CZ201263A3

CZ201263A3 - Optical sodium-aluminium-silicate glass for photonic components

Info

Publication number: CZ201263A3
Application number: CZ20120063A
Authority: CZ
Inventors: Míka@Martin; Spirková@Jarmila; Lahodný@Frantisek; Nekvindová@Pavla; Stanek@Stanislav
Original assignee: Vysoká skola chemicko - technologická v Praze
Priority date: 2012-01-30
Filing date: 2012-01-30
Publication date: 2013-04-24
Also published as: CZ303762B6

Abstract

Popisuje se optické sodnohlinitokremicité sklo, které obsahuje v mol. %: 60 az 80 SiO.sub.2.n.; 10 az 20 Na.sub.2.n.O; 0,5 az 10 Al.sub.2.n.O.sub.3.n.; 0 az 20 MO, kde MO predstavuje alespon jeden z kovových oxidu, vybraných ze skupiny ZnO, MgO, CaO, s výhodou 0,1 az 15 mol. % ZnO, MgO, CaO; a 0 az 10 B.sub.2.n.O.sub.3.n., s výhodou 0,1 az 10 mol. % B.sub.2.n.O.sub.3.n.. Suma oxidu SiO.sub.2.n.+ Na.sub.2.n.O + Al.sub.2.n.O.sub.3.n.= 70,5 az 95 mol.%. Suma oxidu M.sub.2.n.O.sub.3.n., kde M.sub.2.n.O.sub.3.n.je Al.sub.2.n.O.sub.3.n.a/nebo B.sub.2.n.O.sub.3.n.je v rozmezí 0,5 az 20 mol. %. Sklo vykazuje optickou bazicitu v intervalu 0,45 az 0,65; vysokou vnitrní spektrální propustnost skla o tloustce 2 mm nad 99,0 % v oblasti 400 az 2000 nm; index lomu 1,49 az 1,54; strední optickou homogenitu pod 2.10.sup.-4.n.a hydrolytickou odolnost pod 0,4 ml.g.sup.-1.n.[ml HCl (C=0,01 mol.l.sup.-1.n.)].Described is an optical sodium aluminosilicate glass that contains in moles. %: 60 to 80 SiO.sub.2.n; 10 to 20 Na.sub.2.n.O; 0.5 to 10 Al.sub.2.n. 0 to 20 MO, where MO represents at least one of the metal oxides selected from ZnO, MgO, CaO, preferably 0.1 to 15 mol. % ZnO, MgO, CaO; and 0 to 10 B, preferably 0.1 to 10 mol. % B.sub.2.nub.sub.3.n .. SiO2 sum.sub.2 + Na.sub.2N.sub.2 + Al.sub.2.sub.3 = 70, 5 to 95 mol%. Oxide Amount M.sub.2.nub.sub.3.n., where M.Sub.2.nO.sub.3 is Al.sub.2.nOs.3. is between 0.5 and 20 mol. %. The glass has an optical basicity in the range of 0.45 to 0.65; high internal glass transmittance of 2 mm thickness over 99.0% in the 400-2000 nm range; refractive index 1.49 to 1.54; medium optical homogeneity below 2.10.sup.-4 at hydrolytic resistance below 0.4 ml.g.sup.-1.n. [ml HCl (C = 0.01 mol.l.sup.-1.n.) ].

Description

Optické sodnohlinitokřemičité sklo pro fotonické komponentyOptical soda-aluminosilicate glass for photonic components

Oblast technikyTechnical field

Vynález se týká optického sodnohlinitokřemičitéjho skla pro fotonické komponenty, kteréBACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an optical soda-aluminosilicate glass for photonic components

5, je určeno zejména pro pasivní optické prvky s gradientním indexem lomu připravené iontovou výměnou Ag⁺ či K za Na⁺. Toto optické sklo je rovněž vhodné k dopováni laserově aktivními prvky pro výrobu aktivních optických komponent.5 is intended especially for passive optical elements with gradient refractive index prepared by ion exchange Ag ⁺ or K for Na ⁺ . This optical glass is also suitable for doping with laser-active elements for producing active optical components.

Dosavadní stav technikyBACKGROUND OF THE INVENTION

IQ Pokrok v optice byl vždy umožněn vývojem nových materiálů potřebných ke konstrukci dokonalejších zařízeni na zpracování optického signálu. Mezi ně patří například pasivní rozbočnice a slučovače, nebo aktivní zesilovače a lasery, nacházející široké uplatnění v řadě oblastí, mezi něž patři telekomunikace, počítače, medicína a řada dalších vědeckých oborů.IQ Advances in optics have always been made possible by the development of new materials needed to design superior optical signal processing equipment. These include, for example, passive splitters and combiners, or active amplifiers and lasers, which are widely used in a number of areas, including telecommunications, computers, medicine and many other scientific fields.

Optické sklo představovalo vždy jeden z nejdokonalejších optických materiálů. Zabývá 15 se jím řada patentů.Optical glass has always been one of the most perfect optical materials. Many patents deal with it.

) j'4) j'4

JP 2004078 001 A, priority 21.8.2002 JP, přihlašovatele Nippon Sheet Glass Co. Ltd., JP, se zabývá tvorbou gradientu indexu lomu v tyčových čočkách, kterými může být realizován podélný komponent pro optickou komunikaci s maximální kolimační délkou.JP 2004078 001 A, Priority 21/08/2002 JP, Applicant Nippon Sheet Glass Co. Ltd., JP, deals with the formation of a refractive index gradient in rod lenses through which a longitudinal component for optical communication with a maximum collimation length can be realized.

V příkladech provedení japonského textu je uvedeno složení skla, obsahujícíIn the exemplary Japanese text, a glass composition comprising is disclosed

57.4,60'molj%/SiO₂2^·ΐ0^!ΠΊ0ϋ%ΐΓΙ₂Ο57.4,60'molj% / SiO ₂ 2 ^ · ΐ0 ^! ΊΊϋ% ΐΓΙ ₂ Ο

410 móTi%_JNa₂O410 _J Moti% Na ₂ O

SWITH

Ál3'mol'%K₂O aAl3'mol '% K ₂ O a

12 4>15' m6Ti%! ZnO jakožto fakultativní složku.12 4> 15 'm6Ti%! ZnO as an optional component.

Podstatou řešení je, že se koncentrace TI iontu postupně redukuje, radiálně od středu k povrchu skleněných tyčí, a to prostřednictvím TI iontové výměny. Obsah TI₂O ve skle je 1 4,6 mol. %, přednostně v centru skleněné čočky je obsah TI₂O 2,4.3 mol %.The essence of the solution is that the concentration of the TI ion is gradually reduced, radially from the center to the surface of the glass rods, by means of the TI ion exchange. The TI ₂ O content in the glass is 1 4.6 mol. %, preferably in the center of the glass lens, the content of TiO _{2 is} 2.4.3 mol%.

Nevýhodou tohoto řešení je použití TI₂O ve skle, které se považuje za prudce 3^ jedovatou látku.The disadvantage of this solution is the use of Tl ₂ O in glass, which is considered to be a highly toxic substance.

: -I: -I

JP 57022139 A, priority 20. 7. 1980 JP, Nippon Sheet Glass Co. Ltd., JP se zabývá složením skla pro přípravu optických elementů, které mají gradientní index lomu, připravený technologií iontové výměny.JP 57022139 A, priority Jul 20, 1980 JP, Nippon Sheet Glass Co. Ltd., JP is engaged in glass composition for the preparation of optical elements having a gradient refractive index prepared by ion exchange technology.

Sklo obsahuje SiO₂, AI₂O₃, ZnO, MgO, Li₂O a K₂O jakožto hlavní komponenty, a to v množství hrrioť.,%7' ý ”, -^ř' >. ;The glass contains SiO _2, Al ₂ O _3, ZnO, MgO, Li ₂ O and K ₂ O as main components, in amounts hrrioť., 7% Y '- ^R>. ;

4 75 % SiO₂ 4 75% SiO ₂

- 17 % AI₂O₃, přitom suma SiO₂ + AI₂O₃ je 52-<·75 %;17% Al ₂ O ₃ , the sum of SiO ₂ + Al ₂ O ₃ being 52- <· 75%;

4 25% ZnO4 25% ZnO

I »2I »2

Ο Ά 10 % MgO, přitom suma ZnO + MgO je 5 H25%;Ά Ά 10% MgO, the sum of ZnO + MgO being 5 H25%;

15% Li₂O15% Li ₂ O

20 % Na₂O a20% Na ₂ O a

A, 20 % K₂O, přitom suma Li₂O + Na₂O + K₂O je 10 25%.A, 20% K ₂ O, while the sum of Li ₂ O + Na ₂ O + K ₂ O is 10 25%.

Sklo dále obsahuje stabilizační přísady v hmoth%:The glass also contains stabilizers in wt%:

^,3 % P₂O₅ ^ 3% P ₂ O ₅

Ť4*4 % ZfO;«4 * 4% ZfO;

-A5 % SnO_; -A5% SnO _;

A4 % TiO_: A4% TiO _:

Ά 5 % B2O3Ά 5% B2O3

4 % La₂O₃ 4% La ₂ O ₃

P, 3 % Ta₂O₃ P, 3% Ta ₂ O ₃

A2 % AS2O3A2% AS2O3

0^2% Sb₂O₃ 0 ^ 2% Sb ₂ O ₃

0'4,5% CaO0.4% CaO

0-415 % BaO θ4ΐθ % SrO 0 4 5 % PbO 0 4 5 % Cs₂O.0-415% BaO θ4ΐθ% SrO 0 4 5% PbO 0 4 5% Cs ₂ O.

Optické prvky gradientního indexu lomu mohou být připraveny z tohoto složení skla metodou iontové výměny.Gradient refractive index optical elements can be prepared from this glass composition by the ion exchange method.

//

V uV u

Nevýhodou je přítomnost Li₂O v množství 3 U 15 yimoth.%; který bude výrazně zpomalovat iontovou výměnu. Dá se předpokládat, že v důsledku rozdílných poloměrů Li⁺ a např. Ag nebo K⁺, může vznikat po iontové výměně nebezpečí významného trvaléhoThe disadvantage is the presence of Li ₂ O in an amount of 3 U 15 yimoth.%; which will significantly slow down the ion exchange. It can be assumed that due to the different radii Li ⁺ and eg Ag or K ⁺ , the risk of a significant sustained

2,5 napětí, které může vyvolat nežádoucí dvojlom a zvýšenou optickou ztrátu u optického prvku.2.5 voltages that can cause undesired birefringence and increased optical loss for the optical element.

DE 380 34 22 A1,‘priority 25. 2. 1988 DD, přihlašovatele Jeaner Glaswerk VEB DD, popisuje sklo odolné vůči kyselinám, vhodné pro mikrooptické struktury. Tato optická skla, mající vlastnosti optimalizované pro výrobu mikrooptických struktur, rozšiřují aplikační oblast 3Q a současně umožňují zvýšení indexu lomu výměnou Na⁺ za Ag⁺ iontu.DE 380 34 22 A1, Priority 25. 2. 1988 DD, Applicant Jeaner Glaswerk VEB DD, discloses acid-resistant glass suitable for micro-optical structures. These optical glasses, having properties optimized for the production of micro-optical structures, extend the application area 30 while allowing the refractive index to be increased by the exchange of Na ⁺ with Ag ⁺ ion.

Sklo obsahuje v mol. %The glass contains in mol. %

11,4 A-30,0^;moL>%Na₂011.4 A-30.0 ^; M guanidine-HCl>% Na ₂ 0

8,7 ά.26,4 moh%>MgO a8.7 ά.26.4 moh%> MgO a

50,0 K 70,8 * moll %SiO₂.50.0 to 70.8% SiO * minor _second

V příkladech provedení je též uveden obsahThe contents are also shown in the examples

10; mol.. %, ZnO nebo10; %, ZnO or

5,0 mol %TiO₂ nebo5.0 mol% TiO ₂ or

5,0 mol. % ZrO₂.5.0 mol. % ZrO ₂ .

« · · * < s» • · » ·< β • l ·* • ‘ ·* • · « · · ’ e e· Β β e e e e e e e

Nevýhodou tohoto řešeni je, že složení skla je určeno pouze pro pasivní optické struktury. Sklo neobsahuje AI₂O₃ nebo B₂O₃, takže je pravděpodobné, že dopování laserově aktivních dopantů nebylo vůbec zamýšleno, a pokud ano, pak by jejich rozpustnost v tomto skle byla velmi nízká.A disadvantage of this solution is that the composition of the glass is intended only for passive optical structures. The glass does not contain Al ₂ O ₃ or B ₂ O ₃ , so it is likely that doping of laser active dopants was not intended at all, and if so, their solubility in this glass would be very low.

Podstata vynálezuSUMMARY OF THE INVENTION

Uvedené nevýhody se odstraní nebo omezí u optického sodnohlinitokřemičitého skla, určeného pro fotonické komponenty, připravené iontovou výměnou Ag⁺ či K⁺ za Na⁺, přitom optické sodnohlinitokřemičité sklo je vhodné pro dopování laserově aktivními prvky.These disadvantages are eliminated or reduced in optical soda-aluminum glass intended for photonic components prepared by the ion exchange of Ag ⁺ or K ⁺ for Na ⁺ , while the optical soda-aluminum glass is suitable for doping with laser-active elements.

Podstata tohoto vynálezu spočívá vtom, že optické sodnohlinitokřemičité sklo podle toho vynálezu obsahuje v*molj% iThe present invention is characterized in that the optical soda-aluminum glass according to the invention contains in mol%

60?+80 SiO₂ 60? +80 SiO ₂

10^20 Na₂O10 @ 20 Na ₂ O

0,5 A10 AI₂O₃ 0.5 A10 Al ₂ O ₃

0 PÍ 20 MO, kde MO představuje alespoň jeden z kovových oxidů, vybraných ze skupinyWherein the MO represents at least one of the metal oxides selected from the group

ZnO, MgO, CaO aZnO, MgO, CaO and

-Ml 10 B₂O₃ -Ml 10 B ₂ O ₃

Přitom suma oxidů SiO₂ + Na₂O + AI₂O₃ je v rozmezí 70,5 95‘mol] %/-a suma oxidůThe sum of the oxides of SiO ₂ + Na ₂ O + Al ₂ O ₃ is in the range of 70.5 95'mol]% / - and the sum of the oxides

M₂O₃ kde M₂O₃ je AI₂O₃ a/nebo B₂O₃ je v rozmezí 0,5 4£20(molp%l,M ₂ O ₃ where M ₂ O ₃ is Al ₂ O ₃ and / or B ₂ O ₃ is in the range of 0.5 4 £ 20 (molp% 1,

Hlavní výhodou složení skla je, že optické sklo podle tohoto vynálezu splňuje náročné podmínky pro dosažení vysoké spektrální propustnosti skla, vysoké optické homogenity a nízkých optických ztrát ve vytvořených strukturách. Sklo se připravuje z běžně dostupných sklářských surovin. Předložené sklo lze využít pro výrobu pasivních optických prvků i s gradientním indexem lomu technologií iontové výměny Ag⁺ nebo K⁺ za Na⁺ v tomto skle.The main advantage of the glass composition is that the optical glass according to the present invention meets the demanding conditions for achieving high spectral transmittance of the glass, high optical homogeneity and low optical losses in the formed structures. Glass is prepared from commonly available glass raw materials. The presented glass can be used for the production of passive optical elements with gradient refractive index technology of Ag ⁺ or K ⁺ ion exchange with Na ⁺ in this glass.

Λ /Λ /

2§ Tato iontová výměna se provádí známým a běžným způsobem vtaveninách dusičnanu příslušných kationtů kovů. Přítomnost Na⁺ ve skle podle tohoto vynálezu je tedy nezbytná. Za zmínku stojí, že sklo podle tohoto vynálezu neobsahuje ionty K”, které by v kombinaci s Na' zpomalovaly proces iontové výměny a mohly by vyvolat vznik trvalého mechanického napětí. Sklo podle tohoto vynálezu slouží jako substrát pro vytváření planárních optických 30 kanálkových struktur. Sklo podle toho vynálezu umožňuje vytvořit optické struktury s vysokou změnou indexu lomu, a to až o An_d =0,12. Optické sodnohlinitokřemičité sklo podle tohoto vynálezu je velmi vhodné jakožto matrice pro dopování laserově aktivními prvky. Přitom tato iontová výměna je ekonomicky nenáročná a lze ji dobřei na tomto typu skla dobře optimalizovat.This ion exchange is carried out in a known and conventional manner in the nitrate melts of the respective metal cations. The presence of Na ⁺ in the glass according to the invention is therefore necessary. It is noteworthy that the glass of the present invention does not contain K ions which, in combination with Na ', slow down the ion exchange process and could cause permanent mechanical stress. The glass of the present invention serves as a substrate for forming planar optical 30 channel structures. The glass according to the invention makes it possible to form optical structures with a high variation in refractive index, up to An _d = 0.12. The optical soda-aluminum glass according to the invention is very suitable as a matrix for doping with laser-active elements. This ion exchange is economically undemanding and can be well optimized on this type of glass.

Základní složka skla SÍO₂ vytváří strukturní síť skla s dostatečnou mechanickou pevností a chemickou odolností.The basic component of the SiO ₂ glass forms a structural glass network with sufficient mechanical strength and chemical resistance.

Jí í ' * 4 '*Eat '* 4' *

Přítomnost Na₂O umožňuje přípravu skla tavením za běžných tavících teplot v rozmezí 1380 °C —-1500 °C. lonty Na⁺umožňují následnou efektivní iontovou výměnu zejména za Ag⁺ či K⁺.The presence of Na ₂ O allows the glass to be melted at normal melting temperatures in the range of 1380 ° C —1500 ° C. Na ^{+ ions} allow subsequent effective ion exchange especially for Ag ⁺ or K ⁺ .

Přítomnost oxidů alkalických zemin CaO a MgO, a rovněž i přítomnost ZnO, v celkovém množství 0 20 mol. %, umožňuje nastavit požadovanou optickou basicitu, která je přímo úměrná parciálnímu zápornému náboji na kyslíkových atomech skelné sítě.The presence of CaO and MgO alkaline earth oxides as well as the presence of ZnO in a total amount of 0 20 mol. %, allows to set the desired optical basicity, which is directly proportional to the partial negative charge on the oxygen atoms of the glass network.

Obsah oxidů M₂O₃, kterými jsou AI₂O₃ a/nebo B₂O₃ v množství 0,5 20 mol. %, výrazně zvyšuje chemickou odolnost a umožní následnou efektivní iontovou výměnu.The content of M ₂ O ₃ oxides, which are Al ₂ O ₃ and / or B ₂ O ₃ in an amount of 0.5 20 mol. % significantly increases chemical resistance and allows subsequent effective ion exchange.

Velkou předností tohoto vynálezu je, že sklo vykazuje interdifuzní koeficient iontové /10 výměny Ag⁺ za Na⁺ při teplotě 280 °C v rozmezí 1 ,10’¹⁶ — 1.10’¹⁴ m².s'¹, pro zajištění dostatečně vysoké rychlosti následné iontové výměny.A great advantage of the invention is that the glass exhibits an interdiffusion coefficient of ion / 10 exchange of Ag ⁺ for Na ⁺ at 280 ° C in the range of 1, 10 ^'16 - 1.10' ¹⁴ m ² .s ^-1 , to ensure a sufficiently high rate of subsequent ionic exchange.

Střední optická bazicita skla podle tohoto vynálezu v intervalu 0,45 H 0,65 vytváří vhodné prostředí pro laserově aktivní dopanty, které pak dosahuji vysoké intenzity luminiscence a nízké optické ztráty ve vytvořených kanálkových vlnovodech.The mean optical basicity of the glass according to the invention in the interval 0.45 H 0.65 creates a suitable environment for laser active dopants, which then achieve high luminescence intensity and low optical loss in the formed channel waveguides.

Sklo o tloušťce 2 mm má vysokou vnitřní spektrální propustnost nad 99,0 % v oblastiGlass of 2 mm thickness has a high intrinsic spectral transmittance above 99.0% in the region

400 u2000 nm, což zaručuje dostatečně nízké optické ztráty na vlnovodných strukturách.400 µ2000 nm, which guarantees sufficiently low optical losses on waveguide structures.

Index lomu v intervalu 1,49 -^1,54 je vhodný pro nizkoztrátového napojení optických vláken na kanálkovou strukturu, vytvořenou technologii iontové výměny.The refractive index in the range of 1.49 - 1.54 is suitable for the low-loss connection of optical fibers to the channel structure created by the ion exchange technology.

Nárokovaná vysoká spektrální vnitřní propustnost vzorku skla o tloušťce 2 mm nadThe claimed high spectral internal permeability of the glass sample 2 mm above

99,0 % v oblasti 400 ^2000 nm je nutnou podmínkou pro dosažení nízkých optických ztrát kanálkových vlnovodů, vzniklých v další operaci iontové výměny.99.0% in the 400-4000 nm region is a prerequisite for achieving low optical loss of channel waveguides resulting from the next ion exchange operation.

Sklo má velmi dobrou hydrolytickou odolnost pod 0,4 ml.g'’ [ml HCI (C=0,01 mol.l'¹)], a spadá do hydrolytické třídy III. - II. Sklo podle tohoto vynálezu je proto dobře odolné proti vzdušné vlhkosti.The glass has a very good hydrolytic resistance below 0.4 ml.g -1 (ml HCl (C = 0.01 mol.l ^-1 )), and falls into hydrolytic class III. - II. The glass according to the invention is therefore well resistant to atmospheric moisture.

Optická homogenita pod 2.10'⁴ vyjadřuje směrodatnou odchylku indexu lomu naměřeného v 10 různých místech vzorku skla podle tohoto vynálezu.Optical homogeneity under 02/10 ^'4 is the standard deviation of the refractive index measured at 10 different locations glass sample according to the present invention.

Nízké optické ztráty představují útlum optického signálu v jednotkách dB.cm¹v přimém jednovidovém optickém vlnovodném kanálku, vytvořeného ve skle podle tohoto vynálezu iontovou výměnou Ag* za Na.Low optical losses represent the attenuation of the optical signal in dB.cm ¹ in a direct single-mode optical waveguide channel formed in the glass of the present invention by ion exchange Ag * for Na.

Nečistoty a zejména oxidy polyvalentních prvků, jako je Sb, As, Fe, může obsahovat nad 100 mol. % složek skla, v množství do 0,01’ mol.i%,í s výhodou 0,001'mol/ %!Impurities and especially oxides of polyvalent elements such as Sb, As, Fe may contain above 100 mol. % of the glass constituents, in an amount of up to 0.01 mol%, preferably 0.001 mol /%!

Vsázka pro optické sklo podle tohoto vynálezu vzhledem k jeho složkám, se čeří za přítomnosti SO₄ ²‘, např. Na₂SO₄, pro optimální vyčeření skloviny a dosaženi příznivé oxidačně-redukční rovnováhy.The charge for the optical glass of the present invention relative to its components is clarified in the presence of SO ₄ ² ', eg Na ₂ SO ₄ , to optimally clear the glass and achieve a favorable oxidation-reduction equilibrium.

Pro dosažení optimálních vlastnosti skla podle tohoto vynálezu lze jeho složení modifikovat v uvedených rozpětích koncentrací, sklo tedy může obsahovat 0,1 — 15 mol. %In order to achieve optimal properties of the glass according to the invention, its composition can be modified within the indicated concentration ranges, thus the glass may contain 0.1-15 moles. %

ZnO; 0,1 ~15tooL% MgO; 0,1 - 15 mol. % CaO; a 0.1 - 10 mol. % B₂O₃.ZnO; 0.1 ~ 15tooL% MgO; 0.1 - 15 mol. % CaO; and 0.1 - 10 mol. % B ₂ O ₃ .

Přehled obrázků na výkresech Vynález je podrobně popsán na příkladných provedeních a blíže osvětlen pomocí transmisního spektra, znázorněného na obrázku 1. BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS The invention is described in detail by way of example embodiments and illustrated in more detail by means of the transmission spectrum shown in Figure 1. r ^l<í 15r ^l <í 15 Příklady provedení vynálezu Příklad 1 (Obr. 1) Optické sodnohlinitokřemičité sklo podle tohoto vynálezu obsahuje v molárníchi%:/ 15,0 Na₂O 0,1 ZnO 6,0 MgO 6,0 CaO 0,0 B₂O₃ 0,5 AI₂O₃ 72,4 SiO₂ Σ 100,0 Sklo má při teplotě 280 ^cC interdifuzní koeficient Ag7Na⁺ iontové výměny 3.10^-15 m².s'¹; což odpovídá středné vysoké rychlosti této iontové výměny. Sklo vykazuje střední optickouExample 1 (Fig. 1) The optical soda-aluminum glass according to the invention contains in mole%: / 15.0 Na ₂ O 0.1 ZnO 6.0 MgO 6.0 CaO 0.0 B ₂ O ₃ 0.5 Al ₂ O ₃ SiO ₂ 72.4 Σ 100.0 Glass has at 280 ^c C interdiffusion coefficient Ag7Na ⁺ ionexchange 3.10 ^-15 m ² .s ^-1; which corresponds to the medium high rate of ion exchange. The glass has a medium optical 20 2./ 20 May 2. / bazicitu 0,567; index lomu n_d =1,5161; a vnitřní spektrální propustnost skla 0 tloušťce 2 mm / nad 99,2 % v oblasti 400 2000 nm. Sklo má optickou homogenitu 1,4.10'⁴ a hydrolytickou odolnost 0,35 ml.g^-1. Sklo je vhodné pro kodopování Er/Yb, pak je využitelné pro výrobu laserových zdrojů v blízké IČ oblasti kolem 1535 nm. Na obr. 1 je zachyceno transmisní spektrum tohoto skla tj. závislost propustnosti v % na vlnové délce v nm. Spektrum dokládá vysokou vnitřní spektrální propustnost skla 0 tloušťce 2 mm nad 99,2 % v oblasti 400 *4 2000 nm. Příklad 2basicity 0.567; refractive index n _d = 1.5161; and an intrinsic spectral transmittance of glass of 2 mm thickness / above 99.2% in the region of 400 2000 nm. The glass has an optical homogeneity of 1.4 x ^{10 -4} and a hydrolytic resistance of 0.35 ml.g ^-1 . The glass is suitable for Er / Yb codonization, then it can be used to produce laser sources in the near IR region of about 1535 nm. Fig. 1 shows the transmission spectrum of this glass, i.e. the transmittance in% versus the wavelength in nm. The spectrum demonstrates a high intrinsic spectral transmittance of 2 mm glass above 99.2% in the 400 * 4 2000 nm range. Example 2 30 35’ 30 35 ’ Optické sodnohlinitokřemičité sklo podle tohoto vynálezu obsahuje vmoll %{ 14,0 Na₂O 0,0 ZnO 0,0 MgO 13,0 CaO 0,0 B₂O₃ 1,0 AI₂O₃ 72,0 SiO₂ Σ 100,0The optical soda-aluminosilicate glass according to the invention contains in mol% {14.0 Na ₂ O 0.0 ZnO 0.0 MgO 13.0 CaO 0.0 B ₂ O ₃ 1.0 Al ₂ O ₃ 72.0 SiO ₂ Σ 100, 0

í » i * « « ei t i t * « «t < * a * · * .» • A --* 4 I « « « 4í »<»* »·«*» t t»* e e e e e e • • • • • • • • • • • • • • • •

Sklo má při teplotě 280 °C interdifuzni koeficient Ag7Na⁺ iontové výměny 8.10¹⁶ m²s⁴; což odpovídá nízké rychlosti této iontové výměny. Sklo vykazuje střední optickou bazicitu 0,575; index lomu n_d = 1,5247; a vnitřní spektrální propustnost skla o tloušťce 2 mm nad 99,1 % v oblasti 400^ 2000 nm.The glass has an interdiffusion coefficient of Ag7Na ⁺ ion exchange of 8.10 ¹⁶ m ² s ⁴ at 280 ° C; which corresponds to the low rate of this ion exchange. The glass exhibits a mean optical basicity of 0.575; refractive index n _d = 1.5247; and an intrinsic spectral transmittance of 2 mm glass above 99.1% in the 400-4000 nm range.

5' Sklo má optickou homogenitu 1,6.10 ⁴ a hydrolytickou odolnost 0,22 ml.g¹.5 'glass has an optical homogeneity 1,6.10 ⁴ and hydrolytic resistance of 0.22 ml.g ^first

Sklo je vhodné pro kodopování Er/Yb, pak je aplikovatelné pro výrobu laserových zdrojů a integrované optiky pro blízkou IČ oblast kolem 1535 nm.The glass is suitable for Er / Yb codonization, then it is applicable to the production of laser sources and integrated optics for near IR region around 1535 nm.

Příklad 3Example 3

Optické sodnohlinitokřemičité sklo podle tohoto vynálezu obsahuje vmol.i % < ·The optical soda-aluminosilicate glass according to the invention contains in mol% 1% <

13,0 Na₂O13.0 Na ₂ O

11,0 ZnO11,0 ZnO

0,1 MgO0.1 MgO

0,1 CaO0.1 CaO

2,0 B₂O₃ 2.0 B ₂ O ₃

2,0 AI₂O₃ 2.0 Al ₂ O ₃

71,8 SiO₂ 71.8 SiO ₂

Σ 100,0Σ 100.0

Sklo má při teplotě 280 °C interdifuzni koeficient Ag⁺/Na⁺ iontové výměny 5.10“¹⁵ m². s'¹;At 280 ° C the glass has an interdiffusion coefficient of Ag ⁺ / Na ⁺ ion exchange of 5.10 " ¹⁵ m ² . s'¹;

což odpovídá vyšší rychlosti této iontové výměny. Sklo vykazuje střední optickou bazicitu 0,535;vnitřní spektrální propustnost skla o tloušťce 2 mm nad 99,3 % v oblasti 400^2000 nm; index lomu n_d = 1,5210.which corresponds to a higher rate of ion exchange. The glass exhibits a mean optical basicity of 0.535, an intrinsic spectral transmittance of 2 mm glass above 99.3% in the region of 400 ^ 2000 nm; refractive index n _d = 1.5210.

Sklo má optickou homogenitu 1,2.10 ⁴ a hydrolytickou odolnost 0,18 ml.g'¹.The glass has an optical homogeneity 1,2.10 ⁴ and hydrolytic resistance of 0.18 ml g ^'first

Sklo je vhodné pro kodopování Er/Yb, a pak je použitelné pro výrobu optických 25 zesilovačů pro blízkou IČ oblast kolem 1535 nm.The glass is suitable for Er / Yb codonization and is then useful for making near-IR optical amplifiers of about 1535 nm.

Přiklad 4Example 4

Optické sodnohlinitokřemičité sklo podle tohoto vynálezu obsahuje v' mol.í% ('.The optical soda-aluminosilicate glass according to the invention contains in mol% (%).

13,0 Na₂O13.0 Na ₂ O

7,0 ZnO7.0 ZnO

0,1 MgO0.1 MgO

0,1 CaO0.1 CaO

9,0 B₂O₃ 9.0 B ₂ O ₃

10,0 AI₂O₃ 10.0 AI ₂ O ₃

60,8 SiO₂ 60.8 SiO ₂

Σ 100,0Σ 100.0

Sklo má při teplotě 280 °C interdifuzni koeficient Ag⁺/Na⁺ iontové výměny 2.10^-14 m².s^_1;At 280 ° C the glass has an interdiffusion coefficient of Ag ⁺ / Na ⁺ ion exchange of 2.10 ^-14 m ² .s- ¹ ;

což odpovídá vysoké rychlosti této iontové výměny.which corresponds to the high rate of this ion exchange.

Sklo vykazuje střední optickou bazicitu 0,537; vnitřní spektrální propustnost skla o tloušťce 2 mm nad 99,1 % v oblasti 400 M.2000 nm; index lomu n_d =1,5288.The glass exhibits a mean optical basicity of 0.537; intrinsic spectral transmittance of 2 mm glass above 99.1% in the 400 M.2000 nm range; refractive index n _d = 1.5288.

Sklo má optickou homogenitu 1,9.10'⁴ a hydrolytickou odolnost 0,10 ml.g¹.The glass has an optical homogeneity 1,9.10 ^4, and hydrolytic resistance of 0.10 ml.g ^first

Sklo je vhodné pro kodopování vyššími koncentracemi Dy/Ho, a potom je schopné 5' pracovat v optických zesilovačů pro IČ v oblast kolem 2000 nm.The glass is suitable for codonization with higher concentrations of Dy / Ho, and then is able to work 5 'in optical amplifiers for IR in the region of about 2000 nm.

Příklad 5Example 5

Optické sodnohlinitokřemičité sklo podle tohoto vynálezu obsahuje v'mol.í%! ’The optical soda-aluminosilicate glass according to the invention contains a mol%. ’

13,0 13.0 Na₂ONa ₂ O 0,1 0.1 ZnO ZnO 12,0 12.0 MgO MgO 0,1 0.1 CaO CaO 0,0 0.0 B₂O₃ B ₂ O ₃ 10,0 10.0 ai₂oai ₂ o 64,8 64.8 SiO₂ SiO ₂ 100,0. 100.0.

Sklo má při teplotě 280 °C interdifuzní koeficient K7Na⁺ iontové výměny 5.10~¹⁶ m².s'¹; což odpovídá nízké rychlosti této iontové výměny.The glass has a temperature of 280 ° C, interdiffusion coefficient K7Na ⁺ ionexchange 5.10 ~ ¹⁶ m ² .s ^-1; which corresponds to the low rate of this ion exchange.

Sklo vykazuje střední optickou bazicitu 0,566; vnitřní spektrální propustnost skla o ?0 tloušťce 2 mm nad 99,1 % v oblasti 400 lí-2000 nm; a index lomu n_d =1,5111.The glass exhibits a mean optical basicity of 0.566; an intrinsic spectral transmittance of 2 mm glass above 99.1% in the 400-1000 nm region; and refractive index n _d = 1.5111.

Sklo má optickou homogenitu 1,5.10 ⁴ a hydrolytickou odolnost 0,13 ml.g'¹.The glass has an optical homogeneity 1,5.10 ⁴ and hydrolytic resistance of 0.13 ml g ^'first

Sklo je vhodné pro dopováni Cu, Cr, Bi nebo Ni. Potom se používá pro laserové zdroje a optické zesilovače v oblastech kolem 550 nm, 800 nm, 1000 -V1300 nm.The glass is suitable for doping with Cu, Cr, Bi or Ni. It is then used for laser sources and optical amplifiers in areas around 550 nm, 800 nm, 1000 -V1300 nm.

Ž5 Průmyslová využitelnostIndustrial Applicability

Sklo je vhodné zejména pro výrobu pasivních optických prvků, jako jsou planární kanálkové rozbočnice a slučovače, a je též využitelné pro integrovanou optiku, jako jsou např. optické zesilovače a lasery.The glass is particularly suitable for the production of passive optical elements, such as planar channel splitters and combiners, and is also applicable to integrated optics, such as optical amplifiers and lasers.

Claims

* í í í « ' t » $ 4tí 4 í « i í t t · ♦ » » A *8- PATENTOVÉ NÁROKY 4 « i < ♦ í i 1* í «'$ tí 4 4 4 4 4 4 4 A A A A A A A A A

1. Optické sodnohlinitokřemičité sklo pro fotonické komponenty je určeno zejména pro pasivní optické prvky s gradientnim indexem lomu připravené iontovou výměnou Ag⁺ či K za í1. Optical soda-aluminosilicate glass for photonic components is intended especially for passive optical elements with gradient refractive index prepared by ion exchange Ag ⁺ or K

5 Na⁺ ; toto optické sklo je rovněž vhodné k dopování laserově aktivními prvky pro výrobu aktivních optických komponent, vyznačující se tím, že obsahuje ymoll %J 60«·80 SiO₂ 5 Na ⁺ ; the optical glass is also suitable for doping with laser-active elements for the production of active optical components, characterized in that it contains a γ 60% · 80 SiO ₂

10 A 20 Na₂O10 And 20 Na ₂ O

0,5 0 AI2O30.5 0 Al 2 O 3

10 0 -Ei, 20 MO, kde MO představuje alespoň jeden z kovových oxidů, vybraných ze skupinyMo0, Mo0, wherein Mo represents at least one of the metal oxides selected from the group

ZnO, MgO, CaO,ZnO, MgO, CaO,

0 10 B₂O₃, přitom suma oxidů SiO₂ + Na₂O + AI₂O₃ je v rozmezí 70,5 a 95mol.i%/.0 10 B ₂ O ₃ while the sum of the oxides SiO ₂ + Na ₂ O + Al ₂ O ₃ is between 70.5% and 95mol.i /.

! .y __ suma oxidů M₂O₃. kde M₂O₃ je AI₂O₃ a/nebo B₂O₃ je v rozmezí Ó,5 20'mol/%;í \ , f· ! .y __ sum of oxides of M ₂ O ₃ . where M ₂ O ₃ is Al ₂ O ₃ and / or B ₂ O ₃ is in the range 0.5% 20'mol /%;

15 přičemž sklo vykazuje střední optickou bazicitu v intervalu 0,45 «,0,65;15 wherein the glass exhibits a mean optical basicity in the range of 0.45 °, 0.65;

vysokou vnitřní spektrální propustnost skla o tloušťce 2 mm nad 99,0 % v oblastihigh intrinsic spectral transmittance of 2 mm glass above 99.0% in the region

400 A.2000 nm;400 A.2000 nm;

index lomu 1,49 H1,54;refractive index 1.49 H1.54;

20 optickou homogenitu pod 2.10’⁴ a hydrolytickou odolnost pod 0,4 mlg’¹ [ml HCI (C=0,01 mol.l·¹)]·20 optical homogeneity below 2.10 ^{4 4} and hydrolytic resistance below 0.4 mlg HC ¹ [ml HCl (C = 0.01 mol.l · ¹ )] ·

2. Optické sodnohlinitokřemičité sklo podle nároku 1,vyznačující se tím, že obsahuje v*molj%'An optical soda-aluminum glass according to claim 1, characterized in that it contains in mol%.

25 0,Γ·ί»ΐ5ΖηΟ.25 0, ΐ5ΐηΐ.

3. Optické sodnohlinitokřemičité sklo podle nároku 1, vyznačující se tím, že obsahuje Amolt % rAn optical soda-aluminum glass according to claim 1, characterized in that it contains Amolt% r

0,1 -A15MgO.0,1 -A15MgO.

4. Optické sodnohlinitokřemičité sklo podle nároku 1, vyznačující se tím, že obsahuje vmol.· %/An optical soda-aluminum glass according to claim 1, characterized in that it comprises in moles.

0,1 -15 CaO.0.1 -15 CaO.

3.5 5. Optické sodnohlinitokřemičité sklo podle nároku 1, v y z n a č u j í c í se t í m, že3.5 An optical soda-aluminum glass according to claim 1, characterized in that

-----------obsahuje vmol.,%f----------- contains vmol.,% f

0,1 A w B₂O₃.0.1 A w B ₂ O ₃ .