高純度無水希土類イオン含有ガラスファイバープリフォームの作製

1996 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 08455349
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• Research Institution: Kyushu University
• Principal Investigator: 武部 博倫 九州大学, 大学院・総合理工学研究科, 助教授 (90236498)
• Keywords: 希土類イオン / ガリウム酸塩ガラス / 調製法 / 脱水 / 吸収 / 発光

Research Abstract

PbO-Bi_2O_3-Ga_2O_3(PBG)ガラスを調製するために,酸化物原料粉末を所定のモル比に配合し,800〜1000℃空気中で溶解した場合多量のOH基がガラス中に残存する。PBGガラスの調製プロセスにおいて(1)原料粉末の付着水除去,(2)フッ化物添加による原料中の構造水除去及び(3)乾燥雰囲気での溶解による水分混入の防止について検討した。xPbF_2・(40-x)PbO・40Bi_2O_3・20Ga_2O_3(モル比)を基本組成としPbF_2を10〜20mol%添加したバッチについて,500℃で2時間以上保持することで付着水を除去し,約500ppmのOHを含む乾燥O_2雰囲気で溶解することで,PBGガラス中のOH量を数十ppmまで低減することができた。PbF_2+H_2O→PbO+2HF↑の反応によりガラス融体中の水分がHFの形で揮発・除去され,乾燥O_2中での溶解により雰囲気からの水分の混入を防ぐことができたものと考えられる。Pr^<3+>またはYb^<3+>/Pr^<3+>を含有する脱水PBGガラスを調製し,吸光及び発光特性を評価した。Judd-Ofelt解析及び蛍光寿命の測定により,調製したPr^<3+>含有PBGガラスが1.3μm帯光通信ファイバー増幅器のために重要な遷移Pr^<3+>:^1G_4→^3H_4において,量子効率32%を有することがわかった。この値は原料Sを精製して調製した高純度Ge-Ga-Sガラスの50%に比べて小さいものの,現在標準として報告されているZrF_4系ガラス(ZBLAN)の4%よりも高く,PBGガラスが酸化物ガラスの長所(化学的安定,製造時の低コスト)を兼ね備えた新しいレーザーホストである可能性を示した。さらにYb^<3+>/Pr^<3+>共含有PBGガラスにおけるYb^<3+>→Pr^<3+>のエネルギー遷移過程を明らかにし,PBGガラスがYb^<3+>/Pr^<3+>共含有ZBLANガラスと同等の特性を持つことを示した。

Research Products

• [Publications] H.Takebe,K.Yoshino,K.Abe,K.Morinaga: "Optical Properties of Rare-Earth Ion Doped Glasses with Low-Phonon Energies" Proceeding of the 6th Tohwa University International Symposium on Frontier Nanostructured Ceramics. 391-396 (1996)
• [Publications] K.Abe,H.Takebe,K.Morinaga: "Preparation and Properties of Ge-Ga-S Glasses for Laser Hosts" Journal of Non-Crystalline Solids. (発表予定). (1997)
• [Publications] H.Takebe,K.Yoshino,T.Murata,K.Morinaga,J.Hector,W.S.Brocklesby,D.W.Hewak,J.Wang,D.N.Payne: "Spectroscopic Properties of Nd^<3+> and Pr^<3+> in Gallate Glasses with Low-Phonon Energies" Applied Optics. (発表予定). (1997)