DE69722136T2

DE69722136T2 - Glaszusammensetzungen für optisches Element des Kern-Umhüllung-Typs mit Brechungsindexverteilung

Info

Publication number: DE69722136T2
Application number: DE69722136T
Authority: DE
Inventors: Jun Yamaguchi; Kiyosumi Fujii; Shigeo Kittaka
Original assignee: Nippon Sheet Glass Co Ltd
Current assignee: Nippon Sheet Glass Co Ltd
Priority date: 1996-11-06
Filing date: 1997-11-04
Publication date: 2004-04-01
Anticipated expiration: 2017-11-05
Also published as: US6010787A; CN1101346C; JP3983322B2; JPH10139468A; DE69722136D1; CN1182720A; EP0841306B1; EP0841306A1

Description

ALLGEMEINER STAND DER TECHNIK
GEBIET DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Glaszusammensetzung geeignet für die Herstellung eines optischen Elements mit Indexverteilung, das einen Brechungsindex aufweist, der in Radialrichtung verteilt ist durch ein thermisches Interdiffusionsverfahren unter Verwendung eines Doppeltiegels, und ein optisches Element mit Indexverteilung, das mittels dieser Glaszusammensetzung hergestellt wird.
BESCHREIBUNG DES STANDS DER TECHNIK
Ein optisches Element mit Indexverteilung, das eine parabolisch ungleichmäßige Brechungsindexverteilung über seinen Querschnitt aufweist, ist häufig z. B. für optische Köpfe in einer Kopiermaschine, einem optischen Drucker, einem Fernkopiergerät und ähnlichem, verwendet worden, da das optische Element mit Indexverteilung einen Mechanismus zum Bildaufbau gleich einer sphärischen Linse aufweist, sogar wenn die Stirnfläche des Elements flach ist, und Vorteile wie die Möglichkeit zum Herstellen einer Linse mit einem kleineren Durchmesser und einer kürzeren Brennpunktlänge aufweist.
Gewöhnlich hat es drei Arten von Glas gegeben, und zwar Thalliumglas, Cäsiumglas und Lithiumglas, die als Glasmaterialien für ein optisches Element mit Indexverteilung (z. B. eine Stablinse) verwendet worden sind, das durch Faserbildung und nachfolgenden Ionenaustausch in Salzschmelze hergestellt wird.
Thalliumglas ermöglicht, dass eine Stablinse mit Indexverteilung aufgrund ihrer großen elektronischen Polarisation einen sehr großen Akzeptanzwinkel aufweist, wobei andererseits ein Farbfehler der aus Thalliumglas hergestellten Stablinse so groß wird, dass eine solche Stablinse nicht für Farboptiksysteme verwendet werden kann.
Im Gegensatz zu Thalliumglas kann Cäsiumglas einen Farbfehler der Stablinse durch das Material verkleinern, jedoch kann eine solche Stablinse nur einen kleinen Unterschied der Brechungsindizes aufweisen, da das Glas unmöglich eine größere Menge an Cäsium enthalten kann. Darüber hinaus ist die Schmelztemperatur von Cäsiumglas ziemlich hoch. Des weiteren weist Cäsiumglas wirtschaftliche Nachteile in Form von sehr hohen Kosten auf.
Im Unterschied zu diesen Thallium- und Cäsiumgläsern ermöglicht Lithiumglas einer daraus hergestellten Stablinse einen geeigneten Unterschied der Brechungsindizes und einen ziemlich kleinen Farbfehler, womit es ein sehr brauchbares Glas für Hochleistungsstablinsen mit Indexverteilung darstellt, was die optischen Eigenschaften betrifft. Auch die Schmelztemperatur von Lithiumglas ist für die Faserbildung geeignet. Das Lithiumglas neigt jedoch zum Entglasen, so dass Vorsicht geboten ist, was den Faserbildungsschritt betrifft.
Bezüglich dem Verfahren zum Formen einer Grundglasfaser für die Stablinse mit Indexverteilung, bei dem die Entglasung von Glas verhindert wird, schlägt die Japanische Patentschrift Nr. 5-72337 ein Verfahren vor, bei dem die Außenfläche eines stark entglasenden Lithiumglaskerns von einem schwach entglasenden Glas umhüllt wird. Gemäß diesem Verfahren wird eine Brechungsindexverteilung für die Grundglasfaser durch einen Ionenaustauschvorgang anschließend an die Faserbildungs- und Schneidvorgänge geschaffen.
Die Zusammensetzungen für Lithiumglas sind zum Beispiel in den folgenden Entgegenhaltungen bekannt.
Japanische Patentschrift Nr. 63-64941 offenbart die Glaszu sammensetzung, die durch Ionenaustausch zum Schaffen einer Brechungsindexverteilung geeignet ist, d. h. die Glaszusammensetzung, bei der SiO₂, TiO₂ und MgO als Hauptbestandteile und Li₂O und Na₂O als basische Bestandteile gemischt werden, wobei die Maximalkonzentration von Li₂O 15 Mol% beträgt.
Die Japanische Patentschrift Nr. 59-49134 offenbart die Glaszusammensetzung, die SiO₂, TiO₂, MgO + PbO, Li₂O und Na₂O als Hauptbestandteile umfasst, wobei die Maximalkonzentration von Li₂O 18 Mol% beträgt.
Die Entgegenhaltung „Soviet J. Glass Phy. & Chem. 1979, vol. 5, p207" offenbart die Kombination von Alkaliionen als Beitrag zu einem großen Unterschied der Brechungsindizes, sowie dass die Kombination von Lithium- und Natrium wünschenswert ist. Diese Entgegenhaltung erörtert des weiteren die Entglasung und die chemische Haltbarkeit (oder Lebensdauer) von Lithiumglas, und zeigt, die Glaszusammensetzung, die 40 Mol% SiO₂, 20 Mol% B₂O₃, 6,5 Mol% Al₂O₃, 25 Mol% Li₂O, 5 Mol% Na₂O und 3,5 Mol% ZrO₂ umfasst.
Die folgenden Entgegenhaltungen offenbaren die Glaszusammensetzungen, die eine große Menge an Lithium enthalten.
Die Entgegenhaltung „J. Am. Ceram. Soc., 1969, vol. 52, p169" offenbart die Glaszusammensetzung, die 75 Mol% SiO₂ und 25 Mol% Li₂O umfasst, und die Glaszusammensetzung, in der ein Teil des Li₂O dieser Zusammensetzung durch Na₂O, K₂O oder Cs₂O ersetzt ist.
Die Entgegenhaltung „J. Am. Ceram. Soc., 1972, vol55, p254" offenbart die Glaszusammensetzung, die 50,0 Mol% SiO₂, 25,0 Mol% Al₂O₃ und 25 Mol% Li₂O umfasst.
Die Entgegenhaltung „J.Non-Crystalline Solids, 1980, vol38, p705" offenbart die Glaszusammensetzung, die 74 Mol% SiO₂, 25 Mol% Li₂O und 1 Mol% P₂O₅ umfasst.
Die Entgegenhaltung „ICG, 1980, vol. 12, p385" offenbart die Glaszusammensetzungen, die 65,0 Mol% SiO₂, 4,5 Mol% B₂O₃, 12,5 Mol% Al₂O₃ und 18,0 Mol% Li₂O; bzw. 60,0 Mol% SiO₂, 10,0 Mol% Al₂O₃ und 30,0 Mol% Li₂O umfassen.
Die Entgegenhaltung „J.Material Science, 1983, vol. 18, p1049" offenbart die Glaszusammensetzung, die 66,75 Mol% SiO₂, 23,45 Mol% Li₂O, 1,00 Mol% K₂O, 8,00 Mol% ZnO und 0,80 Mol% P₂O₅ umfasst.
Die Entgegenhaltung „J. Am. Ceram. Soc., 1984, vol. 67, p270" offenbart die Glaszusammensetzungen, die 76,9 Mol% SiO₂ und 23,1 Mol% Li₂O; 71,4 Mol% SiO₂ und 28,6 Mol% Li₂O; 50 Mol% SiO₂, 20 Mol% Al₂O₃ und 20 Mol% Li₂O; 50 Mol% SiO₂, 25 Mol% Al₂O₃ und 25 Mol% Li₂O; 72,5 Mol% SiO₂, 7,25 Mol% Al₂O₃ und 20, 25 Mol% Li₂O; 69,4 Mol% SiO₂, 6,95 Mol% Al₂O₃ und 23,65 Mol% Li₂O; 66,7 Mol% SiO₂, 6,65 Mol% Al₂O₃ und 26,65 Mol% Li₂O; bzw. 64,1 Mol% SiO₂, 6,4 Mol% Al₂O₃ und 29,5 Mol% Li₂O umfassen.
Als Verfahren zum Herstellen einer Stablinse mit Indexverteilung durch einen anderen Vorgang als Ionenaustausch ist eine Anzahl von Verfahren bekannt, bei denen eine Brechungsindexverteilung durch thermische Interdiffusion zwischen Kernglas und Ummantelungsglas geschaffen wird, wobei ein Doppeltiegel verwendet wird (zum Beispiel in den Japanischen Patentschriften 47-824, 47-26983, 49-48774 und 62-21737).
Gemäß dem thermischen Interdiffusionsvorgang unter Verwendung eines Doppeltiegels, der Doppelmantelstutzen aufweist, werden zwei Arten von Glas für Kern und Umhüllung in den Doppeltiegel gegossen und darin erwärmt. Die dabei entstehenden zwei Arten von Glasfluss werden aus den Doppelmantelstutzen des Doppeltiegels gezogen. Der Glas fluss für den Kern aus dem inneren Tiegel und der Glasfluss für die Umhüllung aus dem äußeren Tiegel werden bei hoher Temperatur in Kontakt gebracht, um positive Ionen, die Modifikationsoxid im Glas für den Kern darstellen, mit positiven Ionen, die Modifikationsoxid im Glas für die Umhüllung darstellen, auszutauschen. Als Ergebnis bildet sich eine Brechungsindexverteilung, die in Radialrichtung der Grundglasfaser stufenlos variiert, in einer Grundglasfaser des Kern-Umhüllungs-Typs. Stablinsen mit Indexverteilung können erlangt werden, indem die Grundglasfaser auf eine geeignete Länge zugeschnitten wird. Folglich weist das Verfahren durch den thermischen Interdiffusionsvorgang die Vorteile auf, dass die Stablinsen mit Indexverteilung kontinuierlich in kurzer Zeit hergestellt werden können.
Das Profil der Brechungsindexverteilung der Stablinse mit Indexverteilung des Kern-Umhüllungs-Typs ist in 1 gezeigt, in der der obere Abschnitt den Querschnitt der Stablinse darstellt, und der untere Abschnitt die Brechungsindexverteilungskurve zeigt, in dem die Abszisse ein Brechungsindex n und die Ordinate ein Abstand r von der Mitte der Stablinse ist. In der Figur bezeichnet die Bezugsziffer 1 Kernglas und die Bezugsziffer 2 Umhüllungsglas. Die Verteilungskurve 3 zeigt, dass der Brechungsindex in einer Radialrichtung variiert, und dass das Zentrum vom Kernglas 1 den maximalen Brechungsindex n aufweist. Die Brechungsindexverteilung im Kernglas 1 zeigt eine parabolische Kurve, während die im Umhüllungsglas 2 eine Verteilung außerhalb der parabolischen Kurve zeigt.
In dieser Beschreibung wird das Bilden einer Brechungsindexverteilung durch thermische Interdiffusion von Ionen zwischen zwei Arten hochviskoser Flüssigkeit in Kontakt als ein thermischer Interdiffusionsvorgang bezeichnet, und das Bilden einer Brechungsindexverteilung durch Ionenaustausch zwischen Festkörper und Flüssigkeit (d. h. Salzschmelze) wird als ein Ionenaustauschvorgang bezeichnet. Bilden einer Brechungsindexverteilung durch Eintauchen eines Glasstabs des Kern-Umhüllungs-Typs in Salzschmelze wird ebenfalls als Ionenaustauschvorgang bezeichnet.
Gemäß dem Verfahren, das in der Japanischen Patentschrift Nr. 5-72337 beschrieben ist, muss die Dicke eines schwach entglasenden Glases, das das Kernglas umhüllt, so dünn wie möglich sein, um den Ionenaustausch zum Kernglas durchzuführen. Ist die Dicke des schwach entglasenden Glases zu dick, um die Entglasung des Kernglases zu unterdrücken, kann die erhaltene Stablinse mit Indexverteilung keine guten optischen Eigenschaften aufweisen. Ist die Dicke des schwach entglasenden Glases zu dünn, um den Ionenaustausch erfolgreich durchzuführen, kann es unmöglich sein, die Entglasung von Glas zu verhindern. Darum beträgt die Konzentration von Li₂O im Glas bis zu 15 Mol% und der Akzeptanzwinkel der erhaltenen Stablinse höchstens 15,3 Grad, wenn sich die Grundglasfaser bildet, während die Außenfläche des hoch entglasenden Lithiumglases mit dem schwach entglasenden Glas umhüllt ist.
Es ist anzumerken, dass der Akzeptanzwinkel, wie in 2 gezeigt, der zulässige Maximalauffallwinkel Θ_MAX eines Lichtstrahls 6 in Bezug auf die Mittelachse 5 der Stablinse mit Indexverteilung 4 ist, wobei sinΘ_max = √A·n₀·r₀, wobei √A eine Beugungsindexverteilungskonstante, n₀ ein Brechungsindex auf der Mittelachse und r₀ ein Radius des Abschnitts ist, der als eine Linse verwendet werden kann.
Das Verfahren zum Herstellen einer Stablinse mit Indexverteilung unter Verwendung eines Ionenaustauschvorgangs weist die Schwierigkeit auf, dass es lange dauert, die Stablinse herzustellen, da eine Grundglasfaser gebildet und dann auf eine geeignete Länge abgeschnitten wird, und dann die geschnittene Grundglasfaser einem Ionenaustauschvorgang ausgesetzt wird. Des weiteren ist der Ionenaustauschvorgang eine Chargenverarbeitung, wodurch die Länge der Stablinse, die hergestellt werden soll, beschränkt ist.
Im Gegensatz dazu kann beim Verfahren zum Herstellen einer Stablinse mit Indexverteilung unter Verwendung eines thermischen Interdiffusionsvorgangs ein Doppeltiegel verwendet werden, so dass die kontinuierliche Faserbildung unter der Bedingung möglich ist, dass die Glasmaterialien für Kern und Umhüllung kontinuierlich zugeführt werden, wodurch die Länge der herzustellenden Stablinse nicht beschränkt ist. Demgemäß kann nicht nur eine Stablinse mit Indexverteilung, sondern auch eine lange Faser mit Indexverteilung hergestellt werden.
Der thermische Interdiffusionsvorgang ist eine weitgehend bekannte Technik, und dieser Vorgang ist häufig bei Thalliumglas angewendet worden. Es gab jedoch wenige Fälle, in denen Lithiumglas mit Hilfe des thermischen Interdiffusionsvorgangs fasergeformt wurde. Obwohl den Erfindern dieser Patentanmeldung die Stablinsen mit Indexverteilung, die in der Japanischen Patentschrift Nr. 52-121333 und 52-124013 beschrieben sind, bekannt gewesen sind, ist die Li₂O-Konzentration im Glas in jeder Stablinse, die in diesen Patentschriften offenbart ist, kleiner oder gleich 11,3 Mol%, wodurch sich ein kleiner Akzeptanzwinkel ergibt.
KURZDARSTELLUNG DER ERFINDUNG
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist eine Glaszusammensetzung bereitzustellen, die geeignet ist für einen Kern-Umhüllungs-Aufbau, der für ein optisches Element mit Indexverteilung verwendet wird, das einen geringen Farbfehler und einen großen Akzeptanzwinkel aufweist.
Eine andere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist das Bereitstellen eines optischen Elements mit Indexverteilung, das aus der Glaszusammensetzung hergestellt ist.
Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist das Bereitstellen eines Verfahrens zum Herstellen eines optischen Elements mit Indexverteilung unter Verwendung der Glaszusammensetzung.
Die vorliegende Erfindung stellt Glaszusammensetzungen für ein optisches Element mit Indexverteilung des Kern-Umhüllungs-Typs bereit, das durch einen thermischen Interdiffusionsvorgang unter Verwendung eines Doppeltiegels hergestellt wird. Die Glaszusammensetzungen umfassen eine Glaszusammensetzung für den Kern, die 18 Mol% < Li₂O ≤ 30 Mol%, 0 Mol% ≤ Na₂O ≤ 12 Mol%, 0 Mol% ≤ PbO ≤ 5 Mol%, 8 Mol% ≤ MgO ≤ 18 Mol%, 0,5 Mol% ≤ BaO ≤ 5 Mol%, 1 Mol% ≤ TiO₂ ≤ 10 Mol% und 40 Mol% ≤ SiO₂ ≤ 65 Mol% als Hauptbestandteile enthält, wobei 18 Mol% < (Li₂O + Na₂O) ≤ 30 Mol%, 50 Mol% ≤ (SiO₂ + TiO₂) ≤ 66 Mol% und 8 Mol% ≤ (MgO + PbO) ≤ 22 Mol% gilt; und umfassen eine Glaszusammensetzung für die Umhüllung, die 18 Mol% < R₂O ≤ 30 Mol% (R₂O = Na₂O + K₂O), 0 Mol% ≤ PbO ≤ 5 Mol%, 8 Mol% ≤ MgO ≤ 18 Mol%, 0,5 Mol% ≤ BaO ≤ 5 Mol%, 1 Mol% ≤ TiO₂ ≤ 10 Mol% und 40 Mol% ≤ SiO₂ ≤ 65 Mol% als Hauptbestandteile enthält, wobei 50 Mol% ≤ (SiO₂ + TiO₂) ≤ 66 Mol% und 8 Mol% ≤ (MgO + PbO) ≤ 22 Mol% gilt.
Gemäß der vorliegenden Erfindung kann die Konzentration von Li₂O für Kernglas so hoch sein, dass sie im Bereich von 18 Mol% < Li₂O ≤ 30 Mol% liegt, so dass es möglich ist, eine Stablinse mit Indexverteilung herzustellen, die einen großen Akzeptanzwinkel von bis zu 25,3 Grad aufweist. Die mit einem thermischen Interdiffusionsvorgang unter Verwendung eines Doppeltiegels hergestellte Stablinse mit Indexverteilung weist Kernglas und Umhüllungsglas auf, das das Kernglas konzentrisch umhüllt. Diese Stablinse weist denselben Aufbau auf, wie die Stablinse, die in der Japanischen Patentschrift Nr. 5-72337 beschrieben ist. Gemäß dem thermischen Interdiffusionsvorgang, der sich vom Ionenaustauschvorgang unterscheidet, ist die Dicke des Umhüllungsglases während dem Vorgang nicht beschränkt. Folglich wird es möglich, die Stablinse mit Indexverteilung herzustellen, die eine Kernglaszusammensetzung, die Li₂O (neigt zum Entglasen) im Ausmaß von 18 Mol% < Li₂O ≤ 30 Mol% enthält, aufweist, indem die Dicke des Umhüllungsglases abhängig von der Entglasung des Glases kontrolliert wird.
Gemäß dem Ionenaustauschvorgang, sind die optischen Eigenschaften der Stablinse mit Indexverteilung (siehe Japanische Patent-Auslegeschrift Nr. 63-64941) beeinträchtigt, wenn das Verhältnis der Konzentration von Li₂O zu der von Na₂O keine besonderen Werte, z. B. von 1,2 bis 1,6 aufweist. Im Gegensatz dazu hat man herausgefunden, dass eine Stablinse mit Indexverteilung des Kern-Umhüllungs-Typs der vorliegenden Erfindung gute optische Eigenschaften aufweisen kann, sogar wenn das Verhältnis der Li₂O-Konzentration zur Na₂O-Konzentration im Kernglas nicht im Bereich der genannten besonderen Werte liegt. Man hat des weiteren herausgefunden, dass es wünschenswert ist, wenn Na₂O im Kernglas enthalten ist, obwohl die Qualität der Stablinse in einem bestimmten Ausmaß auch erhalten werden kann, so lange die von der Stablinse abgebildeten Bilder bewertet werden, sogar wenn gar kein Na₂O im Kernglas enthalten ist.
Die Konzentration aller Alkalimetalle (Li₂O + Na₂O + K₂O) im Glas weist eine große Wirkung auf die chemische Haltbarkeit des Glases auf. Gemäß der vorliegenden Erfindung kann die Li₂O-Konzentration im Kernglas unabhängig von der Na₂O-Konzentration kontrolliert werden, so dass alle Alkalimetalle Lithium zugeordnet werden können, um die Stablinse mit Indexverteilung herzustellen. In diesem Fall wird vorzugsweise die Glaszusammensetzung, die Li₂O im Bereich von 18 Mol% < Li₂O ≤ 30 Mol% enthält, als Kernglas verwendet.
Wenn die Li₂O-Konzentration des Kernglases kleiner oder gleich 18 Mol% ist, wird der Akzeptanzwinkel der Stablinse groß, und wenn die Li₂O-Konzentration größer als 30 Mol% ist, ist die Entglasung des Glases zu groß, um eine Faser zu bilden, sogar wenn thermische Interdiffusion durch einen Doppeltiegel verwendet wird. Es ist darum wünschenswert, dass die Li₂O-Konzentration 18 Mol% < Li₂O ≤ 30 Mol%, noch besser 18 Mol% < Li₂O ≤ 25 Mol%, oder sogar 20 Mol% < Li₂O ≤ 25 Mol% beträgt.
Die Konzentration aller Alkalimetalle ist vorzugsweise kleiner oder gleich 30 Mol% angesichts der chemischen Haltbarkeit des Kernglases. Folglich beträgt die Na₂O-Konzentration ≤ 12 Mol%, noch besser ≤ 10 Mol%, oder sogar 3 Mol% ≤ Na₂O ≤ 7 Mol%.
Es ist daher nicht notwendig, dass das Verhältnis der Na₂O-Konzentration zur Li₂O-Konzentration auf die Werte von 1,2 bis 1,6 beschränkt ist, wie in der Japanischen Patentschrift Nr. 59-41934 beschrieben.
SiO₂ ist ein Hauptbestandteil, der die Netzstruktur von Glas darstellt. Wenn die SiO₂-Konzentration kleiner als 40 Mol% beträgt, sind die Entglasung und die chemische Haltbarkeit des Glases übermäßig beeinträchtigt. Wenn die SiO-₂ Konzentration andererseits mehr als 65 Mol% beträgt, ist der Gehalt an Modifikationsoxid zum Bilden einer Brechungsindexverteilung eingeschränkt und der Unterschied der Brechungsindizes der Stablinse wird klein. Als Ergebnis davon kann keine Stablinse mit Indexverteilung erreicht werden, die für praktische Verwendung geeignet ist, und manchmal macht das sich ergebende Ansteigen der Schmelztemperatur die Faserbildung des Glases schwierig. Demgemäß beträgt die SiO₂-Konzentration vorzugsweise 40 Mol% ≤ SiO₂≤ 65 Mol%, oder noch besser 50 Mol% < SiO₂ ≤ 60 Mol%.
TiO₂ ist ein Hauptbestandteil zum Bilden einer geeigneten Brechungsindexverteilung und ist ein wesentlicher Bestandteil der Glaszusammensetzung gemäß der vorliegenden Erfindung. Es ist wünschenswert, dass der Gehalt an TiO₂ so gut wie möglich an den Gehalt an Li₂O und anderen Bestandteilen angepasst ist. Wenn die TiO₂-Konzentration jedoch weniger als 1 Mol% beträgt, ist seine Auswirkung auf die Bildung einer Brechungsindexverteilung nicht ausreichend, und wenn sie mehr als 10 Mol% beträgt, wird die Entglasung des Glases so stark, dass die Faserbildung schwierig wird. Besonders da die Glaszusammensetzung der vorliegenden Erfindung eine große Menge an Li₂O enthält, wird die Entglasung des Glases leicht hervorgerufen.
Obwohl TiO₂ ein wesentlicher Bestandteil ist, ist es demgemäß angesichts der Entglasung des Glases wünschenswert, den Gehalt an TiO₂ zu beschränken auf den Bereich, in dem ein geeigneter Brechungsindex gebildet wird. Folglich beträgt die TiO₂-Konzentration vorzugsweise 1 Mol% ≤ TiO₂ ≤ 10 Mol%, noch besser 2 Mol% ≤ TiO₂ ≤ 7 Mol%, oder sogar 3 Mol% ≤ TiO₂ ≤ 6 Mol%.
Gemäß der Glaszusammensetzung, die in der Japanischen Patentschrift Nr. 59-41934 beschrieben ist, wird die Brechungsindexverteilung durch den Ionenaustauschvorgang geschaffen, so dass die TiO₂-Konzentration größer oder gleich 2 Mol% betragen muss. Es ist auch beschrieben, dass die TiO₂-Konzentration bis zu 16 Mol% betragen kann.
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird die Brechungsindexverteilung durch den thermischen Interdiffusionsvorgang geschaffen, so dass die Untergrenze der TiO₂-Konzentration 1 Mol betragen kann, und die Obergrenze 10 Mol%.
SiO₂ + TiO₂ sind Bestandteile zum Bilden der Glasvernetzung, und ihr Gehalt beträgt vorzugsweise 50 Mol% ≤ (SiO₂ + TiO₂) ≤ 66 Mol%.
MgO und PbO sind als das Modifikationsoxid für Glas enthalten, und sind anderen RO-Oxiden überlegen angesichts der Vergrößerung des Unterschieds zwischen dem Brechungsindex im Zentrum der Stablinse und dem an deren Rand.
Insbesondere MgO ist ein wichtiger Bestandteil zum Bilden einer geeigneten Brechungsindexverteilung, und ist somit ein wesentlicher Bestandteil in der Glaszusammensetzung gemäß der vorliegenden Erfindung. Wenn die MgO-Konzentration kleiner oder gleich 8 Mol% beträgt, wird der Unterschied der Brechungsindizes klein, und wenn sie mehr als 18 Mol% beträgt, kann keine geeignete Brechungsindexverteilung erlangt werden.
PbO ist kein wesentlicher Bestandteil, ist jedoch der bessere Bestandteil angesichts der Verbesserung der Entglasung des Glases ohne den Unterschied der Brechungsindizes zu verkleinern. Die PbO-Konzentration kann im Bereich von 0 Mol ≤ PbO ≤ 5 Mol% liegen. Ist die PbO-Konzentration größer als 5 Mol%, wird die chemische Haltbarkeit des Glases beeinträchtigt.
Folglich liegt die Konzentration von MgO+PbO vorzugsweise im Bereich von 8 Mol% ≤ (MgO + PbO) ≤ 22 Mol%, oder noch besser 10 Mol% ≤ (MgO + PbO) ≤ 20 Mol%.
Gemäß der vorliegenden Erfindung kann den Hauptbestandteilen zumindest ein Stabilisator aus der Gruppe bestehend aus 0 Mol% ≤ ZrO₂ ≤ 3 Mol%, 0 Mol% ≤ Sb₂O₃ ≤ 1 Mol%, 0 Mol% ≤ BPO₄S₄ Mol%, 0 Mol% ≤ ZnO ≤ 3 Mol%, 0 Mol% ≤ La₂O₃S₃ Mol%, 0 Mol% ≤ Y₂O₃ ≤ 3 Mol%, 0 Mol% ≤ Al₂O₃ ≤ 3 Mol% und 0 Mol% ≤ As₂O₃ ≤ 1 Mol% zugefügt werden, wobei die Hauptbestandteile insgesamt 100 Mol% ausmachen, ohne die Eigenschaften der Stablinse mit Indexverteilung zu beeinträchtigen.
Es ist wünschenswert, dass das Umhüllungsglas, das zusammen mit dem Kernglas verwendet wird, abgesehen von den Alkalimetallen dieselbe Zusammensetzung wie das Kernglas aufweist. Das Umhüllungsglas weist im Vergleich zum Kernglas eine hohe Widerstandsfähigkeit gegen Entglasung auf, da das gesamte Li₂O durch R₂O (Na₂O + K₂O) ersetzt ist. Des weiteren weist das Umhüllungsglas dieselbe Netzstruktur wie das Kernglas auf, so dass thermische Interdiffusion dazu neigt, leicht ausgelöst zu werden, was eine Brechungsindexverteilung entlang der idealen parabolischen Kurve ergibt.
Des weiteren weist das Umhüllungsglas dieselbe Dichte auf, wie das Kernglas, da die Bestandteile des Umhüllungsglases und des Kernglases im Wesentlichen dieselben sind. Es ist wichtig für den thermischen Interdiffusionsvorgang unter Verwendung eines Doppeltiegels, dass die jeweiligen Dichten von Kernglas und Umhüllungsglas nahe beieinander liegen. Das beruht auf der Tatsache, dass die Geschwindigkeiten und Mengen an Kernglas und Umhüllungsglas, die aus dem Doppeltiegel zu ziehen sind, verschieden sind, wenn die Dichten rdes Kernglases und des Umhüllungsglases sehr verschieden sind, so dass die Kontrolle der Faserbildung schwierig wird, die thermische Interdiffusion nicht erfolgreich verläuft und keine Brechungsindexverteilung entlang einer parabolischen Kurve erreicht werden kann.
Gemäß dem thermischen Interdiffusionsvorgang unter Verwendung eines Doppeltiegels vermischen sich Ionen zwischen dem Kernglas und dem Umhüllungsglas untereinander. Es ist daher wünschenswert, dass die entsprechende Anzahl (Konzentration) von Alkaliionen im Kernglas und im Umhüllungsglas sehr ähnlich ist.
Liegt die Anzahl von Alkaliionen im Kernglas und im Umhüllungsglas übermäßig weit auseinander, könnten die gegenseitigen Ionen, die wechselseitig zu vermischen sind, nicht vorhanden sein, so dass die thermische Interdiffusion nicht erfolgreich abläuft.
Folglich ist es wünschenswert, dass das Verhältnis der Konzentration von (Li₂O + Na₂O), das Alkaliionen im Kernglas enthält, zur Konzentration von (Na₂O + K₂O), das Alkaliionen in der Umhüllung enthält, im Bereich von 0,8–1,2 liegt.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Man wird die oben genannten und andere Aufgaben, Aspekte und Vorteile aus der folgenden detaillierten Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen der Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen besser verstehen.
1 zeigt eine Brechungsindexverteilungskurve einer Linse mit Indexverteilung.
2 zeigt einen Akzeptanzwinkel einer Linse mit Indexverteilung.
3 zeigt einen Doppeltiegel, der zum Herstellen einer Stablinse mit Indexverteilung gemäß der vorliegenden Erfindung verwendet wird.
4 zeigt eine Balkengraphik, die eine Beziehung zwischen dem Gehalt an Li₂O und einem Akzeptanzwinkel wiedergibt.
5A und 5B zeigen eine Fotografie einer Gitterstruktur, die von einer Stablinse der vorliegenden Erfindung abgebildet ist, und eine nachgezogene Zeichnung eines Abschnitts der Linse.
BESCHREIBUNG DES AUSFÜHRUNGSBEISPIELS
Im Folgenden wird die vorliegende Erfindung gemäß den bevorzugten Ausführungsformen erklärt. Es ist jedoch anzumerken, dass die vorliegende Erfindung nicht auf diese Ausführungsformen beschränkt ist.
Zunächst ist ein thermischer Interdiffusionsvorgang unter Bezugnahme auf 3, die einen schematischen Querschnitt eines Faserbildungsofens 10, der einen Doppeltiegel verwendet, besprochen.
Ein Topfabschnitt weist eine Doppelkonstruktion auf, die einen inneren Topf 11, der in der Mitte angeordnet ist, und einen äußeren Topf 12, der die Außenseite des inneren Topfes kreisförmig umgibt, umfasst. Ein Kernstutzen 13 und ein Umhüllungsstutzen 14, der eine Doppelkonstruktion mit dem Stutzen 13 bildet, erstrecken sich vom Boden des inneren Topfes 11, wobei die Töpfe 11 und 12 aus Platin hergestellt sind.
Jeweils aus einer Glasbruchzuführung 20, wird der Glasbruch für das Kernglas in den inneren Topf 11 und der Glasbruch für das Umhüllungsglas in den äußeren Topf 12 zugeführt, danach werden diese Materialien in den Töpfen geschmolzen. Diese zwei Arten von Glasfluss fließen abwärts und treffen an einer Verbindungsstelle 16 der Stutzen 13 und 14 zusammen, wodurch eine Grundglasfaser mit Kern-Umhüllungs-Aufbau entsteht. Der Glasfluss in Topf 11 wird vorzugsweise homogenisiert, indem er mit Hilfe eines Rührers 22 gerührt wird.
Ersatzweise kann der Glasbruch auch in anderen Schmelztöpfen geschmolzen werden, und die damit erhaltenen zwei Arten von Glasfluss für den Kern und die Umhüllung können jeweils in die Töpfe gefüllt werden. Es ist des weiteren wünschenswert, dass das Oberflächenniveau des Glasflusses in jedem Topf konstant gehalten wird, um das Mengenverhältnis zwischen Kern und Umhüllung konstant zu halten.
Während das geschmolzene Kernglas und Umhüllungsglas durch einen Stutzen 15 fließen, der ein Einzelstutzen ist, der vom äußeren Topf 12 ausgeht, werden Al⁺-Ionen, die im Kernglas bzw. im Umhüllungsglas enthalten sind, untereinander thermisch interdiffundiert, wodurch eine Brechungsionenverteilung im Glas entsteht.
Der Abschnitt des Doppeltiegels 11, 12, die Verbindungsstelle 16 und die Stutzen 13, 14, 15, sind in einige Heiz bereiche 17 eingeteilt (sechs Bereiche in 3). Durch Kontrollieren der Temperaturen in den jeweiligen Heizbereichen 17, kann die Interdiffusion von Al⁺-Ionen kontrolliert werden.
Die Temperaturbedingungen für die Heizbereiche 17 hängen von der Zusammensetzung des verwendeten Glases ab, kontrollierte Temperaturen reichen zum Beispiel von einer Flüssigkeitsphasentemperatur (ungefähr 1000°C) in den Töpfen 11, 12 bis zu einer Betriebstemperatur (ungefähr 600°C) an der Spitze des Stutzens 15.
Das aus der Spitze des Stutzens 15 austretende Glas, das die Heizbereiche 17 passiert, wird mit gleich bleibender Geschwindigkeit mit Hilfe von Ziehwalzen (nicht gezeigt) gezogen und wird durch eine Aufnahmewalze (nicht gezeigt) wieder aufgewickelt. Ein Durchmessermesselement kann in der Linie bereitgestellt sein, um den Durchmesser der gezogenen Glasfaser zu messen, um so die Menge an Glasbruch oder Glasfluss zu steuern, die zugeführt werden muss, sowie die Geschwindigkeit der Aufnahmewalze, so dass der Durchmesser der gezogenen Glasfaser gleich bleibt.
Stablinsen mit Indexverteilung mit Kern-Umhüllungs-Aufbau können durch Schneiden der gezogenen Glasfaser hergestellt werden, das heißt, die Grundglasfaser ist auf die vorherbestimmte Länge abzuschneiden.
Die gemessenen Ergebnisse für dadurch erlangte Stablinsen (Muster) sind in den Tabellen 1–9 gezeigt, die Glaszusammensetzungen, verschiedenen Eigenschaften der Glaszusammensetzung, die Menge an hinzugefügtem Stabilisator und den Akzeptanzwinkel umfassen.
In Tabelle 1 sind Hauptbestandteile des Glases für Kern/Umhüllung, das für das Herstellen der Muster (1)–(4) verwendet worden ist, gezeigt. Bei diesen Mustern variiert vor allem der Gehalt (Mol%) an Li₂O und Na₂O, wobei der Gesamtgehalt der Hauptbestandteile 100 Mol% beträgt.
Tabelle 1
Die Menge der dem Glas für Kern/Umhüllung, das zum Herstellen der Muster (1)–(4) verwendet worden ist, hinzugefügten Stabilisatoren ist in Tabelle 2 angegeben.
Tabelle 2
Es ist anzumerken, dass der Gehalt an Stabilisatoren in Mol% in Bezug auf die Gesamtsumme von 100 Mol% der Hauptbestandteile angegeben ist.
Tabelle 3 zeigt verschiedene Eigenschaften des Kernglases und des Umhüllungsglases für die Muster (1)–(4). In der Tabelle ist Nd ein Brechungsindex, D eine Dichte, Tg eine Umwandlungstemperatur, At eine Glaserweichungstemperatur und α ein Ausdehnungskoeffizient.
Tabelle 3
Die Tabellen 4 und 5 zeigen die Messergebnisse für einen Durchmesser (mm), ein Kernverhältnis (%) und einen Akzeptanzwinkel (Grad) für mehrere Muster in Bezug auf jedes der Muster (1)–(4), wobei die Muster bei verschiedenen Faserbildungsbedingungen hergestellt worden sind. Die hierin gemessenen Akzeptanzwinkel sind abhängig von der Annahme, dass der Umhüllungsabschnitt der Stablinse ebenfalls zur Konvergenz von Licht beiträgt, und das gesamte Glas, also das Kernglas als auch das Umhüllungsglas, eine Linse darstellt. Das Kernverhältnis ist das Verhältnis des Radius des Kernabschnitts zu dem der Stablinse. Die Tabellen 4 und 5 zeigen, dass der maximal erreichte Akzeptanzwinkel 25,3 Grad beträgt (siehe die Muster Nr. (3-10) in Tabelle 5).
Tabelle 4
Tabelle 5
Tabelle 6 zeigt Hauptbestandteile von Glas für Kern/Umhüllung, das für Vergleichsmuster (5)–(8) einer Stablinse mit Indexverteilung verwendet worden ist, um einen Vergleich mit den Messergebnisse für die Akzeptanzwinkel, die in Tabelle 4 und 5 angegeben sind, herzustellen.
Tabelle 6
Zusätzlich zu Tabelle 6 zeigt Tabelle 7 die Menge an Stabilisatoren, die dem Kernglas und dem Umhüllungsglas, das zum Herstellen der Vergleichsmuster (5)–(8) verwendet worden ist, hinzugefügt worden sind.
Tabelle 7
Die Messergebnisse für einen Durchmesser, ein Kernver hältnis und einen Akzeptanzwinkel für mehrere Muster aus den Vergleichsmustern (5)–(8) sind in den Tabellen 8 und 9 angegeben.
Tabelle 8
Tabelle 9
Gemäß Tabelle 9 ist ersichtlich, dass das Vergleichsmuster Nr. 8, das 31 Mol% Li₂O in der Glaszusammensetzung für den Kern enthält, entglast ist. Man wird auch verstehen, dass ein Akzeptanzwinkel nicht groß werden kann, wenn der Gehalt an Li₂O in der Glaszusammensetzung für den Kern kleiner oder gleich 18 Mol% ist.
4 zeigt die Balkengraphik, die eine Beziehung zwischen dem Gehalt an Li₂O und einem Akzeptanzwinkel Θ darstellt. Die Abszisse gibt den Gehalt (Mol%) an Li₂O an und die Ordinate den Akzeptanzwinkel Θ. Die Balken 1–4 zeigen die Verteilungen der Akzeptanzwinkel für die Muster (1)-(4), und die Balken 5–7 zeigen die für die Vergleichsmuster (5)–(7).
Gemäß der Balkengraphik in 4 ist ersichtlich, dass der Akzeptanzwinkel Θ sich annähernd proportional zum Gehalt an Li₂O vergrößert. Die Japanische Patentschrift Nr. 59-41934 offenbart, dass der Unterschied der Brechungsindizes nicht unbedingt linear ansteigt, auch wenn der Gehalt (oder die Konzentration) an Li₂O zunimmt. Eine solche Tendenz tritt jedoch in der Stablinse gemäß der vorliegenden Erfindung nicht auf, bei der die Brechungsindexverteilung durch thermische Interdiffusion geschaffen ist.
5A und 5B zeigen eine Fotografie eines Bildes einer Gitterstruktur, das von einer Stablinse mit Indexverteilung gemäß der vorliegenden Erfindung gebildet ist, und eine nachgezogene Zeichnung eines Abschnitts der Linse. Aus diesen Figuren ist ersichtlich, dass die Gitterstruktur im Kern abgesehen von der Umhüllung klar abgebildet ist, wodurch eine Stablinse, die eine hohe Qualität aufweist, erlangt werden kann.
Während die Ausführungsformen gemäß Stablinsen mit Indexverteilung erläutert worden sind, ist offensichtlich, dass die vorliegende Erfindung auf Fasern mit Indexverteilung angewendet werden kann.
Wie oben beschrieben, können gemäß der vorliegenden Erfindung die Glaszusammensetzungen, die zum Herstellen des Kern-Umhüllungs-Typs optischer Elemente mit Indexverteilung geeignet sind, bereitgestellt werden. Des weiteren können unter Verwendung dieser Glaszusammensetzungen Stablinsen oder Fasern mit Indexverteilung, die einen kleinen Farbfehler, einen großen Akzeptanzwinkel und eine gute Haltbarkeit aufweisen, hergestellt werden.
Des weiteren ist es gemäß der Glaszusammensetzungen der vorliegenden Erfindung nicht erforderlich, dass das Glas, wie in der Japanischen Patentschrift Nr. 59-41934 beschrieben, eine große Menge an TiO₂ enthält, was nützlich zum Vermeiden der Entglasung von Glas ist.
Obwohl die Erfindung in Form von bevorzugten Ausführungsformen beschrieben worden ist, werden Fachleute erkennen, dass die Erfindung mit Abänderungen im Sinn und im Schutzumfang der angehängten Ansprüche praktiziert werden kann.

Claims

Verwendung von Glaszusammensetzungen bei der Herstellung eines optischen Elementes des Kern-Umhüllungs-Typs mit Indexverteilung, wobei bei der Herstellung ein thermisches Interdiffusionsverfahren unter Verwendung eines Doppeltiegels angewandt wird und wobei die Glaszusammensetzungen umfassen: eine Glaszusammensetzung für den Kern, enthaltend 18 Mol% < Li₂O ≤ 30 Mol%, 0 Mol% ≤ Na₂O ≤ 12 Mol%, 0 Mol% ≤ PbO ≤ 5 Mol%, 8 Mol% ≤ MgO ≤ 18 Mol%, 0,5 Mol% ≤ BaO ≤ 5 Mol%, 1 Mol% ≤ TiO₂ ≤ 10 Mol% und 40 Mol% ≤ SiO₂ ≤ 65 Mol% als Hauptbestandteile, wobei 18 Mol% < (Li₂O + Na₂O) ≤ 30 Mol%, 50 Mol% ≤ (SiO₂ + TiO₂) ≤ 66 Mol% und 8 Mol% ≤ (MgO + PbO) ≤ 22 Mol%, und eine Glaszusammensetzung für die Umhüllung, enthaltend 18 Mol% < R₂O ≤ 30 Mol% (R₂O = Na₂O + K₂O) , 0 Mol% ≤ PbO ≤ 5 Mol%, 8 Mol% ≤ MgO ≤ 18 Mol%, 0,5 Mol% ≤ BaO ≤ 5 Mol%, 1 Mol% ≤ TiO₂ ≤ 10 Mol% und 40 Mol% ≤ SiO₂ ≤ 65 Mol% als Hauptbestandteile, wobei 50 Mol% ≤ (SiO₂ + TiO₂) ≤ 66 Mol% und 8 Mol% ≤ (MgO + PbO) ≤ 22 Mol%.
Verwendung von Glaszusammensetzungen nach Anspruch 1, wobei jede der Glaszusammensetzungen für den Kern und die Umhüllung zusätzlich mindestens einen Stabilisator, ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus 0 Mol% ≤ ZrO₂ ≤ 3 Mol%, 0 Mol% ≤ Sb₂O₃ ≤ 1 Mol%, 0 Mol% ≤ BPO₄ ≤ 4 Mol%, 0 Mol% ≤ ZnO ≤ 3 Mol%, 0 Mol% ≤ La₂O₃ ≤ 3 Mol%, 0 Mol% ≤ Y₂O₃ ≤ 3 Mol%, 0 Mol% ≤ Al₂O₃ ≤ 3 Mol% und 0 Mol% ≤ As₂O₃ ≤ 1 Mol%, enthält, wobei die Summe der Hauptbestandteile 100 Mol% beträgt.
Verwendung der Glaszusammensetzungen nach Anspruch 1 oder 2, wobei das Verhältnis der Konzentration des Be standteils (Li₂O + Na₂O) zu der des Bestandteils (Na₂O + K₂O) in dem Bereich von 0,8 bis 1,2 liegt.
Optisches Element des Kern-Umhüllungs-Typs mit Indexverteilung, das aus einer Glaszusammensetzung für den Kern und einer Glaszusammensetzung für die Umhüllung durch ein thermisches Interdiffusionsverfahren unter Verwendung eines Doppeltiegels hergestellt ist, wobei die Glaszusammensetzung für den Kern 18 Mol% < Li₂O ≤ 30 Mol%, 0 Mol% ≤ Na₂O ≤ 12 Mol%, 0 Mol% ≤ PbO ≤ 5 Mol%, 8 Mol% ≤ MgO ≤ 18 Mol%, 0,5 Mol% ≤ BaO ≤ 5 Mol%, 1 Mol% ≤ TiO₂ ≤ 10 Mol% und 40 Mol% ≤ SiO₂ ≤ 65 Mol% als Hauptbestandteile enthält, wobei 18 Mol% < (Li₂O + Na₂O) ≤ 30 Mol%, 50 Mol% ≤ (SiO₂ + TiO₂) ≤ 66 Mol% und 8 Mol% ≤ (MgO + PbO) ≤ 22 Mol%, und die Glaszusammensetzung für die Umhüllung 18 Mol% < R₂O ≤ 30 Mol% (R₂O = Na₂O + K₂O) , 0 Mol% ≤ PbO ≤ 5 Mol%, 8 Mol% ≤ MgO ≤ 18 Mol%, 0,5 Mol% 5 BaO ≤ 5 Mol%, 1 Mol% ≤ TiO₂ ≤ 10 Mol% und 40 Mol% ≤ SiO₂ ≤ 65 Mol% als Hauptbestandteile enthält, wobei 50 Mol% ≤ (SiO₂ + TiO₂) ≤ 66 Mol% und 8 Mol% ≤ (MgO + PbO) ≤ 22 Mol%.
Optisches Element des Kern-Umhüllungs-Typs mit Indexverteilung nach Anspruch 4, wobei jede der Glaszusammensetzungen für den Kern und die Umhüllung zusätzlich mindestens einen Stabilisator, ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus 0 Mol% ≤ ZrO₂ ≤ 3 Mol%, 0 Mol% ≤ Sb₃O₃ ≤ 1 Mol%, 0 Mol% ≤ BPO₄ ≤ 4 Mol%, 0 Mol% ≤ ZnO ≤ 3 Mol%, 0 Mol% ≤ La₂O₃ ≤ 3 Mol%, 0 Mol% ≤ Y₂O₃ ≤ 3 Mol%, 0 Mol% ≤ Al₂O₃ ≤ 3 Mol% und 0 Mol% ≤ As₂O₃ ≤ 1 Mol%, enthält, wobei die Summe der Hauptbestandteile 100 Mol% beträgt.
Optisches Element des Kern-Umhüllungs-Typs mit Indexverteilung nach Anspruch 4 oder 5, wobei das Verhältnis der Konzentration des Bestandteils (Li₂O + Na₂O) zu der des Bestandteils (Na₂O + K₂O) in dem Bereich von 0,8 bis 1,2 liegt.
Verfahren zum Herstellen eines optischen Elementes des Kern-Umhüllungs-Typs mit Indexverteilung unter Verwendung eines thermischen Interdiffusionsverfahrens, umfassend die Schritte: Einbringen einer Glaszusammensetzung für den Kern in einen inneren Topf eines Doppeltiegels, Einbringen einer Glaszusammensetzung für die Umhüllung in einen äußeren Topf des Doppeltiegels und Bilden einer Kern-Umhüllungs-Struktur an einer Verbindungsstelle des inneren Topfes und des äußeren Topfes, wobei die Glaszusammensetzung für den Kern 18 Mol% < Li₂O ≤ 30 Mol%, 0 Mol% ≤ Na₂O ≤ 12 Mol%, 0 Mol% ≤ PbO ≤ 5 Mol%, 8 Mol% ≤ MgO ≤ 18 Mol%, 0,5 Mol% ≤ BaO ≤ 5 Mol%, 1 Mol% ≤ TiO₂ ≤ 10 Mol% und 40 Mol% ≤ SiO₂ ≤ 65 Mol% als Hauptbestandteile enthält, wobei 18 Mol% < (Li₂O + Na₂O) ≤ 30 Mol%, 50 Mol% ≤ (SiO₂ + TiO₂) ≤ 66 Mol% und 8 Mol% ≤ (MgO + PbO) ≤ 22 Mol%, und die Glaszusammensetzung für die Umhüllung 18 Mol% < R₂O ≤ 30 Mol% (R₂O = Na₂O + K₂O) , 0 Mol% ≤ PbO ≤ 5 Mol%, 8 Mol% ≤ MgO ≤ 18 Mol%, 0,5 Mol% ≤ BaO ≤ 5 Mol%, 1 Mol% ≤ TiO₂ ≤ 10 Mol% und 40 Mol% ≤ SiO₂ < 65 Mol% als Hauptbestandteile enthält, wobei 50 Mol% ≤ (SiO₂ + TiO₂) ≤ 66 Mol% und 8 Mol% ≤ (MgO + PbO) ≤ 22 Mol%.