專利名稱：：作為芯玻璃用于纖維光學光導的光學玻璃以及具有該芯玻璃的纖維光學階躍折射率光纖的制作方法
技術領域：
：本發(fā)明的主題是一種新型光學玻璃，該新型光學玻璃作為芯玻璃適合用于纖維光學光導，以及一種具有與基于硼硅酸鹽的包層玻璃組合的這種芯玻璃的纖維光學階躍折射率光纖。
背景技術：
：一般地，用于光傳播的玻璃纖維由高折射的芯玻璃和包圍該芯玻璃的包層玻璃構造而成，該包層玻璃具有比芯玻璃的折射率低的折射率。傳播光的纖維形式的玻璃體被稱為階躍折射率光纖，在該玻璃體中通過該芯玻璃的橫截面的折射率恒定。這種類型的玻璃纖維將耦合到該纖維的一端內的光傳播到該纖維的另一端，其中光在芯玻璃與包層玻璃之間的界面上被完全反射(全反射)?？梢择詈系竭@樣的纖維中并被傳播的光量與纖維芯的橫截面積和纖維的數(shù)值孔徑(NA)平方成比例。為使盡可能大的光量通過短距離至中距離(<100m)傳播，這種階躍光纖經常被包在一起形成緊密的纖維束，設有保護軟管，把其末端粘接在金屬套內并通過磨光和拋光把該端面處理成光學上平整的面。相應地，集束光學纖維束被稱為纖維光學光導。纖維光學光導被應用于極為多樣的技術和醫(yī)學領域(普遍的工業(yè)技術、照明技術、交通技術、汽車工業(yè)、建筑、內窺鏡檢查、牙科醫(yī)學)。其重要的功能是從地點A向地點B，大多通過短距離至中距離(稍小些直至最大為100m)傳播盡可能大的光通量。在此，通常從功率強勁的光源發(fā)出的光，例如鹵素燈或放電燈的光借助諸如透鏡/反射器的光學輔助工具被耦合到纖維束中。含有束的單纖維的NA越高，該光導就可以傳播越大的光量。通過纖維光學光導傳播的光量除了取決于該光導的纖維的NA之外，同樣取決于含有纖維的芯玻璃的傳輸特性。只有由完全確定的特殊的組成成分的和具有由極低雜質度的原料熔化而成的芯玻璃傳導光盡可能低損耗地通過整個光導長度。用來熔制這種芯玻璃的原料由于其高純度而相當昂貴，這可以導致這種纖維或由這種纖維制造的光導的巨大的制造成本。除了纖維光學光導傳播的光量之外，穿過該光導低色偏地傳播光通常也是重要的。基于含有纖維的芯玻璃的光譜傳輸依賴性，發(fā)生被耦合的光源的色度坐標或多或少強度的色移，這大多可以見于從光導傳出的光的黃度。這在由色中性顯像決定的各個地方起到干擾作用，例如在醫(yī)用內窺鏡中，在攝制的圖像文件中來區(qū)分例如健康和惡性組織等。此外，特別是在可移動的應用(汽車、飛機)中，纖維的可靠性，也就是說，在-4(TC與直至ll(TC之間的溫度變化要求下的抗老化性和其相對于環(huán)境影響的化學穩(wěn)定性是重要的。此外，纖維或纖維束的密度對于可移動的應用也是重要的，因為汽車或飛機的重量影響汽車或飛機的消耗。階躍折射率光纖的密度主要由芯玻璃的密度來決定。為了能夠從纖維的一端向另一端傳導限定的光量，遵循預先規(guī)定的數(shù)值孔徑和纖維橫截面。如前所述，纖維可以憑借高孔徑和低損耗來傳導高光量。該特性基本上由芯玻璃決定。在釆用高質量芯玻璃的7情況下，可以窄地選擇橫截面并節(jié)省重量。而芯玻璃的密度也具有決定性的影響。芯玻璃的密度越小，結構件的重量越小。結構件的重量越小，例如在預先規(guī)定總重量的載重汽車中凈載重量就越高從而驅動燃料消耗就越小。由多成分玻璃制造光學階躍光纖，要么通過所謂的雙坩堝法，要么是棒-管法進行。在這兩種情況下，芯玻璃和包層玻璃被加熱至這樣的溫度，該溫度與在104到103分帕秒(dPa's)的粘度范圍相對應，并在此被拉長成為纖維。由此可以制造出穩(wěn)定的、具有低損耗的纖維，芯玻璃和包層玻璃必須在諸如粘度特性曲線、熱膨脹、結晶傾向等一系列特性方面彼此相容。特別是不允許在纖維芯與纖維包層之間的界面內發(fā)生接觸反應或結晶，這可能將明顯地干擾在纖維芯中被引導的光的全反射并由此可能將使得該纖維不適合用于低損耗的光傳播。此外，纖維的機械強度也可能由于結晶受到不利的影響。根據(jù)現(xiàn)有技術，已知三種不同的、被考慮用于這種應用的纖維系統(tǒng)。最為人所知且最廣泛地被加工的纖維系統(tǒng)由高含鉛量的芯玻璃(大多》35。/。PbO)和作為包層玻璃的堿硼硅酸鹽玻璃組成。其優(yōu)點在于，在低制造成本與良好的可拉成纖維的性能的情況下，實現(xiàn)高的數(shù)值孔徑(在芯玻璃PbO-成分〉50。/。的情況下，直至〉0.7)，而沒有結晶問題。與之相比，存在諸如中等至嚴重的損耗(=20(^lj300dB/km)以及相比而言較強的色偏的缺點，主要是由鉛-自吸收性(可見光譜的藍邊)以及被引入的諸如鉻和鎳的強著色元素雜質造成的。此外，鉛作為增加環(huán)境負擔的物質越來越陷入聲名狼藉并因此在光纖的新發(fā)展中實際不再使用。這種具有含鉛的芯玻璃的纖維的另一個缺點是高密度，高密度導致高的結構件重量。另一種纖維系統(tǒng)由堿硼硅酸鹽玻璃組成，這種堿硼硅酸鹽玻璃即可被用作芯玻璃又可被用作包層玻璃。在專利文獻中，例如在EP0081928、DE2840451C2或者US4,264，131中描述了這些不同的玻璃系統(tǒng)。該玻璃除了含有高份額的硼之外，還含有高份額的堿土和/或氧化鋯石和氧化鍺，以便實現(xiàn)所希望的高折射率。這種玻璃的優(yōu)點在于極其低的損耗(部分在40dB/km)和在采用大多對環(huán)境無害的原料(存在變動方案的例外，該變動方案含有高份額的鋇，例如DE2940451C2)的同時的非常小的色偏。這種玻璃系統(tǒng)的缺點在于纖維的大多較小的數(shù)值孔徑NA以及不太高的化學穩(wěn)定性。后者取決于，纖維直接在其生產時緊隨例如從雙坩堝上的噴嘴中拉出之后，在線被設置合成材料包層，作為對抗可能的化學和/或機械侵害的保護。此外，該低損耗以應用高純度和由此昂貴的原料作為代價。由此，兩個最后所述的方面，高制造成本和合成材料包層使得作為成束纖維的應用實際不再可能廣泛采用。而是作為單纖維被應用于大量專門的應用，用于數(shù)據(jù)-或者能量傳播(激光纖維)。最后，作為第三種纖維系統(tǒng)的石英玻璃被考慮作為成束纖維，也就是說，以纖維束的形式用于光傳播。相對于石英玻璃的極端低的損耗(至6dB/km)、非常好的色中性以及良好的環(huán)境親和性的優(yōu)點，髙成本是重大的缺點。純凈的石英材料由于高加工溫度而極其昂貴，此外需要非常費力的摻雜工藝用于所謂的預制件，在摻雜工藝中，通過把氟置入到圓柱形棒的表面內，獲得純凈石英的所必需的折射率的降低，該折射率的降低作為光學絕緣對于在后來的纖維中的光傳播是必需的。此外，石英纖維的可達到的NA恰好受到限制(=0.22)。
發(fā)明內容本發(fā)明的任務在于，在硼硅酸鹽玻璃-系統(tǒng)中找到一種作為光學纖維用芯玻璃的光學玻璃以及一種具有該芯玻璃的纖維光學階躍折射率光纖，該玻璃具有在0.51之上的高數(shù)值孔徑(NA)，在整個可見光譜范圍內具有低度至中度的損耗，僅具有小的色偏，而在纖維制造時具有良好的可拉出性沒有結晶或界面反應的趨向，具有在100(TC以下的低的加工溫度VA(VA用英語表達為workingpoint(工作點)是這樣的溫度，在該溫度下玻璃具有l(wèi)(^Pa，s的粘度)，可由物美價廉的原料制造而成，具有小的密度(優(yōu)選在3.6g，cm-s以下)以及與由硼硅酸鹽玻璃-系統(tǒng)制成的包層玻璃是相容的。該任務通過在權利要求1中所描述的芯玻璃和在權利要求7中所描述的階躍折射率光纖來解決。該玻璃具有1.58到1.65的折射率值nd、50到59.0的阿貝數(shù)和如下的組成成分(以基于氧化物的摩爾％計)Si0250-60B2030-15BaO10-35SrO0-18ESr、Ba10-35ZnO0-15SSr、Ba、Zn10-40EB203、ZnO5-30A12030.1-1.9Zr020-4La2030-4Y2030-4Nb2050-4ELa203、Y203、Nb2050-4Na204.5-10K200.1-1Rb200-1.5<formula>formulaseeoriginaldocumentpage0</formula>E堿氧化物4.8-11<formula>formulaseeoriginaldocumentpage0</formula>BaO首要用于調節(jié)高的折射率值。BaO的含量應在10和35摩爾。/。之間。當該份額低于10摩爾％時，不再達到所希望的折射率值，當該份額高于35摩爾％時，玻璃變得不穩(wěn)定并易于結晶。另外，密度上升超過所希望的值并影響化學穩(wěn)定性。BaO的含量優(yōu)選為16到26摩爾。/。。其次，BaO被作為網(wǎng)絡修飾體并改善玻璃的可熔性。原則上SrO具有類似的特性，但是其可達到的折射率值較低。SrO可以在玻璃中以0-18摩爾％的量存在。BaO可以出于微調特性的目的部分地被SrO替代，但是SrO比起B(yǎng)aO沒有顯示出優(yōu)點，特別是SrO不適于抵銷玻璃的由BaO引發(fā)的結晶的危險。BaO和SrO的含量的提高應避免總共超過35摩爾％，因為那樣玻璃的密度過于強烈地升高并且玻璃的化學穩(wěn)定性減弱。優(yōu)選BaO+SrO的含量應不超過26摩爾y。。堿土氧化物MgO和CaO可以在玻璃中以0到6摩爾。/。MgO和0到小于5摩爾y。CaO的量存在。但是它們在其它與BaO類似的表現(xiàn)方面導致更低的折射率值。因此，加入它們沒有帶來優(yōu)點。在個別情況下，可能有利的是，加入總共直至2摩爾。/。的少量的MgO和/或CaO來微調或者優(yōu)化玻璃的特性。但是特別優(yōu)選的是，不向玻璃添加MgO或者CaO。Si02在玻璃中作為網(wǎng)絡形成體存在。其含量應該在50與60摩爾％之間。&02的含量低于50摩爾％時，形成穩(wěn)定的玻璃變得越來越難并且其化學穩(wěn)定性減弱，在SiO2的含量高于60摩爾y。時，需要逐漸升高的熔化溫度并且折射率值回落。更高的熔化溫度不僅顯著提高熔化成本，而且可以導致玻璃的惡化，因為在高溫下由于來自澄清室或者其它鉑-結構件的被溶解的鉑，可以在玻璃中產生不應有的黃色的變色。因此，在高SiO;j含量時，需要添加其它成分用于降低溫度。在BaO-Si02二元系統(tǒng)中存在多種結晶相，例如2BaO'Si02，熔點1820。C(摩爾比SiO2/BaO=v=0.5)，BaOSi02，熔點1604。C，v-l，2BaO*3Si02，熔點1450。C，v^,5和BaO2Si02，熔點1420。C，v=2。在v《l的范圍內，在兩種物質的系統(tǒng)中沒有形成玻璃的可能，因為玻璃形成體SiO2的份額處于50摩爾n/。以下。在Kv〈1.5的范圍內，原則上玻璃應該是可能形成的，但是低共熔物以約144(TC非常接近晶體化合物的熔點。來自該范圍的玻璃，當其假如產生時，是非常不穩(wěn)定和結晶強烈的。因為所述玻璃在此強烈結晶，所以對于其間發(fā)生多次冷卻和再次升溫的纖維應用，這種玻璃是不可使用的。在v-l到1.5的范圍內不產生可使用的玻璃。在^1.5與v:2之間的范圍內，在兩種晶體化合物之間出現(xiàn)完全的溶混性(固溶體)，這種固溶體包含所有存在于其間的組成成分(=Si02/Ba04t)。因此，在該全體組成成分范圍內，玻璃同樣不可能形成。玻璃的形成在v-2以上時才是可能的，這意味著，Si02-份額大于66摩爾％。低共熔物在75摩爾％，在此玻璃是最穩(wěn)定的。但是，伴隨該Si02含量得到高粘度的、難于加工的玻璃，具有變?yōu)辄S色的強烈傾向和趨于過低的折射以及具有其它缺點。同樣地，添加通常量的堿氧化物使得非常穩(wěn)定的相比例關系不能顯現(xiàn)。本發(fā)明發(fā)明人已經發(fā)現(xiàn)，添加足夠量的B203和/或ZnO導致，BaO-SiCV系統(tǒng)的結晶相瓦解或完全不能形成，并且形成低熔融的、結晶穩(wěn)定的玻璃。B2O3和ZnO組分的總量應該為5到30摩爾。/。，特別是10到25摩爾％，而B2O3和ZnO在玻璃中分別自身可以以0到15摩爾。/。的量存在。13203的最小含量優(yōu)選為6摩爾％。當在玻璃中不含有ZnO時，B203的最小含量優(yōu)選為7摩爾％。當8203-含量超過15摩爾％時，那么化學穩(wěn)定性下降并且可達到的折射率值受到向上的限制，當ZnO-含量高于15摩爾％時，那么化學穩(wěn)定性同樣惡化。ZnO對結晶穩(wěn)定性和折射率值具有正面的影響并且降低阿貝數(shù)。因此優(yōu)選，ZnO的含量大于3摩爾y。，特別是大于5摩爾％。但是，SrO+BaO+ZnO的總量不應超過40摩爾。/。，因為否則會產生玻璃變得不穩(wěn)定的危險。為了改善可熔性和調節(jié)高的膨脹系數(shù)以及低的VA，向玻璃中添加堿氧化物。該玻璃應具有高于包層玻璃的最小為2"0^K"的線性熱膨脹系數(shù)a，以便可以與常用的包層玻璃很好地組合。如果未滿足該條件，纖維的機械強度受到損害。在對于通常使用的包層玻璃的常見的a為5*10-6^1的情況下，芯玻璃的a也應該至少為7M0"K"。但是芯玻璃的膨脹系數(shù)優(yōu)選應不大于c^11，否則這可以在玻璃冷卻到室溫時形成不被希望的高應力并且難于制備。堿氧化物Na20、K20、Rb20、〔320在玻璃中應以4.8-11摩爾％的量存在。但是由于所需的純度和有利的價格，優(yōu)選為Na20和K20。Na20在玻璃中應以4.5到10摩爾％的量存在，因為結果表明，當玻璃主要含有Na20對于纖維拉出是有利的。對此的理論是未知的。K20在玻璃中以0-l，優(yōu)選O.l-1摩爾％的量存在。雖然Rb20和Cs20比起所述兩個較輕的同類物質Na20和K20具有更有利的折射率值增量，但是較高純度的Rb20和Cs20只能以過高的成本得到，這樣其份額應分別處于0和1.5摩爾％之間并且總共也不應超過1,5摩爾％。Rb20和Cs20的份額優(yōu)選分另lj為0-0.75摩爾％。Li20以在玻璃陶瓷生產中作為晶體形成體公知。因為芯玻璃和包層玻璃可以含有Zr02和/或Al203，所以在添加Li20到玻璃中時，可以形成晶體，該晶體特別是在芯與包層的界面上出現(xiàn)并且阻礙纖維對光的傳導。因此，只有當在芯玻璃和/或包層玻璃中Zr02和/或Al203的濃度太小，以致這種(接觸-)結晶不發(fā)生時，那么應添加Li20。因為Li20在玻璃中比起常用堿氧化物不具備優(yōu)點，所以Li20-含量應盡可能受到限制。140-含量優(yōu)選在0.5摩爾°/。以下，特別是在玻璃中完全放棄140的存在。八1203是一種在低溫下與玻璃形成體一樣發(fā)揮作用的氧化物并由此使得玻璃抗結晶而更加穩(wěn)定。在高溫下Al203與網(wǎng)絡修飾體一樣發(fā)揮作用，也就是說，八1203使粘度曲線下降。此外，八1203改善了化學穩(wěn)定性。八1203在芯玻璃中以0.1-1.9摩爾％的量存在。因為用于纖維應用所需的純度的八1203是極其昂貴的，所以出于經濟原因，較高的八1203-含量是行不通的。為了提高折射率值和化學穩(wěn)定性，玻璃可以含有直至4摩爾％的量的ZrCb，優(yōu)選在0.5和3摩爾％之間。因為Zr02-原料僅可以具有相對高含量的雜質地得到，所以推薦濃度不要多于4摩爾％。此外，在髙的Zr02-份額時可熔性發(fā)生惡化。同樣地，為了提高折射率值以及進一步改善粘度表現(xiàn)可以添加在O-4摩爾％范圍內，優(yōu)選在1-3.5摩爾％范圍內的1^203。在更高的份額時，玻璃的化學穩(wěn)定性受到損害并且對耐火材料的侵蝕增加。Y2O^PNb205可選地可以被加入到1^203中。那么該濃度也分別在0-4摩爾％的范圍內。出于成本原因，一般放棄添加Nb205和Y203。La203、Nb20^nY203的總含量應不超過4摩爾％。為了保障玻璃良好的傳輸性能，玻璃不允許含有著色氧化物，例如V、Cr、Mo、W、Mn、Fe、Co、Ni、Cu、Os、Pr、Nd等的氧化物。而經常被用作鉛替代物質的Ti和Bi的氧化物也不適合，因為它們由于其在近紫外區(qū)的自吸收性而引發(fā)玻璃的黃度。此外，該玻璃還可以含有常用的澄清劑，例如最大量為0.1摩爾％的AS203和Sb203。雖然已知的是，這些氧化物可以以較大的量作為玻璃形成體發(fā)揮作用，但是由于其毒性，這些氧化物的添加被保持限制在達到澄清效果所需的量并且總共不超過0.1摩爾％。具體實施方式玻璃通過由常用原料在135(TC到140(TC熔化制造而成，熔融體在1400'C與145(TC之間的溫度下被澄清，隨后被均質化和在1220。C到127(TC被澆鑄到所希望的模具中。結果被總結在表l中。在該表中nd代表折射指數(shù)，Vd代表阿貝-數(shù)，CTE代表線性熱膨脹系數(shù)，Tg代表玻璃的轉變溫度，p代表密度，VJ戈表加工點以及AKT代表后面詳細說明的攪拌-結晶-溫度。AKT給出玻璃抗(不被希望的)結晶的穩(wěn)定性。該ATK依如下方法得出玻璃被熔化、澄清和均質化。然后在攪拌下溫度以IOK逐步下降。在調節(jié)熱平衡之后觀察，在空氣-鉬-玻璃的三相分界處在攪拌桿的浸沒點上是否有晶體形成。該點即為所選裝置的最冷點，此外晶體優(yōu)選形成在三相分界處。如果在所測量時間(IO分鐘)之后沒有形成晶體，那么溫度再次下降IOK。這樣多次重復，直到要么可以觀察到晶體，由此得到AKT的具體溫度值，要么攪拌器由于玻璃逐漸增加的粘度而不再轉動，以此達到試驗-終點。在這種情況下，AKT位于溫度測量范圍之下(AKT<丁終》。在未發(fā)生結晶的硅酸鹽玻璃中，該溫度測量范圍在高于VA的大約20-70'C，同樣在大約103到104dPa's粘度時結束。如本發(fā)明發(fā)明人已經發(fā)現(xiàn)的，AKT<T終點，也就是說，在103-104dPas的粘度范圍內意味著，玻璃在熔化-和熱成型工藝的范圍內，在常用的光學熔池處可以毫無問題地被加工成棒，該棒被作為開端材料(芯玻璃)用于根據(jù)棒-管法的纖維制造。根據(jù)棒-管系統(tǒng)的纖維拉出工藝通常在不發(fā)生干擾性的自結晶的情況下進行。還有唯一一個可能的干擾因素就是在工藝步驟中，在芯玻璃與包層玻璃之間的接觸反應。但是當在試驗時得到可測得的結晶溫度時，只要結晶出現(xiàn)在某一溫度，在該溫度下玻璃的粘度處于102與10MPa，s之間時，芯棒-和纖維的生產通常還是可能的。盡管不能保證，由這樣的玻璃是否還可以澆鑄成棒或者拉出纖維，但是對此通常需要特別的方法步驟和注意措施。當AKT處于某一溫度，在該溫度下玻璃具有1(^dPa.s或以下的粘度時，還是幾乎不可能以有意義和能收回成本的方式生產芯棒和纖維。示例1到15示出根據(jù)本發(fā)明的組成成分，示例A到E示出基于現(xiàn)有技術(JP56-005344)的熔化后的示例。<table>tableseeoriginaldocumentpage17</column></row><table>表l(續(xù)表)<table>tableseeoriginaldocumentpage0</column></row><table>雖然含鋇的玻璃比含鉛的玻璃更強烈地易于結晶，但是所發(fā)現(xiàn)的玻璃是出類拔萃的用于制造階躍折射率光纖合適的芯玻璃。包層玻璃由某種的硅酸鹽玻璃制成，該硅酸鹽玻璃具有比芯玻璃的折射指數(shù)低至少2%的折射指數(shù)，并具有某一粘度，該粘度在纖維被拉出的溫度下優(yōu)選等于或高于芯玻璃的粘度。包層玻璃的與芯玻璃相比較髙的粘度改善了目標工藝的穩(wěn)定性。此外，包層玻璃的線性熱膨脹系數(shù)a應等于或者特別優(yōu)選比芯玻璃的線性熱膨脹系數(shù)小至少2l(r6K"。通過較小的膨脹系數(shù)，纖維包層在冷卻時得到預應力，該預應力提高纖維機械穩(wěn)定性。但是該預應力不允許這樣大，以致在纖維制備時出現(xiàn)問題。這通?？梢栽跓崤蛎浵禂?shù)差值保持在約5-610—6^以下的情況下得以避免。對于所發(fā)現(xiàn)的芯玻璃特別有利的是，用于合適的包層玻璃的組成成分范圍可以明顯擴大。適合的包層玻璃是這樣的玻璃，該玻璃含有60-72重量-。/。Si02、<20重量-%8203、<10重量-%八1203、〈18重量-。/。Na20、<15重量-%K20，并且在US7,072,562(EP1405834)中有所描述，以及這樣的玻璃，該玻璃含有55-67摩爾。/。Si02、0-7.5摩爾％八120310-15摩爾％(ZnO+CaO+MgO)，其中0-7.5摩爾。/。MgO、0-15摩爾。/。CaO、和0-10摩爾。/。ZnO、5-15摩爾％8203禾卩10-25摩爾％(Li20+Na20+K20)并且在US4,573,762中有所描述。另外的包層玻璃含有例如70-80重量-%Si02、<5重量-%8203、<10重量-°/(^1203、<2重量-%1^203、<15重量-。/。Na20、<10重量-°/(^20或者72-78重量-。/。Si02、5-15重量-%8203、4-10重量-%八1203、<10重量-°/(^&20、〈10重量-。/。K20、〈6重量-。/。CaO。專業(yè)人士也能夠借助其專業(yè)知識使用其它包層玻璃。但是不能可靠性地預見，是否包層玻璃在具有所需要的物理特性時，在各種情況下都可與芯玻璃協(xié)調并得到好的階躍光纖。因此，推薦在具體的單個情況下針對其相配性通過實驗檢查設計的包層玻璃-芯玻璃-配對。包層玻璃要達到的基本要求在于與芯玻璃相配合的粘度、折射指數(shù)、熱膨脹以及這樣的需要，即在包層玻璃與芯玻璃之間不發(fā)生不希望的反應，例如在包層與芯之間的界面內形成晶體。一些關于包層玻璃組成成分的具體示例被編制在表2中。在表2中，W表示根據(jù)DIN/ISO719的水解穩(wěn)定性的等級，S表示根據(jù)DIN12116的耐酸性以及L表示根據(jù)DIN/IS0695的耐堿性(堿洗穩(wěn)定性)。表2:包層玻璃玻璃組成成分包層玻璃變動方案Mol%類型1鄉(xiāng)2類型^^劃4類型5Si02737178,271,37817,516,79,40,98,7AWs1,73,53,22,44,1NazO0,777,112,76,8KzO5>2-0'11,7Li201'51,1---MgO---4,1-BaO--0,240,8-CaO--1,675,60,7ZnO0,50,8-AS2O30,030,06-0,02-nd1,487，,4881,4921,5141.4885,05,14,99,15,5p(fl/cm"2,282,312,342,502,34W33131S44111L33222由不同的芯玻璃和包層玻璃，依照現(xiàn)有技術根據(jù)已知的棒-管-拉出方法在具有圓柱形熔爐的棒-管-拉絲機上拉出直徑為50/mi和70nrni的纖維并且其損耗性能根據(jù)DIN58141的第一部分確定以及傳輸性能根據(jù)DIN58141的第二部分確定。結果被總結在表3中。表3:纖維特性(纖維直徑50或70/mi)<table>tableseeoriginaldocumentpage21</column></row><table>優(yōu)選被用作用于光學纖維的芯玻璃的根據(jù)本發(fā)明的光學玻璃具有附帶所屬低損耗值的極好的傳輸性能、在1.57和1.63之間的折射率值iid以及在大約58和50之間的阿貝數(shù)vd。所述光學玻璃作為芯玻璃可與大量包層玻璃組合成具有低損耗和大于0.52的高數(shù)值孔徑NA的纖維。所述玻璃的另一個優(yōu)點在于，這種玻璃可以由對環(huán)境無害的和物美價廉的原料生產而成并且使得高度色中性地傳播光成為可能。權利要求1.含鋇的、光學硼硅酸鹽玻璃，具有1.58到1.65的折射率值nd和50到59.0的阿貝數(shù)vd，其特征在于如下組成成分(以基于氧化物的摩爾％計)SiO250-60B2O30-15BaO10-35SrO0-18∑Sr、Ba10-35ZnO0-15∑Sr、Ba、Zn10-40∑B2O3、ZnO5-35Al2O30.1-1.9ZrO20-4La2O30-4Y2O30-4Nb2O50-4∑La2O3、Y2O3、Nb2O50-4Na2O4.5-10K2O0.1-1Rb2O0-1.5Cs2O0-1.5∑Rb2O、Cs2O0-1.5∑堿土氧化物4.8-11MgO0-6CaO0-＜5。2.根據(jù)權利要求l所述的玻璃，其特征在于，在所述玻璃不含ZnO的情況下，8203含量為至少7摩爾％。3.根據(jù)權利要求1或2所述的玻璃，其特征在于，K2O含量為0.1-l摩爾％。4.根據(jù)權利要求1到3之一所述的玻璃，其特征在于，Zr02含量為0.5-3摩爾％。5.根據(jù)權利要求1到4之一所述的玻璃，其特征在于，1^203含量為1陽3.5摩爾％。6.根據(jù)權利要求1到5之一所述的玻璃，其特征在于，BaO含量為16-28摩爾％。7.由多成分玻璃制成的光學階躍光纖，由芯玻璃和完全包圍所述芯的包層玻璃構成，其中，所述芯玻璃具有1.58到1.635的折射率值rid和52.5到59.0的阿貝數(shù)Vd以及具有如下組成成分(以基于氧化物的摩爾%計)Si0250-60B2030-15BaO10-35SrO0-18ESr、Ba10-35ZnO0-15ESr、Ba、Zn10-40￡B203、ZnO5-30A12030.1-1.9Zr020-4La2030-4Y2030-4Nb2050-4ELa203、Y203、Nb2050-4Na204.5-10K200.1-1Rb200-1.5Cs200-1.5ERb20、Cs200-1.5E堿土氧化物4.8-11MgO0-6CaO0-<5以及所述包層由含硼的硅酸鹽玻璃制成，所述硅酸鹽玻璃具有某一折射指數(shù)rid，所述折射指數(shù)rid比所述芯玻璃的折射指數(shù)低至少2。/。，所述硅酸鹽玻璃具有某一粘度，所述粘度在纖維制造的溫度下等于或者優(yōu)選大于所述芯玻璃的粘度，并且所述硅酸鹽玻璃具有某一線性熱膨脹系數(shù)a，所述線性熱膨脹系數(shù)a等于或者特別是比所述芯玻璃的線性熱膨脹系數(shù)a小至少210—6K-、8.根據(jù)權利要求7所述的光學階躍光纖，其特征在于，在所述玻璃不含ZnO的情況下，芯玻璃具有含量為至少7摩爾％的8203。9.根據(jù)權利要求7和/或8所述的光學階躍光纖，其特征在于，芯玻璃具有含量為O.l-1摩爾％的1^20。10.根據(jù)權利要求7到9之一所述的光學階躍光纖，其特征在于，芯玻璃具有含量為0.5-3摩爾n/。的Zr02。11.根據(jù)權利要求7到10之一所述的光學階躍光纖，其特征在于，芯玻璃具有含量為l-3.5摩爾％的1^203。12.根據(jù)權利要求7到11之一所述的光學階躍光纖，其特征在于，芯玻璃具有含量為16-28摩爾。/。的BaO。13.根據(jù)權利要求7所述的光學階躍光纖，其特征在于，包層玻璃具有某一線性熱膨脹系數(shù)a，所述線性熱膨脹系數(shù)a最高比所述芯玻璃的線性熱膨脹系數(shù)a小610—6K—全文摘要描述一種作為芯玻璃用于纖維光學光導的新型光學玻璃，該光學玻璃具有如下組成成分(以基于氧化物的摩爾％計)50-60SiO₂、0-15B₂O₃、10-35BaO、0-18SrO、10-35∑SrO+BaO、0-15ZnO、10-40∑SrO，BaO+ZnO、5-35∑B₂O₃+ZnO、0.1-1.9Al₂O₃、0-4ZrO₂、0-4La₂O₃、0-4Y₂O₃、0-4Nb₂O₅、0-4∑La₂O₃+Y₂O₃+Nb₂O₅、4.5-10Na₂O、0.1-1K₂O、0-1.5Rb₂O、0-1.5Cs₂O、0-1.5∑Rb₂O+Cs₂O、4.8-11∑堿氧化物、0-6MgO、0-＜5CaO。此外，描述一種由所述的芯玻璃與含硼硅酸鹽玻璃制成的包層組成的光學階躍光纖，其中包層玻璃具有某一折射率值n_d，該折射率值n_d比芯玻璃的折射率值至少低2％，其中包層玻璃具有某一粘度，在纖維制造的溫度下，該粘度等于或者優(yōu)選大于芯玻璃的粘度并且具有某一線性熱膨脹系數(shù)σ，該線性熱膨脹系數(shù)等于或者特別是比芯玻璃的線性熱膨脹系數(shù)小至少2·10^-6K^-1。文檔編號C03C13/04GK101405232SQ200780009300公開日2009年4月8日申請日期2007年3月13日優(yōu)先權日2006年3月14日發(fā)明者烏韋·科爾伯格,托馬斯·海因里希,托馬斯·魏因加特納,斯蒂芬尼·漢森,沃爾夫岡·艾斯,沃爾弗拉姆·格赫恩,洛塔爾·維爾梅斯,瑪格達蕾娜·溫克勒-特魯?shù)戮S希,莫尼卡·吉爾克,阿克塞克·科德特,馬庫斯·卡佩爾申請人:肖特公開股份有限公司