Patents
Search within
Search within the title, abstract, claims, or full patent document: You can restrict your search to a specific field using field names.
Use TI= to search in the title, AB= for the abstract, CL= for the claims, or TAC= for all three. For example, TI=(safety belt).
Search by Cooperative Patent Classifications (CPCs): These are commonly used to represent ideas in place of keywords, and can also be entered in a search term box. If you're searching forseat belts, you could also search for B60R22/00 to retrieve documents that mention safety belts or body harnesses. CPC=B60R22 will match documents with exactly this CPC, CPC=B60R22/low matches documents with this CPC or a child classification of this CPC.
Learn More
Title
Abstract
Claims
Full Document
Find patents
Keywords and boolean syntax (USPTO or EPO format): seat belt searches these two words, or their plurals and close synonyms. "seat belt" searches this exact phrase, in order. -seat -belt searches for documents not containing either word.
For searches using boolean logic, the default operator is AND with left associativity. Note: this means safety OR seat belt is searched as (safety OR seat) AND belt. Each word automatically includes plurals and close synonyms. Adjacent words that are implicitly ANDed together, such as (safety belt), are treated as a phrase when generating synonyms.
Learn More
Search by
Chemistry searches match terms (trade names, IUPAC names, etc. extracted from the entire document, and processed from .MOL files.)
Substructure (use SSS=) and similarity (use ~) searches are limited to one per search at the top-level AND condition. Exact searches can be used multiple times throughout the search query.
Searching by SMILES or InChi key requires no special syntax. To search by SMARTS, use SMARTS=.
To search for multiple molecules, select "Batch" in the "Type" menu. Enter multiple molecules separated by whitespace or by comma.
Learn More
Patent numbers
Search specific patents by importing a CSV or list of patent publication or application numbers.
Optické luminiscencní sodnohlinitokremicité sklo, dopované ionty Cu+ a Cu2+, urcené pro fotoniku
CZ303764B6
Czechia
- Other languages
English - Inventor
Míka@Martin Spirková@Jarmila Stará@Jarmila Malichová@Hana Tresnáková@Pavlína
Description
translated from
Oblast techniky
Vynález se týká optického luminiscenčního sodnohlinitokřemičitého skla, které je dopované ionty Cu+ a Cu2+. Sklo je určeno pro fotoniku.
Dosavadní stav techniky
Pokrok v optice byl vždy umožněn vývojem nových materiálů potřebných ke konstrukci dokonalejších zařízení na zpracování optického signálu. Mezi ně patří například pasivní rozbočnice a slučovače, nebo aktivní zesilovače a lasery, nacházející široké uplatnění v řadě oblastí, mezi něž patří telekomunikace, počítače, medicína a řada dalších vědeckých oborů.
Optické sklo představovalo vždy jeden z nej dokonalejších optických materiálů. Mezi optická skla patří i laserová skla s luminiscenčními vlastnostmi, jejichž vhodně vytvořená skelná matrice je optimalizována pro laserově aktivní ionty ajejich koaktivátory (senzitizéry).
Luminiscenci skel a laserová skla popisuje např. Ivan Fanderlik (Barvení skla, Střední uměleckoprůmyslová škola sklářská, Valašské Meziříčí, 1999, str. 445 až 452).
Absorpce a následná luminiscence jsou uskutečněny různými dopanty, které pracují jako diskrétní luminiscenční centra absorbující budicí (čerpací) světelnou energii, již následně emitují.
Luminiscenční pochody můžeme podle způsobů buzení a podle trvání luminiscence po ukončení buzení dělit do několika skupin. Z hlediska způsobů buzení lze luminiscenční skla dělit na fotoluminiscenční a termoluminiscenční. Z hlediska doby trvání luminiscence se skla dělí na materiály s fluorescencí, která po ukončení buzení velmi rychle mizí, a na fosforescenční skla, jejichž luminiscence trvá určitý čas i po ukončení buzení.
Má-li dojít k fluorescenci, je třeba, aby se ve skle pohltilo určité množství energie. Mezi excitačním pochodem, tj. absorpcí záření a emisí pohlcené energie, je krátký časový interval, řádově 10“ 7 až 10“9 sekund. V případě fluorescence oba děje probíhají prakticky současně. Vyšší koncentrace dopantů ajejich vzájemná interakce způsobuje, tzv. koncentrační zhášení vedoucí kpoklesu luminiscence.
Jestliže se však při excitaci dostane elektron do orbitalu, z něhož je přechod do základního stavu zakázán, nastane stav, jehož trvání je ovlivněno srážkami s jinými atomy. Po ukončení buzení pak nastává vyzařování - luminiscence po delší časový úsek, a tento děj se nazývá fosforescencí. Optickými luminiscenčními skly se zabývá řada patentů.
Jsou známa např. dopovaná fosforečná skla vhodná pro optická skla.
GB 121 83 02 A, s prioritou 13.3. 1968, přihlašovatele American Optical Corp. US, o názvu „Laserové sklo“. Vynález se týká skla na bázi P2O5, kde jako laserově aktivní složka působí Er2O v množství 0,01 až 30 % hmotn. a Yb2O3 v množství 0,01 až 55 % hmotn., přičemž suma těchto oxidů Er2O3 + Yb2O3 není vyšší než 70 % hmotn. ve skle. Obsah P2O5 podle 2. patentového nárokuje 30 až 90 % hmotn., podle dalších nároků je uvedeno množství 52 % hmotn. a 61,3 % hmotn. P2O5.
- i CZ 303764 B6
Tento opticky aktivní materiál skla může být užit jakožto opticky čerpaný Q-spínaný laser, nastavitelný na vlnovou délku 1536 nm.
Nevýhodou je vysoký obsah P2O5, který může způsobit horší chemickou odolnost a sklo je pak nevhodné pro optickou technologii iontové výměny v prostředí tavenin dusičnanů za teplot nad 27 °C. Je známo, že složky fosforečných skel při tavení velmi snadno těkají, což může vést k významným změnám složení během tavby. Omezení tohoto jevu je vždy technologicky poměrně náročné a může být i nákladné.
Teluričitý typ skla popisuje GB 121 65 14 A (US 342 33 26 A), s prioritou 20. 2. 1967 US, majitele Kennencott Copper Corp., US o názvu „Zlepšení týkající se složení skla“. Sklo obsahuje jako hlavní složky TeO2, podle příkladů provedení 65 až 75 % mol. TeO2 a dále 20 až 40 % mol. ZnO. Když je toto základní sklo dopováno oxidy vzácných zemin, např. do 10 % hmotn. Nd2O3 nebo oxidy přechodových prvků, jako je např. CuO, vykazuje fluorescenční aktivitu.
Tato skla jsou vhodná jako laserová skla.
Teluričitá skla mají výrazně nižší chemickou odolnost a teplotní stabilitu ve srovnání, např. s běžnými hlinitokřemičitými skly, což znemožňuje přípravu optických vlnovodných struktur technologií iontové výměny v taveninách dusičnanů. Sklo není běžné a svým složením je ekonomicky dost nákladné. Provádění tavení probíhá nestandardně. Ve spise je uvedeno, že tavení se provádí v Pt kelímcích. Je doporučeno tavit v ochranné atmosféře, což lze předpokládat vzhledem ke korozivním vlastnostem taveniny tohoto typu skla. Dále lze předpokládat, že se taví spíše sklovina v menším množství a neprovádí se průmyslové tavby.
Lanthanoidy dopované alkalickoboritokřemičité sklo uvádí US 5 039 631 A, s prioritou 11. 1. 1990 US, majitele Schott Glass Tech lne., US, o názvu „Zpevnitelné sklo bez Nd2O3 a s vysokým obsahem lanthanoidů“, je dopované mimo jiné CuO.
Sklo obsahuje v % mol.
až 75 SiO2 až 17 B2O3 až 4 Li2O až 18%Na2O až 4 % K2O až 7 A12O3 až 4 PbO až 3 MgO až 3 CaO až 3 SrO až 3 BaO
0,1 až 10 ZnO až 5 TiO2 až 7 Ln2O3 až 5 V2O5 + Cr2O3 + Mn2O3 až 0,04 Fe2O3 + CoO + NiO + CuO + As2O3/Sb2O3, kde Ln je La, Ce, Pr, Sm, Eu, Gd, Tb, Dy, Ho, Er, Tm a/nebo Yb.
Je nárokována možnost zvýšení chemické pevnosti povrchové vrstvy iontovou výměnou. Též je nárokováno chemické zpevnění povrchu křemičitého skla obsahujícího 3 až 7 % mol. lanthanoidů jiných než Nd2O3 nebo jejich směs bez Nd2O3 nebo s Nd2O3, ve skle obsahujícího 3 až 18 % mol. Na2O, 0,1 až 10 mol. ZnO, a méně než 3 % mol. každého z oxidů K2O, PbO, CaO, BaO a SrO.
Sklo podle vynálezu nachází uplatnění všude tam, kde je nutná vysoká koncentrace lanthanoidů. Skla jsou vhodná jako filtrová skla, např. pro laserovou optiku, ke zvýšení kontrastu, pro oční čočky, filtry pro laserové dutiny apod.
V případě obsahu B2O3 nad 10 % mol. a za přítomnosti nárokovaných vysokých koncentrací lanthanoidů nad 3 % mol., lze očekávat odmísení vysoceborité fáze během tavení skloviny, a tím výrazně nehomogenní rozložení koncentrace lanthanoidů ve skle, což může mít za následek obtíže při reprodukovatelné výrobě skla požadovaných optických vlastností. Sklo má speciální užití s požadavky na zvýšenou pevnost povrchové vrstvy skla, a proto má i poměrně vysoký obsah lanthanoidů ve skle, které se tak stává poměrně nákladným materiálem vhodným jen pro velmi specifické účely.
US 7 515 332 B2, s prioritou 18. 4. 2004 US, majitele Nippon Sheet Glass Company, JP o názvu „Složení skla, které emituje fluorescenci v infračervené oblasti a způsob jeho využití pro zesílení světelného signálu“. Běžné složení skla, obsahující Bi jako fluoreskující prvek, má širokou zesilovací spektrální oblast, ale nedovoluje, aby intenzita emise v oblasti 1,3 pm byla dost silná při excitaci světlem v oblasti 0,8 až 0,98 pm. Předložený vynález poskytuje složení skla zahrnující: Bi jako sklotvomý prvek mřížky; a alespoň jeden prvek ze skupiny : Dy, Er, Yb, Nd, Tm, Ho, Ti, V, Cr, Mn, Fe, Co, Ni, Cu a Mo (s výjimkou TiIV a Fe111), kde sklo fluoreskuje v IČ oblasti, s Bi jako zdrojem fluorescence při ozáření excitačním světlem. Intensita emise se zvyšuje zcitlivěním alespoň jedním prvkem. Sklo obsahuje jakožto obligatomí složky v % mol.:
až 80 SiO2
0,01 až 2 Bi2O3,
0,01 až 12 nejméně jednoho kationtů, vybraného ze skupiny Dy3+, Er3+, Yb3+, Nd3+, Tm3+, Ho3', Ti3+, V3+, V4+, V5+, Cr3+, Cr6+, Mn2+, Mn3+, Fe2+, Co2+, Ni2+, Cu+, Cu2+, Mo3+, Mo4+, ve formě oxidu nejméně jednoho kationtů, kde celková množství LiO2 + Na2O + K2O + CaO + SrO + BaO + ZnO + B2O3 je v rozmezí 0,1 až 60 % mol., a kde složení skla emituje fluorescenci v infračervené oblasti vlnových délek, s Bi jako zdrojem fluorescence po ozáření excitačním světlem, a kde nečistoty jsou nižší než 1 % mol..
V příkladech provedení je vždy jakožto alkalický kov využít pouze Li2O, a v žádném příkladném použití není přítomen Na2O či K2O. Koncentrace Li2O ve skle je poměrně vysoká.
Sklo obsahuje:
v tabulce 1 pro tři vzorky 30 % mol. Li2O, v tabulce 2 pro sedm vzorků 15,69 % mol. Li2O a v tabulce 3 pro 7 vzorků 9,78 až 9,95 % mol. Li2O.
Ve všech příkladných provedeních skla je využít jako dopant Bi2O3 o obsahu v rozmezí 0,20 až 1,96% mol,, a to buď samotný, a pokud je v kombinaci, vždy pouze jen s Yb2O3 o obsahu v rozmezí 0,1 až 6,0 % mol..
Podle příkladů se sklo využívá na výrobu optických vláken pro světelné zesilovače charakteristických vlastností, Je zřejmé, že toto sklo bylo vyvinuto pro speciální využití.
Sklo tohoto typu není vhodné pro nejběžnější průmyslovou výrobu planámích Ag+ kanálkových vlnovodů iontovou výměnou, protože Lf ion má tak malý poloměr, že by iontová výměna probíhala velmi obtížně. Navíc hrozí riziko vzniku trvalého mechanického napětí ve struktuře skla a
- J CZ 303764 B6 vytvoření dvojlomu, který znehodnotí optické vlastnosti skla. Vysoký obsah Li2O v tomto skle může způsobovat pokles viskozity taveniny a zvýšený sklon ke krystalizaci, což může vést k obtížím při výrobě objemových vzorků skla pro substráty planámích optických vlnovodů.
Řešení podle JP 10236843 A, s prioritou 26. 2. 1997 JP, přihlašovatele Kirin Brewery, o názvu „Sklo obsahující ion mědi“, má za cíl získat sklo s iontem mědi, který může být buzen s vysokou kvantovou účinností a emituje modré fluorescenční světlo s vysokou intenzitou, v závislosti na oxidačním stavu iontu mědi ve skle. Sklo obsahuje R'2O -B2O3 - SiO2 - A12O3, kde R'jsou alkalické kovy, Nebo R2O - B2O3 - SiO2 - A12O3, kde R jsou kovy alkalických zemin a dále obsahuje jednomocný ion mědi. Sklo se získá smísením až 65 % mol. SiO2, až 70 % mol. B2O3, až 20 % mol. A12O3, až 22 % mol. Na2O, až 16 % mol. Li2O a K2O, až 5 % mol. MgO+CaO+SrO+BaO, až 5 % mol. ZrO2+La2O3+Ta2O5 a oxid mědi Cu2O v množství, aby vytvořil 0,006 až 1 % mol. jednomocného měďného iontu. Pak se směs taví. Získané sklo emituje modré fluorescenční světlo v širokém spektrálním rozmezí 390 až 490 nm s vysokou intensitou. Protože oxid olovnatý není přítomen, zkrystalizované sklo není bezpečné lidskému tělu nebo životnímu prostředí.
Jedná se o sklo s velmi vysokým obsahem B2O3 v množství alespoň 30 % mol., takže lze předpokládat obtíže při tavení, jež mohou vést k těkání tohoto oxidu a k nekontrolovatelné změně jeho obsahu ve skle. Případně může docházet k fázové separaci. Tím se mohou měnit i požadované výsledné vlastnosti skla. Lze očekávat též problémy s optickou homogenitou skla, požadovanou pro výrobu optických komponent s velmi nízkým optickým útlumem.
JP 2005 187 262 A, s prioritou 25. 2. 2003 JP, přihlašovatele Shinetsu Quartz Prod., JP o názvu „Fluorescenční křemenné sklo“ si klade za cíl získat fluoreskující křemenné sklo, které se snadno vyrobí a po absorpci UV záření fluoreskuje ve viditelné oblasti. Řešením je fluoreskující křemenné sklo, které emituje záření s maximem 500 až 570 nm, je-li ozářeno UV zářením o vlnové délce v rozpětí 150 až 300 nm. Ve skle je koncentrace mědi nastavena hodnotu 1 až 400 ppm.
Nevýhodou je obtížná výroba křemenného skla v optické kvalitě, vzhledem k vysoké viskozitě a vysokým tavícím teplotám taveniny.
JP 2005 255 498 A, s prioritou 15. 3. 2004 JP, přihlašovatele Nat Inst of Adv Ind & Technol., JP, o názvu „Fluorescenční sklo a metoda jeho získání“, má za cíl vyvinout technologií, umožňující získat sklo, které fluoreskuje na kratší vlnové délce bez snížení jeho chemické odolnosti. To se provádí zavedením iontu mědi a iontu síry do základního skla, obsahujícího > 70 % mol. SiO2, metodou implantace iontu, a poté zahřátím substrátu.
Technologie iontové implantace se provádí ve speciálním zařízení, jehož pořizovací cena je velmi vysoká, což je obtížné pro průmyslovou výrobu. Při implantaci může docházet k výraznému narušení struktury skelné sítě, což má za následek vznik nehomogenních oblastí a následný zvýšený optický útlum, způsobený rozptylem v těchto nehomogenních oblastech.
EP 2 145 863 Al, s prioritou 28. 4. 2008 JP, spolupřihlašovatelů Shin-Etsu Quartz Products Co. Ltd., JP a Opto-Electronics Laboratory lne, JP, o názvu „Měď obsahující křemenné sklo, způsob výroby, a xenonová výbojka využívající měď obsahující sklo“. Sklo s obsahem mědi od 5 ppm do 200 ppm (hmotn.) fluoreskující s maximem v rozpětí 520 až 580 nm při ozáření UV světlem
-4CZ 303764 B6 v intervalu 160 až 400 nm. Vnitřní postup vzorku skla, tloušťky 2,5 mm, při vlnové délce světla 530 nm je 95 % nebo vyšší.
Nárokovaný způsob výroby je založený na rozkladu chloridu křemičitého v kyslíko-vodíkovém plameni, a namáčení vzniklého pórovitého křemenného skla do roztoku iontů mědi, následné sušení a poté tavení ve slabě redukční atmosféry při 1350 až 1600 °C. Slabě redukční atmosféra se docílí ve vakuové grafitové peci nebo směsí vodíku s inertním plynem (max. 5% H2). Tento komplikovaný způsob výroby svědčí o obtížích pri dopování křemenného skla ionty mědi potřebné účinné koncentrace.
Podstata vynálezu
Uvedené nevýhody se odstraní nebo omezí u optického luminiscenčního sodnohlinitokřemičitého skla, dopované ionty Cu+ a Cu2+, určené pro fotoniku, podle tohoto vynálezu.
Podstata tohoto vynálezu spočívá v tom, že toto sklo obsahuje v % mol.
až 80 SiO2 až 20 Na2O
0,5 až 10 AI2O3 až 20 MO, kde MO představuje alespoň jeden z dvojmocných oxidů kovů, vybraných ze skupiny MgO, CaO, ZnO; a 0 až 10 B2O3.
Suma oxidů SiO2 + Na2O + A12O3 je v rozmezí 70,5 až 95 % mol.
Suma oxidů A12O3 a/nebo B2O3 je v rozmezí 0,5 až 20 % mol..
Sklo obsahuje Cu2O a/nebo CuO v optimálním množství 0,001 až 5,0 % mol..
Toto sklo vykazuje: absorpci v UV a/nebo ve VIS a/nebo v IČ oblastech vlnových délek a současně fotoluminiscenci ve VIS a/nebo IČ oblastech vlnových délek; index lomu 1,49 až 1,56; a střední optickou bazicitu v intervalu 0,40 až 0,65.
Je výhodné, když optické luminiscenční sodnohlinitokřemičité sklo obsahuje Cu2O a/nebo CuO v rozmezí 0,01 až 2,0 % mol..
Hlavní výhodou skla podle tohoto vynálezu je dosahování vysoké intenzity luminiscence, respektive fotoluminiscence, jak ve velmi žádané VIS (viditelné) oblasti spektra 400 až 700 nm s maximem okolo 500 nm, tak v blízké IČ oblasti spektra 900 až 1200 nm. Oxidy Cu2O a CuO v optimálním nárokovaném rozmezí vyvolávají fotoluminiscenci skla ve viditelné oblasti a infračervené oblasti, např. od vlnových dílek 400 nm do 700 nm a od 900 do 1200 nm. Luminiscence ve VIS je vyvolána účinkem iontů Cu+ a v blízké IČ oblasti účinkem iontů Cu2+, přitom oba tyto ionty Cu+ a Cu2+ působí jako dopanty ve skle podle tohoto vynálezu. Přitom poměr koncentrací obou typů iontů mědi závisí na chemickém složení základního skla a na jeho střední optické bazicitě. To umožňuje velmi přesné vzájemné nastavení intenzit emisí v obou uvedených pásmech vlnových délek spektra. To je příznivé pro vývoj kombinovaných zdrojů záření prvků integrované optiky přesně podle požadavků na spektrální složení emitujícího zdroje.
Vzhledem k příznivě vytvořeným absorpčním pásům v UV a/nebo ve VIS a/nebo v IČ oblastech vlnových délek u dopovaných nebo kodopovaných skel podle vynálezu je možné tuto intenzivní luminiscenci vybudit pomocí řady laserových zdrojů. Nárokované rozpětí indexu lomu u skel zaručí bezproblémové napojení kanálkové struktury na optická vlákna s velmi nízkými optickými ztrátami, což je velká výhoda křemičitých skel. Nárokovaná optická bazicita zajistí vytvoření optimálního chemického okolí iontů kovů dopovaných oxidů za účelem dosažení maximální intenzity luminiscence vhodné šířky emisního pásu a dostatečně dlouhé doby dosvitu. Předloženého sklo je určeno především pro výrobu aktivních fotonických prvků, jako jsou vlnovodné
- 3 CZ 303764 B6 kanálkové zesilovače optického signálu, nebo laserové zdroje s aplikací, v poslední době velmi žádané, integrované optice.
Sklo podle vynálezu lze také využít pro výrobu optických struktur s gradientním indexem lomu technologií iontové výměny Ag+ případně K.+ za Na+ v tomto skle. Tato iontová výměna se provádí známým a běžným způsobem v taveninách dusičnanů příslušných kationtů kovů.
Předložené sklo lze využít pro výrobu pasivních optických prvků s gradientním indexem lomu technologií iontové výměny Ag nebo K+ za Na+ v tomto skle. Tato iontová výměna se provádí známým a běžným způsobem v taveninách dusičnanů příslušných kationtů kovů. Přítomnost Na+ ve skle podle tohoto vynálezu je tedy nezbytná. Za zmínku stojí, že sklo podle tohoto vynálezu neobsahuje ionty K, které by v kombinaci s Na’ zpomalovaly proces iontové výměny a mohly by vyvolat vznik trvalého mechanického napětí. Sklo podle tohoto vynálezu slouží jako substrát pro vytváření planámích optických kanálkových struktur. Sklo podle toho vynálezu umožňuje vytvořit optické struktury s vysokou změnou indexu lomu, a to až o Nnd = 0,12. Optické sodnohlinitokřemičité sklo podle tohoto vynálezu je velmi vhodné jakožto matrice pro dopování laserově aktivními prvky. Přitom tato iontová výměna je ekonomicky nenáročná a lze ji dobře na tomto typu skla dobře optimalizovat.
Základní nárokované složení skla, zahrnujícího SiO2, Na2O, A12O3, případně oxidy dvojmocných kovů, jako je MgO, CaO, ZnO a dále B2O3 umožňuje široké rozpětí nastavení optické bazicity skla podle potřeb dopantů k dosažení optických vlastností luminiscenčního skla vzhledem k požadavkům aplikace skla. Tento typ skla se připravuje z běžně dostupných sklářských surovin obvyklým technologickým postupem tavení skla.
Oxid SiO2 jako základní složka skla vytváří strukturní síť skla s dostatečnou mechanickou pevností a s chemickou odolností. Tato složka zajišťuje dostatečnou viskozitu sklotvomé taveniny a výrazně potlačuje krystalizací při ochlazování taveniny, a tak umožňuje vysokou rozpustnost dopantů, a tím potlačení koncentračního zhášení luminiscence skla.
Přítomnost Na2O umožňuje přípravu skla tavením za běžných tavících teplot v rozmezí 1380 až 1580 °C. Ionty Na+ umožňují následnou efektivní iontovou výměnu zejména za Ag případně K+.
Přítomnost oxidů alkalických zemin CaO a MgO, a rovněž i přítomnost ZnO, v celkovém množství 0 až 20 % mol, umožňuje nastavit požadovanou optickou bazicitu, která je přímo úměrná parciálnímu zápornému náboji na kyslíkových atomech skelné sítě.
Obsah oxidů A12O3 a/nebo B2O3 v množství 0,5 až 20 % mol., výrazně zvyšuje chemickou odolnost a umožní následnou efektivní iontovou výměnu. Tyto oxidy zvyšují rozpustnost trojmocných oxidů dopantů.
Velkou předností tohoto vynálezu je, že sklo podle tohoto vynálezu má při teplotě 280 °C interdifuzní koeficient iontové výměny Ag za Na+ v rozmezí 1.10’16 až 1.10’15 m2.s”', pro zajištění dostatečné vysoké rychlosti následné iontové výměny.
Střední optická bazicita skla podle tohoto vynálezu v intervalu 0,40 až 0,65 vytváří vhodné prostředí pro laserově aktivní dopanty, které pak dosahují vysoké intenzity luminiscence a nízké optické ztráty ve vytvořených kanálkových vlnovodech.
Další předností skla podle tohoto vynálezu je velmi dobrá hydrolytická odolnost pod 0,3 ml.g’1 [ml HCI (C=0,01 mol-Γ1)], a spadá do hydrolytické třídy III. - II. Sklo podle tohoto vynálezu je proto dobře odolné proti vzdušné vlhkosti.
Optické sklo podle tohoto vynálezu splňuje náročné podmínky pro dosažení vysoké optické homogenity potřebné pro zajištění nízké optické ztráty ve vytvořených strukturách.
-6CZ 303764 B6
Optická homogenita vyjadřuje směrodatnou odchylku indexu lomu naměřeného alespoň v 10 různých místech vzorku skla, a u těchto skel se pohybuje pod 2.10 4.
Nízké optické ztráty představují útlum optického signálu pod hodnotu 0,5 dB.cnf1 v přímém jednovidovém optickém vlnovodném kanálku vytvořeného ve skle iontovou výměnou Ag za Na+.
Nečistoty, zejména oxidy, Fe může sklo obsahovat v koncentraci do 0,01 % mol., s výhodou 0,001 %mol..
Vsázka pro optické sklo podle tohoto vynálezu vzhledem kjeho složkám, se čeří za přítomnosti SO4 , např. Na2SO4, pro optimální vyčeření skloviny a dosažení příznivé oxidačně-redukční rovnováhy.
Pro dosažení optimálních vlastností skla podle tohoto vynálezu lze jeho složení modifikovat v uvedených rozpětích koncentrací, sklo tedy může obsahovat 0,1 až 15 % mol. ZnO; 0,1 až 15 % mol. MgO; 0,1 až 15 % mol. CaO; a 0,1 až 10 % mol. B2O3.
Vsázka pro optické sklo podle tohoto vynálezu musí splňovat podmínky pro dosažení vysoké optické čistoty skla a požadované světelné propustnosti skla. Takže nečistoty, a zejména oxidy polyvalentních prvků, jako je Fe, Sb, As, může obsahovat nad 100 % mol. složek skla, v množství do 0,01 % mol..
Příklady provedení vynálezu
Tabulka I.
Příklady provedení 1 až 3:
| Složky skla [mol.%] | 1 | 2 | 3 |
| Na2O | 13,59 | 12,99 | 9,99 |
| ZnO | 0,30 | 8,99 | 14,98 |
| MgO | 0,10 | 0,00 | 2,50 |
| CaO | 12,99 | 0,00 | 0,00 |
| B2O3 | 0,00 | 4,90 | 4,89 |
| AI2O3 | 1,00 | 9,99 | 7,09 |
| SiO2 | 71,95 | 63,03 | 60,44 |
| CU2O | 0,07 | 0,03 | 0,00 |
| CuO | 0,00 | 0,07 | 0,11 |
| Suma | 100,00 | 100,00 | 100,00 |
| Absorpční pásy [nm] | 260 | 260 550ažll00 | 550až 1100 |
| VIS emisní pásy [nm] | 400 až 700 | 400 až 700 | - |
| IČ emisní pásy [nm] | - | 900až 1200 | 900 až 1200 |
| Index lomu nd | 1,5240 | 1,5236 | 1,5362 |
| Střední optická bazicita | 0,574 | 0,543 | 0,535 |
| DAg+/Na+ .1015 [m2.s1] | 0,5 | 4,5 | 9,0 |
- 7 CZ 303764 B6
V příkladných provedeních 1 až 3 je voleno složení základního skla tak, aby střední optická bazicita v příkladu 1 byla nejvyšší a nejnižší v příkladu skla 3. Za tímto účelem obsahuje základní sklo 1 vysoký obsah CaO a nízký obsah ZnO. Oproti tomu sklo 3 neobsahuje CaO, má vysoký obsah ZnO a navíc obsahuje vyšší obsah B2O3 a A12O3.
Tato rozdílná bazicita skelné matrice vytváří oxidačně-redukční prostředí pro ionty Cu+ a Cu2+ s tím, že ionty Cu+ preferují prostředí s vysokou bazicitou a ionty Cu2+ naopak prostředí s nízkou bazicitou. Přítomnost iontů Cu+ a Cu2+ v různých oxidačních stavech pak určuje absorpční a emisní pásy těchto skel.
Sklo podle příkladu 1, obsahující ionty Cu+, vykazuje intenzivní emisní pás ve viditelné oblasti 400 až 700 nm, při čerpání na vlnové délce 260 nm. Sklo podle příkladu 3, obsahující ionty Cu21, má široký emisní pás v blízké IC oblasti 900 až 1200 nm, při čerpání na vlnové délce v rozpětí 550 až 1100 nm. Sklo podle příkladu 2 obsahuje oba dva ionty Cu+ a Cu2+, což se projevuje přítomností emisních pásů ve viditelné oblasti 400 až 700 nm spektra a v IČ oblasti 900 až 1200 nm, v závislosti na buzení buď při 260 nm nebo v rozpětí 550 až 1100 nm.
Index lomu nd\e nejnižší pro sklo 1 a nejvyšší pro sklo 3, což je výrazně ovlivněno především koncentrací ZnO.
Interdifuzní koeficient DAg,,Na, pro teplotu 280 °C je nejnižší u skla 1 a nejvyšší u skla 3. Tento trend je též ovlivněn přítomností ZnO v základní matrici skla. Nízký interdifuzní koeficient je výhodný pro vytváření planámích optických struktur technologií iontové výměny s vysokou reprodukovatelností. Vysoký interdifuzní koeficient je nezbytný pro tvorbu optických kanálkových struktur integrované optiky s vysokým stupněm miniaturizace, kde je nutnou podmínkou vysoký rozdíl indexu lomu mezi vlnovodem a substrátem.
Průmyslová využitelnost
Sklo je určeno pro optické aplikace všude tam, kde je vyžadována luminiscence, respektive fotoluminiscence, především pro fotoniky, laserovou optiku, optoelektroniku a integrovanou optiku.
Claims (6)
Hide Dependent
translated from
Claims (6)
Hide Dependent
translated from
- PATENTOVÉ NÁROKY1. Optické luminiscenční sodnohlinitokřemičité sklo, dopované ionty Cu a Cu2+, určené pro fotoniku, vyznačující se tím, že obsahuje v % mol.60 až 80 SiO210 až 20 Na2O0,5 až 10 A12O30 až 20 MO, kde MO představuje alespoň jeden z dvojmocných oxidů kovů, vybraných ze skupiny MgO, CaO, ZnO;0 až 10 B2O3, přičemž suma oxidů SiO2 + Na2O + A12O3 je v rozmezí 70,5 až 95 % mol a suma oxidů A12O3 a/nebo B2O3 je v rozmezí 0,5 až 20 % mol.;dále sklo obsahuje Cu2O, a/nebo CuO0,001 až 5,0 % mol.,- 8 CZ 303764 B6 přičemž toto sklo vykazuje:absorpci v UV a/nebo ve VIS a/nebo v IČ oblastech vlnových délek a současně fotoluminiscenci ve VIS a/nebo IČ oblastech vlnových délek; index lomu 1,49 až 1,56; a střední optickou bazicitu v intervalu 0,40 až 0,65.
- 2. Optické luminiscenční sodnohlinitokřemičité sklo podle nároku 1, vyznačující tím, že obsahuje Cu2O a/nebo CuO0,01 až 2,0 % mol.
- 3. Optické luminiscenční sodnohlinitokřemičité sklo podle nároku 1, vyznačující tím, že obsahuje v % mol.0,1 až 15 ZnO.
- 4. Optické luminiscenční sodnohlinitokřemičité sklo podle nároku 1, vyznačující tím, že obsahuje v % mol.0,1 až 15 MgO.
- 5. Optické luminiscenční sodnohlinitokřemičité sklo podle nároku 1, vyznačující tím, že obsahuje v % mol.0,1 až 15 CaO.
- 6. Optické luminiscenční sodnohlinitokřemičité sklo podle nároku 1, vyznačující tím, že obsahuje v % mol.0,1 až 10 B2O3.