CS243862B1 - Způsob výroby opticky homogenního skla - Google Patents

Abstract

Řešení se týká způsobu výroby homogenního skla, jehož složení je BrAsxEySpZq, kde B je křemík, cín, olovo nebo jejich směs. As je arzén, E je fosfor, antimon, bismut, germanium nebo jejich směs, S je síra, Z je kyslík, selén, telur nebo jejich směs, . přičemž r = 0 až 25 x = 0 až 2 y = 0 až 2 p = 0 až 25 q = 0 až 15 a zároveň x + y>0ap + q>0. Příprava tohoto skla spočívá v tom, že tavenina se ochladí na teplotu měknutí ±30 °C a při této teplotě se temperuje po dobu 5 až 200 hodin, poté se ochladí na teplotu místnosti. Tohoto skla lze užít při výrobě optických elementů jako planparalelních desek, čoček apod.

Description

(54) Způsob výroby opticky homogenního skla

Řešení se týká způsobu výroby homogenního skla, jehož složení je B_rAs_xEySpZq, kde B je křemík, cín, olovo nebo jejich směs. As je arzén, E je fosfor, antimon, bismut, germanium nebo jejich směs, S je síra, Z je kyslík, selén, telur nebo jejich směs, .

přičemž r = 0 až 25 x = 0 až 2 y = 0 až 2 p = 0 až 25 q = 0 až 15 a zároveň x + y>0ap + q>0.

Příprava tohoto skla spočívá v tom, že tavenina se ochladí na teplotu měknutí ±30 °C a při této teplotě se temperuje po dobu 5 až 200 hodin, poté se ochladí na teplotu místnosti.

Tohoto skla lze užít při výrobě optických elementů jako planparalelních desek, čoček apod.

Vynález se týká způsobu výroby opticky homogenních skel k výrobě vazebních hranolů a jiných optických elementů.

Je známo, že k přípravě vazebných hranolů a jiných optických elementů je možno použit chalkogenidového skla, jehož složeni lze vyjádřit vztahem ^Br^Asx^Ey^Sp^Zg kde B je křemík, cín, olovo nebo jejich směs.

As je arzén,

E je fosfor, antimon, bismut, germanium nebo jejich směs, S je síra,

Z je kyslík, selén, fcelur nebo jejich směs, přičemž r = 0 až 25. x = 0 až 2 y = 0 až 2 p = 0 až 25 q = 0 až 15 a zároveň x + y>0ap + q>0.

Sklo může být připravované plynulým chlazením v peci po jejím vypnutí, nebo chlazením volně na vzduchu po vytažení ampule z pece, či rychlým chlazením při ponoření ampule do vody nebo oleje. Nevýhodou uvedených způsobů přípravy je vznik optických nehomogenit a v případě rychlého chlazení i trhlin či dutin, které znemožňují využití materiálů ke konstrukci optických elementů.

Nevýhody zmíněných způsobů přípravy odstraňuje způsob výroby podle vynálezu, jehož podstata spočívá v tom, že směs prvků odpovídající požadovanému složení se taví při teplotě vyšší než 250 °C a nižší než 1 000 °C, zpravidla mezi 500 °C a 750 °C. Za zvýšené teploty probíhá syntéza prvků a homogenizace taveniny. Doba syntézy je 1 až 100 h, podle teploty, při které je syntéza prováděna. Chlazení skla uvedeného složení se provádí podle tohoto vynálezu tak, že tavenina se ochladí do blízkosti teploty měknutí ±30 °C a při této teplotě se temperuje po dobu 5 až 200 h. Poté se ochladí na teplotu místnosti obvyklým způsobem, a to buá postupným snižováním příkonu pece nebo vyjmutím temperovaného skla z pece.

Sklo vpředu uvedeného složeni vyrobené způsobem podle vynálezu neobsahuje žádné trhliny nebo dutiny a je opticky homogenní.

Chalkogenidového skla připraveného podle tohoto vynálezu lze užít i při výrobě dalších optických elementů jako planparalelních desek, čoček a podobně. Rovněž lze toto ohalkogenidové sklo použít k přípravě tenkých chalkogenidových vrstev vakuovým napařováním či jinou vhodnou technikou. V tomto případě je nutné nanášet ohalkogenidovou vrstvu na podložku, která je zahřáta do blízkosti teploty měknutí. Je vhodné, aby se teplota podložky nelišila od teploty měknutí o více než 20 °C. Po napaření je nutno ohalkogenidovou vrstvu temperovat po dobu 0,5 až 10 hodin a poté ochladit na teplotu místnosti.

Způsob přípravy homogenního chalkogenidového skla bude vysvětlen na příkladu 1.

Přikladl

Směs prvků arzénu a síry odpovídající složení As₂S₅ je zatavena do křemenné ampule a temperována 50 hodin při teplotě 700 °C. Potom je její teplota snížena na 110 °C lišící se od teploty měknutí o 5 °C. Při této teplotě je tavenina temperována 60 h. Po temperaci je teplota lineárně snížena na pokojovou teplotu během 10 hodin. Z chalkogenidového skla připraveného tímto způsobem jsou pak zhotoveny optické hranoly obvyklým způsobem. Vazební hra3 noly z tohoto skla jsou vhodné pro zavádění signálu do optovlnovodů na bázi směsných kysličníků lithia a niobu nebo lithia a tantalu a podobně pracujících v oblasti blízkého IČ záření.

Pro optickou vazbu s vlnovody z jiných materiálů nebo pracujících v jiných oblastech spektra jsou zapotřebí hranoly s odlišnými hodnotami indexu lomu. Přidáním dalších prvků, například selénu, antimonu a dalších podle uvedeného vzorce, lze připravit pro tyto účely skla s vyšším indexem lomu oproti systému As₂S₃, zabudování fosforu, kyslíku a vyššího obsahu síry vede naopak ke sníženi indexu lomu.

Příprava chalkogenidové vrstvy z chalkogenidového skla, jehož složení a způsob přípravy je uveden v příkladu 1, bude. uvedena v příkladu 2.

Přiklad2

Do lodičky z molybdenového plechu bylo umístěno chalkogenidové sklo o složení arzén, síra v atomovém poměru 2:5 ASjS^. V napařovací aparatuře bylo sklo odpařeno na podložku ohřátou na teplotu 100 °C. Při této teplotě byla podložka s chalkogenidovou vrstvou tlouštky 5 ^um udržována po dobu 5 h po napaření. Poté byla vrstva ochlazena během 2 hodin na teplotu místnosti.

Doba temperace nutná k vytvořeni kvalitní chalkogenidové vrstvy je závislá na tlouštce nanesené chalkogenidové vrstvy. S rostoucí tloušťkou je vhodné dobu prodloužit až do 200 h.

K přípravě skla vhodného k odfiltrování viditelného záření je možné užít materiálu, obsahujícího selén a/nebo telur. Na příkladu 3 bude popsána příprava chalkogenidového skla o složení arzén, telur v atomových poměrech 1:3,2:0,8, AsSe^,₂ ^Te0,8·

Příklad 3

V křemenné ampuli byla provedena syntéza chalkogenidového skla o složení Αεδββ^Τθο,δ’ Syntéza byla prováděna z prvků při teplotě 700 °C. Tomuto složení odpovídá teplota měknutí 96 °C. Tavenina byla ochlazena na teplotu 110 °C a při této teplotě udržována 250 h. Poté byla zchlazena na pokojovou teplotu rychlostí 50 °C za h. Byl získán materiál opticky homogenní s dobrou propustností o infračervené oblasti spektra.

Claims (2)

1. PŘEDMĚT VYNÁLEZU '

   1. Způsob výroby opticky homogenního skla z taveniny o složení ·

   B As E S Z r x y p q kde B je křemík, cín, olovo nebo jejich směs.

   As je arzén,

   E je fosfor, antimon, bismut, germanium nebo jeho směs,

   S je síra, , Z je kyslík, selén, telur nebo jejich směs, přičemž r = 0 až 25 x = 0 až 2 y = 0 až 2 p = 0 až 25 q = 0 až 15 a zároveň x + y>0ap + q>0, vyznačující se tím, že tavenina se ochladí na teplotu měknutí ±30 °c, při této teplotě se

   24'3862 temperuje po dobu 5 h až 200 h a poté se ochladí na teplotu místnosti.
2. 2. Způsob podle bodu 1, vyznačující se tím, že tavenina se chladí stykem s podložkou o teplotě v rozmezí teploty měknutí taveniny ±30 °C, na kterou se vakuově napaří.