(57)【要約】【課題】高い屈折率とともに高い発光効率を有する透光性セラミックを提供する。【解決手段】透光性セラミックは、組成式Ｂａ｛Ｚｒｘ，Ｍｇｙ，Ｔａｚ｝ｖＯ３で表される化合物を主成分とし、この主成分に対して、副成分としてＮｄＯ１．５がαモル部（ただし、αは０．００２≦α≦０．０２を満たす）添加されている（ただし、ｘ、ｙ、ｚ、ｖは、すべてモル比を示し、ｘ＋ｙ＋ｚ＝１、３．９８０−α≦４ｘ＋２ｙ＋５ｚ≦４．０００、１．０００（１＋α）≦ｖ≦１．０５０（１＋α）、０．１２５≦ｘ≦０．４００をそれぞれ満たす）。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
組成式Ｂａ｛Ｚｒｘ，Ｍｇｙ，Ｔａｚ｝ｖＯ３で表される化合物を主成分とし、この主成分に対して、副成分としてＮｄＯ１．５がαモル部（ただし、前記αは０．００２≦α≦０．０２を満たす）添加されている（ただし、前記ｘ、ｙ、ｚ、ｖは、すべてモル比を示し、ｘ＋ｙ＋ｚ＝１、３．９８０−α≦４ｘ＋２ｙ＋５ｚ≦４．０００、１．０００（１＋α）≦ｖ≦１．０５０（１＋α）、０．１２５≦ｘ≦０．４００をそれぞれ満たす）、透光性セラミック。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、一般的には透光性セラミックに関し、特定的には光学部品として有用な蛍光特性を有する透光性セラミックに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、光学部品の材料としてガラス、プラスチック等が用いられている。また、近年、光学部品を用いた光学素子または光学装置には、益々小型化、薄型化が要求されている。しかし、ガラスやプラスチックは屈折率が低いので、これらの材料を用いて光学部品を構成した場合、光学部品を小型化または薄型化するには限界がある。
【０００３】
このため、光学部品のさらなる小型化、薄型化を実現するために、高い屈折率を有する透光性セラミックの組成が、たとえば、特開２００４−７５５１２号公報（以下、特許文献１という）で提案されている。
【０００４】
具体的には、特許文献１に記載された透光性セラミックの組成は、Ｂａ｛（Ｓｎ，Ｚｒ），Ｍｇ，Ｔａ｝Ｏ３系の化合物で、屈折率が２．０以上、直線透過率が２０％以上で、複屈折を生じないものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００４−７５５１２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献１に開示された透光性セラミックの組成では、屈折率が高いが、発光効率が十分でないため、光学部品として有用な蛍光特性を有する透光性セラミックを得ることができない。このため、特許文献１に開示された透光性セラミックは、透光性とともに良好な蛍光特性が要求される光学部品の一例として、たとえば、光増幅器に適用することができない。
【０００７】
そこで、この発明の目的は、高い屈折率とともに高い発光効率を有する透光性セラミックを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
この発明に従った透光性セラミックは、組成式Ｂａ｛Ｚｒｘ，Ｍｇｙ，Ｔａｚ｝ｖＯ３で表される化合物を主成分とし、この主成分に対して、副成分としてＮｄＯ１．５がαモル部（ただし、αは０．００２≦α≦０．０２を満たす）添加されている（ただし、ｘ、ｙ、ｚ、ｖは、すべてモル比を示し、ｘ＋ｙ＋ｚ＝１、３．９８０−α≦４ｘ＋２ｙ＋５ｚ≦４．０００、１．０００（１＋α）≦ｖ≦１．０５０（１＋α）、０．１２５≦ｘ≦０．４００をそれぞれ満たす）。
【発明の効果】
【０００９】
本発明の透光性セラミックは、高い透光性、高い屈折率とともに高い発光効率を有するので、透光性とともに良好な蛍光特性が要求される光学部品の材料に適用することができ、光学部品を用いた光学素子または光学装置の小型化や薄型化に寄与することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の実施例で作製した透光性セラミックの試料について吸収係数を算出した例を示す図である。
【図２】本発明の実施例で作製した透光性セラミックの試料から発光する蛍光スペクトルを測定するために励起光源として用いられたレーザーダイオードのスペクトル分布を示す図である。
【図３】本発明の実施例で作製した透光性セラミックの試料から発光する蛍光スペクトルを測定するための装置の概略的な構成を示す図である。
【図４】本発明の実施例で作製した透光性セラミックの試料から発光する蛍光スペクトルの測定結果を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
本発明の透光性セラミックは、組成式Ｂａ｛Ｚｒｘ，Ｍｇｙ，Ｔａｚ｝ｖＯ３で表されるペロブスカイト型化合物を主成分として含み、この主成分に対して、副成分としてＮｄＯ１．５がαモル部添加されている。ここで、αは０．００２≦α≦０．０２を満たし、ｘ、ｙ、ｚ、ｖは、すべてモル比を示し、ｘ＋ｙ＋ｚ＝１、３．９８０−α≦４ｘ＋２ｙ＋５ｚ≦４．０００、１．０００（１＋α）≦ｖ≦１．０５０（１＋α）、０．１２５≦ｘ≦０．４００をそれぞれ満たす。
【００１２】
上記の組成の透光性セラミックは、透光性として、たとえば、波長が６３３ｎｍの可視光における直線透過率が肉厚２ｍｍにて５０％以上である特性を示す。また、上記の組成範囲に限定することにより、上記の直線透過率が肉厚２ｍｍにて５０％以上、屈折率が２．０以上であるとともに、高い発光効率を示し、たとえば、本発明の透光性セラミックと同程度のＮｄがドープされたシリケートガラスよりも高い発光効率を示すことができる。
【００１３】
本発明の透光性セラミックの組成において、αが０．００２未満では、上記のような十分な蛍光特性を得ることができない。αが０．０２を超えると、発光効率が低下する。
【００１４】
本発明の透光性セラミックの組成において、４ｘ＋２ｙ＋５ｚが３．９８０−α未満では、セラミックが失透する。４ｘ＋２ｙ＋５ｚが４．０００を超えると、発光効率が低下する。
【００１５】
本発明の透光性セラミックの組成において、ｖが１．０００（１＋α）未満では、発光効率が低下する。ｖが１．０５０（１＋α）を超えると、セラミックが失透する。
【００１６】
本発明の透光性セラミックの組成において、ｘが０．１２５未満、または０．４００を超えると、セラミックが失透する。
【００１７】
なお、Ｓｎを含有させると発光効率が低下するので、本発明の透光性セラミックの組成にはＳｎが含まれていない。
【実施例】
【００１８】
以下、本発明の透光性セラミックを作製した実施例について説明する。
【００１９】
表１に示すように主成分と副成分の組成を有する試料Ｎｏ．１〜５０の透光性セラミックの試料を作製した。表１において※印が付されている試料Ｎｏ．は、上記で規定される本発明の透光性セラミックの組成の範囲外の組成を有する試料であることを示す。
【００２０】
［試料Ｎｏ．１〜５０の試料の作製］
まず、主成分の出発原料として、ＢａＣＯ３、ＳｎＯ２、ＺｒＯ２、ＭｇＣＯ３、Ｔａ２Ｏ５、副成分の出発原料としてＮｄ２Ｏ３を準備した。これらの原料を表１に示す組成になるように秤量した後、ボールミルにて２０時間湿式混合した。この混合物を乾燥させた後、大気中にて１３００℃の温度で３時間仮焼することにより、仮焼物を得た。この仮焼物を、水および有機分散剤とともにボールミルに入れて、１２時間湿式粉砕した。この粉砕物を、湿式成形にて直径が３０ｍｍ、厚みが５ｍｍの円板状に成形した。この成形物を同組成からなる粉体に埋め、酸素濃度が約９８％の酸素雰囲気下で、１６５０℃の温度にて２０時間保持して焼成することにより、焼結体を得た。
【００２１】
【表１】
2011001229.tif 000002
【００２２】
得られた焼結体について、厚みが２．０ｍｍになるように研磨した後、表面を鏡面研磨した。このようにして得られた各試料の基板について、株式会社島津製作所製の分光光度計（型番ＵＶ−２５００）を用いて透過率の測定を行った。得られたスペクトルの最大値で規格化して基板の内部透過率とした。得られた内部透過率Ｔを用いて、式「Ｋ＝ln(1/T)/0.2」により、吸収係数Ｋ（ｃｍ−１）を算出した。試料Ｎｏ．１、３および４の試料について算出した吸収係数スペクトルの例を図１に示す。
【００２３】
次に、図２に示されるスペクトル分布を有し、波長が８０８ｎｍのＬＤ（レーザーダイオード）を励起光源として用い、図３に示されるように構成された測定装置を用いて、ＬＤの出力を１００ｍＷに固定して、各試料の基板の蛍光スペクトルの測定を行った。
【００２４】
図３に示すように、基板１の前方にレンズ２を配置した。レンズ２の前方には、励起光源としてのＬＤ４を基板１に入射させるために反射板３を配置した。反射板３の前方には、レンズ５を配置し、基板１から発した蛍光を光ファイバー６を通じてスペクトラムアナライザ７で検出してＰＣ（パーソナルコンピュータ）８にて発光強度、発光効率等を算出して各試料を評価した。
【００２５】
試料Ｎｏ．１、３および４の基板１について測定した蛍光スペクトルの測定結果の例を図４に示す。ここで、図３に示された測定装置においては、厚みが２ｍｍ以上の透明体である基板１であれば、レンズ２の焦点位置を基板１の中央部に設定することにより、試料間のスペクトル強度の相対比較が可能となる。
【００２６】
ＰＣ８を用いて、得られた各試料の基板１の蛍光スペクトル強度を１０００ｎｍ〜１２００ｎｍの波長範囲で積分し、基板１の発光強度ＩＰＬ［ａｒｂ．］を求めた。また、波長が８０８ｎｍのＬＤ４のスペクトル分布と吸収係数の積をとり、ＬＤによる吸収量ｋＬＤ［ａｒｂ．］を算出した。
【００２７】
最後に発光効率の簡易指標としてη＝ＩＰＬ／ｋＬＤ［ａｒｂ．］を算出した。
【００２８】
比較のため、光学部品の一例である光増幅器に用いられる透光性材料として、３モル％のＮｄがドープされたシリケートガラスの基板（直径が１０ｍｍ、厚みが２ｍｍ）を準備し、上記と同様にして、発光強度、ＬＤによる吸収量、発光効率を算出した。
【００２９】
以上の測定結果を表２に示す。
【００３０】
【表２】
2011001229.tif 000003
【００３１】
表２に示す結果から、本発明の組成範囲内の透光性セラミックの試料の基板では、３モル％のＮｄがドープされたシリケートガラスの基板よりも発光効率が優れたものが得られることがわかる。また、本発明の組成範囲を外れた透光性セラミックの試料の基板では、発光効率が低下することがわかる。したがって、本発明の透光性セラミックの組成範囲は、発光効率の高い臨界的な領域として見出されたものである。
【００３２】
なお、本発明の組成範囲内の透光性セラミックの試料は、２０％以上の直線透過率を示し、２．０以上の屈折率を示した。このことから、本発明の透光性セラミックの試料は、高い透光性、高い屈折率とともに高い発光効率を有するので、透光性とともに良好な蛍光特性が要求される光学部品の材料に適用することができ、光学部品を用いた光学素子または光学装置の小型化や薄型化に寄与することができる。
【００３３】
今回開示された実施の形態と実施例はすべての点で例示であって制限的なものではないと考慮されるべきである。本発明の範囲は以上の実施の形態と実施例ではなく、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての修正や変形を含むものであることが意図される。
【産業上の利用可能性】
【００３４】
本発明の透光性セラミックは、高い透光性、高い屈折率とともに高い発光効率を有するので、透光性とともに良好な蛍光特性が要求される光学部品の材料、たとえば、光増幅器の材料に適用することができる。
【符号の説明】
【００３５】
１：基板、２，５：レンズ、３：反射板、４：ＬＤ、６：光ファイバー、７：スペクトラムアナライザ、８：ＰＣ。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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