DE102007044851B3

DE102007044851B3 - Optical borosilicate glass contains silica, tantalum oxide, boron oxide, zirconium oxide, optionally calcium oxide, zinc oxide, optionally strontium oxide, barium oxide, optionally alumina, and lanthanum oxide

Info

Publication number: DE102007044851B3
Application number: DE200710044851
Authority: DE
Inventors: Peter Dr. Brix; Simone Monika Dr. Ritter; Uwe Dr. Kolberg; Monika Gierke; Werner Fülop; Stefanie Hansen
Original assignee: Schott AG
Current assignee: Schott AG
Priority date: 2007-09-13
Filing date: 2007-09-13
Publication date: 2009-01-15
Anticipated expiration: 2027-09-14

Abstract

Optical borosilicate glass with a refractive index of 1.65 - 1.75 and an Abbe coefficient of 45 - 55 contains (mol% as oxide): silica 25 - 45; tantalum oxide 0.1 - 6; boron oxide 13 - 25; zirconium oxide 0.1 - 8; calcium oxide 0 - 16; zinc oxide 0.1 - 8; strontium oxide 0 - 8; barium oxide 17 - 35; alumina 0 - 5 and lanthanum oxide 2 - 12. The sum of CaO + SrO + BaO + ZnO is greater than 33. Independent claims are included for: (A) use of the glasses as cores in step index fibers; and (B) use of the glasses in gas discharge lamp tubes, especially for backlighting flat screens.

Description

Die Erfindung betrifft ein optisches Glas, seine Verwendung als Kernglas für eine optische Stufenindexfaser und die Verwendung dieses Glases als Glas für Gasentladungslampen, insbesondere für Flachbildschirme.The The invention relates to an optical glass, its use as a core glass for one optical step index fiber and the use of this glass as a glass for gas discharge lamps, especially for Flat panel displays.

Faseroptische Lichtleiter finden zunehmend größere Verbreitung bei der Lichtübertragung in den unterschiedlichsten technischen und medizinischen Bereichen, z. B. in der allgemeinen Industrietechnik, der Beleuchtungs- und Verkehrstechnik, der Automobilindustrie, in der Dentalmedizin, in der Endoskopie usw. Aufgrund ihrer guten thermischen und chemischen Widerstandsfähigkeit werden in der Regel faseroptische Lichtleiter aus Glas eingesetzt, die aus zu Faserbündeln zusammengesetzten Einzelfasern bestehen. Die einzelne Lichtleitfaser leitet das Licht bekanntlich durch Totalreflexion. Die am weitesten verbreiteten Lichtleitfasern sind die Stufenindexfasern, die aus einem Kern aus Kernglas bestehen, wobei das Kernglas eine konstante Brechzahl über seinen Querschnitt besitzt. Das Kernglas ist von einem Mantel aus Mantelglas umgeben, das eine niedrigere Brechzahl als das Kernglas besitzt. An der Grenzfläche zwischen Kern- und Mantelglas tritt die Totalreflexion auf.Fiberoptic Optical fibers are becoming increasingly widespread in the light transmission in a wide variety of technical and medical fields, z. B. in general industrial technology, lighting and Traffic engineering, the automotive industry, in dental medicine, in endoscopy, etc. Because of their good thermal and chemical resistance As a rule, fiber-optic light guides made of glass are used, the out to fiber bundles consist composite individual fibers. The single optical fiber is known to conduct the light by total reflection. The farthest Common optical fibers are the step index fibers, which consist of consist of a core of core glass, wherein the core glass is a constant Refractive index over has its cross section. The core glass is made from a coat Jacket glass surrounded, which has a lower refractive index than the core glass has. At the interface between the core and cladding glass, the total reflection occurs.

Die Lichtmenge, die in eine solche Faser eingekoppelt werden kann, ist bekanntlich proportional dem Quadrat der numerischen Apertur (NA) der Faser und der Querschnittsfläche des Faserkerns.The Amount of light that can be coupled into such a fiber is known to be proportional to the square of the numerical aperture (NA) the fiber and the cross-sectional area of the fiber core.

Neben der Numerischen Apertur spielt natürlich auch die Dämpfung des Lichts in der Faser eine große Rolle. Deshalb können nur Kerngläser mit geringer Dämpfung Verwendung finden. Die Rohstoffe zum Erschmelzen solcher Kerngläser sind auf Grund ihrer hohen Reinheit recht teuer, was zu erheblichen Herstellkosten solcher Fasern bzw. daraus hergestellter Lichtleiter führen kann. Weiterhin kann das preiswerte PbO aus umweltrelevanten Gründen nicht mehr verwendet werden.Next Of course, the numerical aperture also plays the damping of the Light in the fiber plays a big role. That's why only core glasses with low attenuation Find use. The raw materials for melting such core glasses are due to their high purity quite expensive, resulting in significant production costs Such fibers or produced therefrom light guide can lead. Furthermore, the cheap PbO for environmental reasons, not More can be used.

Neben der Lichtmenge, die ein faseroptischer Lichtleiter überträgt, spielt häufig auch eine farbsticharme Übertragung des Lichtes durch ihn eine bedeutende Rolle. Aufgrund der spektralen Transmissionsabhängigkeit des Kernglases, das die Fasern enthalten, erfolgt eine mehr oder weniger starke Farbverschiebung des Farbortes der eingekoppelten Lichtquelle, was sich meist in einem Gelbstich des aus dem Lichtleiter austretenden Lichtes bemerkbar macht. Dies wirkt sich überall dort störend aus, wo es auf farbneutrale Wiedergabe ankommt, z. B. in der medizinischen Endoskopie, bei fotographischer Bilddokumentation zur Differenzierung von z. B. gesundem und malignem Gewebe u. a. m.Next the amount of light that a fiber optic light guide transmits plays often also a low-color transmission the light through him a significant role. Due to the spectral transmission dependence of the core glass containing the fibers, a more or less strong color shift of the color locus of the coupled Light source, which usually results in a yellowish cast of the light guide emerging light noticeable. This affects everywhere disturbing from where it depends on color neutral reproduction, z. In the medical Endoscopy, in photographic image documentation for the differentiation of z. B. healthy and malignant tissue u. a. m.

Insbesondere bei mobilen Anwendungen ist weiterhin die Zuverlässigkeit der Faser von Bedeutung, d. h. die Alterungsbeständigkeit bei Temperaturwechselbeanspruchungen zwischen ca. –50°C und 110°C, die Beständigkeit gegenüber mechanischen Beanspruchungen, insbesondere die Schwingungsfestigkeit sowie die chemische Beständigkeit gegenüber Umwelteinflüssen. Von Bedeutung ist auch die Dichte der Fasern, da diese einen direkten Einfluss auf die Nutzlast und den Treibstoffverbrauch eines Flugzeugs oder Automobils ausübt. Die Dichte einer Stufenindexfaser wird hauptsächlich durch die Dichte des Kernglases bestimmt.Especially in mobile applications, the reliability of the fiber is still important, i. H. the aging resistance For thermal cycling between about -50 ° C and 110 ° C, the resistance across from mechanical stresses, in particular the vibration resistance as well as the chemical resistance across from Environmental influences. Of importance is also the density of the fibers, as these have a direct Influence on the payload and the fuel consumption of an aircraft or automobile. The density of a step index fiber is mainly determined by the density of the Kernglases determined.

Die Herstellung optischer Stufenfasern aus Mehrkomponentengläsern erfolgt entweder über das sogenannte Doppeltiegel- oder Stab-Rohr-Verfahren. In beiden Fällen werden Kern- und Mantelglas auf Temperaturen erhitzt, die einen Viskositätsbereich zwischen 10⁴ bis 10³ dPa·s entsprechen und dabei zu einer Faser ausgezogen. Damit eine stabile Faser niedriger Dämpfung hergestellt werden kann, müssen Kern- und Mantelglas in einer Reihe von Eigenschaften wie Viskositätsverlauf, thermischer Ausdehnung, Kristallisationsneigung u. a. m. kompatibel zueinander sein. Insbesondere darf es in der Grenzfläche zwischen Faserkern und -mantel nicht zu Reaktionen zwischen Kern- und Mantelglas, z. B. Diffusion oder Kristallisation, kommen, was eine Totalreflexion des im Faserkern geführten Lichtes stört und dadurch die Dämpfung erhöht. Darüber hinaus wird auch die mechanische Festigkeit der Faser durch Kristallisation negativ beeinträchtigt.The production of optical step fibers from multi-component glasses is carried out either via the so-called double-crucible or rod-tube method. In both cases, the core and cladding glasses are heated to temperatures which correspond to a viscosity range between 10 ⁴ and 10 ³ dPa · s and thereby pulled out to form a fiber. In order to produce a stable low-loss fiber, core and cladding glass must be compatible with each other in a number of properties, such as viscosity, thermal expansion, crystallization tendency and the like. In particular, it may not be in the interface between the fiber core and cladding reactions between the core and cladding glass, z. As diffusion or crystallization come, which interferes with a total reflection of the light guided in the fiber core and thereby increases the attenuation. In addition, the mechanical strength of the fiber is negatively affected by crystallization.

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein neues preiswert herstellbares optisches Glas zu finden, das vor allem als Kernglas für eine optische Stufenindexfaser, aber auch für andere Anwendungen geeignet ist, in denen eine hohe Transmission und Reinheit des Glases erforderlich ist. In einer optischen Faser mit diesem Kernglas soll insbesondere die Reaktion des Kernglases mit dem Mantelglas besonders gering sein. Weiterhin soll das optische Glas und insbesondere eine unter seiner Verwendung hergestellte Faser bei Behandlungen im Autoklaven möglichst gering angegriffen werden.The The object of the invention is to produce a new inexpensive to find optical glass, mainly as a core glass for an optical Step index fiber, but also for suitable for other applications where a high transmission and purity of the glass is required. In an optical fiber with this core glass is in particular the reaction of the core glass be particularly low with the jacket glass. Furthermore, the optical Glass and in particular a product manufactured using it Fiber as low as possible during treatments in the autoclave become.

Diese Aufgabe wird durch ein optisches Glas gelöst, das in Mol.-% auf Oxidbasis enthält 25 bis 45 SiO₂, 13 bis 25 B₂O₃, 0 bis 16 CaO, 0 bis 8 SrO, 17 bis 35 BaO, 0,1 bis 8 ZnO mit der Maßgabe, dass die Summe aus CaO, SrO, BaO und ZnO größer als 33 ist, ferner 2 bis 12 La₂O₃, 0,1 bis 8 ZrO₂, 0,1 bis 6 Ta₂O₅.This object is achieved by an optical glass containing in oxide based mole% 25 to 45 SiO ₂ , 13 to 25 B ₂ O ₃ , 0 to 16 CaO, 0 to 8 SrO, 17 to 35 BaO, 0.1 to 8 ZnO with the proviso that the Sum of CaO, SrO, BaO and ZnO is greater than 33, further 2 to 12 La ₂ O ₃ , 0.1 to 8 ZrO ₂ , 0.1 to 6 Ta ₂ O ₅ .

Die Komponenten SiO₂ und B₂O₃ wirken in diesem Glassystem als Netzwerkbildner. Mit ihnen kann eine niedrige Glasdichte eingestellt werden. Der SiO₂-Gehalt sollte 25 Mol% nicht unterschreiten, da sonst die Gläser eine zu hohe Dichte aufweisen, chemisch instabil werden und eine starke Entglasung zeigen. Bei Werten oberhalb von 45 Mol% werden zunehmend hohe Schmelztemperaturen erforderlich, der Brechwert geht zurück und die thermische Dehnung nimmt zu niedrige Werte an. Höhere Schmelztemperaturen erhöhen nicht nur die Schmelzkosten, sondern können auch zu einer nicht gewünschten Verfärbung des Glases durch gelöstes Platin aus dem Schmelzaggregat führen. Um eine ausreichende Faserfestigkeit zu gewährleisten, sollte das Glas einen linearen thermischen Ausdehnungskoeefizienten α_20/300 von 1 bis 2 × 10^–6 K^–1 über dem des verwendeten Mantelglases ausweisen. Bevorzugt wird ein SiO₂-Gehalt von 32 bis 40 Mol%.The components SiO ₂ and B ₂ O ₃ act as network formers in this glass system. With them, a low glass density can be set. The SiO ₂ content should not fall below 25 mol%, otherwise the glasses have too high a density, become chemically unstable and show a strong devitrification. Values above 45 mol% require increasingly high melting temperatures, the refractive index decreases and the thermal expansion assumes too low values. Higher melting temperatures not only increase the melt cost, but may also result in unwanted discoloration of the glass by dissolved platinum from the melter. In order to ensure sufficient fiber strength, the glass should have a linear thermal expansion coefficient α _20/300 of 1 to 2 × 10 ^-6 K ^-1 above that of the cladding glass used. An SiO ₂ content of 32 to 40 mol% is preferred.

Durch die Zugabe von mindestens 13 Mol% B₂O₃ wird eine Absenkung der thermischen Dehnung, der Dichte und der Viskosität bewirkt und die Phasenstabilität des Glases deutlich verbessert. Mit B₂O₃-Gehalten über 25 Mol% können keine chemisch stabilen Gläser erhalten werden und der Brechwert nimmt unzulässig kleine Werte an. Bevorzugt werden Gehalte an B₂O₃ zwischen 15 und 21 Mol%. Weiterhin ist bevorzugt, wenn der Mol-Anteil an SiO₂ in dem Glas höher ist als der Mol-Anteil an B₂O₃. Besonders bevorzugt wird ein Molverhältnis von SiO₂ zu B₂O₃ von 1,35 bis 2,4.By adding at least 13 mol% B ₂ O ₃ , a reduction in the thermal expansion, the density and the viscosity is effected and the phase stability of the glass is markedly improved. With B ₂ O ₃ contents above 25 mol%, no chemically stable glasses can be obtained and the refractive index assumes inadmissibly small values. Preference is given to contents of B ₂ O ₃ between 15 and 21 mol%. It is further preferred if the molar fraction of SiO ₂ in the glass is higher than the molar fraction of B ₂ O ₃ . Particularly preferred is a molar ratio of SiO ₂ to B ₂ O ₃ of 1.35 to 2.4.

Der Brechwert in diesem Glassystem wird hauptsächlich über den Gehalt an BaO eingestellt, für einen n_d größer 1,68 sind mindestens 17% BaO erforderlich. Bei Gehalten oberhalb 35 Mol% BaO werden die Gläser instabil und tendieren zu einer verstärkten Entglasung, außerdem steigt die Dichte stark an, die chemische Beständigkeit wird stark verschlechtert und die thermische Dehnung nimmt unzulässig hohe Werte an. Bevorzugt wird ein BaO-Gehalt von 22 bis 31 Mol%.The refractive index in this glass system is mainly adjusted by the content of BaO, for an n _d greater than 1.68 at least 17% BaO are required. At levels above 35 mole% BaO, the glasses become unstable and tend to exacerbate devitrification, and the density increases sharply, the chemical resistance is severely degraded, and the thermal expansion becomes unacceptably high. A BaO content of 22 to 31 mol% is preferred.

Ähnlich wie BaO wirkt SrO auf die Glaseigenschaften, jedoch sind damit nicht so hohe Brechwerte erreichbar. Ein Zusatz bis zu 8 Mol% SrO wirkt sich vorteilhaft auf die Entglasungsstabilität aus. Bei Gehalten über 8 Mol% kann der hohe Brechwert nicht eingestellt werden. Besonders bevorzugt sind SrO-Gehalte von bis zu 6 Mol%, insbesondere 3 bis 5 Mol%.Similar to BaO affects SrO on the glass properties, but it is not such high refractive index achievable. An addition of up to 8 mol% SrO acts advantageous for the devitrification stability. At contents above 8 mol% the high refractive power can not be adjusted. Especially preferred are SrO contents of up to 6 mol%, in particular 3 to 5 mol%.

Über diese Glaskomponente CaO kann ein hoher Brechwert bei gleichzeitiger Erhöhung der thermischen Dehnung eingestellt werden, ohne die Dichte des Glases zu stark anzuheben. Wegen des negativen Einflusses auf die Entglasungsstabilität und der starken Erhöhung der thermischen Dehnung sollte der Gehalt jedoch 16 Mol%, bevorzugt 10 Mol%, nicht überschreiten.About these Glass component CaO can be a high refractive index while increasing the thermal elongation can be adjusted without the density of the glass to raise too much. Because of the negative impact on devitrification stability and the strong increase however, the content should be 16 mol% preferred for thermal expansion 10 mol%, do not exceed.

Zusätze von ZnO können die chemische Beständigkeit der Gläser verbessern und den Brechwert steigern. Die thermische Dehnung wird jedoch noch stärker als bei den Erdalkalioxiden erhöht, so dass nicht mehr als 8 Mol% ZnO, insbesondere nicht mehr als 6,5 Mol% ZnO, in dem Glas enthalten sein sollten.Additions from ZnO can the chemical resistance the glasses improve and increase the refractive power. The thermal expansion becomes but even stronger increased as with the alkaline earth oxides, such that not more than 8 mol% ZnO, especially not more than 6.5 Mol% ZnO, in which glass should be contained.

Zur Einstellung des gewünscht hohen Brechwertes soll die Summe der Komponenten BaO, SrO, CaO und ZnO mindestens 33 Mol% betragen. Bevorzugt enthält das Kernglas nicht weniger als 34 Mol% und nicht mehr als 43 Mol% dieser Komponenten.to Setting the desired high refractive power is the sum of the components BaO, SrO, CaO and ZnO be at least 33 mol%. Preferably, the core glass contains no less as 34 mole% and not more than 43 mole% of these components.

Zur weiteren Steigerung des Brechwertes sowie zur Verbesserung des Viskositätsverhaltens wird La₂O₃ in Mengen von 2 bis zu 12 Mol% eingesetzt. Bei noch höheren Anteilen leidet die chemische Beständigkeit des Glases und der Angriff auf die Feuerfestmaterialien nimmt zu.To further increase the refractive index and to improve the viscosity behavior La ₂ O _{3 is used} in amounts of 2 to 12 mol%. At even higher levels, the chemical resistance of the glass suffers and the attack on the refractory materials increases.

Das Glas enthält Tantaloxid in Mengen von wenigstens 0,1 Mol%. Mit Tantaloxid kann der Brechwert erhöht werden, ohne dass die thermische Dehnung zu hohe Werte annimmt. Tantaloxid ist jedoch außerordentlich teuer. Der Gehalt sollte daher 6 Mol% nicht überschreiten, da sonst die Gemengekosten nicht mehr wirtschaftlich tragbar wären. Wegen der hohen Kosten für das Tantaloxid wird ein möglichst geringer Tantaloxidgehalt angestrebt. Bevorzugt wird ein Mindestgehalt an Tantaloxid von 0,3 Mol% und ein Maximalgehalt von 2 Mol%.The Contains glass Tantalum oxide in amounts of at least 0.1 mol%. With tantalum oxide can the refractive power increases without the thermal expansion taking too high values. However, tantalum oxide is extraordinary expensive. The content should therefore not exceed 6 mol%, otherwise the Merging costs would no longer be economically viable. Because of the high cost of The tantalum oxide becomes as possible low tantalum oxide content sought. A minimum content is preferred to tantalum oxide of 0.3 mol% and a maximum content of 2 mol%.

Zur Steigerung des Brechwertes und Verbesserung der chemischen Beständigkeit, insbesondere gegenüber Laugenangriff, enthält das Glas 0,1 bis 8 Mol% ZrO₂. Kostengünstige ZrO₂-Rohstoffe sind jedoch nur mit einem relativ hohen Gehalt an Verunreinigungen erhältlich, welche die Transmission des Glases negativ beeinflussen. Der Gehalt soll daher 8 Mol% nicht übersteigen, auch weil sich bei einem zu hohen ZrO₂-Gehalt die Schmelzbarkeit, besonders bei diesen alkalifreien Gläsern, durch die Gefahr eines vermehrten Auftretens von unaufgelösten Gemengerelikten verschlechtert. Bevorzugt wird ein ZrO₂-Gehalt von 2 bis 6 Mol%.To increase the refractive index and improve the chemical resistance, especially against alkali attack, the glass contains 0.1 to 8 mol% ZrO ₂ . However, low-cost ZrO ₂ raw materials are only available with a relatively high content of impurities which adversely affect the transmission of the glass. The content should therefore not exceed 8 mol%, also because at too high a ZrO ₂ content, the meltability, especially in these alkali-free glasses, worsened by the risk of increased occurrence of unresolved Gemengerelikten. A ZrO ₂ content of 2 to 6 mol% is preferred.

Al₂O₃ bewirkt zwar in geringen Mengen von bis zu 5 Mol% eine Verbesserung der Entglasungsstabilität und der Schmelzbarkeit, ist jedoch in der erforderlichen Reinheit nur zu sehr hohen Preisen erhältlich. Das Glas enthält daher bevorzugt 0–1 Mol% Al₂O₃ und ist besonders bevorzugt frei von Al₂O₃.Although Al ₂ O ₃ causes an improvement in the devitrification stability and the meltability in small amounts of up to 5 mol%, it is available in the required purity only at very high prices. The glass therefore preferably contains 0-1 mol% Al ₂ O ₃ and is particularly preferably free of Al ₂ O ₃ .

Ein besonderes Kennzeichen des erfindungsgemäßen Glases besteht darin, dass es im Wesentlichen frei ist von Alkalioxiden und Magnesiumoxid. Unter im Wesentlichen frei wird verstanden, dass das Glas von diesen Bestandteilen frei ist bis auf unvermeidbare Anteile, die als Verunreinigung mit anderen Bestandteilen eingeschleppt worden sind. Insgesamt darf der als Verunreinigung vorliegende Gehalt an Alkalioxiden plus Magnesiumoxid 0,01 Mol%, bevorzugt 0,005 Mol%, nicht übersteigen. Die Komponenten Alkalioxide und MgO von denen das vorliegende Glas frei ist, neigen auf Grund ihrer hohen Ionenbeweglichkeit zur Ausbildung unerwünschter Reaktionen mit dem Mantelglas. Insbesondere während der Faserherstellung bei den dabei angewandten hohen Ziehtemperaturen kann es durch Diffusionsprozesse an der Phasengrenze zwischen Mantel- und Kernglas zur Ausbildung von Schichten mit Konzentrationsgradienten sowie zur Ausbildung von Mikrokristallen kommen, wodurch die Transmission, aber auch die Festigkeit der Faser negativ beeinflusst wird. Es ist dabei überraschend, dass die Diffusion zwischen dem Alkali- und Mg-Oxid freien Kernglas und einem Alkalioxid-haltigen Glas ganz erheblich langsamer abläuft als zwischen einem Alkalioxid-haltigen Kernglas und einem Alkalioxid-haltigen Mantelglas. Das wird zum einen darauf zurückgeführt, dass die Einführung von Alkali-Ionen in ein alkalifreies Glas schwieriger ist als der Austausch von Alkali-Ionen zwischen alkalihaltigen Gläsern, da alkalihaltige Gläser gegenüber alkalifreien Gläsern bereits eine „lockere" Struktur besitzen und zum anderen darauf, dass beim Faserziehen das Mantelglas eine höhere Viskosität besitzt als das Kernglas, so dass Alkaliionen wegen der dadurch bedingten niedrigen Ionenbeweglichkeit aus dem Mantelglas nur langsamer diffundieren können, während in dem Kernglas mit seiner niedrigen Viskosität zwar eine höhere Ionenbeweglichkeit vorliegt, jedoch keine Alkaliionen in ihm vorhanden sind. Ohne die Anwesenheit einer Interdiffuisonsschicht ist eine störende Kristallisation an der Grenzfläche von Mantel- zu Kernglas nicht möglich.One special feature of the glass according to the invention is that it is essentially free of alkali oxides and magnesium oxide. By essentially free is meant that the glass of these Components except for unavoidable fractions that are considered impurity with other components have been introduced. Total allowed the content of alkali oxides plus magnesium oxide present as an impurity 0.01 mol%, preferably 0.005 mol%, do not exceed. The components Alkali oxides and MgO of which the present glass is free tend due to their high ion mobility to form unwanted Reactions with the cladding glass. Especially during fiber production at the high drawing temperatures used, it may be due to diffusion processes at the phase boundary between cladding and core glass for training of layers with concentration gradients and for training come from microcrystals, reducing the transmission, as well the strength of the fiber is adversely affected. It is surprising that the diffusion between the alkali and Mg oxide is free core glass and a glass containing alkali oxide runs considerably slower than between an alkali oxide-containing Core glass and a cladding glass containing alkali oxide. That will become one attributed to that the introduction of alkali ions in an alkali-free glass is more difficult than that Exchange of alkali ions between alkaline glasses, since alkaline glasses across from alkali-free glasses already have a "loose" structure and on the other hand, that during fiber pulling the jacket glass a higher viscosity owns as the core glass, so that alkali ions because of that conditional low ion mobility from the cladding glass only slower can diffuse, while Although in the core glass with its low viscosity, a higher ion mobility is present, but no alkali ions are present in it. Without the Presence of an Interdiffuisonsschicht is a disturbing crystallization at the interface from jacket to core glass not possible.

Um eine gute Transmission des Glases zu gewährleisten, darf das Glas keine färbenden Komponenten enthalten. Die Oxide von V, Cr, Mo, W, Mn, Fe, Co, Ni, Cu, Os, Pr, Nd und Pt dürfen daher nicht eingeführt werden, selbst Spuren dieser Elemente sind zu vermeiden. Auch die gängigen Glaskomponenten TiO₂ und Bi₂O₃ können wegen ihrer Absorption im nahen UV und der damit verbundenen Gelbstichigkeit der Gläser nicht verwendet werden.In order to ensure a good transmission of the glass, the glass must not contain any coloring components. The oxides of V, Cr, Mo, W, Mn, Fe, Co, Ni, Cu, Os, Pr, Nd and Pt must therefore not be introduced, even traces of these elements should be avoided. Also, the common glass components TiO ₂ and Bi ₂ O ₃ can not be used because of their absorption in the near UV and the associated yellowness of the glasses.

Das Glas kann ferner übliche Läutermittel wie Sb₂O₃ oder As₂O₃ bis zu 1 Mol% enthalten. Mit noch höheren Gehalten kann die Läuterwirkung nicht mehr gesteigert werden. Aufgrund ihrer Toxizität soll der Zusatz dieser Oxide auf die zur Erzielung der Läuterwirkung unbedingt erforderliche Menge beschränkt bleiben und bevorzugt 0,2 Mol% nicht überschreiten.The glass may further contain conventional refining agents such as Sb ₂ O ₃ or As ₂ O ₃ up to 1 mole%. With even higher contents, the lautering effect can no longer be increased. Due to their toxicity, the addition of these oxides should be limited to the amount strictly necessary for achieving the refining action, and preferably not exceeding 0.2 mol%.

Zur Herstellung von Lichtleitfasern wird das Kernglas mit einem geeigneten Mantelglas ummantelt. Das Mantelglas besteht aus einem Silikatglas, das einen Brechungsindex besitzt, der mindestens 2% niedriger ist als der des Kernglases und eine Viskosität, die bei der Temperatur, bei der die Faser gezogen wird, bevorzugt gleich oder höher ist als die Viskosität des Kernglases. Die höhere Viskosität des Mantelglases gegenüber dem Kernglas verbessert die Stabilität des Zielprozesses. Ferner soll der lineare thermische Ausdehnungskoeffizient α des Mantelglases gleich oder insbesondere bevorzugt wenigstens um 2·10^–6 K^–1 kleiner sein als der des Kernglases. Durch einen geringeren Ausdehnungskoeffizienten bekommt der Fasermantel beim Abkühlen eine Vorspannung, welche die mechanische Stabilität der Faser erhöht. Die Vorspannung darf jedoch nicht so groß werden, dass Probleme bei der Faserfertigung auftreten. Das lässt sich in der Regel vermeiden, wenn die Differenz der thermischen Ausdehnungskoeffizienten unter etwa 5–6 x·10^–6 K^–1 bleibt.For the production of optical fibers, the core glass is sheathed with a suitable cladding glass. The cladding glass is made of a silicate glass having a refractive index at least 2% lower than that of the core glass and a viscosity which is preferably equal to or higher than the viscosity of the core glass at the temperature at which the fiber is drawn. The higher viscosity of the cladding glass compared to the core glass improves the stability of the target process. Furthermore, the linear thermal expansion coefficient α of the cladding glass should be equal to or more preferably at least 2 × 10 ^-6 K ^-1 smaller than that of the core glass. By a lower expansion coefficient of the fiber cladding gets a bias during cooling, which increases the mechanical stability of the fiber. However, the bias must not be so great that problems in fiber production occur. This can usually be avoided if the difference in thermal expansion coefficients remains below about 5-6 x 10 ^-6 K ^-1 .

Die untersuchten Mantelgläser können bezüglich ihrer Eignung für die hier beschriebenen Stufenindexfasern in vier Gruppen eingeteilt werden:
Gläser der Gruppe 1 umfassen die sogenannten Neutralgläser, wie sie als Primärpackmittel in der Pharmaindustrie eingesetzt werden (z. B. Glas 8800 oder 8412 von SCHOTT). Diese Li₂O-freien Borosilikatgläser sind als Mantelgläser für die hier beschriebenen Stufenindexfasern bevorzugt. Mit einer thermischen Dehnung um 5 ppm/K sind sie gut an die Kerngläser angepasst. Der niedrige Brechwert um 1,49 ermöglicht hohe Öffnungswinkel und NA der Faser.The investigated cladding glasses can be divided into four groups with regard to their suitability for the step index fibers described here:
Glasses of Group 1 comprise the so-called neutral glasses, as they are used as primary packaging in the pharmaceutical industry (eg glass 8800 or 8412 from SCHOTT). These Li ₂ O-free borosilicate glasses are preferred as cladding glasses for the step index fibers described herein. With a thermal expansion of 5 ppm / K they are well adapted to the core glasses. The low refractive power of 1.49 enables high aperture angles and NA of the fiber.

Gläser der Gruppe 2 umfassen die Kalk-Natrongläser und Modifikationen hiervon (z. B. AR-Glas 8350 von SCHOTT). Wegen ihrer relativ hohen thermischen Dehnung um 8 bis 10 ppm/K ist die Anpassung an die Kerngläser nicht optimal, es können aber funktionsfähige Stufenindexfasern produziert werden. Die mechanische Belastbarkeit ist geringer als bei Verwendung von Mantelgläsern der Gruppe 1. Wegen des höheren Brechwertes um 1,51 sind mit diesen Mantelgläsern nicht so hohe Öffnungswinkel und NA erreichbar wie bei Verwendung von Mantelgläsern der Gruppe 1.Group 2 glasses include soda-lime glasses and modifications thereof (e.g., AR-Glas 8350 from SCHOTT). Due to their relatively high thermal expansion by 8 to 10 ppm / K, the adjustment to the core glasses is not optimal, but functional step index fibers can be produced. The mechanical load capacity is lower than when using cladding glasses of group 1. Due to the higher refractive power around 1.51, these cladding glasses can not achieve as high opening angles and NA as at Use of cladding glasses of group 1.

Gläser der Gruppe 3 umfassen die Borosilikatgläser der Norm DIN ISO 3585 („Borosilicate glass 3.3"). Die Anpassung an die Mantelgläser ist wegen der niedrigen thermischen Dehnung zwischen 3 und 4 ppm/K nicht optimal, obwohl auch hiermit funktionsfähige Stufenindexfasern produziert werden können. Die mechanische Belastbarkeit ist geringer als bei Verwendung von Mantelgläsern der Gruppe 2, da auch eine verstärkte Kristallisation an der Phasengrenze zwischen Kern- und Mantelglas zu beobachten ist.Glasses of Group 3 comprises borosilicate glasses of standard DIN ISO 3585 ("borosilicates glass 3.3 ") Adaptation to the cladding glasses is not due to the low thermal expansion between 3 and 4 ppm / K not optimal, although it also produces functional step index fibers can be. The mechanical load capacity is lower than when using cladding glasses Group 2, as well as increased crystallization to observe at the phase boundary between core and cladding glass is.

Gläser der Gruppe 4 umfassen Li₂O-haltige Borosilikatgläser mit hohem B₂O₃-Anteil über 15%. In diese Gruppe fallen Kovargläser (z. B. 8242, 8245 und 8250 von SCHOTT) und UV-durchlässige Borosilikatgläser (z. B. 8337B von SCHOTT). Mit diesen Mantelgläsern können in der Regel keine funktionsfähigen Fasern erzeugt werden.Group 4 glasses include Li ₂ O-containing borosilicate glasses with high B ₂ O ₃ content over 15%. This group includes Kovar glasses (eg SCHOTT's 8242, 8245 and 8250) and UV-transparent borosilicate glasses (eg SCHOTT's 8337B). As a rule, no functional fibers can be produced with these jacket glasses.

Die Zusammensetzung der einzelnen Mantelglasgruppen ist in der Tabelle 1 zusammengefaßt. Die Mantelgläser enthalten (in Gew.-% auf oxidbasis): Tabelle 1 Mantelgläser Gruppe 1 Gruppe 2 Gruppe 3 Gruppe 4 SiO₂ 70–78 63–75 75–85 62–70 Al₂O₃ 5–10 1–7 1–5 B₂O₃ 5–14 0–3 10–14 > 15 Li₂O frei frei frei > 0.1 Na₂O 0–10 8–20 2–8 0–10 K₂O 0–10 0–6 0–1 0–10 MgO 0–1 0–5 frei 0–5 CaO 0–2 1–9 frei 0–5 SrO 0–1 frei frei 0–5 BaO 0–1 0–5 frei 0–5 F 0–1 0–1 frei 0–1 The composition of the individual cladding glass groups is summarized in Table 1. The cladding glasses contain (in% by weight based on oxide): Table 1 Jacket cladding Group 1 Group 2 Group 3 Group 4 SiO ₂ 70-78 63-75 75-85 62-70 Al ₂ O ₃ 5-10 1-7 1-5 B ₂ O ₃ 5-14 0-3 10-14 > 15 Li ₂ O free free free > 0.1 Na ₂ O 0-10 8-20 2-8 0-10 K ₂ O 0-10 0-6 0-1 0-10 MgO 0-1 0-5 free 0-5 CaO 0-2 1-9 free 0-5 SrO 0-1 free free 0-5 BaO 0-1 0-5 free 0-5 F 0-1 0-1 free 0-1

Ein Fachmann ist in der Lage, anhand seines Fachwissens auch noch weitere Mantelgläser einzusetzen. Es ist jedoch nicht mit Sicherheit vorhersehbar, ob Mantelgläser auch bei Vorliegen der erforderlichen physikalischen Eigenschaften in jedem Fall mit den Kemgläsern harmonieren und gute Stufenfasern ergeben. Es empfiehlt sich daher im konkreten Einzelfall eine vorgesehene Mantelglas-Kernglas-Paarung auf ihre Eignung hin experimentell zu überprüfen. Generell kann jedoch gesagt werden, dass eine Mantelfaser mit einem B₂O₃-Gehalt von mehr als 15 Gew.-% oder Li₂O-haltige Gläser häufig zu nicht brauchbaren Lichtleitfasern führt, da eine solche Zusammensetzung bei der Faserherstellung den Kern schädigen kann.A person skilled in the art is also able to use other jacket glasses based on his specialist knowledge. However, it is not foreseeable with certainty whether jacket glasses in any case harmonize with the Kemgläsern even with the required physical properties and give good step fibers. It is therefore advisable to test in an individual case an intended cladding glass-core glass pairing for their suitability experimentally. In general, however, it can be said that a sheath fiber with a B ₂ O ₃ content of more than 15 wt .-% or Li ₂ O-containing glasses often leads to unusable optical fibers, since such a composition in fiber production can damage the core ,

Die wesentlichen Anforderungen, die an ein Mantelglas zu stellen sind, bestehen in der Anpassung der Viskosität, des Brechungsindexes, der Wärmedehnung an das Kernglas sowie der Forderung, dass zwischen Mantel- und Kernglas keine unerwünschten Reaktionen erfolgen.The essential requirements to be met by a jacket glass, consist in the adjustment of the viscosity, the refractive index, the thermal expansion to the core glass as well as the requirement that between cladding and core glass no unwanted Reactions take place.

Weiterhin hat sich gezeigt, dass das neue optische Glas auch besonders gut als Glas für Gasentladungslampen geeignet ist, da es eine besonders gute Transmission besitzt und besonders farbneutral ist. Gasentladungslampen, insbesondere Fluoreszenzlampen, z. B. Fluoreszenzlampen mit außen liegenden Elektroden (EEFL), aber auch Kaltkathodenlampen (CCFL), die beide insbesondere für die Hintergrundbeleuchtung von Flachbildschirmen geeignet sind, sind ein bevorzugtes Anwendungsgebiet für dieses Glas.Farther It has been shown that the new optical glass is also very good as a glass for Gas discharge lamps is suitable because it has a particularly good transmission owns and is particularly color-neutral. Gas discharge lamps, in particular Fluorescent lamps, z. B. fluorescent lamps with external Electrodes (EEFL), but also cold cathode lamps (CCFL), both especially for the backlighting of flat screens are suitable, are a preferred field of application for this glass.

Beispiele:Examples:

Zur Herstellung der neuen optischen Gläser wurden Gemenge aus herkömmlichen, von unvermeidlichen Verunreinigungen abgesehen im Wesentlichen alkalifreien Rohstoffen bei 1350° in mittelfrequenzbeheizten Platintiegeln über einen Zeitraum von 100 Minuten eingelegt und aufgeschmolzen. Die Schmelze wurde zur Homogenisierung 30 Minuten lang bei 1400°C gerührt und bei dieser Temperatur zur Läuterung weitere 60 Minuten ohne Rühren gehalten. Die Temperatur wurde dann über einen Zeitraum von 10 Minuten auf 1300° und unter erneutem Rühren innerhalb von 40 Minuten weiter auf 1130°C abgesenkt („Abrühren"). Die Schmelze wurde unter Rühren wieder auf 1350°C erhitzt und 20 Minuten bei dieser Temperatur gehalten. Die gegossenen Glasblöcke wurden ab 700°C mit einer Rate von 30°C/Minute auf Raumtemperatur gekühlt.to Production of the new optical glasses were batch of conventional, Apart from unavoidable impurities, it is essentially alkali-free Raw materials at 1350 ° in Medium frequency heated platinum crucible over a period of 100 Minutes inserted and melted. The melt was for homogenization 30 minutes at 1400 ° C touched and at this temperature for purification another 60 minutes without stirring held. The temperature was then over a period of 10 minutes at 1300 ° and with renewed stirring within 40 minutes further lowered to 1130 ° C ("stirring"). The melt was with stirring back to 1350 ° C heated and held at this temperature for 20 minutes. The cast glass blocks were from 700 ° C at a rate of 30 ° C / minute cooled to room temperature.

Die Ergebnisse sind in der Tabelle 2 zusammengefasst. Die Angaben zur Zusammensetzung der Gläser sind in Mol% auf Oxidbasis angegeben. Weiterhin bedeuten n_d den Brechungsindex, ν_d die Abbe-Zahl, α_20/300 den linearen thermischen Wärmeausdehnungskoeffizienten im Bereich von 20°C bis 300°C gemäß ISO 7991, Tg die Glastransformationstemperatur gemäß ISO 7884, die Dichte nach der Auftriebsmethode (Buoancy flotation method) entsprechend dem Archimedischen Prinzip, VA die Verarbeitungstemperatur (Glasviskosität von 10³ Pa s). Skala bedeutet das Entglasungsverhalten des Glases bei dem Abrühren anhand einer willkürlichen Skala von 1 bis 10. Skala = 1 bedeutet keine Kristallbildung, Skala = 10 bedeutet ein vollständig auskristallisiertes Glas. Ab Skala 3 ist in der Regel das Glas als Kernglas für Glasfasern nicht mehr geeignet. Aufgrund anderer Weiterverarbeitungsmethoden kann das Glas aber durchaus noch zur Verwendung als Lampenglas für Gasentladungslampen geeignet sein. Tabelle 2 Optische Gläser (Kerngläser) Bsp. 1 Bsp. 2 Bsp. 3 Bsp. 4 Bsp. 5 Bsp. 6 SiO₂ 34,30 33,63 33,62 34,29 34,30 33,66 B₂O₃ 18,09 17,73 17,74 16,08 15,09 17,75 CaO 2,96 2,90 2,91 2,97 2,96 0,00 SrO 4,05 3,98 3,98 4,06 4,06 3,98 BaO 30,32 29,73 29,72 30,32 30,32 29,66 La₂O₃ 5,62 7,47 8,01 5,62 5,62 10,98 Ta₂O₅ 1,10 1,08 0,54 1,10 1,10 0,48 ZrO₂ 2,70 2,64 2,65 4,70 5,70 2,65 ZnO 0,68 0,66 0,67 0,69 0,68 0,66 As₂O₃ 0,17 0,17 0,16 0,17 0,17 0,17 CaO+ SrO+ BaO+ ZnO 38,01 37,28 37,28 38,04 38,02 34,30 n_d 1,70872 1,71943 1,71755 1,71811 1,72317 1,73294 v_d 49,81 49,35 49,75 48,73 48,11 48,96 α_20/300 n. b. 9,72 9,85 9,50 9,48 9,81 Tg n. b. 641 635 646 649 639 Dichte n. b. 4,4093 4,3852 4,3769 4,3985 4,5257 VA n. b. 913 938 921 (kr.) Skala 1 1 2 1 1 3 Bsp. 7 Bsp. 8 Bsp. 9 Bsp. 10 Bsp. 11 Bsp. 12 SiO₂ 33,19 39,19 26,90 36,19 35,75 32,61 B₂O₃ 20,23 19,66 18,24 18,08 17,80 19,35 CaO 6,42 8,14 13,38 2,45 4,60 0,00 SrO 0,00 6,17 3,90 3,31 3,29 5,91 BaO 30,10 18,09 22,96 22,77 27,62 28,12 La₂O₃ 3,16 2,38 9,81 2,99 4,25 10,53 Ta₂O₅ 0,12 0,10 0,65 4,92 0,40 0,55 ZrO₂ 6,01 4,44 3,28 2,79 0,42 1,99 ZnO 0,63 1,68 0,71 6,33 5,71 0,75 As₂O₃ 0,16 0,14 0,18 0,17 0,16 0,19 CaO+ SrO+ BaO+ ZnO 37,15 34,08 40,95 34,86 41,22 34,78 n_d 1,6945 1,6664 1,73358 1,7232 1,7268 1,6858 v_d 51,16 53,87 48,21 45,88 49,57 52,30 α_20/300 9,07 8,09 10,11 7,58 9,38 9,80 Tg 638 661 634 659 619 641 Dichte 4,0838 3,7589 4,3701 4,4038 4,1491 4,4771 VA 877 896 (kr.) (kr.) 845 n. b. Skala 2 1 5 1 1 3

(kr.): nicht messbar wegen Kristallisation
n. b.: nicht bestimmt

The results are summarized in Table 2. The details of the composition of the glasses are given in mol% based on oxide. Furthermore, n _{d is} the refractive index, ν _{d is} the Abbe number, α _{20/300 is} the linear thermal expansion coefficient in the range from 20 ° C to 300 ° C according to ISO 7991, Tg is the glass transition temperature according to ISO 7884, the density is based on the buoyancy method (Buoancy flotation method) according to the Archimedean principle, VA the processing temperature (glass viscosity of 10 ³ Pa s). Scale means the devitrification behavior of the glass when stirred on an arbitrary scale from 1 to 10. Scale = 1 means no crystal formation, scale = 10 means a completely crystallized glass. From scale 3, the glass is usually no longer suitable as core glass for glass fibers. Due to other processing methods, however, the glass can still be suitable for use as a lamp glass for gas discharge lamps. Table 2 Optical glasses (core glasses)

Example 1 Ex. 2 Example 3 Example 4 Example 5 Example 6 SiO ₂ 34,30 33.63 33.62 34.29 34,30 33.66 B ₂ O ₃ 18,09 17.73 17.74 16.08 15.09 17.75 CaO 2.96 2.90 2.91 2.97 2.96 0.00 SrO 4.05 3.98 3.98 4.06 4.06 3.98 BaO 30.32 29.73 29.72 30,32 30.32 29,66 La ₂ O ₃ 5.62 7.47 8.01 5.62 5.62 10.98 Ta ₂ O ₅ 1.10 1.08 0.54 1.10 1.10 0.48 ZrO ₂ 2.70 2.64 2.65 4.70 5.70 2.65 ZnO 0.68 0.66 0.67 0.69 0.68 0.66 As ₂ O ₃ 0.17 0.17 0.16 0.17 0.17 0.17 CaO + SrO + BaO + ZnO 38.01 37.28 37.28 38.04 38.02 34,30 n _d 1.70872 1.71943 1.71755 1.71811 1.72317 1.73294 v _d 49.81 49.35 49.75 48.73 48.11 48.96 α _20/300 nb 9.72 9.85 9.50 9.48 9.81 Tg nb 641 635 646 649 639 density nb 4.4093 4.3852 4.3769 4.3985 4.5257 VA nb 913 938 921 (Kr). scale 1 1 2 1 1 3 Example 7 Ex. 8 Ex. 9 Ex. 10 Ex. 11 Ex. 12 SiO ₂ 33.19 39.19 26,90 36.19 35.75 32.61 B ₂ O ₃ 20,23 19,66 18.24 18.08 17.80 19.35 CaO 6.42 8.14 13.38 2.45 4.60 0.00 SrO 0.00 6.17 3.90 3.31 3.29 5.91 BaO 30,10 18,09 22.96 22.77 27.62 28.12 La ₂ O ₃ 3.16 2.38 9.81 2.99 4.25 10.53 Ta ₂ O ₅ 0.12 0.10 0.65 4.92 0.40 0.55 ZrO ₂ 6.01 4.44 3.28 2.79 0.42 1.99 ZnO 0.63 1.68 0.71 6.33 5.71 0.75 As ₂ O ₃ 0.16 0.14 0.18 0.17 0.16 0.19 CaO + SrO + BaO + ZnO 37.15 34.08 40,95 34.86 41.22 34.78 n _d 1.6945 1.6664 1.73358 1.7232 1.7268 1.6858 v _d 51.16 53.87 48.21 45.88 49.57 52,30 α _20/300 9.07 8.09 10.11 7.58 9.38 9.80 Tg 638 661 634 659 619 641 density 4.0838 3.7589 4.3701 4.4038 4.1491 4.4771 VA 877 896 (Kr). (Kr). 845 nb scale 2 1 5 1 1 3

(kr.): not measurable due to crystallization
nb: not determined

In der Tabelle 3 sind zwei Mantelgläser aus den Gruppen 1 und 2 mit ihrer Zusammensetzung (gemäß Analyse in Gew.-% auf Oxidbasis) aufgeführt. Tabelle 3 Mantelgläser Beispiel Nr. 1 2 Mantelglastyp Gruppe 1 Gruppe 2 SiO₂ 73,9 69,9 B₂O₃ 9,60 1,0 Na₂O 6,60 12,6 K₂O 2,56 3,2 MgO 0,01 2,7 CaO 0,63 5,1 BaO 0,04 2,1 Al₂O₃ 6,62 4,0 TiO₂ 0,1 F 0,08 0,2 Cl 0,18 Fe₂O₃ 4,E-02 Sb₂O₃ < 0,005 As₂O₃ < 0,005 0,1 Summe 100,26 101 In Table 3, two cladding glasses of Groups 1 and 2 are listed with their composition (as analyzed by weight percent based on oxide). Table 3 Jacket glasses Example no. 1 2 Cladding glass type Group 1 Group 2 SiO ₂ 73.9 69.9 B ₂ O ₃ 9.60 1.0 Na ₂ O 6.60 12.6 K ₂ O 2.56 3.2 MgO 0.01 2.7 CaO 0.63 5.1 BaO 0.04 2.1 Al ₂ O ₃ 6,62 4.0 TiO ₂ 0.1 F 0.08 0.2 Cl 0.18 Fe ₂ O ₃ 4, E-02 Sb ₂ O ₃ <0.005 As ₂ O ₃ <0.005 0.1 total 100.26 101

Da die neuen optischen Gläser insbesondere als Kerngläser für optische Fasern, geeignet sind, wurden aus ausgewählten Kern-Gläsern gemäß Tabelle 2 zusammen mit ausgewählten Mantelgläsern gemäß Tabelle 3 optische Fasern mit einem Durchmesser von 50 und 70 μm hergestellt und ihre physikalischen Daten ermittelt.There the new optical glasses especially as core glasses for optical Fibers, which were suitable, were selected from core glasses according to the table 2 together with selected Sheathed glass according to table 3 optical fibers with a diameter of 50 and 70 microns produced and determines their physical data.

Die Herstellung der Fasern erfolgte nach dem bekannten Stab-Rohr-Ziehverfahren auf einer üblichen Stab-Rohr-Ziehmaschine mit zylindrischem Ofen gemäß Stand der Technik. Die Dämpfung der Fasern wurde gemäß DIN 58141 Teil 1 bestimmt. Die Farbtemperatur [K] des aus der Faser nach Durchgang durch eine bestimmte Faserlänge austretenden Lichts wurde nach Einstrahlung von Normlicht D65 (Farbtemperatur 6504 K) bestimmt. Die Ergebnisse sind in Tabelle 4 aufgeführt. Die Kerngläser wurden analysiert (Angaben in Molprozent, Tabelle 4). Die teilweise beträchtlichen Unterschiede zwischen der Synthese gemäß Tabelle 2 und der Analyse nach Tabelle 4 sowie der gemessenen Daten erklären sich aus einer erheblichen Anlösung der verwendeten Tiegel aus Kieselglas (SiO₂) und der Verdampfung flüchtiger Bestandteile.The fibers were produced by the known rod-tube drawing method on a conventional rod-tube drawing machine with a cylindrical furnace according to the prior art. The attenuation of the fibers was determined according to DIN 58141 Part 1. The color temperature [K] of the light emerging from the fiber after passing through a certain fiber length was determined after exposure to standard light D65 (color temperature 6504 K). The results are shown in Table 4. The core glasses were analyzed (in mole percent, Table 4). The sometimes considerable differences between the synthesis according to Table 2 and the analysis according to Table 4 and the measured data are explained by a considerable dissolution of the crucibles from silica glass (SiO ₂ ) used and the evaporation of volatile constituents.

Der lineare thermische Ausdehnungskoeffizient α wurde im Temperaturbereich von 20°C bis 300°C bestimmt und in der Dimension 10^–6·K^–1 angegeben. Die Dichte hat die Dimension g·cm^–3. Die Glastransformationstemperatur T_G, die Glastemperatur T13 bei der Glasviskosität 10¹³ dPa·s, die Glastemperatur T 7,6 bei der Glasviskosität 10^7,6 dPa·s und die Glastemperatur T4 bei der Glasviskosität 10⁴ dPa·s wurde in °C angegeben. Die Dämpfung bei den verschiedenen Lichtwellenlängen wurde in dB km^–1 und der Öffnungswinkel wurde in Grad angegeben. Die Klima-Resistenzklassen CR wurden nach ISO/WD 13384, die Säure-Resistenzklassen SR nach ISO 8424 und die Alkali-Resistenzklassen AR nach ISO 9689 bestimmt. Tabelle 4 Faser. Nr. 1 2 3 Kernglas nach Tabelle 2 Bsp. 1 Bsp. 2 Bsp. 8 Kernglas (Analyse) Mol% Mol% Mol% SiO₂ 41,0 41,7 41,1 B₂O₃ 16,5 15,8 18,8 CaO 2,67 2,6 7,83 SrO 2,28 1,8 5,86 BaO 28,3 27,4 18,1 La₂O₃ 5,3 6,9 2,4 Ta₂O₅ 1,0 0,9 0,1 ZrO₂ 2,4 2,3 4,24 ZnO 0,51 0,5 1,54 As₂O₃ 0,12 0,1 0,10 Brechwert n_D 1,69829 1,70608 1,66559 Disp.n_D 51,59 50,86 α20-300 8,97 8,96 7,99 Dichte r 4,216 4,2482 3,7448 T_G 653 655 662 T13 663 661 661 T7.6 766 769 762 T4 913 918 905 CR 3 4 SR 53,3 53,3 AR 1,2 1,0 Mantelglas nach Tabelle 3 Bsp. 1 Bsp. 1 Bsp. 2 Dämpfung @ 400 nm 939 794 1001 Dämpfung @ 450 nm 706 665 799 Dämpfung @ 550 nm 237 299 348 Dämpfung @ 650 nm 215 317 387 Dämpfung @ 850 nm 191 268 287 D450nm–D550nm 468 366 451 Farbt. D65 @ 3,8 m 5106 5503 5453 Farbt. D65 @ 10 m 4181 4659 4692 Öffnungswinkel 109,9 111,7 88,2 NA 0,82 0,83 0,70 The linear thermal expansion coefficient α was determined in the temperature range from 20 ° C to 300 ° C and in the dimension 10 ^-6 · K ^-1 indicated. The density has the dimension g · cm ^-3 . The glass transition temperature T _G , the glass transition temperature T13 at the glass viscosity 10 ¹³ dPa.s, the glass transition temperature T 7.6 at the glass viscosity 10 ^7.6 dPa.s and the glass transition temperature T4 at the glass viscosity 10 ⁴ dPa.s were reported in ° C , The attenuation at the different wavelengths of light was in dB km ^-1 and the aperture angle was given in degrees. The climate resistance classes CR were determined according to ISO / WD 13384, the acid resistance classes SR according to ISO 8424 and the alkali resistance classes AR according to ISO 9689. Table 4 Fiber. No. 1 2 3 Core glass according to Table 2 Example 1 Ex. 2 Ex. 8 Core glass (analysis) mol% mol% mol% SiO ₂ 41.0 41.7 41.1 B ₂ O ₃ 16.5 15.8 18.8 CaO 2.67 2.6 7.83 SrO 2.28 1.8 5.86 BaO 28.3 27.4 18.1 La ₂ O ₃ 5.3 6.9 2.4 Ta ₂ O ₅ 1.0 0.9 0.1 ZrO ₂ 2.4 2.3 4.24 ZnO 0.51 0.5 1.54 As ₂ O ₃ 0.12 0.1 0.10 Refractive index n _D 1.69829 1.70608 1.66559 Disp.n _D 51.59 50.86 α20-300 8.97 8.96 7.99 Density r 4,216 4.2482 3.7448 T _G 653 655 662 T13 663 661 661 T7.6 766 769 762 T4 913 918 905 CR 3 4 SR 53.3 53.3 AR 1.2 1.0 Jacket glass according to Table 3 Example 1 Example 1 Ex. 2 Attenuation @ 400 nm 939 794 1001 Attenuation @ 450 nm 706 665 799 Attenuation @ 550 nm 237 299 348 Attenuation @ 650 nm 215 317 387 Damping @ 850 nm 191 268 287 D450nm-D550nm 468 366 451 Hues. D65 @ 3.8 m 5106 5503 5453 Hues. D65 @ 10 m 4181 4659 4692 opening angle 109.9 111.7 88.2 N / A 0.82 0.83 0.70

Für den Autoklaviertest wird ein Faserbündel in ein Edelstahlröhrchen der Länge 100 mm mit autoklavierbeständigem Kleber eingeklebt.For the autoclave test becomes a fiber bundle in a stainless steel tube the length 100 mm with autoclave resistant Adhesive glued.

Alle 50 oder 100 Zyklen wird die relative Transmission (Ausgangstransmission wird gleich 100% gesetzt) nach n Autoklavierzyklen gemessen.All 50 or 100 cycles, the relative transmission (output transmission is set equal to 100%) after n autoclaving cycles.

Das Autoklavierprogramm ist im Wesentlichen charakterisiert durch eine Sterilisationstemperatur von 134°C, eine Sterilisationsdauer von 10 Minuten und eine Trocknungszeit von ebenfalls 10 Minuten.The Autoclaving program is essentially characterized by a Sterilization temperature of 134 ° C, a sterilization time of 10 minutes and a drying time also 10 minutes.

Im Vergleich zu den Serienfasern W und A2, welche aus einem Mantelglas der Gruppe 4 aufgebaut sind, zeigen die beiden Beispiele mit einem Mantelglas der Gruppe 1 eine wesentlich verbesserte Autoklavierbeständigkeit. Die Ergebnisse sind in Tabelle 5 zusammengefasst. Tabelle 5 Autoklaviertest Anzahl Zyklen 0 50 100 200 300 500 Serienfaser W 100,5 93,0 89,0 82,5 71,9 64,2 Faser Tab. 4, Nr. 1 96,6 96,5 104,1 97,1 95,0 94,1 Faser Tab. 4, Nr. 2 98,4 95,3 100,3 95,0 99,3 84,7 Serienfaser A2 100,7 96,9 93,1 78,5 77,3 69,4 Compared to the series fibers W and A2, which are constructed from a cladding glass group 4, the two examples with a cladding glass group 1 show a significantly improved autoclave resistance. The results are summarized in Table 5. Table 5 Autoclaving test number of cycles 0 50 100 200. 300 500 Series fiber W 100.5 93.0 89.0 82.5 71.9 64.2 Fiber Tab. 4, No. 1 96.6 96.5 104.1 97.1 95.0 94.1 Fiber Tab. 4, No. 2 98.4 95.3 100.3 95.0 99.3 84.7 Serial fiber A2 100.7 96.9 93.1 78.5 77.3 69.4

Die Serienfaser A2 ist eine kommerziell erhältliche Faser mit Bleisilikatkern (ca. 45 Gew.-% PbO, ca. 45 Gew.% SiO₂, Rest Alkalioxid) und einem Mantel aus der Mantelglasgruppe 4, die Serienfaser W besitzt einen hoch bleihaltigen Kern (ca. 61 Gew.-% PbO, ca. 35 Gew.-% SiO₂, Rest Alkalioxid)The series A2 fiber is a commercially available fiber with lead silicate core (about 45 wt .-% PbO, about 45 wt.% SiO ₂ , balance alkali oxide) and a jacket of the cladding glass group 4, the series fiber W has a high lead-containing core (approx 61% by weight PbO, about 35% by weight SiO ₂ , balance alkali oxide)

Claims

Barium-containing borosilicate optical glass having a refractive index n _d of 1.65 to 1.75 and a Abbe number ν _d of 45 to 55 containing (in mole% based on oxide): SiO ₂ 25 to 45 Ta ₂ O ₅ 0.1 to 6 B ₂ O ₃ 13 to 25 ZrO ₂ 0.1 to 8 CaO 0 to 16 ZnO 0.1 to 8 SrO 0 to 8 CaO + SrO + BaO + ZnO> 33 BaO 17 to 35 Al ₂ O ₃ 0 to 5 La ₂ O ₃ 2 to 12

Glass according to claim 1, containing SiO ₂ 30 to 40%.

Glass according to claim 1 or 2, containing B ₂ O ₃ 15 to 21%.

Glass according to any one of claims 1 to 3, containing BaO 22 to 31%.

Glass according to any one of claims 1 to 4, containing CaO 0 to 10%.

Glass according to any one of claims 1 to 5, containing SrO 3 to 5%.

Glass according to one of claims 1 to 6, containing ZnO 0.1 to 6.5%.

Glass according to one of claims 1 to 7, containing Ta ₂ O ₅ 0.3 to 2%.

Glass according to one of claims 1 to 8, containing ZrO ₂ 2 to 6%.

Glass according to one of claims 1 to 9, containing Al ₂ O ₃ 0 to 1%.

Glass according to one of claims 1 to 10, characterized by a molar ratio of SiO ₂ to B ₂ O ₃ of 1.35 to 2.4.

Glass according to one of claims 1 to 10, containing 0 to 1%, in particular 0 to 0.2% Sb ₂ O ₃ and / or As ₂ O ₃ .

Glass according to one of claims 1 to 11%, characterized that it is free of alkali oxides and MgO.

Use of a core glass for an optical step index fiber of multi-component glasses, consisting of a core glass and a cladding glass completely enclosing the core, wherein the core glass has a refractive index n _d of 1.65 to 1.75 a Abbe number ν _d of 45 to 55 and (in mol % based on oxide) contains: SiO ₂ 25 to 45 Ta ₂ O ₅ 0.1 to 6 B ₂ O ₃ 13 to 25 ZrO ₂ 0.1 to 8 CaO 0 to 16 ZnO 0.1 to 8 SrO 0 to 8 CaO + SrO + BaO + ZnO> 33 BaO 17 to 35 Al ₂ O ₃ 0 to 5 La ₂ O ₃ 2 to 12 and the cladding glass consists of a silicate glass, which has a refractive index n _d , which is at least 2% lower than the refractive index of the core glass, which has a viscosity at the temperature the fiber production is equal to or preferably greater than the viscosity of the core glass and has a linear thermal expansion coefficient α equal to or in particular at least by 2 · 10 ^-6 K ^-1 smaller than that of the core glass.

Use of a core glass according to claim 14, containing SiO ₂ 32 to 40%.

Use of a core glass according to claim 14 or 15, containing B ₂ O ₃ 15 to 21%.

Use of a core glass according to one of claims 14 to 16, containing BaO 22 to 31%.

Use of a core glass according to one of claims 14 or 17, containing CaO 0 to 10%.

Use of a core glass according to one of claims 14 to 18, containing SrO 3 to 5%.

Use of a core glass according to one of claims 14 to 19, containing ZnO 0.1 to 6.5%.

Use of a core glass according to any one of claims 14 to 20, containing Ta ₂ O ₅ 0.3 to 2%.

Use of a core glass according to any one of claims 14 to 21, containing ZrO ₂ 2 to 6%.

Use of a core glass according to any one of claims 14 to 22, containing Al ₂ O ₃ 0 to 1%.

Use of a core glass according to one of Claims 14 to 23, comprising 0 to 1, in particular 0 to 1, in particular 0 to 0.2% Sb ₂ O ₃ and / or Al ₂ O ₃ .

Use of a core glass according to one of claims 14 to 24, characterized in that it is free of alkali oxides and MgO.

Use of a core glass according to any one of claims 14 to 25 together with a cladding glass containing (in% by weight based on oxide): SiO ₂ 70 to 78 Al ₂ O ₃ 5 to 10 B ₂ O ₃ 5 to 14 Na ₂ O 0 to 10 K ₂ O 0 to 10 MgO 0 to 1 CaO 0 to 2 SrO 0 to 1 BaO 0 to 1 F 0 to 1 and substantially free of Li ₂ O.

Use of a core glass according to any one of claims 14 to 25, together with a cladding glass containing (in weight% on an oxide basis): SiO ₂ 72 to 75 Al ₂ O ₃ 5 to 10 B ₂ O ₃ 8 to 12 Na ₂ O 5 to 10 K ₂ O 1 to 4 CaO 0 to 2 SrO 0 to 1 BaO 0 to 1 F 0 to 0.5 and is substantially free of Li ₂ O and MgO.

Use of a core glass according to one of claims 14 to 25 together with a cladding glass, containing (in% by weight based on oxide): SiO ₂ 63 to 75 Al ₂ O ₃ 1 to 7 B ₂ O ₃ 0 to 3 Na ₂ O 8 to 20 K ₂ O 0 to 6 MgO 0 to 5 CaO 1 to 9 BaO 0 to 5 F 0 to 1 and is substantially free of Li ₂ O.

Use of a core glass according to any one of claims 14 to 25 together with a cladding glass containing (in weight% on an oxide basis): SiO ₂ 65 to 72 Al ₂ O ₃ 2 to 6 B ₂ O ₃ 0 to 2 Na ₂ O 10 to 15 K ₂ O 2 to 5 MgO 1 to 4 CaO 3 to 7 BaO 1 to 4 F 0 to 0.5 and substantially free of Li ₂ O.

Use of a core glass according to any one of claims 14 to 25, together with a cladding glass containing (by weight based on oxide): SiO ₂ 75 to 85 Al ₂ O ₃ 1 to 5 B ₂ O ₃ 10 to 14 Na ₂ O 2 to 8 K ₂ O 0 to 1 and is substantially free of Li ₂ O and MgO.

Use of a core glass according to any one of claims 14 to 25, together with a cladding glass containing (by weight based on oxide): SiO ₂ 78 to 82 Al ₂ O ₃ 2 to 4 B ₂ O ₃ 12 to 14 Na ₂ O. 3 to 5 K ₂ O is 0.2 to 0.8 and substantially free of Li ₂ O and MgO.

Use of an optical glass according to one of Claims 1 to 13 as a glass for Gas discharge lamps, in particular for the backlight of flat screens.