DE3405812A1 - Verfahren zur herstellung eines glasprodukts mit einem brechungsindexgradienten - Google Patents

Verfahren zur herstellung eines glasprodukts mit einem brechungsindexgradienten

Info

Publication number
DE3405812A1
DE3405812A1 DE19843405812 DE3405812A DE3405812A1 DE 3405812 A1 DE3405812 A1 DE 3405812A1 DE 19843405812 DE19843405812 DE 19843405812 DE 3405812 A DE3405812 A DE 3405812A DE 3405812 A1 DE3405812 A1 DE 3405812A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
glass product
micropores
dopant
gradient
porous glass
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Ceased
Application number
DE19843405812
Other languages
English (en)
Inventor
Yoshiyuki Yamato Tokio/Tokyo Asahara
Shigeaki Thokorozawa Saitama Ohmi
Hiroyuki Akishima Tokio/Tokyo Sakai
Seiichi Shingaki
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hoya Corp
Original Assignee
Hoya Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Hoya Corp filed Critical Hoya Corp
Publication of DE3405812A1 publication Critical patent/DE3405812A1/de
Ceased legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03B—MANUFACTURE, SHAPING, OR SUPPLEMENTARY PROCESSES
    • C03B32/00—Thermal after-treatment of glass products not provided for in groups C03B19/00, C03B25/00 - C03B31/00 or C03B37/00, e.g. crystallisation, eliminating gas inclusions or other impurities; Hot-pressing vitrified, non-porous, shaped glass products
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03B—MANUFACTURE, SHAPING, OR SUPPLEMENTARY PROCESSES
    • C03B37/00—Manufacture or treatment of flakes, fibres, or filaments from softened glass, minerals, or slags
    • C03B37/01—Manufacture of glass fibres or filaments
    • C03B37/012—Manufacture of preforms for drawing fibres or filaments
    • C03B37/014—Manufacture of preforms for drawing fibres or filaments made entirely or partially by chemical means, e.g. vapour phase deposition of bulk porous glass either by outside vapour deposition [OVD], or by outside vapour phase oxidation [OVPO] or by vapour axial deposition [VAD]
    • C03B37/016—Manufacture of preforms for drawing fibres or filaments made entirely or partially by chemical means, e.g. vapour phase deposition of bulk porous glass either by outside vapour deposition [OVD], or by outside vapour phase oxidation [OVPO] or by vapour axial deposition [VAD] by a liquid phase reaction process, e.g. through a gel phase
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03C—CHEMICAL COMPOSITION OF GLASSES, GLAZES OR VITREOUS ENAMELS; SURFACE TREATMENT OF GLASS; SURFACE TREATMENT OF FIBRES OR FILAMENTS MADE FROM GLASS, MINERALS OR SLAGS; JOINING GLASS TO GLASS OR OTHER MATERIALS
    • C03C13/00—Fibre or filament compositions
    • C03C13/005—Fibre or filament compositions obtained by leaching of a soluble phase and consolidation
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03C—CHEMICAL COMPOSITION OF GLASSES, GLAZES OR VITREOUS ENAMELS; SURFACE TREATMENT OF GLASS; SURFACE TREATMENT OF FIBRES OR FILAMENTS MADE FROM GLASS, MINERALS OR SLAGS; JOINING GLASS TO GLASS OR OTHER MATERIALS
    • C03C23/00—Other surface treatment of glass not in the form of fibres or filaments
    • C03C23/007—Other surface treatment of glass not in the form of fibres or filaments by thermal treatment
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03C—CHEMICAL COMPOSITION OF GLASSES, GLAZES OR VITREOUS ENAMELS; SURFACE TREATMENT OF GLASS; SURFACE TREATMENT OF FIBRES OR FILAMENTS MADE FROM GLASS, MINERALS OR SLAGS; JOINING GLASS TO GLASS OR OTHER MATERIALS
    • C03C23/00—Other surface treatment of glass not in the form of fibres or filaments
    • C03C23/0095—Solution impregnating; Solution doping; Molecular stuffing, e.g. of porous glass

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Geochemistry & Mineralogy (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Dispersion Chemistry (AREA)
  • General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Glass Melting And Manufacturing (AREA)
  • Manufacture, Treatment Of Glass Fibers (AREA)
  • Glass Compositions (AREA)

Description

Beschreibung
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Glasprodukts mit einem Gradienten von Brechungsindices, das als Material (Vorform) für optische Übertragungsfasern oder als Material für Stablinsen verwendet werden kann.
Eine molekulare Packungsmethode als Verfahren zur Herstellung eines Glasprodukts mit einem Gradienten von Brechungsindices ist bekannt, in der ein poröses Glas verwendet wird und dessen Poren mit Dotierungsmitteln (Brechungsindexkorrekturkomponenten) gefüllt sind.
Die US-PS H 110 094 beschreibt sowohl ein Verfahren mittels der molekularen Packungsmethode zur Herstellung eines Glasprodukts mit einem Gradienten von Brechungsindices, als auch ein Verfahren zur Herstellung eines porösen Glases. Nach dem Verfahren wird ein Borosilikatglas nach vorgeschriebenen Bedingungen einer Wärmebehandlung unterworfen, um es in eine SiOp-reiche Phase und ein Alkalimetalloxid und eine B?0-.-reiche Phase (Phasentrennung) zu trennen. Das Glas wird dann mit einer wässrigen Lösung, die eine Säure, wie Salzsäure, Schwefelsäure oder Salpeter-• säure enthält, behandelt, um das Alkalimetalloxid und die Βρθτ-reiche säurelösliche Phase auszulaugen, und dadurch wird ein poröses Glas mit zusammenhängenden Mikroporen, das die SiOp-reiche Phase als Gerüst enthält, gebildet.
Nachdem eine Lösung von Dotierungsmitteln in die Mikroporen des so gebildeten porösen Glases eingedrungen ist (Packen, Füllen ("stuffing")), wird ein Teil der Dotierungsmittel von der Außenseite des Glasprodukts her ausgelaugt (Entpacken ("unstuffing")), um einen Gradienten der Dotierungsmittelkonzentration zu bilden. Die Dotierungsmittel werden dann in den Poren ausgefällt, und das Glasprodukt wird getrocknet und einer Wärmebehandlung zum Zusammenbrechen der Mikroporen unterworfen. Dadurch wird
ein Glasprodukt rait einem Gradienten von Brechungsindices erhalten.
Ein durchsichtiges Glasprodukt mit einem Gradienten von Brechungsindices wird als Stabraikrolinsen für Mikrolinsenanordnungen, Mikrolinsen für die Kopplung von optischen Fasern mit einer Lichtquelle usw. verwendet. Um solche Mikrolinsen zu erhalten, muß das Glasprodukt mit einem Gradienten von Brechungsindices jedoch optisch durchsichtig ^ sein. Um ein optisch durchsichtiges Glasprodukt durch die oben beschriebene molekulare Packungsmethode herzustellen, müssen weiterhin die Gaskomponenten, die thermische Zersetzungsprodukte der in den Mikroporen gefällten Dotierungsmittel sind,vor dem Zusammenbrechen der Mikroporen in der ° Konsolidierungsstufe aus den Mikroporen in ausreichender Weise entfernt sein.
Die oben beschriebene US-PS U 110 093 sehlägt ein Verfahren vor, das das Trocknen eines porösen Glasproduktes bis zu einer Temperatur von 50 bis 150 C niedriger als die Glasübergangstemperatur des porösen Glasprodukts bei einer Temperaturanstiegsgeschwindigkeit von 15 bis 50 C pro Stunde, das Halten des porösen Glasprodukts auf derselben Temperatur, bei der die Mikroporen unter einem Druck
von atmosphärischem Druck bis etwa 150 mm Hg zerfallen, umfaßt. Wenn jedoch die Wärmebehandlung zum Zerfall der Mikroporen bei einem Druck, der von atmosphärischem Druck bis etwa 150 mm Hg liegt, durchgeführt wird, neigen die
Gasblasen, die eine Lichtstreuung verursachen, im porösen 30
Glasprodukt, das mit einer Lösung von Dotierungsmitteln in hoher Konzentration gepackt ist, dazu, in dem Mittelteil des Stabs eingeschlossen zu werden, und es ist deshalb äußerst schwierig, ein optisch durchsichtiges Glasprodukt zu erhalten.
Es wurde nunmehr gefunden, daß die Probleme in der Konsolidierungsstufe durch Erhitzen eines porösen Glasprodukts
>¥■
bei einem Unterdruck von 20 mmHg oder weniger gelöst werden können»
Aufgabe dieser Erfindung ist es daher, ein Verfahren zur 5
Herstellung eines Glasprodukts mit einem Gradienten von Brechungsindices zur Verfügung zu stellen, das das mit dem herkömmlichen Verfahren verbundene Problem löst.
Die Abbildung zeigt ein Diagramm, das das im Beispiel 10
dieser Erfindung verwendete Wärmeschema erklärt.
Das erfindungsgemäße Verfahren umfaßt das Packen einer Lösung eines Dotierungsmittels, das ein Metalloxid, wie CsNO-, oder TINO-,, oder eine Mischung daraus umfaßt, in die Mikroporen eines porösen Glasprodukts; das Entpacken eines Teils des Dotierungsmittels aus den Mikroporen mit oder ohne Ausfällen des Dotierungsmittels in den Mikroporen, um einen Konzentrationsgradienten des Dotierungsmittels in dem porösen Glasprodukt zu bilden; das Eintauchen des porösen Glasprodukts in ein Lösungsmittel mit einer geringen Dotierungsmittellöslichkeit, wie Methanol oder Ethanol, bei niedriger Temperatur, um das Lösungsmittel in den Mikroporen mit diesem Lösungsmittel zu ersetzen
?f- und dadurch das Dotierungsmittel auszufällen und zu stabilisieren; das Trocknen des porösen Glasprodukts, um das Lösungsmittel in den Mikroporen zu verdampfen und die Wärmebehandlung des Glasprodukts bei einem Unterdruck von etwa 1 bis 20 mmHg zum Zusammenbrechen der Mikroporen.
3Q Dadurch wird ein optisch durchsichtiges Glasprodukt mit einem Gradienten von Brechungsindices erhalten.
Aus folgendem Grund wird die Erwärmung bei einem Unterdruck von etwa 1 bis 20 mmHg durchgeführt: Wird die Wärmebehandlung bei einem Unterdruck von weniger als etwa 1mm Hg durchgeführt, findet eine Verdampfung des Metalloxids als Dotierungsmittel statt und führt zu schwierigen Problemen. Wird die Wärmebehandlung bei einem
-S-
Unterdruck von mehr als etwa 20 mmHg durchgeführt, neigen die Gasblasen dazu, im Glasprodukt zu verbleiben.
In der bevorzugten Ausführungsform wird das getrocknete f" poröse Glasprodukt erhitzt auf eine Temperatur von 50 bis 1000C geringer als die Temperatur, bei der Mikroporen anfangen zusammenzubrechen, bei einer Temperaturanstiegsgeschwindigkeit von 50 bis 1000C pro Stunde in Luft oder einer Sauerstoffatmosphäre unter atmosphärischem Druck, und dann wird das Glasprodukt erhitzt auf eine Temperatur, bei der die Mikroporen vollständig zusammenbrechen, bei einer Temperaturanstiegsgeschwindigkeit von 50 bis 150 C pro Stunde bei einem Unterdruck von etwa 1 bis 20 mmHg.
Da die Wärmebehandlung des porösen Glasprodukts bei einem Unterdruck von etwa 1 bis 20 mmHg durchgeführt wird, werden im erfindungsgemäßen Verfahren keine Gasblasen in dem Glasprodukt während der Konsolidierungsstufe eingeschlossen, auch wenn eine Lösung von Dotierungsmitteln in
hoher Konzentration zum Packen verwendet wird. Deshalb kann ein optisch durchsichtiges Glasprodukt mit einem Gradienten von Brechungsindices und ohne Lichtstreuung erhalten werden.
Das folgende Beispiel erläutert die Erfindung.
Beispiel !
Q0 Ein Glasgemisch aus 54,50 Gew.-% SiO0, 34,30 Gew.-% B„0 ' 5,20 Gew.-% Na2O und 6,00 Gev.-% KpO wurde bei 145O0C 3 Stunden geschmolzen unter etwa einstündigem Rühren. ! Die Schmelze wurde in eine Form gegessen und zwei Stunden bei 480 C gehalten. Die Form wurde abgekühlt durch Stehenlassen in einem Ofen, um einen Glasblock zu erhalten.
Ein aus dem Glasblock geschnittener Glasstab mit einem Durchmesser von etwa |4 mm und einer Länge von 76 mm wurde 120 Stunden wärmebehandelt bei 5400C, um Phasentrennung zu bewirken. Der phasengetrennte Glasstab wurde in 1,5 N wässriger Lösung von H2SO11 bei 100°C 12 bis 24 Stuncen behandelt, um einen porösen Glasstab zu erhalten.
Der poröse Glasstab wurde in eine Lösung, hergestellt durch Lösen von 110 g TlNO0 pro 100 ml Wasser, bei 1000C 24 Std. eingetaucht, um eine Packung zu erhalten, und dann in eine wässrige Lösung von 40 Vol.-% Ethanol 20 Minuten bei 80°C getaucht, um eine Entpackung zu erhalten.
' '
Nach dem Entpacken wurde der Stab in Ethanol bei 0 C 3 Stunden eingetaucht, um das Dotierungsmittel in den Mikroporen auszufällen, und luftgetrocknet.
Der Stab wurde auf 7000C erhitzt bei einer Temperaturanstiegsgeschwindigkeit von 75°C pro Stunde in Luft unter atmosphärischem Druck nach dem Wärmeschema, das in der Abbildung gezeigt wird, und 2 Stunden bei 7000C gehalten.
Der Druck im Wärmeofen wurde auf etwa 2 mmHg verringert ; mittels einer Rotationspumpe, und der Stab wurde 2 Stunden bei 7000C unter vermindertem Druck gehalten. '
Der Stab wurde weitererhitzt auf 9000C bei einer Tempera-+ turanstiegsgeschwindigkeit von 75°C pro Stunde und 4 Stunden bei 9000C gehalten. Der Stab wurde zum Abkühlen im Ofen i gelassen. j
Der so erhaltene Stab war ein optisch durchsichtiges GIa?- produkt ohne Lichtstreuung und mit einem Gradienten von Brechungsindices.

Claims (1)

Verfahren zur Herstellung eines Glasprodukts mit einem Brechungsindexgradienten Patentanspruch
1./ Verfahren zur Herstellung eines Glasprodukts mit einem Gradienten von Brechungsindices, welches umfaßt:
das Eindringen einer Lösung eines Dotierungsmittels in die Mikroporen eines porösen Glasprodukts,
das Auslaugen eines Teils des Dotierungsmittels aus den Mikroporen zur Bildung eines Konzentrationsgradienten des Dotierungsmittels im porösen Glasprodukt,
das Ausfällen des Dotierungsmittels in den Mikroporen,
das Trocknen des porösen Glasprodukts zur Verdampfung eines Lösungsmittels in den Mikroporen und
das Wärmebehandeln des porösen Glasprodukts zum Zusammenbrechen der MikroDoren, dadurch gekennzei chnet, daß man die Wärmebehandlung bei einem Unterdruck von etwa 1 bis 20 mmHg durchführt.
DE19843405812 1983-02-18 1984-02-17 Verfahren zur herstellung eines glasprodukts mit einem brechungsindexgradienten Ceased DE3405812A1 (de)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2484583A JPS59152238A (ja) 1983-02-18 1983-02-18 屈折率勾配を有するガラス体の製造法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
DE3405812A1 true DE3405812A1 (de) 1984-08-23

Family

ID=12149549

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE19843405812 Ceased DE3405812A1 (de) 1983-02-18 1984-02-17 Verfahren zur herstellung eines glasprodukts mit einem brechungsindexgradienten

Country Status (2)

Country Link
JP (1) JPS59152238A (de)
DE (1) DE3405812A1 (de)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3447082A1 (de) * 1984-05-26 1985-12-19 AEG-Telefunken Kabelwerke AG, Rheydt, 4050 Mönchengladbach Verfahren zum herstellen einer vorform zum ziehen von lichtleitfasern
DE3447081A1 (de) * 1984-05-26 1985-12-19 AEG-Telefunken Kabelwerke AG, Rheydt, 4050 Mönchengladbach Verfahren zum herstellen einer vorform zum ziehen von lichtleitfasern
EP0401845A2 (de) * 1989-06-09 1990-12-12 Heraeus Quarzglas GmbH Optische Teile und Rohlinge aus synthetischem Siliziumdioxidglas und Verfahren zu ihrer Herstellung
DE4443172A1 (de) * 1994-12-05 1996-06-13 Ilmenauer Glaswerke Gmbh I L Formkörper aus porösem Glas und Verfahren zu ihrer Herstellung

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0639335B2 (ja) * 1985-10-03 1994-05-25 住友電気工業株式会社 光フアイバ用ガラス母材の製造方法

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CA1063352A (en) * 1975-03-18 1979-10-02 Pedro B. Macedo Method for producing an impregnated waveguide
JPS606294B2 (ja) * 1977-11-28 1985-02-16 住友電気工業株式会社 ガラス体の製造方法

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3447082A1 (de) * 1984-05-26 1985-12-19 AEG-Telefunken Kabelwerke AG, Rheydt, 4050 Mönchengladbach Verfahren zum herstellen einer vorform zum ziehen von lichtleitfasern
DE3447081A1 (de) * 1984-05-26 1985-12-19 AEG-Telefunken Kabelwerke AG, Rheydt, 4050 Mönchengladbach Verfahren zum herstellen einer vorform zum ziehen von lichtleitfasern
US4636235A (en) * 1984-05-26 1987-01-13 Aeg-Telefunken Kabelwerke Ag, Rheydt Method for producing optical fibers
EP0401845A2 (de) * 1989-06-09 1990-12-12 Heraeus Quarzglas GmbH Optische Teile und Rohlinge aus synthetischem Siliziumdioxidglas und Verfahren zu ihrer Herstellung
EP0401845A3 (de) * 1989-06-09 1991-12-11 Heraeus Quarzglas GmbH Optische Teile und Rohlinge aus synthetischem Siliziumdioxidglas und Verfahren zu ihrer Herstellung
DE4443172A1 (de) * 1994-12-05 1996-06-13 Ilmenauer Glaswerke Gmbh I L Formkörper aus porösem Glas und Verfahren zu ihrer Herstellung

Also Published As

Publication number Publication date
JPS59152238A (ja) 1984-08-30

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE3228008C2 (de)
DE1421845C3 (de) Verfestigter Glasgegenstand mit einer das Glasinnere umgebenden Oberflächen-Druckspannungsschicht und Verfahren zu seiner Herstellung
DE2263234A1 (de) Verfahren zur herstellung von hochfesten und temperaturwechselbestaendigen glasgegenstaenden durch oberflaechenkristallisation
DE2833051A1 (de) Verfahren zur herstellung von glasteilen
DE19524545B4 (de) Herstellungsverfahren für Gegenstände aus synthetischem Kieselsäureglas
DE3335106A1 (de) Verfahren zur herstellung von optischen bauteilen aus germaniumhaltigem silicatglas
DE3719339A1 (de) Verfahren zur herstellung von glaesern mit erhoehter bruchfestigkeit
DE3103771C2 (de) Infrarotstrahlendurchlässige Glasfasern und Verfahren zu deren Herstellung
DE2008724A1 (de) Opalglas
DE2420558C2 (de) Verfahren zur Herstellung von Leitern für optische Signale
DE3133541A1 (de) Verfahren zur herstellung eines optischen glasproduktes
EP0094810B1 (de) Verfahren zur Herstellung eines Glasgegenstandes mit einem Brechzahlindex
DE2746949A1 (de) Verfahren zur herstellung von glasfasern mit radialem brechungsindexgradienten
DE3405812A1 (de) Verfahren zur herstellung eines glasprodukts mit einem brechungsindexgradienten
DE69816436T2 (de) Giessformen für organische linsen aus anorganischem glas und neue anorganische gläser
DE3136837A1 (de) Optischer glaskoerper mit raeumlicher brechzahlverteilung, verfahren zu seiner herstellung und seine verwendung als lichtbrechendes element
DE2550929C2 (de) Ausgangsmaterial zur Herstellung von Quarzglasgegenständen durch Ziehen und Verfahren zur Weiterverarbeitung des Ausgangsmaterials
DE3405816A1 (de) Verfahren zur herstellung eines glasprodukts mit einem brechungsindexgradienten
DE10003079A1 (de) Zusammensetzung zur Herstellung von Quarzglas unter Anwendung eines Sol-Gel-Verfahrens
DE2939339C2 (de)
US4767435A (en) Process for producing transparent glass product having refractive index gradient
DE2808648A1 (de) Optische faser
DE2611495C2 (de)
DE679541C (de) Verfahren zur Herstellung von Glaesern mit niedriger Waermeausdehnung
DE2462567A1 (de) Poroese membran

Legal Events

Date Code Title Description
OP8 Request for examination as to paragraph 44 patent law
8131 Rejection