偏光玻璃及光隔离器的制作方法

专利名称：偏光玻璃及光隔离器的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种偏光玻璃，特别是作为光通信等中利用的小型光隔离器、由液晶·电光学结晶 法拉第旋转器等的组合构成的光开关或电磁传感器等的起偏器的偏光玻
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背景技术：
已知分散有具有形状各向异性的微细金属粒子、例如银粒子或铜粒子并发生取向的玻璃通过改变入射偏光方向可以改变金属粒子的光吸收波段，因此而成为起偏器。
众所周知，这种偏光玻璃可以通过还原被拉伸的含有卤化铜粒子的玻璃或者含有卤化银粒子的玻璃来制作。例如，专利文献1中公开了由含有卤化铜粒子的玻璃制作偏光玻璃的方法。即为如下所述的方法。首先，使母材玻璃中含有Cu离子和Cl离子。接着，进行熔化 成型。然后，剪切成适当的尺寸，装入模型中进行热处理。由此，可以使粒径50 300nm的CuCl微晶析出。然后，将析出了 CuCl微晶的玻璃材料加工成板状形成预制件。在玻璃粘度达到IO7 IOuiPa · S的范围的温度下，拉伸预制件和玻璃内部的卤化铜粒子，接着在还原氛围下进行热处理。由此还原卤化铜粒子，制造含有被拉伸的具有形状各向异性的金属铜粒子的偏光玻璃。专利文献1 日本特开平5-208844号

发明内容
这种偏光玻璃的偏光特性通过由下式定义的消光比和插入损失来表示。
消光比=-IOLog(P"/P 丄)[dB] (1)式 插入损失=-IOLog(P丄 /Pin) [dB] (2)式 这里，Pin为入射光量，P丄为垂直(透过)方向的出射光量，P"为平行(消光) 方向的出射光量。
消光比的测定通常采用

图1所示的测定系统。使从波长为1. 31 μ m或者1. 55 μ m 的激光二极管(LD)光源出射的光通过光纤准直器成为准直光并入射到格兰 汤普逊棱镜， 形成仅一个方向的直线偏振光入射到偏光玻璃。然后，旋转偏光玻璃，测定用功率计检测出的光量的最大值和最小值，利用上述的(1)式计算出消光比。
此时，如果改变偏光玻璃和功率计的距离(测定距离)，则得到的消光比的值也会改变。即，测定距离短时消光比降低，测定距离远时消光比升高。可以认为，这是因为来自偏光玻璃的微弱的散射光向四周放射，因此，测定距离短时，在功率计处较多地接收到该散射光，因此消光比降低，测定距离远时，接收散射光的比例减少，因此消光比升高。
关于如上所述的测定距离和消光比的关系，与具体数值一起进行说明。
对于某个具有开口部的功率计受光部与偏光玻璃的距离(测定距离)由Amm缩短到Bmm而引起的偏光玻璃的消光比的下降X(dB)，可以根据图4所示的示意图如下进行说明。对于短的测定距离B下的功率计受光部可以接收到的散射光而言，当测定距离延长为A 时，其受光面积的比例减少为(B/A)*2。相反地，当测定距离由A缩短为B时，可多接收(A/B)拉的散射光。
即，在散射光强度无角度依存性时，对于某个具有开口部的功率计受光部和偏光玻璃的距离(测定距离)由Amm缩短到Bmm而引起的偏光玻璃的消光比的下降X(dB)而言， 根据上述的功率计可以接收的受光部面积比，模拟地大概利用以下的式子计算。
X = IOLog (A/B)*2(3)式 由于实际的铜偏光玻璃中散射光具有角度依存性，因此，偏光玻璃的消光比的实际下降值稍稍偏离用(3)式求出的值，和测定距离为300mm的消光比55dB相比，测定距离缩短为15mm时的消光比下降为40dB左右。
在这些偏光玻璃的消光比测定中，如图1所示，作为光源光使用准直光进行测定， 由于测定设备上的限制，测定距离15mm为最短测定距离。在用于实际的光隔离器的光学系统中，用透镜对来自激光二极管(LD)光源的发散光进行聚光，并入射到光隔离器。因此，和图1的准直光的光学系统不同，光纤接收到的由偏光玻璃表面产生的共振散射引起的再放射光的比例减少。因此，因测定距离缩短引起的消光比下降也较小。也就是说，偏光玻璃的消光比和使用了该偏光玻璃的光隔离器的隔离度(isolation)具有消光比上升隔离度也上升的关系，但是该两者的数值未必一致。
下面，对于上述内容，尝试进行实际调查。
对于测定距离15mm处波长1. 55 μ m的消光比为40dB的铜偏光玻璃而言，在测定距离300mm处波长1. 55 μ m的条件下测定时，消光比为56dB。因此，和上述同样地组装波长 1. 55 μ m用自由空间型光隔离器，测定其隔离度，结果为36dB，可知可以没有问题地用于自由空间型光隔离器。
但是，使用作为同一样品的、在测定距离15mm处的波长1. 55 μ m的消光比为40dB 的铜偏光玻璃，并使用市售的石榴石膜、永久磁铁、单模光纤，组装波长1.阳μ m用尾纤型光隔离器测定隔离器的隔离度，其结果为^dB。
一般的光隔离器的隔离度的标准值为30dB以上，因此，28dB未达到标准值。也就是说，测定距离15mm处消光比为40dB以下的偏光玻璃不能用于尾纤型光隔离器。
可是，近年来，在城域体系中使用的光隔离器中，将偏光玻璃和光纤直接粘接的尾纤型光隔离器正在普及。在这种光隔离器中，缩短偏光玻璃和功率计的距离的近距离消光比变得尤为重要。
另一方面，根据Mie散射原理，偏光玻璃中的各向异性金属微粒的短径增大时，可推测该散射光变大，因此，尽可能将各向异性金属微粒的短径控制在较小水平而制作偏光玻璃显得尤为重要。
由以上内容可知，对于缩短偏光玻璃和功率计之间的距离的近距离消光比而言， 为了得到较高的消光比，通过提高卤化金属粒子的拉伸度，可以有效地增大还原后的金属粒子的长宽比(长径/短径)。
但是，在通过加热拉伸预制件而拉伸卤化金属粒子时，存在预制件容易断裂、成品率差之类的问题。下面，对该问题进行具体说明。
当预制件的玻璃硬、即缺乏柔软性时，预制件难以拉伸。其结果，为了提高卤化金属微粒的拉伸度，需要以较高的张力进行拉伸。但是，虽然只要施加较高的张力即可确实提高卤化金属微粒的拉伸率，但是预制件不能承受那么高的张力，预制件断裂的几率也升高。
另一方面，当预制件的玻璃软、即富于柔软性时，可以以较小的张力对预制件进行拉伸。但是，那样的玻璃的机械强度低、易碎，因此，即使是较小的张力也会发生断裂。
因此，在以不管上述预制件的玻璃硬还是软都不断裂的张力拉伸时，因未对卤化金属微粒施加必要的张力，所以卤化金属微粒的拉伸度不能上升，不能提高后面详述的近距离消光比。
为了得到较高的消光比，通常情况下，在拉伸工序中，对于预制件的玻璃，在即将断裂之前施加较高的张力进行拉伸。可是，在使生产上不频繁发生断裂的条件下，不管预制件的玻璃硬还是软，自然状态下CuCl拉伸率也不会超出某恒定范围。其结果，至今未能通过增加断裂几率提高卤化金属粒子的拉伸率。
这样一来，在现有的铜偏光玻璃中，即使为了增大作为形状各向异性金属粒子前体的卤化金属微粒的拉伸率、即长宽比(长径/短径)而以较高的张力进行拉伸，在拉伸中也可能会发生断裂。因此，为了生产性而不能减小形状各向异性金属的短径。因此，测定距离15mm处的消光比低为40dB左右。其结果，尽管可以用于自由空间型光隔离器，但由于装入尾纤型光隔离器时得到的隔离度下降，因此，存在不能得到隔离器标准的30dB以上的隔离性能的问题。
本发明的第一方式，其特征在于，是形状各向异性铜粒子分散于玻璃基体中并发生取向的偏光玻璃，所述玻璃基体的原料组成以换算时，具有下述组成 SiO2 为 48 65、 化03为 13 33、 Al2O3 为 6 13、 AlF3 为 0 5、 碱金属氧化物为7 17、 碱金属氯化物为0 5、 碱土金属氧化物为0 5、 氧化铜和卤化铜为0. 3 2. 5、 SnO 为 0 0.6、 As2O3 为 0 5 ； 相对于所述玻璃基体整体以换算时，所述玻璃基体中所含的Cl为0. 40 0. 85wt%，且所述玻璃基体的维氏硬度为360以上420以下。
本发明的第二方式，其特征在于，是形状各向异性铜粒子分散于玻璃基体中并发生取向的偏光玻璃，所述玻璃基体的组成相对于所述玻璃基体整体以换算时，具有下述组成 SiO2 为 55 63、 B2O3 为 16 22、 Al2O3 为 7 10、 碱金属氧化物为8 12、 碱土金属氧化物为0 3、 氧化铜为0. 3 1. 0、 SnO 为 0 0.3、 As2O3 为 0 3、 F 为 0.5 1.0、 Cl 为 0. 40 0. 85 ； 所述玻璃基体的维氏硬度为360以上420以下。
本发明的第三方式，其特征在于，是形状各向异性铜粒子分散于玻璃基体中并发生取向的偏光玻璃，所述玻璃基体的原料组成以换算时，具有下述组成 SiO2 为 48 65、 B2O3 为 13 33、 Al2O3 为 6 13、 AlF3 为 0 5、 碱金属氧化物为7 17、 碱金属氯化物为0 5、 碱土金属氧化物为0 5、 氧化铜和卤化铜为0. 3 2. 5、 SnO 为 0 0.6、 As2O3 为 0 5 ； 相对于所述玻璃基体整体以换算时，所述玻璃基体中所含的Cl为0. 40 0. 85wt%，且所述玻璃基体的努氏硬度为400以上495以下。
本发明的第四方式，其特征在于，是形状各向异性铜粒子分散于玻璃基体中并发生取向的偏光玻璃，所述玻璃基体的组成相对于所述玻璃基体整体以换算时，具有下述组成 SiO2 为 55 63、 B2O3 为 16 22、 Al2O3 为 7 10、 碱金属氧化物为8 12、 碱土金属氧化物为ο - 3, 氧化铜为0. 3 1. 0、 SnO 为 0 0. 3、 As2O3 为 0 3、 F 为 0. 5 1. 0、 Cl 为 0. 40 0. 85 ； 所述玻璃基体的努氏 便度为400以上495以下。
本发明的第五方式，其特征在于，是含有在玻璃基体中分散并发生取向的形状各
向异性金属粒子的偏光玻璃，所述玻璃基体从硅酸盐玻璃、硼酸盐玻璃及硼硅酸盐玻璃中选择，在所述玻璃基体中包含从103、La203、V2O3> Ta2O3> WO3及Nb2O5中选择的至少一种添加成分，每种所述选择的添加成分的含量以摩尔％换算计为0. 05 4%的范围，选择多种所述添加成分时的合计含量以摩尔％换算计为6 %以下，进而，相对于所述玻璃基体整体以 wt%换算时，所述玻璃基体中所含的Cl为0. 40 0. 85wt%。
本发明的第六方式的特征在于，在第一 第四中任一项所述的方式中，所述玻璃基体从硅酸盐玻璃、硼酸盐玻璃及硼硅酸盐玻璃中选择，在所述玻璃基体中包含从103、 La203>V203>Ta203>ff03及Nb2O5中选择的至少一种添加成分，每种所述选择的添加成分的含量以摩尔％换算计为0. 05 4%的范围，选择多种所述添加成分时的合计含量以摩尔％换算计为6%以下。
本发明的第七方式的特征在于，在第一 第六中任一项所述的方式中，对于中心波长为1. 31 μ m的波长范围的光及中心波长为1. 55 μ m的波长范围的光中的一者或者两者在测定距离为15mm处的消光比为44dB以上。
本发明的第八方式的特征在于，在第一 第七中任一项所述的方式中，在距离主平面的中心点5mm处的偏光轴偏离量的绝对值的最大值为0. 15°以下。
本发明的第九方式为使用了第一 第八中任一项所述的方式的偏光玻璃的光隔
1 - O 本发明的第十方式是一种光隔离器，包含法拉第旋转元件及至少一个起偏器作为构成部件，作为所述起偏器使用了第一 第九中任一项所述的方式的偏光玻璃。
本发明的第十一方式是一种偏光玻璃的制造方法，通过拉伸玻璃预制件制造形状各向异性金属粒子分散于玻璃基体中并发生取向的偏光玻璃，其特征在于，具有下述工序 将所述玻璃基体的原料在气密熔化炉内熔化的工序； 将所述玻璃基体原料中的碱氧化物成分的至少一部分置换为碱氯化物成分的工序； 相对于所述玻璃基体整体以换算时，所述玻璃基体包含0. 40 0. 85wt%的 Cl。
本发明的第十二方式是一种偏光玻璃的制造方法，其特征在于，在第十一方式所述的方式中，所述形状各向异性金属粒子是铜粒子，将所述玻璃基体的原料组成以换算时为下述组成的原料熔化 SiO2 为 48 65、 B2O3 为 13 33、 Al2O3 为 6 13、 AlF3 为 0 5、 碱金属氧化物为7 17、 碱金属氯化物为0 5、 碱土金属氧化物为0 5、 氧化铜和卤化铜为0. 3 2. 5、 SnO 为 0 0.6、 As2O3 为 0 5， 使所述玻璃基体的维氏硬度为360以上420以下。
本发明的第十三方式是一种偏光玻璃的制造方法，其特征在于，在第十一方式所述的方式中，所述形状各向异性金属粒子是铜粒子， 将所述玻璃基体的原料组成以换算时为下述组成的原料熔化 SiO2* 48 65、 化03为 13 33、 Al2O3 为 6 13、 AlF3 为 0 5、 碱金属氧化物为7 17、 碱金属氯化物为0 5、 碱土金属氧化物为0 5、 氧化铜和卤化铜为0. 3 2. 5、 SnO 为 0 0.6、 As2O3 为 0 5， 使所述玻璃基体的努氏硬度为400以上495以下。
根据本发明，通过提供比较容易拉伸的母材玻璃，可以提供卤化金属微粒比较容易拉伸、可以减小形状各向异性金属微粒的短径、测定距离短的近距离消光比高的偏光玻
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具体实施例方式为了成品率良好地制造预制件可防止拉伸时的断裂且近距离消光比高的偏光玻璃，必须做到即使以能增大卤化金属微粒的长宽比变大的张力拉伸预制件，预制件也经得住这种张力而不断裂。需要说明的是，这里，将即使以更高的张力拉伸预制件的玻璃也可以在不使其断裂的情况下进行拉伸的情况称为容易拉伸或者拉伸性优异。
预制件玻璃的拉伸难易依赖于玻璃结构(或者也称为玻璃骨架结构)的强度。
例如，玻璃结构强的玻璃难以拉伸，如果拉伸时施加较高的张力则这种玻璃发生断裂。
另一方面，玻璃结构弱的玻璃虽然以较低的张力即可容易拉伸，但是因为玻璃的结构弱，即使是较低的张力也容易发生断裂，拉伸时不能施加适当强度的张力。因此，不能增大卤化金属微粒的长宽比。
不论是玻璃结构强的玻璃还是弱的玻璃均难以拉伸。换言之，也可以说均为拉伸性差的玻璃。为了制造作为本发明的目标的近距离消光比高的偏光玻璃，需要提高母材玻璃的拉伸性。
控制与母材玻璃的拉伸性相关的玻璃结构的强度的方法有以下2种。
(1)拉伸的温度 温度高时玻璃结构变弱，温度低时玻璃结构变强。
(2)玻璃基体中的碱金属氧化物、硼酸、磷酸等的量 玻璃基体中的碱金属氧化物、硼酸、磷酸等的浓度高时，玻璃结构变弱，这些物质的浓度低时，玻璃结构变强。
在现有的偏光玻璃的组成中，不论升高还是降低拉伸时的温度，为了防止预制件断裂均不能对预制件施加较高的张力，其结果不能增大金属卤化物微粒的长宽比。
另一方面，以现有的偏光玻璃的组成为基础，调节碱金属氧化物、硼酸、磷酸等的成分量的方法存在“有时玻璃的化学耐久性变化”、“有时玻璃结晶”、“有时对卤化金属微粒的结晶带来不良影响(阻碍结晶、析出粗大结晶)”等问题。
在这样的问题存在的情况下，本发明人等对优化预制件玻璃的拉伸性的方法进行了潜心研究。其结果发现，玻璃结构的强度因母材玻璃中所含的Cl量不同而发生很大变化。即，Cl量减少时玻璃的结构变强，母材玻璃的维氏硬度、努氏硬度增加，与其相反地，母材玻璃中的Cl量增加时玻璃的结构变弱。进而，随着母材玻璃中的Cl量增加，母材玻璃的维氏硬度、或者努氏硬度下降。结果发现，利用该维氏硬度、或者努氏硬度的下降，可以提高由预制件玻璃得到的偏光玻璃的近距离消光比。
下面，对本实施方式进行说明。
为了得到作为本发明的目标的具有高消光比的偏光玻璃，在调配偏光玻璃的原料组成时，以wt%换算计，优选具有如下组成=SiO2为48 65、B203为13 33、A1203为6 13、A1F3为0 5、碱金属氧化物为7 17、碱金属氯化物为0 5、碱土金属氧化物为0 5、氧化铜和卤化铜为0. 3 2. 5、SnO为0 0. 6, As2O3为0 5，合计为IOOwt%。
需要说明的是，作为各成分的原料，使用例如下述的原料。
‘ SiO2 =SiO2 ^ · B2O3 H3BO3J2O3 等 · Al2O3 :A1 (OH) 3、Al2O3 等 ·碱金属氧化物碳酸盐、硝酸盐、氯化物、氟化物等 ·碱土金属氧化物碳酸盐、硝酸盐、氯化物、氟化物等 ·氧化铜氧化物、氯化物、氟化物、硝酸盐等 · SnO SnO、SnO2 等 · As2O3 :As203 ^ · F 上述氧化物成分的阳离子的氟化物(例如AlF3) · Cl 上述氧化物成分的阳离子的氯化物(例如NaCl) 此时，在本实施方式中，相对于构成偏光玻璃的玻璃基体整体以换算时，上述玻璃基体中所含的Cl为0. 40 0. 85wt %。详细情况后述，只要玻璃基体中的Cl量在上述的范围内时，会使弱键在玻璃内的全部键中所占的比例增加，以不断裂程度的张力进行拉伸也能增大卤化金属微粒的长宽比，可以提高近距离消光比。
此时，作为向母材玻璃中导入Cl的方法，有下述所示的方法等，使用哪种方法均可。
方法1 将形成Na2O或K2O等碱氧化物成分的原料、例如Na2CO3或KNO3的一部分置换成NaCl或KCl等包含碱元素和Cl的原料而导入。
方法2 添加NH4C1、HaO、HClO3等包含Cl的原料。
方法3 在母材玻璃的熔化中，将包含Cl的气体(例如Cl2、SOCl2)喷吹到玻璃熔液中。
方法4 在母材玻璃的熔化中，用包含Cl的气体(例如Cl2、SOCl2)对玻璃熔液进行鼓泡。
但是，由于包含Cl的气体毒性极高其操作危险，因此使用包含Cl的气体不能说是优选的方法。而且，Cl在玻璃的熔化中挥发而难以残留在玻璃中，而在提高包含Cl的原料的比例的方法(例如增加由Na2CO3到NaCl的置换量)、或者大量添加Cl源(例如NH4Cl 等)的方法中，包含毒性高的Cl的气体从熔化炉排放到大气中，需要大规模的除害设备。因此，这些方法也难说是优选的方法。
因此，在本实施方式中，通过满足下述条件中的至少任一项，可以在不使用包含毒性高的Cl的气体、且不提高玻璃原料中的Cl浓度的情况下增加玻璃中的Cl的浓度。
条件1 在构成玻璃的成分中，添加从^O3、La2O3、V2O5、Ta2O5、WO3及Nb2O5中选择的至少一种成分。
条件2 在密闭性高的熔化炉中熔化玻璃。
在条件1中，将从103、1^203、％05、1^205、103、他205中选择的至少一种成分添加到玻璃组成中时，与不添加这些成分的组成相比，可以增加玻璃中的Cl浓度。增加残存在玻璃中的Cl的量的机理尚不明确，但是可推测为，当将从Y203、La2O3^ V2O5, Ta2O5, W03、Nb2O5中选择的至少一种成分添加到玻璃中时，具有在玻璃的熔化温度不怎么上升的情况下提高玻璃熔液的粘性且抑制熔融中Cl挥发的作用，使Cl的残存量增加。
这样一来，在玻璃中添加t03、L￡i203、V205、Ta205、W03、Nb2O5时，Cl容易残留在玻璃中。形成玻璃后的玻璃基体中的这些成分的含量以摩尔％计，当添加成分为1种时优选为 0. 05 4%的范围，选择多种时的合计含量优选为6%以下。当添加成分的含量不足0. 05% 时，使Cl残留在玻璃中的效果小，如果当添加成分为1种时其含量超过4%、选择多种时其合计含量超过6%，则会发生玻璃容易结晶的热特性变高(拉伸温度高)等的问题。
需要说明的是，这些添加成分的原料主要可使用氧化物化203、La2O3^ V2O5, Ta2O5, W03、Nb2O5)，也可以使其一部分或者总量为氟化物或者氯化物。
另一方面，条件2所说的密闭性高的熔化炉是指去掉例如原料间歇投入或者采取测试玻璃用的前门而改善了气密性的熔化炉。使用密闭性高的熔化炉时，可以保持装满玻璃熔液的坩埚周围的氛围中的Cl浓度。其结果，可以抑制Cl从玻璃熔液中挥发，提高玻璃中的Cl量。去掉前门的熔化炉是密闭性高的熔化炉的一个例子，是指熔化炉内的氛围向外部泄漏的缝隙少的炉子。另外，利用提高了密闭性的熔化炉，不论间歇式熔化炉、连续式熔化炉的种类均可提高炉的密闭性。其结果可以提高玻璃中的Cl量。需要说明的是，在使用间歇式熔化炉的情况下，即使熔化母材玻璃的炉上加盖子，也可以保持与玻璃熔液接触的氛围的Cl浓度，和使用密闭性高的熔化炉时具有同样的效果。
如上所述由玻璃原料制作形成偏光玻璃的玻璃基体时，对于形成玻璃后的玻璃基体的组成，以》1%计的组成优选为为55 63 J2O3为16 22、A1203为7 10、碱金属氧化物为8 12、碱土金属氧化物为0 3、氧化铜为0. 3 1. 0、SnO为0 0. 3、As2O3 为0 3、F为0. 5 1. 0、Cl为0. 40 0. 85，且合计为IOOwt % 这里，如上所述，在本实施方式中，制作形成偏光玻璃的玻璃基体时，在形成玻璃后的玻璃基体的组成中，包含0. 40 0. 85wt%的Cl。对于该理由进行如下详细叙述。
首先，从氧化物玻璃的结构的观点进行说明。
可以认为，在包含SW2的氧化物玻璃中，在由4个氧包围Si的四面体上结合交联氧，且它们呈3维网状结合。在具有如图2(a)所示的玻璃结构的玻璃中渐渐包含许多Cl 时，如图2 (b)所示，Cl进入交联氧的位置，交联氧的较强的共价键变成Cl的较弱的离子键。 由此，在玻璃结构中，产生了部分较弱的键，玻璃结构变弱。与其相反地，如果玻璃中的Cl 变少，则部分较弱的键减少，玻璃结构变强。
另外，如下所示(出处化学与物理学手册第79版外)，与偏光玻璃使用的Si等阳离子或0等阴离子相比，Cl的离子半径较大，即使是微小的量的变化也会对玻璃结构带来大的影响。

权利要求
1.一种偏光玻璃，其特征在于，是形状各向异性铜粒子分散于玻璃基体中并发生取向的偏光玻璃，所述玻璃基体的原料组成以换算时，具有下述组成SiO2 为 48 65、B2O3 为 13 33、Al2O3 为 6 13、AlF3 为 5、碱金属氧化物为7 17、碱金属氯化物为0 5、碱土金属氧化物为0 5、氧化铜和卤化铜为0. 3 2. 5、SnO 为 0 0. 6、As2O3 为 0 5 ；相对于所述玻璃基体整体以wt %换算时，所述玻璃基体中所含的Cl为0.40 0. 85wt%，且所述玻璃基体的维氏硬度为360以上420以下。
2.一种偏光玻璃，其特征在于，是形状各向异性铜粒子分散于玻璃基体中并发生取向的偏光玻璃，所述玻璃基体的组成相对于所述玻璃基体整体以换算时，具有下述组成SiO2 为 55 63、 B2O3 为 16 22、 Al2O3 为 7 10、 碱金属氧化物为8 12、 碱土金属氧化物为0 3、 氧化铜为0. 3 1. 0、 SnO 为 0 0. 3、 As2O3 为 0 3、 F 为 0. 5 1. 0、 Cl 为 0. 40 0. 85 ；所述玻璃基体的维氏硬度为360以上420以下。
3.一种偏光玻璃，其特征在于，是形状各向异性铜粒子分散于玻璃基体中并发生取向的偏光玻璃，所述玻璃基体的原料组成以换算时，具有下述组成SiO2 为 48 65、 B2O3 为 13 33、 Al2O3 为 6 13、 AlF3 为 5、 碱金属氧化物为7 17、 碱金属氯化物为0 5、 碱土金属氧化物为0 5、 氧化铜和卤化铜为0. 3 2. 5、 SnO 为 0 0. 6、As2O3 为 0 5 ；相对于所述玻璃基体整体以wt %换算时，所述玻璃基体中所含的Cl为0.40 0. 85wt%，且所述玻璃基体的努氏硬度为400以上495以下。
4.一种偏光玻璃，其特征在于，是形状各向异性铜粒子分散于玻璃基体中并发生取向的偏光玻璃，所述玻璃基体的组成相对于所述玻璃基体整体以换算时，具有下述组成SiO2 为 55 63、 B2O3 为 16 22、 Al2O3 为 7 10、 碱金属氧化物为8 12、 碱土金属氧化物为0 3、 氧化铜为0. 3 1. 0、 SnO 为 0 0. 3、 As2O3 为 0 3、 F 为 0. 5 1. 0、 Cl 为 0. 40 0. 85 ；所述玻璃基体的努氏硬度为400以上495以下。
5.—种偏光玻璃，其特征在于，是含有在玻璃基体中分散并发生取向的形状各向异性金属粒子的偏光玻璃，所述玻璃基体从硅酸盐玻璃、硼酸盐玻璃及硼硅酸盐玻璃中选择，在所述玻璃基体中包含从IO3、Lei2O3、V2O3、Tei2O3、WO3及Nb2O5中选择的至少一种添加成分，每种所述选择的添加成分的含量以摩尔％换算计为0. 05 4%的范围，选择多种所述添加成分时的合计含量以摩尔％换算计为6%以下，进而，相对于所述玻璃基体整体以换算时，所述玻璃基体中所含的Cl为0. 40 0. 85wt%。
6.如权利要求1 4中任一项所述的偏光玻璃，其特征在于， 所述玻璃基体从硅酸盐玻璃、硼酸盐玻璃及硼硅酸盐玻璃中选择，在所述玻璃基体中包含从IO3、Lei2O3、V2O3、Tei2O3、WO3及Nb2O5中选择的至少一种添加成分，每种所述选择的添加成分的含量以摩尔％换算计为0. 05 4%的范围，选择多种所述添加成分时的合计含量以摩尔％换算计为6%以下。
7.如权利要求1 6中任一项所述的偏光玻璃，其特征在于，对于中心波长为1.31μπι 的波长范围的光及中心波长为1.55μπι的波长范围的光中的一者或者两者在测定距离为 15mm处的消光比为44dB以上。
8.如权利要求1 7中任一项所述的偏光玻璃，其特征在于，在距离主平面的中心点 5mm处的偏光轴偏离量的绝对值的最大值为0. 15°以下。
9.一种光隔离器，使用了权利要求1 8中任一项所述的偏光玻璃。
10.一种光隔离器，包含法拉第旋转元件及至少一个起偏器作为构成部件，作为所述起偏器使用了权利要求1 9中任一项所述的偏光玻璃。
11.一种偏光玻璃的制造方法，通过拉伸玻璃预制件制造形状各向异性金属粒子分散于玻璃基体中并发生取向的偏光玻璃，其特征在于，具有下述工序将所述玻璃基体的原料在气密熔化炉内熔化的工序；将所述玻璃基体原料中的碱氧化物成分的至少一部分置换为碱氯化物成分的工序； 相对于所述玻璃基体整体以wt%换算时，所述玻璃基体包含0. 40 0. 85wt%的Cl。
12.如权利要求11所述的偏光玻璃的制造方法，其特征在于， 所述形状各向异性金属粒子是铜粒子，将所述玻璃基体的原料组成以换算时为下述组成的原料熔化SiO2 为 48 65、B2O3 为 13 33、Al2O3 为 6 13、AlF3 为 5、碱金属氧化物为7 17、碱金属氯化物为0 5、碱土金属氧化物为0 5、氧化铜和卤化铜为0. 3 2. 5、SnO 为 0 0. 6、As2O3 为 0 5，使所述玻璃基体的维氏硬度为360以上420以下。
13.如权利要求11所述的偏光玻璃的制造方法，其特征在于， 所述形状各向异性金属粒子是铜粒子，将所述玻璃基体的原料组成以换算时为下述组成的原料熔化SiO2 为 48 65、B2O3 为 13 33、Al2O3 为 6 13、AlF3 为 5、碱金属氧化物为7 17、碱金属氯化物为0 5、碱土金属氧化物为0 5、氧化铜和卤化铜为0. 3 2. 5、SnO 为 0 0. 6、As2O3 为 0 5，使所述玻璃基体的努氏硬度为400以上495以下。
全文摘要
本发明提供偏光玻璃及光隔离器。本发明可改善偏光玻璃的近距离测定消光比。所述偏光玻璃包含分散于玻璃基体中并发生取向的形状各向异性金属粒子，相对于所述玻璃基体整体以wt％换算时，所述玻璃基体中所含的Cl为0.40～0.85wt％。维氏硬度为360以上420以下，努氏硬度为400以上495以下，或使上述玻璃基体中包含从Y2O3、La2O3、V2O3、Ta2O3、WO3及Nb2O5中选择的至少一种添加成分。需要说明的是，每种所述选择的添加成分的含量以摩尔％换算计为0.05～4％的范围，选择多种所述添加成分时的合计含量以摩尔％换算计为6％以下。
文档编号G02B27/28GK102186787SQ20098014093
公开日2011年9月14日 申请日期2009年10月16日 优先权日2008年10月16日
发明者米田嘉隆 申请人:豪雅冠得股份有限公司