られた実施例2〜ツノの各
材料の耐候性は実施例/とほぼ同様の結果を示し潮解性
は全く観察されなかった。
実施例12〜31 実施例1と同様に/20”Cで2日間以上乾燥した第1
表に示す各種原料を用いて第1表に示す様な割合に調合
した実施例72〜3/の各混合粉末を実施例/とほぼ同
様な方法で乾燥、溶融、冷却して第1表に示すような厚
味のガラス材料を得た。材料がガラス質であることの確
認は実施例/〜//と同様な方法で行なった。ただし溶
融の際の雰囲気は、実施例12〜/7の場合は塩素雰囲
気で、実施例1ざ〜3/の場合は窒素雰囲気で行なった
。これらの材料の耐候性は実施例/の材料と大差はなく
、潮解性は全く観察されなかった。
比較例/〜5 実施例1と同様の原料を用いて第1表に示す様な割合に
調合した比較例/〜Sの各混合粉末を実施例1と同様な
方法で乾燥、溶融、冷却して厚さ0.2mm  以下の
不透明白色の材料を得た。これらの材料は、X線回折図
形において鋭い回折ピークが観察されることから結晶質
であることがわかった。代表例として比較例/及びSの
X線回折図形を第1図の(b)、(C)に示す。またこ
れらの材料の赤外線透過率は波長2゜!−25μm の
範囲では5%以下であった。
〔発明の効果〕
以上説明した様に、本発明の赤外透過用ハライドガラス
は最長lSμmまでの波長の赤外線を透過することがで
きた。また厚さ/mm以上の板状ガラスを比較的容易に
作製することができ、130″C以上の高いガラス転移
点を示した。以上の理由により本発明の赤外透過用ハラ
イドガラスは波長10.6μmのco2レーザー光線及
び5.2μmのCOレーザー光線などのパワー伝送とし
て利用できるばかりか、低温部での赤外線温度計用光導
波路などへの応用が可能である。
第7表つづき(1) 第1表つづき(2) 第1表つづき(3) 第1表つづき(4) +、窃i−>動車φ皺帆 折開形である。第2図は実施例1の材料の示差熱分析曲
線図である。第3図および第1図は各々実施例/及び2
の赤外透過特性図である。
口前^= 20(&) 第 1 図 第2図

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)塩素、臭素およびヨウ素からなる群より選んだ少
    なくとも1種のハロゲン元素をXとして表わした場合に
    、モル%で表わして KX 0〜24 RbX 0〜24 SrX_2 2〜30 CdX_2 34〜53 BaX_2 8〜40 PbX_2 0〜23 ただしSrX_2+BaX_2 11〜42KX+Rb
    X 8〜26 KX+RbX+SrX_2+CdX_2+BaX_2+
    PbX_2 90〜100でありかつガラス中の塩素元
    素の数をガラス中のハロゲン元素の数に対する割合で表
    わした場合86〜100%となる赤外線透過用ハライド
    ガラス。
  2. (2)塩素、臭素およびヨウ素からなる群より選んだ少
    なくとも1種のハロゲン元素をXとして表わした場合に
    、モル%で表わして KX 5〜12 RbX 5〜12 SrX_2 4〜25 CdX_2 40〜50 BaX_2 12〜36 PbX_2 2〜17 ただしSrX_2+BaX_2 20〜38SrX_2
    /BaX_2 2/3以下 KX+RbX 20以下 を有する 特許請求の範囲第1項記載の赤外線透過用ハライドガラ
    ス。
  3. (3)塩素、臭素およびヨウ素からなる群より選んだ少
    なくとも1種のハロゲン元素をXとして表わした場合に
    、モル%で表わして L1X 0〜8 NaX 0〜10 AgX 0〜8 CSX 0〜8 TlX 0〜10 ZnX_2 0〜8 を有する特許請求の範囲第1項又は第2項記載の赤外線
    透過用ハライドガラス。
  4. (4)ガラス中の臭素元素およびヨウ素元素の数をガラ
    ス中のハロゲン元素の数に対する割合で示した時 臭素 0〜14% ヨウ素 0〜10% を有する特許請求の範囲第1項ないし第3項記載の赤外
    線透過用ハライドガラス。
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Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS58204840A (ja) * 1982-02-18 1983-11-29 サントル・ナシオナル・ド・ラ・ルシエルシユ・シア−ンテイフイク(セ・エヌ・エ−ル・エス) ハロゲンガラス
JPS59167012A (ja) * 1983-03-12 1984-09-20 Agency Of Ind Science & Technol プラズマcvd装置
JPS60246242A (ja) * 1984-05-18 1985-12-05 Nippon Sheet Glass Co Ltd 赤外線透過用ハライドガラス

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