專利名稱：多組分玻璃、玻璃纖維、扭絞光纖和光纖錐體的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種光導(dǎo)體的多組分玻璃?？捎米鞑ＡЮw維的纖芯玻璃。
隨著鎘愈來愈被禁止使用，存在著對具有相當(dāng)?shù)幕蚋玫男阅艿臒o鎘纖芯玻璃的需求。
本發(fā)明目的通過一種多組分玻璃得以實(shí)現(xiàn)。所述玻璃是鑭系元素燧石型玻璃，并包括下列的單位為摩爾％的成分SiO20-40B2O320-70ZnO 1-15PbO 0-35
鑭系元素氧化物 1-23ZrO2和/或HfO21-10MgO和/或CaO 0-7SrO和/或BaO 0-9TiO20-4Sb2O3和/或As2O30.1-0.3Nb2O50-5Ta2O50-3WO30-2Al2O30-8F0-15所述玻璃不含CdO，折射率n為至少1.74，美國軟化點(diǎn)在525℃到725℃之間，和30℃和300℃之間的膨脹系數(shù)在60到80×10-7之間。
在所限定的成分范圍內(nèi)，可以制成具有折射率n為至少1.75，(美國)軟化點(diǎn)在525℃到725℃之間，最好在600℃到725℃之間的玻璃。
本發(fā)明還涉及到一種用于光傳導(dǎo)、扭絞光纖或光纖錐體的玻璃纖維，其特征在于，纖芯件是由具有根據(jù)本發(fā)明的成分的玻璃組成。本發(fā)明還涉及帶有這種扭絞光纖的夜視雙目望遠(yuǎn)鏡。
根據(jù)本發(fā)明的纖芯玻璃成分的特征是包括作為主要元素的B2O3、ZnO、La2O3和/或As2O3、La2O3或其他稀土元素(鑭系)氧化物，以及ZrO2和/或HfO2；和這種情況下作為玻璃成型劑的Sb2O3和/或As2O3、La2O3或其他稀土元素氧化物(包括Y2O3)。
根據(jù)本發(fā)明的玻璃最好包括少量的鈉、鉀、鋰和銫的氧化物或不包括，因?yàn)檫@些元素可軟化玻璃和降低折射率。
根據(jù)第一實(shí)施例，玻璃含有如下的化學(xué)成分


根據(jù)第二實(shí)施例，玻璃含有如下的化學(xué)成分


根據(jù)第三實(shí)施例，玻璃含有如下的化學(xué)成分

第一實(shí)施例的特征是稍高的反射率n，其范圍在1.75到1.79之間，并結(jié)合了膨脹系數(shù)α(30℃到300℃)的最佳值，該值可在67到73×10-7K-1的范圍內(nèi)，和粘度(675℃和725℃之間的美國軟化點(diǎn))。
第二實(shí)施例的特征是更高一些的反射率n，其范圍在1.76到1.79之間，并結(jié)合63到71×10-7K-1范圍內(nèi)的膨脹系數(shù)α值，和在600℃和690℃之間的美國軟化點(diǎn)。
第三實(shí)施例的特征是可實(shí)現(xiàn)更高反射率值，并結(jié)合了65到73×10-7K-1范圍內(nèi)的膨脹系數(shù)α值，和在650℃和725℃之間的美國軟化點(diǎn)。
所述成份中的主要成分對無鎘纖芯玻璃具有基本性能是必要的。
在權(quán)利要求中限定的非必要成分用作微調(diào)整基本性能和/或使玻璃具有額外的性能且不會(huì)影響到基本性能。
對于所要達(dá)到的目的，具有下列成分的玻璃是非常適合的，

所述玻璃反射率n是1.8，美國軟化點(diǎn)在718℃，Ti固有傳遞(intrinsic transmission)為至少0.99。纖芯玻璃桿可從熔化的具有所要成分的液體中拉拔。另外的方式是通過特制模具來模制熔化的液體。光導(dǎo)玻璃纖維可采用根據(jù)本發(fā)明的纖芯玻璃和根據(jù)已知方法，如雙坩堝法或管中桿法，的表層玻璃來制造。由多根玻璃纖維可制成一束纖維。通過扭絞一束纖維可得到扭絞光纖。扭絞光纖可將來自如光電倍增器的圖像旋轉(zhuǎn)并可用于夜視望遠(yuǎn)鏡。要完成所有的這些加工工序，在目前的情況下必須要用無鎘的特殊纖芯玻璃。一束扭絞或未扭絞纖維的截面還可以由小到大地延伸。這時(shí)，涉及到一束稱作光纖錐體的纖維。
本發(fā)明的這些和其他的特征將通過參考下面介紹的實(shí)施例更加地清楚。
在圖2和3中更詳細(xì)地顯示出的扭絞光纖16的傳導(dǎo)纖維不僅包括根據(jù)本發(fā)明的纖芯玻璃2，還包括表層玻璃3、強(qiáng)吸收玻璃(EMA)4；在某些情況下還包括如同表層玻璃般圍繞圓柱形扭絞光纖16的包封玻璃(見圖5)。實(shí)際上，表層玻璃3通常具有大約為1.5的反射率。適合的材料，例如，可以是Schott 8250。根據(jù)本發(fā)明的纖芯玻璃2將在下面加以介紹。根據(jù)本發(fā)明人的看法，當(dāng)用于扭絞光纖時(shí)，纖芯玻璃最好滿足下列要求中的一項(xiàng)或多項(xiàng)1.反射率n至少為1.75(在光波長為598.29nm的條件下)，2.膨脹系數(shù)(30℃到300℃之間)為60到80×10-7K-1，3.在模制時(shí)不發(fā)生結(jié)晶，4.在25毫米的條件下Ti至少為0.95(Ti是固有傳遞，即無表面損耗)，5.粘性(美國)軟化點(diǎn)在600℃在725℃之間。示例多個(gè)具有本發(fā)明成分范圍內(nèi)成分的纖芯玻璃以桿狀的形式制成。對該桿測試得到的成分和物理性能如下。








概括來說，本發(fā)明涉及一種無鎘的多組分玻璃，特別是用作扭絞光纖和光纖錐體的傳導(dǎo)纖維的纖芯玻璃，所述玻璃是鑭系元素燧石型玻璃，并包括下列的單位為摩爾％的主要成分B2O320-70ZnO 1-15鑭系元素氧化物1-23ZrO2和/或HfO21-10As2O30.1-0.3。
權(quán)利要求
1.一種用作光導(dǎo)體的多組分玻璃，適用于玻璃纖維的纖芯玻璃，其特征在于，所述玻璃是鑭系元素燧石型玻璃，并包括下列的單位為摩爾％的成分SiO20-40B2O320-70ZnO 1-15PbO 0-35鑭系元素氧化物 1-23ZrO2和/或HfO21-10MgO和/或CaO 0-7SrO和/或BaO 0-9TiO20-4Sb2O3和/或As2O30.1-0.3Nb2O50-5Ta2O50-3WO30-2Al2O30-8F 0-15不含CdO，折射率n為至少1.74，美國軟化點(diǎn)在525℃到725℃之間，和溫度在30℃和300℃之間的膨脹系數(shù)在60到80×10-7之間。
2.一種光傳導(dǎo)玻璃纖維，其特征在于，其芯部件包括權(quán)利要求1所述的玻璃。
3.一種光傳導(dǎo)扭絞光纖，其特征在于，其芯部件包括權(quán)利要求1所述的玻璃。
4.一種光傳導(dǎo)光纖錐體，其特征在于，其芯部件包括權(quán)利要求1所述的玻璃。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多組分玻璃，其特征在于，所述玻璃具有下列成分
6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的多組分玻璃，其特征在于，所述玻璃具有下列成分
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多組分玻璃，其特征在于，所述玻璃具有下列成分
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的多組分玻璃，其特征在于，所述玻璃具有下列成分
9.一種設(shè)有權(quán)利要求3所述的扭絞光纖的夜視望遠(yuǎn)鏡。
全文摘要
一種無Cd的多組分玻璃特別適合用作扭絞光纖和光纖錐體的玻璃纖維的纖芯玻璃(2)。玻璃是鑭系元素燧石型并包括下列主要成分B
文檔編號C03C3/115GK1457326SQ02800259
公開日2003年11月19日 申請日期2002年1月11日 優(yōu)先權(quán)日2001年2月5日
發(fā)明者P·J·M·多門, J·C·A·范哈姆, A·J·H·P·范德波爾 申請人:皇家菲利浦電子有限公司