DE2717916C3 - Gläser mit kleiner nichtlinearer Brechzahl, insbesondere für die Lasertechnik - Google Patents

Gläser mit kleiner nichtlinearer Brechzahl, insbesondere für die Lasertechnik

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DE2717916C3 DE2717916A DE2717916A DE2717916C3 DE 2717916 C3 DE2717916 C3 DE 2717916C3 DE 2717916 A DE2717916 A DE 2717916A DE 2717916 A DE2717916 A DE 2717916A DE 2717916 C3 DE2717916 C3 DE 2717916C3
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Marga 6500 Mainz Faulstich
Walter Dipl.-Chem. Dr. 6507 Ingelheim Jahn
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Norbert Dipl.-Phys. Dr. Neuroth
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Description

Na2O
K2O
MgO
2,03 Gcw.-% 0,20Gew.-% 3,82Gew.-% Die bisher stärksten Lichtimpulse werden mit Festkörperlasern erzeugt. Der Impuls eines Pilotlasers wird durch eine Kette von Verstärkerstufen verstärkt. Eine solche Verstärkerstufe besteht aus einem Laserglasstab, der mit Aktivator-Ionen — z.B. Nd1 f — dotiert ist, die durch das Licht von Blitzlampen in Fluoreszenzanregung versetzt werden. Diese Anregungsenergie wird beim Durchlaufen des Laserstrahls durch den Stab an diesen Strahl abgegeben (induzierte !■mission). Nach Durchlaufen vieler Verstärker kann die Strahlungsintensität so groß werden, daß durch die hohe elektrische Feldstärke die Elektronen in tier Hülle der
Atome des Glases so stark verschoben werden, daß die Brechzahl dadurch erhöht wird.
Bei mäßig starken elektrischen Feldern ist die dielektrische Verschiebung der elektrischen Feldstärke proportional:
wobei: D = dielektrische Verschiebung
E = elektrische Feldstärke
ε =» Dielektrizitätskonstante
Bei extrem großen elektrischen Feldstärken gilt diese lineare Beziehung nicht mehr, sondern es tritt ein quadratisches Glied auf:
Dieses 62 oder genauer: die Wurzel daraus j/ej = Π2 ist ein Maß für den sogenannten »nichtlinearen Effekt«. Die Größe m nennt man daher nichtlineare Brechzahl; sie wird angegeben in elektrostatischen Einheiten. Die Erhöhung der Brechzahl bewirkt eine Fokussierung des Strahls. Im Innern des Strahlquerschnitts ist die Intensität am größten und fällt nach der Randzone des Strahlquerschnitts ab. Eine entsprechende Verteilung hat auch die nichtlineare Brechzahl. Dadurch wird also eine Konvex-Linsenwirkung erzielt. Für das Glas, das in den Verstärkerstufen verwendet wird, ist wichtig, daß es eine kleine nichtlineare Brechzahl hat, damit die Selbstfokussierung nicht so intensiv wird, daß eine elektrische Entladung im Glas erzeugt wird, die es zerstört Die Gläser, aus denen die Linsen zui Strahlaufweitung bzw. -fokussierung und auch die Scheiben bestehen, die sich im Strahlengang befinden, um einen kleinen Teil des Laserstrahls für Messungen herauszureflektieren, müssen ebenfalls eine kleine nichtlineare Brechzahl haben, d. h., die Gläser haben auch ohne eingelagerte Aktivator-Ionen große Bedeutung bei dem Aufbau von Laserverstärkerketten.
Ziel der vorliegenden Erfindung sind daher neue Gläser, die sowohl einen guten Lasereffekt haben als auch gleichzeitig eine geringe nichtlineare Brechzahl n2 aufweisen. Weiterhin darf ein solches Glas keine absorbierenden Teilchen enthalten, die beim Durchstrahlen mit starken Laserimpulsen infolge Absorption zur Zerstörung des Glases führen. Es ist wichtig, daß solche Gläser für die Lasertechnik in großem Volumen mit höchster optischer Qualität produziert werden können.
Es ist z.B. gemäß DE-PS 1171082 und DE-PS 12 55 215 bekannt, Lasermaterialien auf der Basis von Silikatgläsern herzustellen. Sie ergeben eine große Fluoreszenzlebensdauer für die Nd3-Ionen (bis zu 1000 μβ). Solche Silikatgläser sind im großen Volumen optisch homogen herstellbar. Die Zahl der absorbierenden Teilchen im Glas kann man gering halten. Der Nachteil der Gläser ist ihre relativ große nichtlineare Brechzahl und der begrenzte Wirkungsquerschnitt der induzierten Emission.
Es ist weiterhin nach US-PS 32 50 721, US-PS 38 46 142 und FR-PS 22 9! 94d !;■ kannt, Lasergläser auf der Basis von Phosphatgläsern zu erzeugen. Diese Gläser haben große Wirkungsquerschnitte der induzierten Emission,- sie sind auch in großem Volumen mit guter optischer Homogenität herstellbar. Ihr Gehalt an absorbierenden Teilchen ist gering. Die Fluoreszenzlebensdauer ist beschränkt auf ca. 300 ^is. Die nichtlineare Brechzahl kann nicht unter 110 '' csu gesenkt werden.
Diese bekannten Phosphatgläser haben aufgrund ihrer relativ hohen Lichtbrechung nicht die angestrebte geringe nichtlineare Brechzahl m.
Es ist bekannt, daß Gläser mit geringer werdender Farbzerstreuung und Brechkraft eine Abnahme der nichtlinearen Brechzahl m zeigen. Dies ist bei der Gruppe der Fluor-Phosphatgläser der Fall. Für Gläser mit Π2 < 0,8 sind bereits hochfluoridhaltige Gläser erforderlich.
κι Solche Gläser sind bekannt (z.B. DE-PS 9 45 408; DE-PS 15 96 877; GB-PS 14 05 717; Glastyp - FK 51 - Schott-Katalog 3060/72). Diese Gläser enthalten in erster Linie Fluoride und Phosphorsäure. Sie neigen in weit stärkerem Maße als konventionelle Gläser (Silikat-, ■> Borosilikate Silicoborat- und Boratgläser) zur Kristallisation und Entmischung. Diese bekannten Gläser zeigen keine Lasereigenschaften. Hierzu ist bekanntlich der Einsatz spezieller Elemente aus der Gruppe der Seltenen Erden erforderlich, z. B. Nd.
Jo Der Einsatz von Nd2Ü3 bzw. NdFj in bekannte Fluorphosphatgläser (FK 51) bedingt eine beachtliche Steigerung der Kristallisationsneigung. Überraschenderweise wurde jedoch jetzt gefunden, daß es Glasbereiche gibt, die es gestatten, Laseraktivatoren in
ji das Glas einzuführen und dabei zu Gläsern guter Kristallisationsstabilität zu kommen, die die Durchführung von Schmelzen unerwartet großer Schmelzvolumina (z. B. 20 Ltr.) gestatten. Es hat den Anschein, als ob bei diesen speziellen Zusammensetzungen das Nd
in geradezu eine Stabilisatorfunktion — auf die Glasbildung bezogen — ausübt, wie z. B. auch Lanthan, Yttrium, Yterbium, Gadolinium, Cer als Oxide oder Fluoride. Gallium und Indium verhalten sich ähnlich.
Weiterhin zeigte sich, daß sich der Austausch von
ii P2O5 teilweise oder ganz durch As2Os in bestimmten Zusammensetzungsbereichen kristalliiationsstabilisierend auswirkt, ohne wesentliche Beeinflussung des fi2-Wertes.
Die nachstehend verwendete Symbolik »F2 —O« bedeutet, ebenso wie in der DE-PS 22 48 255, Gehalt an Fluor nach Abzug der äquivalenten Menge Sauerstoff in Gewichtsprozenten.
Die Gläser der vorliegenden Erfindung können in drei Gruppen mit Bezug auf ihre optische Lage unterteilt
■π werden.
Die erfindungsgemäßen Gläser im optischen Lagebereich
nd = vd =
1,40-1,44
94-86
mit kleiner nichtlinearer Brechzahl
π2 = 0,60
bestehen bevorzugt aus:
P2O5 0-12Gew.-%
As2O5 0-12Gew.-%
P2O5 + As2O5 6-12Gew.-%
Alkalioxide 3-15Gew.-%
MgO 0-6Gew.-%
CaO 22 - 26 Ge w.-%
SrO 0-12Gew.-%
BaO 0-11 Gew.-%
Al2O) 18-21 Gew.-%
Nd2Oj 0-6Gew.-%
MgO + CaO 26 - 30 Ge w.-%
SrO + BaO 5-UGew.-%
F,-O 27-3OGew.-%
Die erfindungsgemäßen Gläser im optischen Lagebereich
nd = 1,44-1,465 0-12Gew.-% 0-15 Gew.-%
vd = 90-85 0-12Gew.-°/o 0,6-12 Gew.-%
6-15Gew.-°/o 6-15Gew.-%
mit kleiner nicruiinearer Brechzahl l-8Gew.-% 0-5Gew.-%
n2 = 0,55-0,65 0-5Gew.-% 0-7Gew.-%
ll-25Gew.-% 8-15Gew.-%
bestehen bevorzugt aus: 0-22Gew.-% 18-22Gew.-%
P2O5 0-12Gew.-% 10-17Gew.-%
As2O5 15-2OGew.-°/o 14-16Gew.-%
P2O5 + As2O5 0-6Gew.-% 0-6Gew.-%
Alkalioxide ll-27Gew.-°/o ll-20Gew.-%
MgO 10-30 Gew.-% 28-38Gew.-°/o
CaO 24-30Gew.-% 20-24Gew.-%
SrO ißen Gläser im o|
BaO nd = 1,46-1,475
AI2O3 vd = 88-83
Nd2O3
MgO + CaO mit kleiner nichtlinearer Brechzahl
SrO + BaO n2 = 0,60-0,70
F2-O
Die erfindungsgemä
reich		 bestehen bevorzugt aus:
P2O5
As2O5
P2O5 + As2O5
Alkalioxide
MgO
CaO
SrO
BaO
Al2O3
Nd2O3
MgO + CaO
SrO + BaO
F2-O
Der überwiegende Teil der Zusammensetzungskomponenten wird als Metallfluoride eingesetzt. Der Phosphorsäureeinsatz erfolgt als P2O5 oder in Form von Metallphosphaten oder komplexen Alkali- oder Erdalkali-Phosphorfluoriden, Der Arsenoxideinsatz erfolgt als As2O5 oder in Form von Arsenaten. Da im Prinzip ein wechselseitiger Austausch der Anionen Fluorid oder Phosphat, bezogen auf ein bestimmtes Kation, bei den Schmelzkomponenten möglich ist, erscheint es wenig sinnvoll, die erfindungsgemäße Zusammensetzung in Metallfluoriden und Metallphosphaten anzugeben. Um die Zusammensetzung mit der notwendigen Klarheit darzulegen, vurde daher die Form der oxidischen Angaben gewählt Die Fluorkomponente, formal dargestellt durch F2 — O, gibt dabei den um den Gewichtsanteil des Sauerstoffes, der als Oxid gebunden ist, verminderten Fluoridanteil wieder. Mit dieser gebräuchlichen Darstellung lassen sich verschiedenartige Zusammensetzungen durch Umrechnung in die entsprechenden Oxide leicht miteinander vergleichen, ohne Rücksicht auf die Vielzahl der chemischen Verbindungen, die als Gemengebestandteile verwendet werden können. Die Berechtigung dieser Darstellung leitet sich von der Tatsache her, daß im Glas eine bestimmte Zuordnung zwischen Kation und Anion praktisch nicht bestimmbar oder erkennbar ist. Eine chemische Analys ) dieser Gläser, die üblicherweise auf Kationenoxid bezogen wird, entspricht den beanspruchten Zusam mensetzungsbereichen.
Um jedoch zu zeigen, in welcher Form di Bestandteile des Glasgemenges in den Schmelztiege
ίο eingelegt werden können, werden im folgenden all Beispiele außer in ihrer Grundzusammensetzung angegeben in Oxiden, auch in Form der verwendeter Verbindungen (in Gew.-%) gezeigt, wobei es in de Regel möglich ist, bei gleicher Zusammensetzung de:
ι, erschmolzenen Glases andere Ausgangskomponemer zu wählen.
Eine Auswahl der erfindungsgemäßen Zusammenset zungen findet sich in der Tabelle 1 in Oxiden (Gew.-%; und in Tabelle 2 in korrespondierenden Verbindunger
>n in Fluoriden, Phosphaten, wie bereits erwähnt. Da Diagramm 1 zeigt die Abhängigkeit der /I2-Werte von der Brechung nd und der Dispersion vd für dl· ausgewählten Beispiele.
Die speziellen Auswahlmengen und Kombinationen
2"> der Schmelzkomponenten sind für die erfindungsgemä Ben Zusammensetzungen von erheblicher Bedeutung.
Bekanntlich wirkt BaO erheblich kristallisationsstabi lisierend auf Fluophosphatgläser mit hohen nd— vd-Werten. Daher sind Gläser dieser Art nur mi
in BaO-Gehalten größer 12 Gew.-% bekannt Überra sehend wurde festgestellt daß bei den erfindungsgemä ßen Zusammensetzungen auch BaO-Anteile kleiner 12 Gew.-%, ja selbst BaO-freie Zusammensetzunger kristallisationsstabile Gläser ergeben. Bisher war nich
r, bekannt, daß Gläser mit nd-Werten <1,45 ohne BeF; kristallisationsstabil erhalten werden und Gläser mi einer Lichtbrechung nd < 1,43 überhaupt erhalter werden können, wie dies jetzt bei den erfindungsgemä ßen Gläsern der Fall ist. Besonders wertvolle Zusam
4(i mensetzungen hinsichtlich des kleinen /J2-Wertes erhäl man, wie sich zeigte, durch hohe CaO-Gehalte über 22 Gew.-%.
Zur weiteren Kristallisations- und Entmischungsstabi lisierung können Zusätze von Lanthan, Yttrium
4) Gadolinium, Gallium, Cer, Indium, Wolfram als Oxide oder Fluoride in kleinen Mengen bis zu ~3 Gew.-°/o Tantal und Niob bis ~2 Gew.-% und anstelle vor Fluoriden auch Bromide, Chloride und Sulfate bis zu ~ 2 Gew.-% eingeführt werden.
5(i Zirkon und Titan lassen sich bis etwa 2 Gew.-% al« ZrFi bzw. K2TiFu einführen.
Die erfindungsgemäßen Gläser besitzen, wie die bekannten Fluophosphatgläser, verstärkte anomale Teildispersion und negative Temperaturkoeffizienter der Brechzahl.
Im nachfolgenden wird das Verfahren zur Herstel lung der Gläser näher erläutert:
Die Gemenge z. B. folgender 3 Beispiele (3,8 und 11' werden gut gemischt und in einem Pt-Tiegel be
bo ~ 900 — 1000° C eingeschmolzen, anschließend in einen abgeschlossenen Ofensystem bei -1050-110O0C ge läutert und bis zu Gußviskosität von etwa ~20 Poise abgerührt, in vorgewärmte Formen abgegossen und irr Kühlofen ab Transformationstemperatur mit einei Geschwindigkeit von 1 -10°C/Std gekühlt
Das Glasbeispiel 11 hat eine Fluoreszenzlebensdauei von 380 us. Das ist eine Zeitdauer ähnlich groß wie die Entladungszeit von Xenoblitzlampen, d. h, die Fluores-
zenzlebensdauer ist der Dauer der Anregung angepaßt. Der Wirkungsquerschnitt der induzierten Emission beträgt 2,7· 10-20cm2. Dies entspricht dem maximal bei Silikatgläsern erreichbaren Wert. Das Glas ist gut resistent gegenüber starken Laserstrahlimpulsen. Die Zerstörungsschwelle beträgt 20 — 40 J/cm2 bei einer Impulsdauer von 40 ns. Die nichtlineare Brechzahl beträgt 0,646· 10-13 esu, die bisher bekannten Lasergläser haben Werte um 1,5· 10-l3 esu. Der Temperaturkoeffizient der Brechzahl ist negativ. Der Temperaturkoeffizient der optischen Weglänge
Oxide
Gew. -1X,
Rohslofl"-komp.
df
du
dt
ist sehr klein: -1,5-10-V0C (n = Brechzahl), T = Temperatur, a thermische Ausdehnung). Dies bewirkt, daß der vom Glas erzeugte Laserstrahl bei Temperaturerhöhung des Stabes durch das Pumplicht nicht verbreitet wird. Das Glas ist chemisch gut beständig.
Beispiel 3 der Tabelle 1
MgO
CaO
SrO
BaO
Al2O.,
La2O.,
Nd2O.,
P2O5
As2O5
F,-0
Oxide
Gew.-"/,
Rohstoffkomp.
Einwaage für 8 kg her. Glas XGew.-%
2(i XP2O5 + As2O5
X MgO+ CaO
XSrO+ BaO
3,82
19,83
9,12
10,98
17,07
0,37
1,10
7,95
2,25
25,28
100,00
10,20
23,65
20,10
1,4526
88,0
MgF2
SrF2
BaF2
AIF,
LaF.,
Nd2O,
P2O5
As,O5
Na2O
K2O
MgO
CaO
4,06
2,92
4,23
22,71
NaF
K2CO.,
KHF,
MgF2
CaF,
448,00 342,40 214,93 523,20 2529,60
η, 0,581
Beispiel 11 der Tabelle 1
Oxide
Gew.-%
Rohstoflkomp.
SrO 7,63 SrF2 740,00 π Na2O 0,49
BaO - - - MgO 4,27
AI2O, 19,34 AlF, 2548,00 CaO 14,39
Nd2O, 2.52 NdF, 242,40 SrO 18,01
P2O5 8,98 P2O5 718,40 ■"> BaO 10,70
F2-O 27.61 Al2O, 15,30
MgO + CaO 26,94 Nd2O, 2,16
SrO + BaO 7,63 P2O5 10,66
·»"· As2O5 0,60
nd 1,430 F2-O 23,42
vd 90,8 XGew.-% 100,00
IU -0.513 -,„ XP2O5 + As2O, 11,26
Beispiel 8 der Tabelle 1 XMgO+ CaO 18,66
XSrO + BaO 28,71
Oxide Gew.-1;;. Roiisloff- Einwaage für nd 1,4683
komp. 8 kg her. Glas 55 vd 86,8
lh 0,625
Na2O 2,03 NaF 220,00
K,0 0,20 KF 20,00
NaF
MgF,
CaF,
SrF,
BaF2
AlF.,
Nd2O.,
P2O,
As,O,
Tabelle 1 Beispiel
Einwaage fur 8 kg her. Glas
472,00
884,80
1004,80
2249,60
35,20
88,00
636,00
180,00
Einwaage Tür 8 kg ber. Glas
56,00
528,00
1600,00
1744,00
976,00
2016,00
173,00
856,00
48,00
Oxide, Gew.-%
P2O5
As1O5
8,44
8,90
4,5
4,5
4,5
4,5
4,5
4.5
10,19
P* I ί
Fortsetzunii
Beispiel I
f.;
Oxide, Gcw.-%
Li2O
Na2O
K2O		 6,07
4,58		 Tabelle 1 (Fortsetzung) Beispiel
8		 4,00
2,76		 9 9,70 4,06
2,92		 IO 4,06
0,81		 Il 4,06
0,41		 12 - 3,72
14,55
18,23
12,35		 4,06
0,41		 13 9,4
1,7		 5,03
1,35		 1-4 6,85
4,41
MgO
CaO
SrO
BaO		 3,98
22,13
5,08		 7,95
2,25		 3,88
23,13
7,34		 1,99 4,23
22,71
7,63		 11,30 3,88
23,34
11,14		 10,66
0.6		 3,88
23,70
10,72		 11,40
0,6		 14,11
0,79
2,18		 3,88
25,14
9.62		 1,64 3,97
18,55
12,92
3,16		 0,49
AI2O,
La2O.,
Nd2O,		 18,70
2,58		 Oxide, Gew.-%
P2O5
As,O,		 2,03
0,20		 19,55
2,50		 4,21
14,29
17,90
10,67		 19,34
2,52		 1.92 19/73 0,49 20,03 22,67 20,03 4,12
9,53
21,53
15.90		 16,69
2,35		 4,23
14,39
18,02
10,71
F2-O 28,44 Li2O
Na2O
K2O		 3,82
19,83
9,12
10,98		 27,94 15,24
2,20		 27,61 4,21
14,36
16.50
10.67		 28,04 4,27
14,39
18,01
10,70		 28,20 100,00 27,86 14,17
0,76		 25,79 15,33
2,16
ZGew.-% 100,00 MgO
CaO
SK)
BaO		 17,07
0,37
1,10		 100,00 23,80 100,00 15,30
2,20		 100,00 15.30
2,16		 100,00 11,40 100,00 21,25 100,00 23,41
TP2O5+ As2O5 8,44 AI2O,
La2O.,
Nd2O,		 25,28 8,90 100,00 8,98 23,54 9,00 23,42 9,00 18,27 9,00 100,00 10,19 100,00
ZMgO+ CaO 26,11 F2-O 100,00 27,01 9,70 26,94 100,00 27,22 100,00 27,58 30,58 29,02 11,10 22,52 11,26
ZSrO+ BaO 5,08 ZGew.-% 10,20 7,34 18,50 7,63 11,30 11,14 11,26 10,72 1,4733
85,8
0.647		 9.62 13,65 16,08 18,62
■id
vd 		1,4089
92,8		 ZP2O5+ As2O5 23,65 1,4297
90,2		 28,57 1,430
90,8		 18,57 1,4345
87,2		 18,66 1,4335
88,7		 1,4378
87,5		 37,43 1,4409
88,5		 28,73
"2 0,460 ZMgO+ CaO 20,10 0,516 1,4590
88,1
0.593		 0,513 27,17 0,553 28,71 0,537 0,557 1,4745
85,1
0.658		 0,554 1,4683
84,2
0.655
ZSrO + BaO 1,4526
88,0
0.581		 1,4639
87,1
0.613		 1,4683
86,8
0.625
IHl
vd
«1
Tabelle 1 (Fortsetzung)
Zusatz Br IHl Beispiel 9,10 - 3,68 - 3,95 - 19,91 - 2,50 - - 1.4378 Beispiel 16 9,10 - 3,23 - 1,21 - 3,95 - 19,97 - - 1.4342 24 - 0,6 0,6 17 9,10 - 3,48 - 3,95 - 19,97 - 2.50 - - 1,4 8,4 - 4,06 18 9,0 - 4,06 - 19,73 - 2,50 - - 1,4337 - 0.86 19 9,0 - 4,06 - 1 OO
J,ÜO		 - 19,73 - 2,50 - 0.79 - - 1,4357 — 20 - 3,72 - 2,20 - 1.4717 _ 21 - 3,72 - 2,20 - 1,4715 _
SO, vd 15 - 2,03 23,56 - - 88.80 22 23 23,63 - 89,34 - _ - 2,03 23,63 - - 1.435(i 0,6 0.81 - 0,81 - - 88.80 - 1,23 23,34 - - - 85,90 - - 14,54 - -- 85,70 - - 14,54 - - 85,90 -
Oxide, Gew.-% 7,51 - Tabelle 1 (Fortsetzung) 7,51 2,50 - 10,78 10,78 10,49 _ _ - 7,51 - 89,42 1,50 - -- - 7,42 - 28,05 - _ 10,78 - 18,21 - 10,78 - 18,21 - -
PjO5 - - 0,6 _ - 3,88 - 100,00 0,6 - 12,38 - 0,6 - 12,38 -
ASjO5 - - - 23,34 - 26 - 9,00 27 14,10 - 28 14,10 - 29
Li,O - Oxide, Gcw.-% - - 25 7,42 - - 27,22 0,79 - 0,79
Na,0 - PjOs - - 11,36 - 7,42 10,78 - 10,78 - 10,78
K,0 - ASjO5 - - 0,6 - 0,6 22,68 0,6
Cs2O - Li,O - - - 22,68 100,00
MgO - Na,O - - 100,00 11.38
CaO 27,76 K,O 28,90 27,83 27,76 11,38 18,26
SrO 100,00 100,00 100.00 100,00 18,26 30,59
BaO 9,10 9,10 9.10 9,00 30,59 -
AIjO, 27,51 27.58 27.58 27,22 -
LajO, 7,51 7.51 7.51 7,42 - -
NdjO, 1,20 -
Ga,O, 1,40
Ιη,Ο,
Υ,Ο,
CcO,
üdjO,
ZrO,
TiO,
Ta,O s
NbjO,
WO,
Fj-O
Xüew.-%
vp;Os + AsjO,
TMgO+ CaO
XSrO + BaO
Cl
mi 13 Beispiel 3,72 - 2,20 - 1,4720 23 3,72 - 2,20 - 1,4717 27 24 3,62 - 4,82 - 1,4763 17 916 3,88 - 2,50 - 1,11 - - 1,4352 26 3,71 - 0,72 - 1,4687 14 27 3,72 - 2,20 - 1,4738 28 3,72 - 2,20 - 1,4747 29 3,7: - 2,2C 1,472
vd 22 14,54 - - 85,30 14,54 - - 84,90 14,'6 - - 84,90 23,34 19,73 - - - 89,47 14,52 - - 85,40 14,54 - - 83,20 14,54 - 22,68 83,10 14,54 - 22,6f 84,50
Fortsetzung 18,21 - - 18,21 - - 17,73 - - 7,42 - - - - 18,18 - - 18,21 - 22,68 18,21 - 100,00 18,21 - 100,OC
12,38 - - 12,38 - - 12,04 - - - - 12,32 - 23,32 12,38 - 100,00 12,38 - 11,38 12,3f - 11,3i
14,10 - 14,10 - - 13,72 - - 25 - 28,15 14,22 - 100,00 14,10 - 11,38 14,10 - 18,26 14,IC - 18,2i
Oxide, Gew.-% 0,79 - 0,79 22,68 0,77 22,05 100,00 0,79 - 11,36 0,79 - 18,26 0,79 - 30,59 0,75 - 3O,5S
MgO 22,68 100,00 100,00 9,00 - 18,23 - 30,59 - - - -
CaO 100,00 11,38 11,09 27,22 30,50 - - - - - -
SrO 11,38 18,26 17,78 7,42 - - - - - -
BaO 18,26 30,59 29,77 - - -
Al3O3 30,59 - - -
La2O., - - -
Nd2O3 - - -
Ua7O3 -
In2O,
Y2O3
Ce2O3
Gd2O3
ZrO2
TiO2
Ta2O5
Nb2O5
WO3
F2-O
rGew.-%
XP2O, + As2O5
ZMgO+ CaO
rSrO + BaO
- Cl
Zusatz I Br
I SO3
Tabelle 2
Beispiel I
Oxide, Gew.-% 4,0 8,9 8,8 1,6 4,5 1,0 - 4,5 4,5 10.2 1,7 -
P2O5 - - - 2,3 4,5 6,0 4,5 4,5 - 6,1
As2O5 - - - 6,5 9,0 9,0 9,0 -
P2O5 + As2O5 - - - - - - -
LiF 5,5 5,4 5,5 5,5 5,5 5,5 6,8
NaF 10,0 - - - - - -
NaPF,, 5,5 3,3 0,5 0,5
KF - - - -
K2O 6,0 6,0 6,0 6,0
MgF,
Fortsetzung 15 2 27 17 916 16 5 6 7
Beispiel
1		 3 4
Oxide, Gew.-"/., 32,2 33,0 35,0 25,8
CaF3
CaO		 30,0 8,9 31,4 32,5 13,0 - 15,7
SrF2 6,0 - 9,2 13,5 - 11,0 3,6
BaF2 - 32,2 - - 33,0 33,0 27,5
AlF3 30,0 3,0 31,6 32,5 - - 1,1
1,5
LaF3
Nd2O.,
NdF.,		 3,0 1,4297
90,2		 3,0 3,0 1,4335
88,7		 1,4378
87,5		 1,4409
88,5
nd
vd 		1,4089
92,8		 1,430
90,8		 1,4345
87,2
0,460
0,517
0,513
0,553
0,537
0,557
0,554
Tabelle 2 (Fortsetzung)
Beispiel
8		 9 9.7 10 Il 12 13 14
Oxide, Gcw.-%
P2O5
As2Os		 7,9
2,2		 - 11,3 10,7
0,6		 10,8
0,6		 9,4
1,7		 6,9
4,4
P2O5 + As2O^ 10,1 - - 11,3 11,4 11,1 11,3
LiF - 2.7 - - - 2,9 -
NaF
NaPF,,		 2,8 — 2.6 0,7 - - 0,7
KF
K2O		 0,3 6,5 — — — — _
MgF, 5.9 19,9 6,5 6,6 5,8 6,4 6,5
CaF2
CaO		 27,6 21,7 20,0 20,0 20,2 5,7
5,4		 20,0
SrF2 11,1 12,2 20,0 21,8 22,1 26,0 21,9
BaF2 12,6 25,1 12,2 12,2 14,1 18,2 12,2
AIF., 28,1 2.2 25,2 25,2 23,2 23,4 25,2
LaF,
Nd2O,
NdF,		 0,4
1.1		 1,4590
88.1		 2,2 2,2 0,9
2.2		 0,9 2,2
nd
vd 		1.4526
88,0		 0,593 1,4639
87,1		 1,4683
86,8		 1.4733
85,8		 1,4745
85,1		 1,4683
84,2
H-. 0,581 0,613 0,625 0,647 0,658 0,655
Tabelle 2 (Fortsetzung)
Beispiel 1,4378 16 1,4342 17 1,4356 18 1,4337 19 1,5 1,4357 20 1,4712 21 1,4715
!5 88,80 89,34 89,42 88,80 32,5 85,90 85,70 85,90
Oxide, Gew.-% 9,0 9,0 9,0 9,0 - 10,8 10,8
P2O5 9,0 - - - - - 0,6 0,6
As3O5 - 9,0 9,0 9,0 9,0 - 11,4 11,4
P2O5 + As2O5 9,0 5,5 3,5 5,5 5,5 - — -
NaF 3,5 - - - - 3,0 - -
NaCI 2,0 - 2,0 - - - - -
Na7SO4 - 0,5 2,5 1,0 1,0 - - -
KF 2,5 2,0 - - - - - -
KBr - - - 1,5 - - - -
Cs2O - 6,0 6,0 6,0 6,0 - 5,7 5,7
MgF2 6,0 32,5 32,5 32,5 32,5 - 20,3 20,3
CaF2 32,5 9,0 9,0 9,0 9,0 - 22,1 22,1
SrF2 9,0 - - - - 14,2 14,2
BaF2 - - - - - - -
ZrF4 - - - - - - -
K2TiF1, - - - - - -
K2TaF7 - 32,5 32,5 32,5 23,2 23,2
AIF, 32,5 - - - 0,9 0,9
LaF, - - - - - 2,2
Y2O, - - - - - -
YF, - - - - - -
Nd2O, - i,o 3,0 3,0 - -
NdF, 3,0 - - - -
Gd2O, - - - - 2,2 -
In2O, - - - - - -
Ga2O, - - - - - -
Ce2O, - - - - - -
Ta2Os - - - - - -
Nb2O5 - - - - - -
WO, -
ml
Vd
Tabelle 2 (Fortsetzung)
Beispiel 23 24 25 26 ,4 27 2X 29
22
Oxide, Gew.-% 10,8 10,1 8,4 11 ,4 10,8 10,8 10,8
INO1 10,8 0,6 0,6 0,6 - 0,6 0,6 0,6
As2Os 0,6 11.4 II.I 9,0 Il 11.4 11.4 Il 4
P ,Ο. + As-O, 11.4
Fortsetzung
19
Beispiel 22
23
25
26
20
27
28
Oxide, Gew.-% NaF NaCi Na2SO4
KF KBr
Cs3O
MgF2
CaF2 SrF2 BaF2
ZrF4 K2TiF1, K2TaF7
AIF,
LaF, Y2O, YF, Nd2O, NdF,
Gd2O, In2O, Ga2O, Ce2O, Ta2O5 Nb2O, WO1
5,7
23,2 0,9
2,2
5,7
23,2 0,9
2,2
5,7
2,2
23,5 0,9
5,7
23,2 0,9
2,2
5,7
23,2 0,9
2,2
20,3 20,3 19,7 32,5 20,2 20,3 20,3 20,3
22,1 22,1 21,5 9,0 22,0 22,1 22,1 22,1
14,2 14,2 13,8 - 14,1 14,2 14,2 14,2
1,4720 1,4717 1,4763 1,4352 1,4687 1,4738 1,4747 1,4721
85,30 84,90 S4,90 89,47 85,40 83,20 83,10 84,50
labelIe Beispiele mit As.O^ ohne Beispiel A Tür Anspruch
Oxide
(iew.-'H,
As,O, Na,O
MpO
AU).
Mo I-7»
|ί) H 2,00
4,05 2,98
2,ι)7 1,43
3,85 4.32
22,31 17,9')
7.43 3.24
20.54 9.11
Oxide 26,16 <icw,% MoI-"/,,
y, 7,43 71,33 41,07
F2-O 7.06 28,67 58,93
Γ, 1,4252 100,0 100,0
MgO + CaO 86,8
SrC) + BaO 0.539
/ilkalioxide
lld
Yd
lh
21
Beispiel B lur Anspruch 2
Oxide
Gew.-%
As3Os 26,18 10,49
Na3O 12,51 2,16
K3O 1,4458 2,00
MgO 86,0 3,10
ΑΙ,Ο, 0,59 20,00
SrO 7,69
CaO 23,08
BaO 4,82
Σ, 73,34
F,-0 26,66
Σ: 100,00
F 45,88
MgO + CaO
SrO + BaO
ml
vcl
Mol-%
2,17 1,66 1,01 3,66 9,32 3,53 19,56 1,49
42,40 57,60
100,00
22
Beispiel C für Anspruch 3
Oxide
Gew.-%
As3O5 11,69 11,96
Li3O 37,17 1,73
MgO 1,4607 3,37
CaO 83,80 8,32
10 SrO 0,643 20,73
BaO 16,44
AI3O, 15,71
Nd3O, 0,84
Σ, 79,10
F3-O 20,90
Σ: 100,00
20
MgO + CaO
SrO + BaO
ml
lh
Mol-%
2,96 3,30 4,76 8,45 11,39 6,11 8,78 0,14
45,89 54,11
100,00
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (6)

Patentansprüche:
1. Gläser mit kleiner nichtlinearer Brechzahl /J2 <0,6, insbesondere für die Lasertechnik, im optischen Lagebereich nd 1,40-1,44
vd 94-86,
dadurch gekennzeichnet, daß sie bestehen aus:
0-12Gew.-% O-12Ge.v.-°/o 6-12Gew.-% 3-15Gew.-% O-6Gew.-°/o
22-26Gew.-% O-12Gew.-<yo 0-11 Gew.-% 18-21 Gew.-% 0-6Gew.-0/o
26-30Gew.-% 5-11 Gew.-o/o
P2O5
As2O5
P2O5 + As2O5
Alkalioxide
MgO
CaO
SrO
BaO
AI2O3
Nd2O3
MgO + CaO
SrO + BaO
F2-O, d.h. Gehalt an Fluor nach Abzug der äquivalenten Menge
Sauerstoff 27 - 30 Gew.-Vo
2. Glas nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß es besteht aus:
Na2O 4,06 Gew.-%
K2O 2,92 Gew.-%
MgO 4,23 Gew.-%
CaO 22,71 Gew.-%
SrO 7,63 Gcw.-o/o
Al2O, 19,34Gew.-%
Nd2O3 2,52 Gew.-%
P2O5 8,98 Gew.-°/o
F2-O 27,61 Gew.-% und die folgenden Eigenschaften aufweist:
nd 1,430
vd 90,8
/J2 -0,513
3. Gläser mit kleiner nichtlinearer Brechzahl n2 = 0,55-0,65, insbesondere für die Lasertechnik, im optischen Lagebereich nd= 1,44-1,465
vd= 90-85
dadurch gekennzeichnet, daß sie bestehen aus: P2O5 0-12Gew.-%
As2O5 0-12Gew.-%
P2O5 + As2O-, 6-15 Gew.-% Alkalioxide l-8Gew.-%
MgO 0-5Gew.-%
CaO ll-25Gew.-%
SrO 0-22Gew.-%
BaO 0-12Gew.-%
AI2Oj 15-20Gew.-%
Nd2O) 0-6Gew.-%
MgO + CaO 11 -27 Gew.-% SrO + BaO 10-30Gew.-%
F2-O 24-30Gew.-%
4. Glas nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß es besteht aus:
2r>
CaO 19,83 Gew.-°/o
SrO 9,12Gew.-%
BaO 10,98 Gew.-o/o
Al2O3 17,07 Gew.-o/o
La2O3 0.37Gew.-%
Nd2O3 l,10Gew.-%
P2O5 7,95Gew.-%
As2O5 2,25Gew.-%
F2-O 25,28 Gew.-o/o
und die folgenden Eigenschaften aufweist:
nd 1,4526
vd 88,0
n2 0,581
5. Gläser mit kleiner nichtlinearer Brechzahl /J2 = 0,60-0,70, insbesondere für die Lasertechnik, im optischen Lagebereich
nd = 1,46-1,475
vd = 88-83
dadurch gekennzeichnet, daß sie bestehen aus: P2O5 O-15 Gew.-%
As2O5 0,6-12Gew.-%
P2O5 6-15 Gew.-o/o
Alkalioxide 0-5 Gew.-%
MgO 0-7 Gew.-o/o
CaO 8-15 Gew.-o/o
SrO 18-22Gew.-%
BeO 10-17 Gew.-%
Al2O3 14-16Gew.-%
Nd2O3 0-6Gew.-%
MgO + CaO 11 - 20 Gew.-% SrO + BaO 28-38 Gew.-%
F2-O 20 -24 Gew.-o/o
6. Glas nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß es besteht aus:
Na2O 0,49Gew.-%
MgO 4,27Gew.-%
CaO 14,39 Gew.-o/o
SrO 18,01 Gew.-o/o
BaO 10,70 Gew.-o/o
AI2Oj 15,30 Gew.-o/o La2O1
Nd2Oj 2,16Gew.-%
P2O5 10,66 Gew.-o/o
As2O5 0,60 Gew.-o/o
F2-O 23,42 Gew.-o/o und die folgenden Eigenschaften aufweist:
nd 1,4683
vd 86,8
/J2 0,625
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