Магнитооптическое стекло


 


Владельцы патента RU 2452698:

Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Российский химико-технологический университет им. Д.И. Менделеева (РХТУ им. Д.И. Менделеева) (RU)

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. .
Наверх