JPS6351982B2 - - Google Patents
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- JPS6351982B2 JPS6351982B2 JP4642784A JP4642784A JPS6351982B2 JP S6351982 B2 JPS6351982 B2 JP S6351982B2 JP 4642784 A JP4642784 A JP 4642784A JP 4642784 A JP4642784 A JP 4642784A JP S6351982 B2 JPS6351982 B2 JP S6351982B2
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Classifications
-
- 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
- C03C3/00—Glass compositions
- C03C3/12—Silica-free oxide glass compositions
- C03C3/16—Silica-free oxide glass compositions containing phosphorus
- C03C3/17—Silica-free oxide glass compositions containing phosphorus containing aluminium or beryllium
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- Chemical & Material Sciences (AREA)
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- Glass Compositions (AREA)
Description
この本発明は1.5μm付近に発振波長を有するレ
ーザガラスに関するものである。 従来、レーザガラスとして実用に供されてきた
のはNd3+を活性イオンとするものがほとんどで
あつた。これは、1.05μm付近に発振波長を有し、
レーザ核融合のエネルギドライバや、レーザ測距
器の光源として用いられている。ところが最近に
なつて、1μm付近の波長は目に対して有害である
ことから、用途によつては重要な問題となつてき
ている。 これに対し、Er3+を活性イオンとするレーザガ
ラスは目に安全な1.5μm付近に発振波長を有して
いる。ところで、Er3+の1.5μm付近の発光はEr3+
の 413/2→ 415/2の遷移に伴うものであり、
いわゆる３準位のレーザ動作に対応する。したが
つて、反転分布を形成するためには少なくとも
Er3+の全イオン数の1/2を励起する必要があるこ
とから、Er3+の蛍光寿命が長く、かつEr3+の濃度
が低いことが望ましい。しかし、この場合は励起
のポンピング光の吸収効率も小さくなるため、
Er3+の反転分布を達成するにはエネルギ伝達を利
用した増感が是非とも必要となる。このような増
感効果をもつイオンとしてはYb3+が有効である。
しかし、Yb3+は1μm付近にしか吸収帯をもたな
いため、ガラスレーザの励起に一般に用いられる
Xeフラツシユランプの光を効率よく吸収しえな
い。そこで、Xeフラツシユランプの発光の紫外、
可視成分を吸収してYb3+を増感するイオンがさ
らに必要となる。このようなイオンとしては
Nd3+、Cr3+、Ce3+が有効である。 この発明は上記のことから、目に安全な発振波
長を有し、しかも長い蛍光寿命と大きい誘導放出
断面積と小さい屈折率温度係数とをもち、高速繰
返し発振が可能なレーザガラスを提供することを
目的とするものである。 すなわち、この発明によるレーザガラスは、モ
ル％でP2O5 55〜75、Al2O3 ３〜10、K2O＋
Na2O＋Li2O 10〜20、BaO＋SrO＋CaO＋MgO
０〜15、Er2O3 0.01〜0.5、Yb2O3 ５〜９、
Nd2O3 ０〜0.5、Cr2O3 ０〜0.15、CeO2 ０〜３、
Nb2O5 0.2〜１からなる組成を有している。 以下、上記組成の限定理由について説明する。 P2O5は、55％以下ではガラスが失透しやすく、
75％以上ではガラス溶解時に揮発が多くて良好な
ガラスが得られないため、55〜75％が適当であ
る。Al2O3は、ガラスの化学的耐久性を向上させ
るのに３％以上必要であるが、10％をこえると
Er3+の発光の誘導放出断面積が減少して耐熱特性
（Athermal特性）がなくなるため、３〜10％が適
当である。アルカリ酸化物（K2O、Na2O、
Li2O）は、誘導放出断面積を増大させて耐熱特
性（Athermal特性）をもたせるが、化学的耐久
性を低下させるため、合計量で10〜20％が適当で
ある。アルカリ土類酸化物（BaO、SrO、CaO、
MgO）は、ガラスの失透傾向を抑制するのに添
加することが望ましいが、15％以上では逆に失透
しやすくなるため、合計量で15％以下が適当であ
る。Er2O3は、0.01％以下では発光の強度が小さ
くて実用性がないが、0.5％以上では濃度消光に
よる蛍光寿命の減少が著るしくポンピングによる
反転分布の形成が困難となつてレーザ発振のしき
い値が上昇してしまうため、0.01〜0.5％が適当
である。Yb2O3は、ポンピング光の吸収のために
５％以上は必要であつて、その量は多いほど望ま
しいが、上限はガラスの失透傾向により９％が限
度であるため、５〜９％が適当である。 Yb3+からEr3+へのエネルギ伝達効率はEr3+の
濃度の増加と共に大きくなるので、この点からは
Er2O3の濃度は大きい方が良いが、前述のような
３準位系の特徴からくる条件、すなわち、Er3+の
濃度が小さいほど反転分布が形成されやすいこと
から、Er2O3は0.01〜0.5％の範囲内で発振しきい
値の最小値が組成に応じて存在する。一方、レー
ザの出力はEr2O3の多い方が大きくなる。 Nd2O3は、可視域に強い吸収帯をもち、Xeフ
ラツシユランプの光を有効に吸収してNd3+→
Yb3+のエネルギ伝達によりYb3+を励起するが、
Er3+→Nd3+のエネルギ伝達過程も存在し、これ
はEr3+の励起エネルギを減少させるため、0.5％
以下が適当である。Cr2O3は、可視域に強い吸収
帯をもち、Cr3+→Yb3+のエネルギ伝達により
Yb3+を励起し、しかもこの場合Er3+→Cr3+のよ
うなEr3+の励起エネルギを減少させるエネルギ伝
達過程がないためより有効な増感剤であるが、
Cr3+→Yb3+のエネルギ伝達に伴つて放出される
フオノンよるガラスの温度上昇に伴う熱歪によつ
て上限が決まるため、0.15％以下が適当であり、
さらにCr2O3の最適値は0.01〜0.05％の範囲にあ
る。 CeO2は、ポンピング光の紫外成分を吸収して
Ce3+→Yb3+のエネルギ伝達によりYb3+を励起す
るが、３％以下が適当であり、さらにCeO2の最
適値は１〜３％の範囲にある。Nb2O5は、ソーラ
リゼーシヨンの防止剤として必要であり、0.2％
以上で効果があるが、１％以下で充分である。 Er3+レーザの発振波長である1.5μm付近は、ガ
ラス中に残留しているOH基による吸収がNd3+レ
ーザの1.06μm付近に比べて大きいため、OH基に
よる発光の消光が大きい。従つて、ガラスの製造
に際しては、充分な脱水（脱OH基）を行うこと
が重要である。発振特性を著しく悪化させないた
めに要求される残留OH濃度の上限は、3μmでの
ガラスの吸収係数で５cm-1以下である。 この発明の実施例（各成分はモル％）を次表に
示す。
ーザガラスに関するものである。 従来、レーザガラスとして実用に供されてきた
のはNd3+を活性イオンとするものがほとんどで
あつた。これは、1.05μm付近に発振波長を有し、
レーザ核融合のエネルギドライバや、レーザ測距
器の光源として用いられている。ところが最近に
なつて、1μm付近の波長は目に対して有害である
ことから、用途によつては重要な問題となつてき
ている。 これに対し、Er3+を活性イオンとするレーザガ
ラスは目に安全な1.5μm付近に発振波長を有して
いる。ところで、Er3+の1.5μm付近の発光はEr3+
の 413/2→ 415/2の遷移に伴うものであり、
いわゆる３準位のレーザ動作に対応する。したが
つて、反転分布を形成するためには少なくとも
Er3+の全イオン数の1/2を励起する必要があるこ
とから、Er3+の蛍光寿命が長く、かつEr3+の濃度
が低いことが望ましい。しかし、この場合は励起
のポンピング光の吸収効率も小さくなるため、
Er3+の反転分布を達成するにはエネルギ伝達を利
用した増感が是非とも必要となる。このような増
感効果をもつイオンとしてはYb3+が有効である。
しかし、Yb3+は1μm付近にしか吸収帯をもたな
いため、ガラスレーザの励起に一般に用いられる
Xeフラツシユランプの光を効率よく吸収しえな
い。そこで、Xeフラツシユランプの発光の紫外、
可視成分を吸収してYb3+を増感するイオンがさ
らに必要となる。このようなイオンとしては
Nd3+、Cr3+、Ce3+が有効である。 この発明は上記のことから、目に安全な発振波
長を有し、しかも長い蛍光寿命と大きい誘導放出
断面積と小さい屈折率温度係数とをもち、高速繰
返し発振が可能なレーザガラスを提供することを
目的とするものである。 すなわち、この発明によるレーザガラスは、モ
ル％でP2O5 55〜75、Al2O3 ３〜10、K2O＋
Na2O＋Li2O 10〜20、BaO＋SrO＋CaO＋MgO
０〜15、Er2O3 0.01〜0.5、Yb2O3 ５〜９、
Nd2O3 ０〜0.5、Cr2O3 ０〜0.15、CeO2 ０〜３、
Nb2O5 0.2〜１からなる組成を有している。 以下、上記組成の限定理由について説明する。 P2O5は、55％以下ではガラスが失透しやすく、
75％以上ではガラス溶解時に揮発が多くて良好な
ガラスが得られないため、55〜75％が適当であ
る。Al2O3は、ガラスの化学的耐久性を向上させ
るのに３％以上必要であるが、10％をこえると
Er3+の発光の誘導放出断面積が減少して耐熱特性
（Athermal特性）がなくなるため、３〜10％が適
当である。アルカリ酸化物（K2O、Na2O、
Li2O）は、誘導放出断面積を増大させて耐熱特
性（Athermal特性）をもたせるが、化学的耐久
性を低下させるため、合計量で10〜20％が適当で
ある。アルカリ土類酸化物（BaO、SrO、CaO、
MgO）は、ガラスの失透傾向を抑制するのに添
加することが望ましいが、15％以上では逆に失透
しやすくなるため、合計量で15％以下が適当であ
る。Er2O3は、0.01％以下では発光の強度が小さ
くて実用性がないが、0.5％以上では濃度消光に
よる蛍光寿命の減少が著るしくポンピングによる
反転分布の形成が困難となつてレーザ発振のしき
い値が上昇してしまうため、0.01〜0.5％が適当
である。Yb2O3は、ポンピング光の吸収のために
５％以上は必要であつて、その量は多いほど望ま
しいが、上限はガラスの失透傾向により９％が限
度であるため、５〜９％が適当である。 Yb3+からEr3+へのエネルギ伝達効率はEr3+の
濃度の増加と共に大きくなるので、この点からは
Er2O3の濃度は大きい方が良いが、前述のような
３準位系の特徴からくる条件、すなわち、Er3+の
濃度が小さいほど反転分布が形成されやすいこと
から、Er2O3は0.01〜0.5％の範囲内で発振しきい
値の最小値が組成に応じて存在する。一方、レー
ザの出力はEr2O3の多い方が大きくなる。 Nd2O3は、可視域に強い吸収帯をもち、Xeフ
ラツシユランプの光を有効に吸収してNd3+→
Yb3+のエネルギ伝達によりYb3+を励起するが、
Er3+→Nd3+のエネルギ伝達過程も存在し、これ
はEr3+の励起エネルギを減少させるため、0.5％
以下が適当である。Cr2O3は、可視域に強い吸収
帯をもち、Cr3+→Yb3+のエネルギ伝達により
Yb3+を励起し、しかもこの場合Er3+→Cr3+のよ
うなEr3+の励起エネルギを減少させるエネルギ伝
達過程がないためより有効な増感剤であるが、
Cr3+→Yb3+のエネルギ伝達に伴つて放出される
フオノンよるガラスの温度上昇に伴う熱歪によつ
て上限が決まるため、0.15％以下が適当であり、
さらにCr2O3の最適値は0.01〜0.05％の範囲にあ
る。 CeO2は、ポンピング光の紫外成分を吸収して
Ce3+→Yb3+のエネルギ伝達によりYb3+を励起す
るが、３％以下が適当であり、さらにCeO2の最
適値は１〜３％の範囲にある。Nb2O5は、ソーラ
リゼーシヨンの防止剤として必要であり、0.2％
以上で効果があるが、１％以下で充分である。 Er3+レーザの発振波長である1.5μm付近は、ガ
ラス中に残留しているOH基による吸収がNd3+レ
ーザの1.06μm付近に比べて大きいため、OH基に
よる発光の消光が大きい。従つて、ガラスの製造
に際しては、充分な脱水（脱OH基）を行うこと
が重要である。発振特性を著しく悪化させないた
めに要求される残留OH濃度の上限は、3μmでの
ガラスの吸収係数で５cm-1以下である。 この発明の実施例（各成分はモル％）を次表に
示す。
【表】
【表】
この発明は上記のように構成したので、目に安
全な1.5μm付近に発振波長を有し、しかも蛍光寿
命が長く、誘導放出断面積が大きく、屈折率温度
係数が小さく、そのため高速繰返し発振が可能で
ある等のすぐれた効果を有するものである。
全な1.5μm付近に発振波長を有し、しかも蛍光寿
命が長く、誘導放出断面積が大きく、屈折率温度
係数が小さく、そのため高速繰返し発振が可能で
ある等のすぐれた効果を有するものである。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ モル％で P2O5 55〜75 Al2O3 ３〜10 K2O＋Na2O＋Li2O 10〜20 BaO＋SrO＋CaO＋MgO ０〜15 Er2O3 0.01〜0.5 Yb2O3 ５〜９ Nd2O3 ０〜0.5 Cr2O3 ０〜0.15 CeO2 ０〜３ Nb2O5 0.2〜１ からなる組成を有するレーザガラス。 ２ Cr2O3がモル％で0.01〜0.05である特許請求
の範囲第１項記載のレーザガラス。 ３ CeO2がモル％で１〜３である特許請求の範
囲第１項記載のレーザガラス。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4642784A JPS60191029A (ja) | 1984-03-13 | 1984-03-13 | レ−ザガラス |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4642784A JPS60191029A (ja) | 1984-03-13 | 1984-03-13 | レ−ザガラス |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS60191029A JPS60191029A (ja) | 1985-09-28 |
| JPS6351982B2 true JPS6351982B2 (ja) | 1988-10-17 |
Family
ID=12746849
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4642784A Granted JPS60191029A (ja) | 1984-03-13 | 1984-03-13 | レ−ザガラス |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS60191029A (ja) |
Families Citing this family (13)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4929387A (en) * | 1988-08-31 | 1990-05-29 | Schott Glass Technologies, Inc. | Phosphate glass useful in high power lasers |
| US5032315A (en) * | 1989-04-03 | 1991-07-16 | Schott Glass Technologies, Inc. | Phosphate glass useful in high power lasers |
| JP2811811B2 (ja) * | 1989-10-03 | 1998-10-15 | 三菱電機株式会社 | 液晶表示装置 |
| US5225925A (en) * | 1991-01-23 | 1993-07-06 | Amoco Corporation | Sensitized erbium fiber optical amplifier and source |
| JP3498895B2 (ja) | 1997-09-25 | 2004-02-23 | シャープ株式会社 | 基板の切断方法および表示パネルの製造方法 |
| JP3494859B2 (ja) * | 1997-10-02 | 2004-02-09 | シャープ株式会社 | 液晶パネルおよびその製造方法 |
| CN101885583B (zh) * | 2010-06-11 | 2012-01-25 | 陕西科技大学 | 一种含铒红色玻璃的制备方法 |
| US8526475B2 (en) * | 2010-08-06 | 2013-09-03 | Schott Corporation | Broadening of rare earth ion emission bandwidth in phosphate based laser glasses |
| US9118166B2 (en) * | 2012-11-28 | 2015-08-25 | Schott Corporation | Tuning rare earth ion emission wavelength in phosphate based glasses using cerium oxide |
| US9006120B2 (en) * | 2012-11-28 | 2015-04-14 | Schott Corporation | Ultra-broad bandwidth laser glasses for short-pulse and high peak power lasers |
| CN108840564B (zh) * | 2014-12-16 | 2021-07-27 | 成都光明光电有限责任公司 | 无热光效应的磷酸盐激光钕玻璃 |
| US9834469B2 (en) * | 2016-02-02 | 2017-12-05 | Schott Corporation | Aluminophosphate glass composition |
| CN105924001A (zh) * | 2016-04-28 | 2016-09-07 | 华南理工大学 | 一种银纳米粒子均匀分布的Er3+/Yb3+共掺杂多组分磷酸盐玻璃材料及其制备方法 |
-
1984
- 1984-03-13 JP JP4642784A patent/JPS60191029A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS60191029A (ja) | 1985-09-28 |
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| Elbashar | A Rare Earth Doped Glass For Laser Medium Application: A Review. |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| EXPY | Cancellation because of completion of term |