CN101857358A - 光学玻璃 - Google Patents

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CN101857358A CN201010199752A CN201010199752A CN101857358A CN 101857358 A CN101857358 A CN 101857358A CN 201010199752 A CN201010199752 A CN 201010199752A CN 201010199752 A CN201010199752 A CN 201010199752A CN 101857358 A CN101857358 A CN 101857358A
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Abstract

本发明涉及在生态学上不存疑虑的光学玻璃，设置用于如下应用领域：成像、传感器、显微镜、医药技术、数字投影、光刻技术、激光技术、晶片/芯片技术、以及通信、光学通信技术和汽车领域中的光学/照明，所述光学玻璃具有1.69≤nd≤1.82的折射率和33≤vd≤46的阿贝值，具有良好的化学稳定性、优异的结晶稳定性，高的透射率和下列组成(以重量％计)：SiO2 20-30，B2O3 0.5-10，Al2O3 0.5-8，La2O3 10 -20，Nb2O5 8-18；CaO 18-28，ZnO 1-8；TiO2 4-12，ZrO2 0.5-6。附带地，除了份额最大8重量％的GeO2以外，所述光学玻璃还可以含有3重量％的SrO、8重量％的BaO、3重量％的Na2O以及常用的澄清剂(砷除外！)，还有各自直至最大为5重量％的Ag2O、MgO和/或Y2O3和各自直至2重量％WO3、Yb2O3和/或Ta2O5。此外，除了(P2O5、F)总含量最大为6重量％以外，其中F含量最大为1重量％，还可以含有小于2重量％的Gd2O3。在此，按照本发明的玻璃优选不含有PbO、As2O3和Bi2O3，以及在优选的实施方式中不含有碱金属氧化物。

Description

光学玻璃
技术领域
本发明涉及光学玻璃、这种玻璃的应用、光学元件或这种光学元件的预成型体、用于制造这种光学元件及由这种光学元件组成的光学构件或光学部件的方法。
背景技术
对于成像、传感器、显微镜、医药技术、数字投影、光刻技术、激光技术、晶片/芯片技术以及诸如对于通信、光学通信技术和汽车领域中的光学/照明的这里要求的光学位置(镧燧石范围，包括趋于镧重燧石的边界范围)的已知的光学玻璃，一般包含As2O3作为必不可少的澄清剂，以便尽管有诸如氧化镧或氧化钛等高折射率的并且在此呈吸收性的成分，除了所希望得到的光学位置(折射率1.69≤nd≤1.82以及阿贝值33≤vd≤46)以外，却仍特别是达到很高的透射率。在此，As2O3除了有非常高效的澄清作用以外，还附带地用来调整氧化还原状态，在氧化还原状态中，多价杂质占据氧化状态，这种氧化状态对应用波长范围内的透射率不产生负面的影响。因为近年来玻璃成分PbO和As2O3被视为对于环境存有疑虑，所以光学仪器和产品的制造厂家倾向于使用在生态学上能靠得住的玻璃。为了在高调质等级产品中应用，为此，具有提高的透射率的材料获得越来越重要的意义。
高折射率值和适中的阿贝数的等价物(Pendant)一般不是基于(钛)硅酸盐，而是基于高份额三氧化二硼B2O3和氧化镧La2O3的镧硼酸盐玻璃体系，该等价物在没有起氧化还原稳定作用的且在没有本征吸收的情况下起澄清作用的As2O3时也行得通，但这会导致极易结晶、难于熔化和加工、透射率(“蓝边缘”)恶化的玻璃。
另外，最近有报道称，从熔体工艺技术方面看，强烈要求“短程”的玻璃，也就是要求如下的玻璃，这种玻璃随着温度改变而极其强烈地改变其粘度。这种特性在工艺上具有如下优点，热成型时间，即定型时间可以缩短。由此，一方面提高了产量，另一方面节省了模具材料，这极其有利地降低总的生产成本。此外，与相应地较长程的玻璃相比，通过这样实现的较快速冷却，即使结晶倾向较强的玻璃也能加工，而且避免了后续的二次热成型步骤中可能出现问题的晶核提前形成。除了上述公知的镧硼酸盐以外，处于按照本发明的光学位置上的这样的玻璃经常还通过加入Bi2O3作为玻璃成分来实现。然而，这种玻璃在工艺技术上有明显的缺点，这种玻璃对熔化机组中的氧化还原条件非常敏感(由Bi0引起的透射率降低)，并且因此，除了通常受砷驱动的氧化还原稳定化以外，需要进一步提高的工艺技术关注度。
现将与本发明相近的现有技术在下列文献中加以总结：
●JP 60-122 746 A    Hoya Corp.
●DE 3 420 306  C    Hoya Corp.
●JP 77 009 012 A    Nippon Kogaku
●DE 2 265 703       Hoya Corp.
●JP 81 078 447 A    Minolta Camera
●EP 227 269    A    Corning Glass Works
据此，可以制造出具有类似的光学位置和/或相似的化学组成的玻璃，然而这种玻璃直接与按照本发明的玻璃相比，具有明显的缺点：
JP 60-122 746 A介绍了TiO2含量小于4重量％的传统的镧硼酸盐玻璃。
DE 3 420 306 C介绍了只具有小于7重量％的小份额La2O3的硼硅酸盐体系的玻璃。
JP 52-009 012 A公开了老式的铝硼硅酸盐体系玻璃，其仅有小于7重量％的非常小份额的La2O3。
在DE 2 265 703公开的玻璃具有最大15重量％的SiO2含量和至少24重量％的B2O3含量。
JP 56-078 447 A涉及铝硼硅酸盐体系的玻璃，具有高份额的三价成分的氧化物La2O3、Y2O3、Yb2O3和Gd2O3。这个彼此协调类似成分在很高的总含量下在提高结晶方面起协同作用。另外，所述彼此协调的类似成分具有至少5重量％的Yb2O3。
EP 227 269A主要要求无Al2O3的硼硅酸盐玻璃，此外在大多情况下不含有ZnO。唯一含有ZnO的示例具有过高的11重量％的ZnO含量。所描述的玻璃在蓝光谱区域内还有极低的透射率。在仅有2mm的层厚下，纯透射率值τi400nm最大为80％的纯透射度是目前不再能够接受的。
发明内容
因此，本发明的任务是，研发一种在生态学上不存有疑虑的光学玻璃，用于成像、传感器、显微镜、医药技术、数字投影、光刻技术、激光技术、晶片/芯片技术等应用领域，以及用于通信、光学通信技术和汽车领域中的光学/照明，这种玻璃的折射率为1.69≤nd≤1.82并且阿贝值为33≤vd≤46，并且有利于熔化和加工。另外，这种玻璃应该有良好的化学稳定性和足够的结晶稳定性，能够在一个连续运行的机组中制造。这种玻璃在初级生产中和在再加工中会提供良好的工艺特性。
上面的任务通过权利要求书中所介绍的实施方式来解决。
特别是提供一种如下的光学玻璃，其包括下列组成(以基于氧化物的重量％计)：
SiO2   20-30
B2O3   0.5-10
Al2O3  0.5-8
La2O3  10-20
Nb2O5  8-18
CaO    18-28
ZnO    1-8
                           
TiO2   4-12
ZrO2   0.5-6
按照本发明的玻璃优选具有至少1.69的折射率nd和/或最高1.82的折射率nd。按照本发明的玻璃的阿贝数vd优选为至少33和/或最高46。
具体地说，按照本发明的玻璃在阿贝图表中占有如下的光学位置：该光学位置处于通过角点A、B、C和D画出的平行四边形中，其中，这个平行四边形的角点具有下列坐标(nd/vd)：A(1.82/36)、B(1.82/33)、C(1.69/42)、D(1.69/46)。
按照一实施方式，按照本发明的玻璃在107.8至1013dPas的粘度范围内是尽可能“短程”的。在此，所谓“短程的玻璃”应理解为在一确定的粘度范围内，随着温度相对较小的变化，该玻璃的粘度发生强烈的变化。该玻璃的粘度从107.8下降至1013dPas的温度间隔ΔT优选最高为100°K。
下文中，“无X”或“无成分X”或“不含X”的表达意味着该玻璃基本上不含有该成分，也就是说这样的成分在玻璃中作为杂质存在，然而不向玻璃组成中作为单独的成分添加。在此，X代表任意成分，诸如Li2O。
按照本发明的玻璃与已知的镧燧石位置的光学玻璃具有共同的光学位置。然而，按照本发明的玻璃的长处在于高透射率、由于原料成本和加工成本降低引起的较低的生产成本、基于其短程性而足够的结晶稳定性以及良好的环境相容性。
与处于所要求的光学位置上的传统玻璃相比，按照本发明的玻璃不是指镧硼酸盐玻璃体系，而是指具有高份额高折射率成分(La2O3、Nb2O5、TiO2、ZrO2)的铝硼硅酸盐玻璃，这种玻璃通过加入碱土金属氧化物，特别是CaO和ZnO，在其由高折射率成分引发的结晶方面受到抑制，并且在其粘度特性方面产生正面影响。
按照本发明的玻璃的SiO2份额为20至30重量％，优选至少为22重量％，更优选为至少24重量％和/或优选为最高28重量％，更优选为最高26重量％。SiO2形成玻璃网络的基本框架，该基本框架通过添加Al2O3得到加强。小于20重量％的硅酸盐份额则不再能够保证网络足够的稳定性，进一步提高到30重量％以上则相反地导致了高得不经济的生产成本或再加工成本：熔化温度会急剧上升，除增大能耗以外，这还会导致熔化机组更强的热负载，从而导致热成型工艺中模具材料的热负载上升。此外，粘度会朝着“过长程”的玻璃的方向改变，因此朝着如下类型的玻璃变化，该玻璃的粘度随着温度改变只作缓慢变化，这对于现代的热成型工艺(精密热成型)是无法接受的。随着SiO2含量提高而提高的材料硬度(努氏硬度、耐磨强度等)使该玻璃在经济上变得无法接受(更差/更缓慢的可加工性、更短的工具使用寿命)。
按照本发明的玻璃还含有氧化铝，氧化铝的份额为0.5至10重量％，优选至少为2重量％和/或优选小于10重量％，更优选最高7重量％。Al2O3的添加像加强SiO2的负面特性，也加强其正面特性。但尽管如此，不会为有利于使SiO2份额增大该Al2O3份额而取消Al2O3，这是因为会发生不同的协调作用，并从而构造一个平行的网络结构。因此，正是与SiO2相组合，导致玻璃结构中的协同作用，这种协同作用产生来了明显地更具结晶稳定性的玻璃，而不是纯粹在数值上在取消Al2O3份额的同时提高SiO2份额。因此，不允许低于0.5重量％的下限(证实无协同作用)，但也不要超过8重量％的上限，因为和SiO2的情况一样，会出现加工温度和材料硬度的增大。附带地说，通过Al2O3形成的结构为了形成材料的阶跃折射率或化学预应力而需要离子交换。
按照本发明的玻璃还含有B2O3，份额为0.5至8重量％，优选至少2重量％，更优选大于3重量％和/或优选为最高6重量％。在按照本发明的玻璃中加入所要求的数量的B2O3可用相同的论点解释：B2O3支持玻璃网络的形成，从而相对于结晶起稳定化作用。此外，B2O3降低工艺温度(熔化温度和热成型(HFG)温度)，对抗热冲击破坏使玻璃稳定化作用。低于0.5重量％的含量不能达到相应的正面效果，然而，由于B2O3的两个其他特性，含量高于10重量％时，使得：除了促进网络形成以外，B2O3还促进传统晶核形成剂(例如，TiO2，ZrO2，Nb2O5)和晶体生长成分(例如，La2O3，Gd2O3)的活动性，即，像易得(leicht)的助熔剂那样起作用。此外，高份额的B2O3腐蚀坩锅或熔池材料，而且除了缩短机组使用寿命以外，还促进非均态晶核进入玻璃。
在所描述的基本玻璃体系中，主要玻璃形成体SiO2，B2O3和Al2O3的总计应限制在总数最高为40重量％的份额，优选最高38重量％，更优选最高37重量％，这是因为否则就不能加入足够数量的高折射率成分，而且不能在玻璃中加入调整所要求的粘度所需数量网络修饰体或网络修改体。因此，除了无法达到所要求的光学位置以外，还使玻璃达不到所希望的短程。
为了进一步支持玻璃形成，按照本发明的玻璃含有最高8重量％，优选最高6重量％的GeO2。
然而，在主要玻璃形成体(SiO2-B2O3-Al2O3)的总和中，玻璃形成体(SiO2，B2O3，Al2O3和GeO2)总含量最高为45重量％，这是因为尽管GeO2有高折射率特性，但会使折射率更高的成分就不再能以足够的份额引入。此外，还通过本来在这里较为适中地起作用的GeO2使粘度进而还有工艺温度也不可接受地上升。
按照本发明的玻璃通过加入碱土金属氧化物，在其由高折射率晶核形成剂导致的易于结晶性方面得到抑制，并且此外，在其温度-粘度特性方面产生正面影响。
特别是按照本发明的玻璃的CaO份额为18至28重量％，优选为至少20重量％，更优选至少22重量％和/或优选最高26重量％，更优选最高24重量％。主要是CaO在粘度-温度图线上产生“缩短”的影响，亦即，随着温度变化粘度迅速变化，这对于初级热成型温度是需要的。因此，含量低于所要求的18重量％的极限是不合理的。与此相反，由于这种成分折射率低，含量超过28重量％的话，会使高折射率成分无法以足够数量引入，来达到所要求的光学位置。
因此，至少用ZnO以如下份额来填补碱土金属氧化物含量，ZnO的份额为1至8重量％，优选至少3重量％，更优选至少4重量％和/或优选最高6重量％。ZnO由于其较高的折射率，减轻了这个问题。同时，ZnO具有较强抑制结晶的作用，所以低于下限1重量％将导致不能足够稳定化的玻璃。尽管ZnO是有利于高折射率的成分，但也要限制在最大8重量％。
此外，其他碱土金属氧化物MgO，SrO和BaO，由于其在不同的含量下会容易地改变特性，故可加入按照本发明的玻璃。但MgO，SrO，BaO的总含量最高不得超过8重量％。上述总含量高过8重量％的提高会使按照本发明的玻璃的结晶倾向强烈上升，这是因为MgO，SrO或者BaO都不起抑制结晶的作用。
在按照本发明的玻璃中，BaO的含量份额最高可达8重量％，优选最大5重量％，和/或优选至少1重量％。该成分起提高折射率的作用，但是含量超过8重量％将促进结晶，因此不优选较高的含量。
提高折射率的作用较低的SrO，在按照本发明的玻璃中的含量份额最高3重量％，优选最高2重量％。在较高的份额下该组份还会使玻璃容易结晶。
因为MgO提高折射率的作用适中，但不促进结晶，所以MgO的份额最高可加入5重量％，优选最高2重量％。
借助于包括ZnO的碱土金属氧化物的组合，能够很好地调整出所希望的、必要时同样确定地匹配各工艺的粘度-温度变化曲线。
对于调整所希望的光学位置，按照本发明的玻璃最重要的成分是氧化镧La2O3和氧化铌Nb2O5。在按照本发明的玻璃中，氧化镧含量份额为10至20重量％，优选至少大于10重量％，更优选至少12重量％，更加优选至少14重量％和/或优选最高18重量％，进一步优选最高16重量％。在按照本发明的玻璃中，氧化铌份额为8至18重量％，优选至少10重量％，更优选至少12重量％，和/或优选最高16重量％，进一步优选最高14重量％。然而，因为这两种成分都由于使玻璃在所谓“蓝边缘”处发生透射率恶化，并会提高按照本发明的玻璃的结晶倾向，所以应保持上述份额上限。然而，把上述含量减少到上述下限以下会导致达不到所力求的光学位置，首要的是在镧燧石范围内较高的折射率值下，可能达不到适中的阿贝值，这是因为在玻璃中含有的其他高折射率成分(Ti、Zr)会导致明显地低于vd＝30的阿贝值的高色散性。在按照本发明的玻璃中，La2O3和Nb2O5的组合使铝硼硅酸盐基质的应用实现了代替对应该位置常用的镧硼酸盐体系，这是因为这里由La2O3和Nb2O5组合给出的La2O3数量不熔于纯的硼酸盐基质，并因此会不可避免地导致结晶。此外，与公知的镧硼酸盐玻璃相比，通过用吸收性明显较低的Nb2O5代替一部分在蓝光谱区域吸收性的La2O3可避免透射率损失，特别是在“蓝边缘”(λ≤420nm)处的透射率损失。
把La2O3和Nb2O5纯粹用来提高低折射率基质的折射率，仍不能达到所要求的光学位置，而且随之产生阿贝值明显较高的玻璃。因此，为了调整色散特性还加入如下份额的TiO2，其份额为4至12重量％，优选至少6重量％，和/或优选最高10重量％，更优选最高8重量％，并且加入如下份额的ZrO2，其份额为0.5至6重量％，优选至少1重量％和/或优选最高4重量％。该玻璃优选含有这两种成分ZrO2和TiO2，这是因为较大量不同晶核形成剂降低了结晶风险。特别是除了同样强的晶核形成剂Nb2O5以外，这种强晶核形成剂的组合用来对抗性地抑制结晶倾向。在此，与TiO2相比，更强晶核形成剂ZrO2相应更强地受到限制。此外，高过上述上限的提高会导致向低色散玻璃如上所述的偏移，而同时加入较少的含量刚好导致明显高色散性的样品。
除了上述这些成分以外，按照本发明的玻璃还能以较小的份额含有其他高折射率成分。
特别是在按照本发明的玻璃中，能够以较小的份额包含Y2O3、Gd2O3、Yb2O3、Ta2O5、WO3组中其他高折射率的成分。然而，在按照本发明的玻璃中，所有这些成分都会导致结晶倾向急剧提高，并且此外，只能以足够高的光学纯度作为价格非常昂贵的原料包含。Y2O3作为来自该组的成分，除了对结晶特性负面影响较小以外，还是最成本低廉的，可以以最高达5重量％的份额加入。与Y2O3相反，Gd2O3特别昂贵而且强烈促进结晶，所以应把份额限制到最高只有2重量％。该组的其他成分，即Yb2O3、Ta2O5和WO3可以各自以最高达2重量％加入，以便灵活地精细调整所要求的光学位置。
三价元素的氧化物(La2O3，Y2O3，Yb2O3，Gd2O3)高折射率成分的总含量总共应该保持最高30重量％。这些彼此协调的类似成分总含量超过30重量％在提高结晶方面将呈现微弱的协同作用，这种微弱的协同作用可以通过将所述彼此协调的类似成分的总含量限制在最高30重量％来加以避免。
按照本发明的玻璃还可以包含碱金属氧化物，其中，这样的实施方式是较不优选的。借助于添加碱金属氧化物，按照本发明的玻璃适应于基于应用条件的特别调整，例如，离子交换能力或者粘度-温度变化曲线方面略微的改变，以有利于灵活的接近最终几何形状的热成型。在按照本发明的玻璃中，只要需要含有碱金属氧化物，就以如下份额添加Na2O，其份额优选为至少0.5重量％，更优选至少1重量％，与其他碱金属相比，Na2O是优选的，然而优选应限制在最高为5重量％。
添加其他碱金属氧化物是较不优选的。Li2O，特别是在与B2O3组合下，导致对耐火材料(例如，Pt或硅石玻璃)强烈的腐蚀(所谓“坩锅腐蚀”)。除了缩短机组使用寿命以外，由此触发的、耐火材料的非均态晶核的强烈引入，不仅在初级的热成型步骤中，而且在随后的所有热成型步骤中如此强烈地加强结晶倾向，以致于该玻璃根本完全难于以光学品质进行生产或再加工。因此，按照本发明的玻璃优选没有Li2O和/或K2O。
按照本发明的玻璃的另外的优选实施方式完全没有碱金属氧化物，这是因为碱金属氧化物除了其固有的降低折射率的作用，还作为助熔剂提高晶体生长成分的活动性。
按照本发明的玻璃可以含有最多1重量％的氟化物，优选小于1重量％。这可以用来精细调整光学位置，降低折射率和色散性。此外，氟化物作为助熔剂影响粘度-温度图线。然而，氟化物原料或含氟混合物只有采取工作保护技术上开支较高的措施才能处理，而且由于蒸发作用和尘化作用对连续的熔化工艺的稳定性产生负面的影响。因此，在按照本发明的玻璃中，放弃加入较高份额的氟化物，特别优选的实施方式没有氟化物。正如后面将要描述的那样，氟化物还可以用作物理澄清剂，也就是说，在澄清室中通过加热释放出气体，该气体用来将气泡从玻璃中去除。对于作为澄清剂的作用，在该澄清室中需要较高的温度。只要使用氟化物来精细调整光学位置，就应该注意，在相对较低的温度下澄清玻璃，这样氟化物仍旧含在玻璃中，而且不使作为气态成分逸出。按照本发明的这种实施方式，优选应用无机过氧化物作为澄清剂，这是因为这种无机过氧化物在相对较低的温度下便已呈现足够的澄清作用。
同样为了精细调整一个特定的粘度-温度图线，按照本发明的玻璃可以含有P2O5。对此，含有P2O5，就像Al2O3一样，促进材料中有助于离子交换的结构的形成。其总含量必须限制，这是因为较高的含量由于这种成分的高尘化作用和蒸发作用并且还通过铝硼硅酸盐玻璃中总体很高的工艺温度得到加强而导致不稳定的工艺。
然而，P2O5和F的组的成分的总含量应该优选限于最高6重量％。
同样，为了防止透射率损失，特别是在“蓝边缘”(λ≤420nm)处的损失，在按照本发明的玻璃中，既不要加入PbO，又不要加入Bi2O3，特别是这些成分有毒性潜在危险，至少在Bi2O3的情况下，由于敏感的氧化还原工艺，只有在提高熔化技术开支的情况下，才会用在高透射率的玻璃上。
按照本发明的玻璃作为光学玻璃优选还不具有着色的成分和/或诸如激光活性成分等的光学活性成分。
按照本发明的另一实施方式，作为滤光器或固体激光器的基本玻璃，按照本发明的玻璃可以含有着色的成分和/或含有诸如激光活性成分等的光学活性成分，含量直至最大5重量％，其中，该数量加到其余玻璃组成的以100重量％给出的成分上。
按照本发明一实施方式，按照本发明的玻璃优选至少90重量％，更优选至少95重量％由上述成分组成。
按照本发明的另一实施方式，按照本发明的玻璃还优选不具有其他上面没有列出的成分，也就是说，按照这种类型的实施方式，该玻璃基本上由上述成分组成。在此，“基本上由…组成”的表达意味着其他成分最多作为杂质存在，然而不是作为单独成分向玻璃组成中有意添加。
按照本发明的玻璃一般可以含有少量的澄清剂。添加的澄清剂的总量优选最高为2.0重量％，更优选最高1.0重量％，其中，该数量加到其余玻璃组成的以100重量％给出的成分上。在按照本发明的玻璃中，作为澄清剂可以含有下列成分中的至少一种(以重量％计，加到其余玻璃组成上)：
Sb2O3           0-1和/或
SnO             0-1和/或
SO4 2-           0-1和/或
NaCl            0-1和/或
As2O3           0-1和/或
F-              0-1和/或
无机过氧化物    0-1
作为无机过氧化物例如可以使用过氧化锌、过氧化镧和/或碱土过氧化物。
然而，按照本发明优选的实施方式，As2O3含量最高为0.1重量％或者该玻璃无As2O3，这是因为该成分出于生态学的原因而被认为是有问题的。
所有的、按照本发明的玻璃还具有良好的化学稳定性和相对于结晶的稳定性或者说结晶稳定性。这些玻璃的长处还在于良好的可熔化性和灵活的接近最终几何形状的可加工性、基于工艺成本降低的低生产成本、良好的离子交换特性、良好的日曝稳定性以及良好的环境相容性。
按照本发明的玻璃在25mm的层厚下具有明显地高于80％的优异的纯透射度τi400nm。
按照本发明的玻璃的Tg小于或等于730℃，是结晶稳定的并且可以很好地加工。
按照本发明的玻璃具有负反常的相对分色散度(Teildispersion)ΔPg，F为-35至+40×10-4，该结果来自以大致20K/h的冷却速率下冷却的测试样品。
按照本发明的玻璃的热膨胀系数α20-300小于或者等于9.5*10-6/K。由此，避免在再加工和结合技术中出现的热应力问题。
按照本发明的玻璃的单位密度小于或等于4.0g/cm3。由此，由这种玻璃制成的光学构件和/或光学部件由于其相对于含铅的对称物看来很小的惯性质量，特别适合制造移动的/可运动的单元。
通过按照本发明的玻璃达到对光学位置、粘度-温度曲线和加工温度进行如下调整，即，利用灵敏的精密机器同样保证高特定性的、接近最终几何形状的热成型。此外，实现了结晶稳定性与粘度温度图线的相关联，以便毫无困难地使玻璃的挤压或再挤压或离子交换工艺等其他热处理是可行的。
本发明还涉及按照本发明的玻璃在成像、传感器、显微镜、医药技术、数字投影、通信、光学通信技术/信息传输、汽车领域的光学/照明、光刻技术、步进器(Stepper)、准分子激光器、晶片、计算机芯片以及包含这样的电路及芯片的集成电路和电子器件等应用领域上的应用。
本发明还涉及包含按照本发明的玻璃的光学元件。在此，光学元件尤其可以是透镜、棱镜、光导纤维棒、阵列、光学纤维、阶跃构件(Gradientenbauteil)、光学窗口和紧凑构件。在此，按照本发明，“光学部件”这一概念还包括这样的光学元件的预先成型体或者说预成型体，例如，玻璃料块(Gob)、精细玻璃料块等。
本发明还涉及光学元件的制造方法，包括下列步骤：
-对按照本发明的光学玻璃进行坯料挤压；
本发明还涉及这样的光学元件用于制造光学构件或光学部件的应用，所述光学构件或光学部件例如用于传感器、显微镜、医药技术、数字投影、通信、光学通信技术/信息传输、汽车领域中的光学/照明、光刻技术、步进器、准分子激光器、晶片、计算机芯片以及包括这样的电路及芯片的集成电路和电子器件。
本发明还涉及光学构件或光学部件，所述光学元件或光学部件例如用于成像、传感器、显微镜、医药技术、数字投影、通信、光学通信/信息传输、汽车领域中的光学/照明、光刻技术、步进器、准分子激光器、晶片、计算机芯片以及包括这样的电路和芯片的集成电路和电子器件，所述集成电路和电子器件包括上述光学元件。
具体实施方式
示例
表2-5包含处于优选的组成范围内的20个实施例。按照本发明的玻璃依照如下所述来制造：
称出氧化物原料，优选碳酸盐、硝酸盐和/或氟化物，添加一种或多种澄清剂，例如Sb2O3，接着良好地混合。该玻璃混合物在约1350℃下在连续的熔化机组中熔化，此后，进行澄清(1400℃)和均质化。在大致1250℃的铸型温度下对该玻璃进行铸型并加工成所要求的尺寸。
对于以100kg计算的玻璃的熔化示例(表1)
  氧化物   重量％   原料   称重(kg)
  SiO2B2O3Al2O3CaOSrOBaOBaOZnOLa2O3TiO2ZrO2Nb2O5WO3   231012024.80.211664102   SiO2H3BO3Al(OH)3CaCO3SrCO3BaCO3Ba(NO3)2ZnOLa2O3TiO2ZrO2Nb2O5WO3   23.0117.761.5335.442.896.180.341.0015.996.044.0110.012.00
  Sb2O3   0.3   Sb2O3   0.30
  合计   100.3   126.50
这样获得的玻璃的特性在表3、示例8中给出。
表2熔化示例(以重量％计)
  示例1   示例2   示例3   示例4   示例5
  SiO2B2O3Al2O3GeO2   2057   21244   26720.5   229.55.56   200.50.57.5
  P2O5F   2   6
  Na2O   3
  MgO
  示例1   示例2   示例3   示例4   示例5
  CaOSrOBaOZnO   276   232   244   1885   1818
  La2O3Y2O3Gd2O3Yb2O3   13.5   142   20   103.5   105
  TiO2ZrO2   40.5   123   41   40.5   120.5
  Nb2O5   17   11   11.5   8   8
  WO3
  Sb2O3
  合计   100   100   100   100   100
  nd(20K/h)vd(20K/h)   1.774037.64   1.810833.48   1.750640.64   1.711943.50   1.782334.11
  ΔPg，F(20K/h)ΔPg，F[10-4](20K/h)   0.5792-13   0.590328   0.5739-16   0.5676-30   0.589632
  α20-300[10-6*K-1]Tg[℃]ρ[g/cm3]   8.66913.61   8.47233.68   8.46843.59   7.76623.54   9.06613.68
表3熔化示例(以重量％计)
  示例6   示例7   示例8   示例9   示例10
  SiO2B2O3Al2O3GeO2   2025   2828   23101   2576   2220.55
  P2O5F   6   4
  Na2O
  MgOCaOSrOBaOZnO 184 247 20251 183 276
  La2O3Y2O3Gd2O3Yb2O3   19   160.5   16   15   17
  TiO2ZrO2   126   40.5   64   86   40.5
  Nb2O5   8   10   10   8   16
  WO3   2
  Sb2O3   0.3
  合计   100   100.3   100   100   100
  nd(20K/h)vd(20K/h)   1.800234.14   1.735941.56   1.761538.81   1.737739.20   1.796937.12
  Pg，F(20K/h)ΔPg，F[10-4](20K/h)   0.589834   0.572-19   0.5777-8   0.57824   0.5805-8
  示例6   示例7   示例8   示例9   示例10
  α20-300[10-6*K-1]Tg[℃]ρ[g/cm3]   8.07123.69   8.07153.54   8.36713.62   7.26843.41   9.17043.81
表4熔化示例(以重量％计)
  示例11   示例12   示例13   示例14   示例15
  SiO2B2O3Al2O3GeO2   20108   3091   300.56   201.00.58   23.550.5
  P2O5F   6   5
  Na2O   3
  MgOCaOSrOBaOZnO 268 234 288 1818 2833
  La2O3Y2O3Gd2O3Yb2O3   14   131   10   105   10
  TiO2ZrO2   40.5   41   40.5   120.5   102
  Nb2O5   9.5   14   7   8   15
  WO3
  Sb2O3   0.3
  示例11   示例12   示例13   示例14   示例15
  合计   100   100   100   100.3   100
  nd(20K/h)vd(20K/h)   1.729941.49   1.729641.27   1.696845.03   1.783134.06   1.804534.33
  Pg，F(20K/h)ΔPg，F[10-4](20K/h)   0.572-22   0.5729-15   0.5665-16   0.589530   0.588221
  α20-300[10-6*K-1]Tg[℃]ρ[g/cm3]   8.36473.46   7.86713.42   8.37113.34   9.06503.68   9.07013.60
表5熔化示例(以重量％计)
  示例16   示例17   示例18   示例19   示例20
  SiO2B2O3Al2O3GeO2   200.56   24104   2522   23248   2093
  P2O5F   1.5 1
  Na2O   3   1
  MgOCaOSrOBaOZnO 1881   5215 238   2216 187
  La20Y2O3Gd2O3Yb2O3   105   10   18   12   20
  示例16   示例17   示例18   示例19   示例20
  TiO2ZrO2   45   74   43   66   41
  Nb2O5   18   10   15   9   17
  WO3
  Sb2O3   0.3
  总计   100   100.3   100   100   100
  nd(20K/h)vd(20K/h)   1.779036.88   1.746339.24   1.790037.41   1.772238.08   1.772237.00
  Pg，F(20K/h)ΔPg，F[10-4](20K/h)   0.579-27   0.5774-4   0.5798-11   0.5789-9   0.5803-13
  α20-300[10-6*K-1]Tg[℃]ρ[g/cm3]   9.07123.76   8.16603.39   8.47043.79   7.97063.65   8.26313.71

Claims (18)

1.光学玻璃，包括下列组成(以基于氧化物的重量％计)：
SiO2     20     -    30
B2O3     0.5    -    10
Al2O3    0.5    -    8
La2O3    10     -    20
Nb2O5    8      -    18
CaO      18     -    28
ZnO      1      -    8
TiO2     4      -    12
ZrO2     0.5    -    6
2.按照权利要求1所述的玻璃，所述玻璃的GeO2份额最高为8重量％。
3.按照前述权利要求之一所述的玻璃，所述玻璃的主要玻璃形成体(SiO2、B2O3、Al2O3)含量最高为40重量％。
4.按照前述权利要求之一所述的玻璃，所述玻璃的玻璃形成体(SiO2、B2O3、Al2O3、GeO2)总含量最高为45重量％。
5.按照前述权利要求之一所述的玻璃，所述玻璃含有份额最高为5重量％的MgO和/或份额最高为3重量％的SrO和/或份额最高为8重量％的BaO。
6.按照前述权利要求之一所述的玻璃，所述玻璃的碱土金属氧化物MO(MgO、SrO、BaO)的总含量最高为8重量％。
7.按照前述权利要求之一所述的玻璃，所述玻璃具有含量最高为5重量％的氧化钇Y2O3和/或含量小于2重量％的氧化钆Gd2O3和/或(WO3、Yb2O3、Ta2O5)组的成分的含量各自最高为2重量％。
8.按照前述权利要求之一所述的玻璃，所述玻璃不含Bi2O3、As2O3、PbO和/或碱金属。
9.按照前述权利要求之一所述的玻璃，所述玻璃的(F，P2O5)组的成分的总含量最高为6重量％，其中，氟含量不超过1重量％。
10.按照前述权利要求之一所述的玻璃，所述玻璃的折射率为1.69≤nd≤1.82并且阿贝值为33≤vd≤46。
11.按照前述权利要求之一所述的玻璃，所述玻璃在阿贝图表上的光学位置由通过下列角点(nd/vd)画出的平行四边形来标绘：A(1.82/36)、B(1.82/33)、C(1.69/42)、D(1.69/46)。
12.按照权利要求1至11之一所述的玻璃用于光学元件的应用，所述光学元件例如是透镜、棱镜、光导纤维棒、阵列、光学光纤、阶跃构件以及光学窗口。
13.已挤压的料块，所述料块由按照权利要求1至11之一所述的光学玻璃来成型并且所述料块在再次加热后能被压制。
14.包括按照权利要求1至11之一所述玻璃的光学部件。
15.用于制造光学元件的方法，所述方法包括下列步骤：
-对按照权利要求1至11之一所述的玻璃进行坯料挤压。
16.光学元件，所述光学元件例如是透镜、棱镜、光导纤维棒、阵列、光学光纤、阶跃构件以及光学窗口，所述光学元件包括按照权利要求1至11之一所述的玻璃。
17.光学构件或光学部件，所述光学构件或光学部件用于成像、传感器、显微镜、医药技术、数字投影、通信、光学通信技术/信息传输、汽车领域中的光学/照明，用于太阳能技术、光刻技术、步进器、准分子激光器、晶片、计算机芯片和/或含有这样的电路和芯片的集成电路和电子器件，所述光学构件或光学部件包括按照权利要求16所述的一个或多个光学元件。
18.按照权利要求17所述的光学元件用于制造光学构件或光学部件的应用，所述光学构件或光学部件用于传感器、显微镜、医药技术、数字投影、通信、光学通信/信息传输、汽车领域中的光学/照明、太阳能技术、光刻技术、步进器、准分子激光器、晶片、计算机芯片和/或含有这样的电路和芯片的集成电路和电子器件。
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