Магнитооптическое стекло

Изобретение относится к области оптического материаловедения, в частности к магнитооптическим стеклам, содержащим оксид тербия, для использования в качестве устройств, работающих на принципе эффекта Фарадея. Изобретение позволяет проводить синтез стекла с высокой постоянной Верде V (более 0,38 угл.мин/см·Э на длине волны 632.8 нм) при низком поглощении на рабочей длине волны (α1064<0,002 см-1) и низкой склонности к кристаллизации, позволяющей получать магнитооптическое стекло традиционными методами оптического стекловарения. Полученный уровень свойств достигается составом магнитооптического стекла, включающего, мол.%: Тb2O3 20-31, SiO2 5-15, В2О3 25-33, Аl2O3 12-15, GeO2 15-25. 2 табл.

 

Изобретение относится к составам магнитооптических стекол, обладающих высоким значением постоянной Верде V, которые могут быть использованы в оптическом приборостроении для изготовлении устройств, работающих на принципе эффекта Фарадея.

Известны магнитооптические силикоборатные стекла, содержащие, мас.%: SiO2 2.4-11.7; В2О3 11.7-40.5; CaO 0.4-17.3; Tb4О7 22.5-44.9; ZrO2 1.6-6.0 [1].

Наиболее близкими к изобретению являются стекла, включающие, мол.%: Тb2O3 25-30; Аl2О3 10-20; SiO2 15-27.5; В2O3 10-27.5 [2]. Однако такие стекла обладают сравнительно низкой постоянной Верде V, не превышающей 0.312 и 0.103 угл.мин/см·Э на длинах волн 632.8 и 1064 нм соответственно.

Цель изобретения - обеспечение высокой постоянной Верде V при минимальном поглощении на рабочей длине волны и низкой склонности к кристаллизации, позволяющей получать магнитооптическое стекло традиционными методами оптического стекловарения.

Достигается это тем, что стекло содержит компоненты в соотношении, мол.%:

Тb2О3 20-31

Аl2O3 12-15

SiO2 5-15

GeO2 15-25

В2O3 25-33

Сырьевые материалы использовали в виде оксидов GeO2 и SiO2 (осч), Н3ВО3 (хч), Аl(ОН)3 (чда). Тb2O3 вводили в шихту через Tb4O7 марки (Е). Варку стекол проводили в электрических лабораторных печах сопротивления в платиновых тиглях объемом 300 мл при 1350-1450°С в течение 2 ч. Варку осуществляли в сосуде из дисперсионно упрочненной платины с регулированием окислительно-восстановительных условий варки и размешиванием стекломассы платиновой мешалкой. Засыпка шихты осуществлялась последовательно порциями по мере ее развара. Расплав стекла отливали в металлическую форму и отжигали в муфельной печи при температурах 450-550°С в зависимости от состава. Составы стекол и значения их постоянной Верде приведены в табл.1.

Получение оптических стекол с высоким содержанием редких земель связано со значительными технологическими трудностями, вызванными явлениями ликвации и кристаллизации, а в силикатных системах - и с высокой температурой варки порядка 1600°С [3]. Благодаря варьированию содержания основных компонентов и введению GeO2, удается минимизировать кристаллизационную способность стекол и снизить температуру варки до 1450°С. Оптимизация состава и подавление зарождения кристаллов и их роста в процессе варки и выработки (перемешивание стекломассы винтовой мешалкой, высокая скорость выработки стекломассы, снижение максимальной температуры отжига при увеличении его длительности) обеспечили возможность получения стекол оптического качества вплоть до 31 мол.% Тb2О3.

Таблица 1
Составы и значения постоянной Верде стекол
Состав, мол.% V, угл.мин/см·Э
Tb2O3 GeO2 В2O3 SiO2 Аl2O3 632.8 нм
1 20 20 33 15 12 0,210
2 25 15 30 15 15 0,260
3 30 15 27 15 13 0,380
4 30 25 25 5 15 0,380
5 31 25 25 5 14 0,385

Наибольшее значение постоянной Верде (V=0.410 угл.мин/см·Э) получено для стекла состава, мол.%: Тb2O3 33; GeO2 25; В2O3 27; SiO2 5; Аl2О3 12, с максимально возможным содержанием Тb2О3, однако получение стекла оптического качества этого состава затруднительно вследствие его высокой кристаллизационной способности. Небольшое, на 2 мол.%, снижение содержания оксида тербия позволяет получить стекло состава 5 оптического качества, свойства которого приведены в табл.2. Постоянная Верде этого стекла составляет 0,385 угл.мин/см·Э при низкой величине поглощения (α1064≈0,001 см-1), которое находится на уровне промышленных лазерных фосфатных стекол, активированных Nd3+.

Таблица 2
Константа Верде V, неактивное поглощение а, показатель преломления nе, число Аббе Ve, плотность ρ и концентрация NTb ионов Тb3+ в стекле №3
Тb2О3 мол.% V, угл.мин/см·Э α, см-1 nе Ve ρ, г/см3 NTb, ион/см3
λ, нм
632.8 1064 632.8 1064
31 0,385 0,108 0,001 0,001 1,8033 46.67 5,54 11,38·1021

Источники информации

1. United States Patent №3,935,020, С03С 3/04; С03С 3/08 «Стекла с фарадеевским вращением» Emil W.Deeg, David A. Krohn; Robert E. Graf. Заявитель: American Optical Corporation. Дата публикации: 27.01.1976.

2. United States Patent №3,971,723, H01F 1/00; С03С 3/04; С03С 3/08; С03С 3/30 «Стекло для фарадеевских вращателей» Hidemi Tajima; Yoshiyuki Asahara; Tetsuro Izumitani. Заявитель: Ноуа Glass Works, Ltd. Дата публикации: 27.07.1976.

3. Зарубина Т.В., Петровский Г.Т. Отечественные магнитооптические стекла // Опт. журн. - 1992. - №11. - С.48-52.

Магнитооптическое стекло, включающее Тb2О3, SiO2, В2О3, Аl2О3, отличающееся тем, что в состав стекла дополнительно введен GeO2 при следующих соотношениях компонентов, мол.%:

Тb2O3 20-31
SiO2 5-15
В2О3 25-33
Аl2O3 12-15
GeO2 15-25


 

Похожие патенты:
Изобретение относится к составам стекла, используемого в оптическом приборостроении. .
Изобретение относится к составам стекол, используемых в производстве оптических приборов, лазерной технике. .
Стекло // 2316485
Изобретение относится к составам стекла, используемого, преимущественно, в электротехнике. .
Изобретение относится к составам стекловидных покрытий для нанесения на строительные материалы на основе гидравлических, жидкостекольных, фосфатных вяжущих. .

Стекло // 1761701

Изобретение относится к оптическим стеклам, которые могут быть использованы в массовой кино-фотооптике. .

Изобретение относится к оптическому стеклу, в частности к составам оптических стекол для градиентной оптики. .

Стекло // 2612380
Изобретение относится к производству стекол, которые могут быть использованы, например, для изготовления плафонов люстр. Стекло содержит, мас. %: SiO2 30,0-35,0; Al2O3 1,0-2,0; CdO 37,0-40,0; SnO2 2,0-2,8; один оксид из группы Li2O, Na2O, K2O 24,2-26,0. Технический результат – снижение температуры варки стекла. 1 табл.

Стекло // 2614762
Изобретение касается составов стекла, которое может быть использовано для изготовления ваз, декоративных панно, сувениров. Стекло содержит, мас.%: PbO 31,0-32,0; TiO2 3,0-4,0; ZrO2 3,5-4,5; K2O 1,6-2,53; Na2O 1,0-2,1; Al2O3 1,0-1,8; SiO2 29,5-30,4; BaO 17,82-18,76; CaO 3,7-4,5; Nb2O5 1,48-2,22; SnO2 1,74-1,98. Технический результат - повышение термостойкости. 1 табл.

Изобретение относится к стеклам, предназначенным для применения в твердотельных лазерах, в частности в короткоимпульсных лазерах с высокой пиковой мощностью. Технический результат – увеличение ширины полосы излучения редкоземельных ионов, используемых в качестве генерирующих ионов в активных средах твердотельных лазеров на стекле, особенно в композициях стекол на фосфатной основе. Фосфатное стекло содержит следующие компоненты, мол.%: P2O5 50,00-70,00; B2O3 2,00-10,00; Al2O3 1,00-5,00; SiO2 1,00-5,00; Nd2O3 0,10-5,00; Yb2O3 0,10-35,00; La2O3 0,00-20,00; Er2O3 0,00-5,00; CeO2 0,00-20,00, где отношение Yb2O3 к Nd2O3 составляет 1-25 или 0,100-0,333. 5 н. и 19 з.п. ф-лы, 4 ил., 6 табл.

Изобретение относится к производству стекол, используемых, преимущественно, в электронной и радиотехнической промышленности. Легкоплавкое стекло содержит, мас. %: PbO 62,2-64,8; B2O3 17,0-21,0; SiO2 6.0-7,0; Nd2O3 0,8-1,2; GeO2 9,0-11,0. Технический результат - уменьшение количества PbO при сохранении температуры размягчения стекла.

Изобретение относится к области оптического материаловедения, в частности к фосфатным стеклам, которые могут использоваться в качестве активных сред лазеров (в том числе волоконных) и усилителей лазерных импульсов сверхкороткой длительности, генерирующих в ближней инфракрасной области спектра. Технический результат - обеспечение эффективной широкополосной люминесценции в интервале длин волн 980-1070 нм и пригодность для использования в качестве активной среды лазера и лазерных усилителей. Фосфатное стекло, содержащее оксиды фосфора Р2О5, кремния SiO2, алюминия Al2O3, бора B2O3, неодима Nd2O3, калия К2О и бария ВаО, дополнительно содержит оксид иттербия Yb2O3 при следующем соотношении компонентов, мол.%: P2O5 45,32-56,78, SiO2 1,98-9,73, Al2O3 6,05-11,67, B2O3 5,35-20,5, K2O 12,41-18,43, ВаО 6,1-9,71, Yb2O3 0,15-0,59, Nd2O3 0,73-1,52. 8 пр., 1 табл., 1 ил..

Изобретение относится к области оптического материаловедения, в частности к магнитооптическим стеклам, содержащим оксид тербия, для использования в качестве устройств, работающих на принципе эффекта Фарадея

Наверх