ОПТИЧЕСКОЕ ВОЛОКНО

ОПТИЧЕСКОЕ ВОЛОКНО


RU (11) 2051870 (13) C1

(51) 6 C03C13/04 

(12) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ПАТЕНТУ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ 
Статус: по данным на 07.12.2007 - прекратил действие 

--------------------------------------------------------------------------------

(21) Заявка: 4952997/33 
(22) Дата подачи заявки: 1991.06.03 
(45) Опубликовано: 1996.01.10 
(56) Список документов, цитированных в отчете о поиске: Европейский патент N 0066811, кл. C 03C 13/00, 1985. 
(71) Заявитель(и): Акционерное общество открытого типа "Лыткаринский завод оптического стекла" 
(72) Автор(ы): Жуковец Ж.Г.; Поздняков А.Е.; Молев В.И. 
(73) Патентообладатель(и): Акционерное общество открытого типа "Лыткаринский завод оптического стекла" 

(54) ОПТИЧЕСКОЕ ВОЛОКНО 

Изобретение относится к производству оптического стекла для изготовления волоконно-оптических элементов. Оптическое стекло включает сердцевину и оболочку. Стекло серцевины содержит, мас.%: SiO2 42 - 53; GeO2 0,5 - 5,0; ZnO 12 - 18; BaO 16 - 24; k2O 4,8 - 9,2; Na2O 3,2 - 6,2; As2O3 или CeO2 0,3 - 0,5; ZnO2 1,0 - 8,0; Y2O3 0,5 - 5,0. Стекло оболочки содержит мас.%: SiO2 58,5 - 65,0; B2O3 15 - 23,0; BaO 0,5 - 2,5; K2O 4,0 - 11,5; Na2O 1,0 - 5,5; Zi2O 0,1 - 1,0; As2O3 или CeO2 0,3 - 0,5; ZnO или MgO 0,5 - 2,0; Al2O3 0,5 - 5,5. Оптическое волокно имеет в среднем ТКЛР равным 83 10-7 град-1 и не кристаллизуется. 2 табл. 


ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ



Изобретение относится к производству оптического стекла для волоконно-оптических элементов со ступенчатым распределением показателя преломления.

Известно оптическое волокно, содержащее сердцевину состава, мас. SiO2 35-45; Al2O3 3-7; B2O3 9-13; BaO 35-45; R2O 1,2-6; RO 4-11 и стеклянную оболочку состава, мас. SiO2 66-71; Al2O3 4-7; B2O3 7-12; R2O 12-16; MgO или CaO до 2; ZnO, ZrO2, TiO2 0-3. Оптическое волокно имеет апертуру 0,49-0,52 и коэффициент термического расширения стекол жилы и оболочки (80-88).10-7.

Задачей изобретения является повышение числовой апертуры и улучшение цветопередачи.

Конкретные составы стекол приведены в табл.1.

Стекла получают из однородных смесей (шихт) компонентов с применением реактивов с содержанием железа не более 510-4 мас. и других переходных металлов Cu, Mn, Cr, V, Ni, Co не более (5-11)10-6мас. (отечественного производства). Смеси шихтных компонентов (массой 3-4 кг) готовят в стерильном боксе. Варку стекол проводят при 1250-1350оС в электропечи в кварцевом тигле емкостью 5 л с использованием центробежного осветления стекломассы. После осветления стекломассы сердцевины снижают температуру до температуры выработки (850оС) и проводят вытягивание штабиков из стекла сердцевины вертикально вверх непосредственно с поверхности стекломассы. Далее направляют стекло оболочки и вытягивают штабик с оболочкой с поверхности расплава. Затем из готовой заготовки вытягивают оптическое волокно, которое характеризуется четкой границей раздела и высоким светопропусканием.

Свойства стекол и оптического волокна приведены в табл.2.

Составы стекол при использовании отечественных шихтных материалов с содержанием железа до 510-4 мас. и переходных металлов до 510-6мас. имеют высокое пропускание, малую склонность к кристаллизации (практически не кристаллизуются за 6 ч) сравнительно низкий ТКЛР 8310-7 град-1/ВС/ и 6510-7 град-1 /ВО/. По- лученные из них оптические волокна характеризуются повышенным светопропусканием, улучшенной цветопередачей, хорошей прочностью и радиационностойкостью, малыми потерями ( 50-60 дБ/км), повышенной термостойкостью.

Кроме выполнения первоочередных требований низкого показателя преломления, хорошей химической стойкости, низкой склонности к кристаллизации, необходимо, чтобы ТКЛР стекла оболочки был меньше ТКЛР стекла сердцевины не более, чем на 2010-7, а также чтобы значения вязкости стекол сердцевины в оболочки при температуре вытяжки были сравнимы.

Введение новых компонентов, а также выбор указанного соотношения компонентов сердцевины обеспечивает снижение ТКЛР в среднем до 8310-7град-1, повышение пропускания, получение практически некристаллизующегося технологического стекла, обеспечивающего улучшенную цветопередачу. Предлагаемое стекло для сердцевины оптического волокна отличается от стекла-прототипа отсутствием оксида кальция, способствующего повышению склонности к кристаллизации, более низким содержанием дефицитного дорогостоящего оксида германия. Введение оксида циркония повышает пропускание и показатель преломления, а введение оксида иттрия повышает показатель преломления. Указанная вариация компонентов обеспечивает значение ТКЛР в среднем 8310-7 град -1. Стекло для оболочки 6510-7 град-1, nD 1,49 совместимо со стеклом сердцевины, что в паре со стеклом сердцевины обеспечивает 2010-7 град-1 ин=50-52% при l= 10000 мм 2 мм. 


ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ



ОПТИЧЕСКОЕ ВОЛОКНО, содержащее стеклянную сердцевину, включающую SiO2, BaO, K2O, Na2O, Li2O и стеклянную оболочку, включающую SiO2, B2O3, Al2O3, K2O, Na2O, Li2O, ZnO или MgO, отличающееся тем, что стекло сердцевины дополнительно содержит GeO2, ZnO, ZrO2, Y2O3, As2O3 или CeO2 и имеет состав, мас. %:

SiO2 - 42 - 53

BaO - 16 - 24

K2O - 4,8 - 9,2

Na2O - 3,2 - 6,2

Li2O - 0,5 - 1,3

GeO2 - 0,5 - 5,0

ZnO - 12,0 - 18,0

ZrO2 - 1,0 - 8,0

Y2O3 - 0,5 - 5,0

As2O3 или CeO2 - 0,3 - 0,5

а стекло оболочки дополнительно содержит BaO, As2O3 или CeO2 и имеет состав, мас.%:

SiO2 - 58,5 - 65,0

B2O3 - 15,0 - 23,0

Al2O3 - 0,5 - 5,5

K2O - 4,0 - 11,5

Na2O - 1,0 - 5,5

Li2O - 0,1 - 1,0

ZnO или MgO - 0,5 - 2,0

ВаО - 0,5 - 2,0

As2O3 или CeO2 - 0,3 - 0,5