DE69502007T2

DE69502007T2 - Polarisierendes Glas und Verfahren zu dessen Herstellung

Info

Publication number: DE69502007T2
Application number: DE69502007T
Authority: DE
Inventors: Hidemi Tajima; Takeshi Takahashi
Original assignee: Hoya Corp
Current assignee: Hoya Corp
Priority date: 1994-12-27
Filing date: 1995-12-23
Publication date: 1998-11-12
Anticipated expiration: 2015-12-24
Also published as: US5886820A; EP0719742B1; DE69502007D1; EP0719742A1

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG

1. Gebiet der Erfindung

Die vorliegende Erfindung betrifft polarisierende&sub1; zur Verwendung in Mikrolsolatoren geeignete Glasgegenstände, die für die optische Kommunikation unter Verwendung von Halbleiterlasern und optischen Fasern anwendbar sind.

2. Stand der Technik

Polarisierende Gläser, in denen uniaxial orientierte, metallische Teilchen mit einem großen Aspektverhältnis dispergiert sind, sind bereits bekannt. Beispielsweise offenbart die Offenlegungsschrift der japanischen Patentanmeldung [JP-A-] Nr. 56-169140 (hiernach als "Stand der Technik 1" bezeichnet) ein Verfahren zur Herstellung eines polarisierenden Glases, das die Schritte des Streckens eines Silberhalogenid-Teilchens wie AgCl, AgBr oder AgI enthaltenden Glases und dann das Reduzieren des gestreckten Glases in einer reduzierenden Atmosphäre von 300 ºC oder darüber, wodurch uniaxial gedehnte, metallische Silberteilchen ausgefällt werden, wodurch ein polarisierendes Glas erhalten wird.
Die Offenlegungsschrift der japanischen Patentanmeldung [JP- A-] Nr. 5-208844 (hiernach als "Stand der Technik 2" bezeichnet) offenbart ein polarisierendes Glas und ein Verfahren zu dessen Herstellung, umfassend das Bewirken der Ausfällung von Kupferhalogenid-Teilchen wie CuCl, CuBr oder CuI in Glas, das Strecken und Reduzieren des resultierenden Glases, wodurch ein polarisierendes Glas erhalten wird, das uniaxial gestreckte, darin ausgefällte, metallische Kupferteilchen enthält.
Die Offenlegungsschrift der japanischen Patentanmeldung [JP- A-] Nr. 59-83951 (hiernach als "Stand der Technik 3" bezeichnet) offenbart ein polarisierendes Glas und ein Verfahren zu dessen Herstellung, wonach zur Vermeidung des Reißens des Glases aufgrund der konzentrierten Zugspannung nahe der Glasoberfläche ein potentiell polarisierendes Glas, das nicht ausgefällte und ungestreckte Metallteilchen enthält und "Kernglas" genannt wird, mit einem Glas mit einer viel niedrigeren Viskosität beschichtet wird, wodurch ein photochromes, polarisierendes Glas erhalten wird, in dem eine Zugspannung nahe der Oberfläche des gestreckten Gegenstandes kaum vorhanden ist.
Die im Stand der Technik 1 und im Stand der Technik 2 offenbarten Gläser werden durch das Strecken eines Metallhalogenid enthaltenden Glases und dann das Halten des gestreckten Glases bei einer erhöhten Temperatur in einer reduzierenden Atmosphäre, wodurch metallische Teilchen ausgefällt werden, hergestellt. Bei solchen Verfahren bleiben im inneren Bereich des Glases jedoch Metallhalogenid-Teilchen meistens im nicht reduzierten Zustand, und folglich sind die ausgefällten metallischen Teilchen nur in der Oberflächenschicht vorhanden, die eine extrem kleine Dicke aufweist. Im Glas verbleibende Netallhalogenide tragen zu den polarisierenden Eigenschaften des Glases nicht bei. Im Gegenteil, Metallhalogenid-Teilchen können, da ihr Brechungsindex von dem des sie umgebenden Grundglases verschieden ist, Lichtstreuung und somit einen Übertragungsverlust aufgrund der Streuung eines Teils des einfallenden Lichts bewirken.
Darüber hinaus wird Metallhalogenid teilweise im Glas ionisiert. Ionisierte Metalle absorbieren das Licht von speziellen Wellenlängen-Bereichen, und dies kann in Abhängigkeit vom Wellenlängen-Bereich einen zusätzlichen Übertragungsverlust verursachen.
Der Stand der Technik 3 offenbart ein laminiertes polarisierendes Glas. Die Erfindung dieses Standes der Technik betrifft ein polarisierendes Glas mit photochromen Eigenschaften. Kerngläser, die verwendet werden können, sind nur potentiell polarisierende Gläser, die nicht ausgefällte und ungestreckte metallische Teilchen enthalten und somit unvermeidbar Metallhalogenid-Teilchen enthalten. Folglich tritt aufgrund des Unterschieds des Brechungsindex zwischen dem Grundglas und den Metallhalogenid-Teilchen eine Streuung von Licht auf, was zu dessen Übertragungsverlust führt.
Weiterhin wird das Grundglas mit einem Glas mit einer viel niedrigeren Viskosität beschichtet, um ein Reißen aufgrund des Vorhandenseins einer Zugspannung nahe der Oberfläche zu vermeiden. Somit besteht eines der Merkmale solcher Gläser darin&sub1; daß die Zusammensetzung des Beschichtungsglases von der des Kernglases verschieden ist. Wenn die Zusammensetzung des aufgetragenen Glases, d.h. des Oberflächenglases, jedoch von der des Kernglases verschieden ist, ist der Brechungsindex der beiden Gläser im allgemeinen verschieden, und an der Grenzfläche der beiden Gläser tritt aufgrund der Differenz der Brechungsindices ein Reflexionsverlust auf. Dies ist ein weiterer Faktor, der den Durchlässigkeitsverlust von Licht bewirken kann.
Wie oben erläutert wurde, weist herkömmliches polarisierendes Glas einen großen Durchlässigkeitsverlust auf, was vom Gesichtspunkt der praktischen Verwendung her ein wichtiges Problem ist. Insbesondere, wenn ein polarisierendes Glas auf optische Isolatoren aufgebracht werden muß, ist der Durchlässigkeitsverlust eines polarisierenden Glases für den größeren Teil des gesamten Durchlässigkeitsverlustes der Isolatoren verantwortlich.
Bei den im oben zitierten Stand der Technik beschriebenen polarisierenden Gläsern wäre es möglich, den Durchlässigkeitsverlust in gewissem Ausmaß durch Anwendung einer längeren Reduktionsdauer zu vermindern, aber ein zufriedenstellendes Maß an Durchlässigkeitsverlust könnte nicht erhalten werden. Weiterhin könnte die längere Reduktionsdauer zu einer niedrigeren Produktivität führen, und dies ist selten praktikabel.
Andererseits kann durch die Verringerung der Gesamtdicke eines polarisierenden Glases eine dünnere, Metallhalogenid enthaltende Schicht hergestellt werden, wodurch in gewissem Ausmaß die Verringerung des Durchlässigkeitsverlusts ermöglicht wird. Die Spannungsbeständigkeit von dünneren polarisierendem Glas kann jedoch schlechter sein, und daher kann die Handhabung eines solchen Glases schwieriger sein, und somit ist es unpraktisch. Darüber hinaus kann, während gewöhnliches polarisierendes Glas zur Verbesserung der Präzision der Oberfläche poliert werden sollte, ein dünneres Glas auf nicht wünschenswerte Weise unpolierbar sein, da bei seiner Anbringung an einer Polierplatte eine Verformung auftreten könnte. Wie von den Erfindern der vorliegenden Erfindung untersucht wurde, kann, wenn ein im Stand der Technik 2 offenbartes polarisierendes Glas mit einer Dicke von 0,3 mm statt 1 mm versehen wird, mit Hilfe des Glases der Durchlässigkeitsverlust um etwa 2 % vermindert werden, während die polarisierenden Eigenschaften des Glases beibehalten werden. Ein solches Glas wies jedoch keine ausreichende Festigkeit auf und ist somit unpraktisch.
Daher besteht eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung in der Verfügbarmachung eines polarisierenden Glases mit polarisierenden Eigenschaften, die mit denen von herkömmlichen Gegenstücken vergleichbar sind, einem bei weitem verminderten Durchlässigkeitsverlust und einer Festigkeit, die sowohl für die praktische Verwendung als auch für dessen Herstellungsverfahren akzeptabel ist.

KURZBESCHREIBUNG DER ERFINDUNG

Die vorliegende Erfindung betrifft einen polarisierenden Glasgegenstand, umfassend eine Glasschicht (Glasschichten), die darin in einem orientierten Zustand dispergierte Metallteilchen mit anisotroper Form enthält (enthalten), und ein Trägerglas, das keine sich als Vorstufe für die Metallteilchen verhaltende Halogenidteilchen enthält und im wesentlichen keine Lichtstreuung bewirkt, wobei die Glasschicht(en) auf einem Teil oder der Gesamtheit wenigstens einer der Flächen des Trägerglases bereitgestellt wird (werden).
Die vorliegende Erfindung betrifft auch ein Verfahren zur Herstellung des zuvor erwähnten polarisierenden Glasgegenstandes der vorliegenden Erfindung, umfassend das Anwenden einer reduzierenden Behandlungauf ein Verbundglas, das aus einem im wesentlichen keine Lichtstreuung bewirkenden Trägerglas und einer Glasschicht (Glasschichten) besteht, die darin in einem orientierten Zustand dispergierte Metallteilchen mit anisotroper Form enthält (enthalten), wobei die Glasschicht(en) integral mit einem Teil oder der Gesamtheit wenigstens einer der Flächen des Trägerglases verschmolzen ist (sind), um wenigstens einen Teil der Metallhalogenid-Teilchen in Metallteilchen mit anisotroper Form zu reduzieren (erstes Herstellungsverfahren).
Die vorliegende Erfindung betrifft weiterhin ein Verfahren zur Herstellung des zuvor erwähnten polarisierenden Glasgegenstandes der vorliegenden Erfindung, umfassend das Ziehen eines Glaskörpers, der Metallhalogenid-Teilchen zusammen mit einem im wesentlichen keine Lichtstreuung bewirkenden Glaskörper enthält, während einer der Glaskörper auf den anderen gelegt wird und die Glasviskosität oberhalb von 2 x 10&sup6; Poise, aber unterhalb von 7 x 10&sup7; Poise gehalten wird, wodurch ein Verbundglas mit einer Glasschicht (Glasschichten) erhalten wird, die darin in einem orientierten Zustand dispergierte Metallhalogenid-Teilchen mit anisotroper Form enthält; und das Anwenden einer reduzierenden Behandlung auf das Verbundglas, um wenigstens einen Teil der Metallhalogenid-Teilchen in Metallteilchen mit anisotroper Form zu reduzieren (zweites Herstellungsverfahren).

KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

Figur 1 ist ein schematisches Diagramm, das das Verfahren zur Herstellung eines polarisierenden Glases der vorliegenden Erfindung zeigt.
Figur 2 ist eine schematische Ansicht, die die im Verfahren der vorliegenden Erfindung verwendete Zugvorrichtung zeigt.
Figur 3 ist eine graphische Darstellung, die eine Gaußsche Temperaturverteilung zeigt.
Figur 4 ist eine schematische Ansicht eines Isolators der vorliegenden Erfindung.
Figur 5 ist eine perspektivische Ansicht, die das Verschmelzen von Kernglas mit Oberflächenglas in den Beispielen 1 und 3 bis 6 zeigt.
Figur 6 ist eine perspektivische Ansicht, die das Verschmelzen von Kernglas mit Oberflächenglas in Beispiel 2 darstellt.

AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG

Das polarisierende Glas der vorliegenden Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß es eine Glasschicht (Glasschichten) enthält, die darin in einem orientierten Zustand dispergierte Metallteilchen mit anisotroper Form auf einem Teil oder der Gesamtheit wenigstens einer der Flächen eines im wesentlichen keine Lichtstreuung bewirkenden Trägerglases enthält (enthalten).
Die "metallischen Teilchen mit anisotroper Form", die erwähnt sein können, sind metallische Teilchen, wie Ag- oder Cu-Teilchen, mit einem Aspektverhältnis von 2:1 bis 100:1, vorzugsweise 2:1 bis 15:1. Diese Metalle sind jedoch nur veranschaulichend, und andere Metalle wie Platin und Gold können verwendet werden.
Der Begriff "Aspektverhältnis" bezeichnet ein Verhältnis von der Länge zur Breite eines metallischen Teilchens, wobei die Länge in Längsrichtung eines Teilchens verläuft und die Breite das dazu senkrechte Maß, in anderen Worten die Breite des Teilchens, ist.
Mit Hinsicht auf die Menge der im Glas dispergierten metallischen Teilchen mit anisotroper Form kann diese durch das "Volumenverhältnis, multipliziert mit der Dicke" ausgedrückte Menge vorzugsweise niedriger als 2 x 10&supmin;&sup4; mm oder niedriger sein, damit eine hohe Übertragungsgeschwindigkeit beibehalten wird, aber 2 x 10&supmin;&sup6; mm oder mehr betragen, um ein praktikables Extinktionsverhältnis zu erhalten.
Zusätzlich dazu hätte das polarisierende Glas einen höheren Durchlässigkeitsverlust, wenn die Glasschicht noch unreduzierte Metallhalogenid-Teilchen enthalten würde. Um ein polarisierendes Glas mit einem Durchlässigkeitsverlust zu erhalten, der für eine praktische Verwendung anwendbar ist, würde die Menge der in der oben erwähnten Glasschicht verbleibenden Metallhalogenid-Teilchen vorzugsweise auf weniger als 4 x 10&supmin;³ mm, ausgedrückt durch das mit der Dicke multiplizierte Volumenverhältnis, beschränkt werden.
Wenn ein polarisierendes Glas ein laminiertes Glas ist, das aus zwei Glasschichten besteht, die beide metallische Teilchen mit anisotroper Form enthalten, sollte die Menge der verbleibenden Metallhalogenid-Teilchen in den beiden Schichten die Gesamtmenge darstellen.
Der Ausdruck 1tein im wesentlichen keine Lichtstreuung bewirkendes Trägerglas" bedeutet ein Trägerglas, das im wesentlichen weder metallische Teilchen noch Halogenidteilchen enthält, die sich als deren Vorstufen verhalten. Teilchen mit einem Durchmesser von 10 nm oder darunter würden jedoch keinesfalls eine Lichtstreuung bewirken, und somit gehört ein Trägerglas, das metallische Teilchen oder Halogenidteilchen mit einem Durchmesser von 10 nm oder darunter enthält, zu einem " im wesentlichen keine Lichtstreuung bewirkenden Trägerglas".
Ausführungsformen der polarisierenden Gläser der vorliegenden Erfindung umfassen diejenigen, bei denen nur eine der Flächen des im wesentlichen keine Lichtstreuung bewirkenden Trägerglases mit einer metallische Teilchen mit anisotroper Form enthaltenden Glasschicht versehen ist, und diejenigen, bei denen beide Flächen des im wesentlichen keine Lichtstreuung bewirkenden Trägerglases mit einer metallische Teilchen mit anisotroper Form enthaltenden Glasschicht versehen sind. Die metallische Teilchen mit anisotroper Form enthaltende Glasschicht kann auf einem Teil oder allen Oberflächen des Trägerglases vorhanden sein.
Für die polarisierenden Gläser der vorliegenden Erfindung wäre es bevorzugt, daß der Brechungsindex der die "metallische Teilchen mit anisotroper Form" und das "ein im wesentlichen keine Lichtstreuung bewirkende Trägerglas" enthaltenden Glasschichten im wesentlichen gleich sind. Der Ausdruck "deren Brechungsindex im wesentlichen gleich ist" bedeutet, daß ein Reflexionsverlust aufgrund einer Differenz des Brechungsindex zwischen der Glasschicht und dem Trägerglas kaum auftritt. Wenn eine solche Differenz des Brechungsindex 0,1 oder niedriger ist, sollte der auf diese Differenz zurückzuführende Reflexionsverlust vernachlässigbar sein.
Geeignete Gläser für die Verwendung als Glasschicht und Trägerglas in der vorliegenden Erfindung sind Silicatgläser, Borosilikatgläser, Phosphatgläser, Fluorphosphatgläser, Fluoridgläser und dergleichen. Besonders bevorzugt sind Borosilikatgläser, bei denen wenigstens 80 % des Glases, bezogen auf das Gewicht, aus 28 bis 65 SiO&sub2;&sub1; 13 bis 50 % B&sub2;O&sub3;, 6 bis 13 % Al&sub2;O&sub3;, 0 bis 5 % AlF&sub3;, 7 bis 17 % Alkalimetall-Verbindungen, 0 bis 5 % Alkalimetallchloriden, 0 bis 2,5 % der Gesamtmenge Kupferoxid und Kupferhalogeniden, 0 bis 2,5 % der Gesamtmenge von Silberoxid und Silberhalogeniden, 0 bis 0,6 % SnO und 0 bis 5 % As&sub2;O&sub3; besteht.
Darüber hinaus kann es in dem polarisierenden Glas der vorliegenden Erfindung bevorzugt sein, daß sowohl der thermische Ausdehnungskoeffizient als auch die Viskosität der "metallische Teilchen mit anisotroper Form" enthaltenden Glasschicht und des "im wesentlichen keine Lichtstreuung bewirkenden Trägerglases" im wesentlichen gleich sind. Der Ausdruck "daß sowohl der thermische Ausdehnungskoeffizient als auch die Viskosität im wesentlichen gleich sind" bezieht sich auf die Werte&sub1; die, wenn die Glasschicht mit dem Trägerglas vereinigt wird, Spannungen wie die Erzeugung von Rissen im Glas nicht hervorrufen könnten. Eine Differenz der thermischen Ausdehnungskoeffizienten von höchstens 10 x 10&supmin;&sup7;/ºC und eine logarithmisch berechnete Differenz der Viskosität von höchstens 0,3 wären gewöhnlich akzeptabel.
Um den thermischen Ausdehnungskoeffizienten und die Viskosität des Trägerglases und der Glasschicht im wesentlichen aufeinander abzugleichen, sollte die Differenz der Zusammensetzung zwischen den beiden Gläsern die Anforderungen erfüllen, daß die Differenz der Inhalte aller Bestandteile mit Ausnahme der in der Glasschicht enthaltenen metallischen Teilchen auf höchstens 5 % begrenzt ist.
Bei dem polarisierenden Glas der vorliegenden Erfindung weist die Glasschicht, die "metallische Teilchen mit anisotroper Form" enthält, vorzugsweise eine Dicke von 0,4 mm oder weniger auf. Wenn das polarisierende Glas aus zwei der Glasschichten besteht, weisen beide Glasschichten vorzugsweise eine Dicke von 0,2 mm oder weniger auf. Durch Auswahl der Dicke in dem oben definierten Bereich kann eine verbleibende Menge der Metallhalogenid-Teilchen in der Glasschicht durch die üblichen Reduktionsbedingungen auf solche Mengen begrenzt werden, daß die Lichtstreuung innerhalb des praktisch akzeptablen Bereichs eingeschränkt wird.
Andererseits kann es bevorzugt sein, daß die Gesamtdicke der (einen oder beiden) Glasschicht(en) und des Trägerglases, in anderen Worten die Dicke des polarisierenden Glases, mit Hinsicht auf die Beibehaltung einer praktisch akzeptablen Stärke 0,5 mm oder mehr beträgt.
Das Verfahren zur Herstellung eines polarisierenden Glases der vorliegenden Erfindung wird jetzt unter Bezugnahme auf Figur 1 beschrieben. Fig. 1 ist ein schematisches Diagramm, das ein Beispiel des Verfahrens zur Herstellung eines polarisierenden Glases mit zwei Glasschichten darstellt, die metallische Teilchen mit anisotroper Form aufweisen.
Beim ersten Produktionsverfahren wird ein Verbundglas hergestellt, das aus einer Glasplatte besteht, die darin in einem orientierten Zustand dispergierte Metallteilchen mit anisotroper Form enthält, das integral mit einem Teil oder der Gesamtheit wenigstens einer der Flächen einer im wesentlichen keine Lichtstreuung bewirkenden Glasplatte verschmolzen ist.
Insbesondere kann dieses Verbundglas beispielsweise durch das in der zweiten Reihe von Fig. 1 dargestellte Verfahren hergestellt werden, umfassend die Schritte des (A) Ausfällens des in der Glasplatte enthaltenen Metallhalogenids in Form von Metallhalogenid-Teilchen; (B) des integralen Verschmelzens der Glasplatten (zweier Tafeln), die Metallhalogenid-Teilchen enthalten, mit einer im wesentlichen keine Lichtstreuung bewirkenden Glasplatte; und danach (C) des Streckens der resultierenden Glasplatte mit den Glasschichten, die Metallhalogenid-Teilchen enthalten.
Die oben erwähnten drei Schritte würden vorzugsweise in der obigen Sequenz durchgeführt.
Wenn Schritt (C) des Streckens einer Glasplatte Schritt (B) des integralen Verschmelzens der Glasplatten vorausgeht, ist es wahrscheinlich, daß die Metallhalogenid-Teilchen während des Verschmelzens verformt werden oder daß die gestreckten Teilchen ihre ursprüngliche Form wieder einnehmen, so daß die Temperatursteuerung oft schwierig ist.
Schritt (B) des integralen Verschmelzens einer Metallhalogenid-Teilchen enthaltenden Glasplatte mit einer im wesentlichen keine Lichtstreuung bewirkenden Glasplatte kann vorzugsweise bei einer Temperatur durchgeführt werden, die die Fließgrenze wenigstens eines der Gläser um 0 bis 250 ºC überschreitet. Bei einer Temperatur, die die Fließgrenze um mehr als 250 ºC überschreitet, würden die Erweichungsgeschwindigkeiten der Gläser ungünstig beschleunigt, was zu einer Verformung des Glases führt. Andererseits kann bei einer Temperatur unterhalb der Fließgrenze ein zufriedenstellendes Verschmelzen der Gläser nicht erreicht werden.
Das Verbundglas könnte auch durch eine Sequenz hergestellt werden, die von der oben beschriebenen verschieden ist.
Wie zum Beispiel in der ersten Reihe in Fig. 1 dargestellt ist, kann ein Verbundglas beispielsweise durch die Sequenz hergestellt werden, die die Schritte des: (B) integralen Verschmelzens einer Metallhalogenid-Teilchen enthaltenden Glasplatte mit einer im wesentlichen keine Lichtstreuung bewirkenden Glasplatte; (A) des Ausfällens des in der Glasplatte enthaltenen Metallhalogenids in Form von Metallhalogenid-Teilchen und danach (C) des Streckens der resultierenden Glasplatte mit den Metallhalogenid-Teilchen enthaltenden Glasschichten umfaßt.
Alternativ kann Schritt (A) des Ausfällens des in Form von Metallhalogenid-Teilchen in der Glasplatte enthaltenen, metallischen Halogenids gleichzeitig mit Schritt (B) des integralen Verschmelzens einer Metallhalogenid-Teilchen enthaltenden Glasplatte mit einer im wesentlichen keine Lichtstreuung bewirkenden Glasplatte durchgeführt werden.
Halogene, die in den Metallhalogeniden enthalten sein können, umfassen Chlor, Brom und Iod. Metallhalogenide, die erwähnt werden können, sind Silberchlorid, Silberbromid, Silberiodid, Kupferchlorid, Kupferbromid, Kupferiodid, Goldchlorid, Goldbromid, Goldiodid, Platinchlorid, Platinbromid, Platiniodid und dergleichen. Gläser, die darin dispergierte Metallhalogenid-Teilchen enthalten, können leicht durch ein beliebiges der herkömmlichen Verfahren hergestellt werden.
In der im wesentlichen keine Lichtstreuung bewirkenden Glasplatte bedeutet der Ausdruck "die im wesentlichen weder metallische Teilchen noch Metallhalogenid-Teilchen enthält", daß die Glasplatte weder metallische Teilchen noch Metallhalogenid-Teilchen außer denen enthält, die als Verunreinigungen in die Zusammensetzung der Glasplatte einbezogen sind.
Die Reduktionsbehandlung des Verbundglases kann durch das Anwenden eines herkömmlichen Verfahrens mit den herkömmlichen Bedingungen als solche durchgeführt werden. Mit Hinsicht auf die Verminderung der Lichtstreuung kann es bevorzugt sein, neben der Oberfläche der Glasplatte enthaltene Metallhalogenid-Teilchen so weit wie möglich in metallische Teilchen mit anisotroper Form zu reduzieren, wodurch die Menge verbleibender Metallhalogenid-Teilchen unterhalb der oben definierten 4 x 10&supmin;³ mm, ausgedrückt als mit der Dicke multipliziertes Volumenverhältnis, beschränkt wird.
Die Reduktionsbehandlung kann z.B. durch eine Wärmebehandlung des Verbundglases in einer Atmosphäre aus reduzierendem Gas durchgeführt werden. Reduzierende Gase, die verwendet werden können, sind gasförmiger Wasserstoff, CO-CO&sub2;-Gas und dergleichen. Die Reduktionsbedingungen können in Abhängigkeit von der Beschaffenheit der zu reduzierenden Metallhalogenide variiert werden. Bei der Bestimmung der Reduktionstemperatur sollte berücksichtigt werden, daß eine übermäßig hohe Temperatur eine Rückformung der metallischen Teilchen in eine kugelförmige Form bewirken kann. Wenn beispielsweise ein Kupferhalogenid verwendet wird, würde eine Temperatur von etwa 350 bis 550 ºC richtig ausgewählt. Die Reduktionsdauer kann nach Bedarf unter Berücksichtigung der Temperatur und des Reduktionsgrads bestimmt werden und kann gewöhnlich 30 min bis 10 h betragen.
Nach dem zweiten Herstellungsverfahren der vorliegenden Erfindung, dem Streckverfahren, wird insbesondere das Ziehverfahren verwendet.
Das Ziehen wird mit den beiden Glaskörpern gleichzeitig durchgeführt, wobei der die Metallhalogenid-Teilchen enthaltende Glaskörper auf dem im wesentlichen keine Lichtstreuung bewirkenden Glaskörper angeordnet wird. Um ein polarisierendes Glas herzustellen, bei dem das im wesentlichen keine Lichtstreuung bewirkende Trägerglas auf beiden Oberflächen mit einer darin in einem orientierten Zustand dispergierte Metallteilchen mit anisotroper Form enthaltenden Glasschicht versehen wird, wird das Ziehen durchgeführt, indem ein Metallhalogenid-Teilchen enthaltender Glaskörper auf jede der gegenüberliegenden Flächen eines im wesentlichen keine Lichtstreuung bewirkenden Glaskörpers auf das gesamte Glas aufgetragen wird.
Durch Anwendung des Ziehverfahrens kann das Verschmelzen und Strecken der Glaskörper gleichzeitig durchgeführt werden, während das Reißen des Glases vermieden wird, wodurch auf eine zuverlässige Weise ein Verbundglas erhalten werden kann, das eine Vorstufe eines polarisierenden Glases darstellt.
Das Ziehen wird durchgeführt, während die Glasviskosität auf über 2 x 10&sup6; Poise, aber unter 7 x 10&sup7; Poise gehalten wird. Durch das Ziehen eines Glases mit einer Viskosität in dem oben definierten Bereich kann das Glas gestreckt werden, während ein Reißen des Glases verhindert wird. Daher wird das Ziehen in einem Zustand durchgeführt, der sowohl dem das Metallhalogenid-Teilchen enthaltenden Glas als auch dem im wesentlichen keine Lichtstreuung bewirkenden Glas die Viskosität in dem obigen Bereich verleiht.
Wenn die Viskosität weniger als 2 x 10&sup6; Poise beträgt, könnten Metallhalogenid-Teilchen die Temperatur der Hitzebehandlung zu ihrer Ausfällung erreichen, so daß metallische Teilchen im Verlauf des Streckens zum Wachsen gezwungen werden, wodurch ein langgestrecktes polarisierendes Glas mit gleichmäßigen Polarisationseigenschaften in Längsrichtung durch Ziehen nicht erreicht werden kann. Experimente haben weiterhin gezeigt, daß, wenn das Glas eine so niedrige Viskosität aufweist, die Anwendung einer ausreichenden Spannung (Zugkraft) zum Strecken der Halogenidteilchen schwierig ist. Andererseits kann Glas bei einer Viskosität von über 7 x 10&sup7; Poise seine Erweichungstemperatur nicht erreichen, und somit kann die Wahrscheinlichkeit des Auftretens eines Reißens während des Ziehens nachteilig erhöht werden.
Die Viskosität des Glases liegt während des Ziehens vorzugsweise im Bereich von 7 x 10&sup6; Poise bis 4 x 10&sup7; Poise. Da die Viskosität von Glas mit der Beschaffenheit und der Temperatur des Glases variieren kann, sollte die Temperatur, die dem Glas in dem oben definierten Bereich Viskosität verleiht, in Abhängigkeit von der Beschaffenheit des Glases ausgewählt werden.
Der Grad des Ziehens kann auf geeignete Weise in Abhängigkeit von dem erwünschten Aspektverhältnis der Metallhalogenid- Teilchen ausgewählt werden. Dieses Aspektverhältnis kann seinerseits nach Bedarf ausgewählt werden, indem das erwünschte Aspektverhältnis der nach der Reduktion zu erhaltenden metallischen Teilchen betrachtet wird. Zum Beispiel können durch die Auswahl von Metallhalogenid-Teilchen mit einem Aspektverhältnis von 10:1 bis 500:1 metallische Teilchen mit einem Aspektverhältnis von 2:1 bis 100:1 erhalten werden.
Aufgrund der Dicke von nur 0,5 mm oder weniger, die dem gezogenen, metallische Teilchen mit anisotroper Form enthaltenden Verbundglas verliehen wird, kann das Glas mit einer ungewöhnlich hohen Wirksamkeit abgekühlt werden, und somit ist es möglich, das Zurückkehren der länglichen Metallhalogenid- Teilchen in eine kugelförmige Form zu verhindern. Die Dicke des gezogenen Glases kann noch mehr bevorzugt 0,1 mm bis 0,4 mm betragen. Darüber hinaus können dadurch, daß dem gezogenen Glas eine Dicke von 0,4 mm oder weniger verliehen wird, Metallhalogenid-Teilchen bei der anschließenden Reduktionsbehandlung relativ leicht zu metallischen Teilchen reduziert werden, wodurch der Gehalt der verbleibenden Metallhalogenid- Teilchen vorteilhaft vermindert wird und der Durchlässigkeitsverlust vermindert wird.
Von dem Gesichtspunkt aus, daß ein optischer Isolator der Endgebrauch des Verbundglases ist, weist dieser vorzugsweise einen Querschnitt in Form eines Rechtecks oder eines angenäherten Rechtecks auf. Der Begriff "angenähertes Rechteck" umfaßt hier auch eine Ellipse. Die Querschnittsform kann auf geeignete Weise in Abhängigkeit von der als Endprodukt erforderlichen Form des polarisierenden Glases ausgewählt werden. Der Begriff "Rechteck" bedeutet im allgemeinen ein regelmäßiges Quadrat oder Rechteck.
Der oben erwähnte Schritt des Ziehens kann vorzugsweise in einem solchen Zustand durchgeführt werden, daß eine Spannung von 50 kg/cm² bis 600 kg/cm² auf ein Glas ausgeübt wird. Das Ziehen unter einer Spannung in diesem Bereich ermöglicht es, das Reißen des Glases zu verhindern und Metallhalogenid-Teilchen auf einen erwünschten Grad zu dehnen. Wenn die Spannung niedriger als 50 kg/cm² ist, können Metallhalogenid-Teilchen nicht so gedehnt werden, daß sie ein Aspektverhältnis von 10:1 oder mehr erreichen, und somit ist es schwierig, ein polarisierendes Glas mit einer Wellenlänge des Absorptionsmaximums im Infrarotbereich zu erhalten. Wenn die Spannung andererseits 600 kg/cm² überschreitet, kann eine Spannung auf das Glas einwirken, die die maximale praktische Reißkraft überschreitet, und somit ist ein Reißen des Glases wahrscheinlich.
Durch die Durchführung des Ziehens unter den oben definierten Bedingungen kann ein Verbundglas erhalten werden, das mit einer Glasschicht versehen ist, in der Metallhalogenid-Teilchen mit einem erwünschten Aspektverhältnis dispergiert sind. Metallhalogenid-Teilchen sollten im anschließenden Schritt zu metallischen Teilchen reduziert werden, und während einer solchen Reduktion nimmt das Volumen von Teilchen ab. Folglich kann das Aspektverhältnis von Metallhalogenid-Teilchen vorzugsweise bestimmt werden, indem das nach der Reduktion zu erhaltende Aspektverhältnis betrachtet wird.
Gemäß diesem Verfahren kann, was den Brechungsindex, den thermischen Ausdehnungskoeffizienten und die Erweichungstemperatur der Glaskörper betrifft, eine Abstimmung der jeweiligen Gläser möglich sein, und somit könnte eine in der Wärme verschmolzene Fläche erhalten werden, die weder einen Reflexionsverlust noch eine Verzerrung verursacht. Alternativ kann es möglich sein, ein Glas mit derselben Zusammensetzung wie der des polarisierenden Glases mit Ausnahme der Metallhalogenid-Teilchen herzustellen, und das erhaltene Glas kann als die keine Metallhalogenid-Teilchen enthaltende Glasplatte verwendet werden.
Eine Ausführungsform der Ziehvorrichtung, die zur Verwendung in der vorliegenden Erfindung angepaßt ist, ist in Figur 2 dargestellt.
In Figur 2 bezeichnet die Bezugszahl 1 einen Glas-Vorformling, der aus einem Metallhalogenid-Teilchen enthaltenden Glaskörper und einem Glaskörper, in dem im wesentlichen keine Lichtstreuung auftritt, besteht, wobei beide nebeneinander angeordnet werden.
Flächen der thermisch zu verschmelzenden Glaskörper wurden vorzugsweise optisch poliert. Vorzugsweise wurden die Flächen, die die Oberflächen des resultierenden Verbundglases bilden sollen (die Flächen, die denjenigen gegenüberliegen, die durch das Ziehen miteinander verschmolzen werden sollen), ebenfalls poliert.
Der Vorformling 1 wird mit einem Draht auf eine nach unten versetzbare Weise unter einer Zufuhr-Vorrichtung 2 gehalten. Der Vorformling 1 wird an seiner Spitze im Heizofen 3 erweicht und wird von seinem vorderen Ende her mit einer Zugvorrichtung 4 nach unten gezogen. Als Folge dieses Ziehens wird der Glas- Vorformling in ein bandförmiges Verbundglas 5 mit einer Glasschicht umgewandelt, in der längliche Metallhalogenid-Teilchen dispergiert sind. Das bandförmige Verbundglas 5 wird weiter aus dem Heizofen 3 herausgeführt und dann schnell mit Außenluft abgekühlt.
An der zylindrischen Haube 6, die oberhalb des Heizofens 3 angeordnet ist, ist der obere Deckel 7 montiert, der mit einer Öffnung für die Durchführung des Kabels versehen ist, das die Zufuhr-Vorrichtung 2 mit dem Vorformling 1 verbindet. Die Haube 6 und der Deckel 7 dienen zum Verhindern eines Reißens des Glases aufgrund einer plötzlichen Temperaturerhöhung und zur Vermeidung einer Wärmestreuung aus dem Heizofen 3. Die Innentemperatur des Heizofens 3 wird durch eine nicht dargestellte Temperatursteuer-Einheit geregelt, so daß die Viskosität des in im Heizofen angeordneten Vorformlings 1 auf geeignete Weise geregelt werden kann.
Durch die Steuerung der Zufuhrgeschwindigkeit der Zufuhr- Vorrichtung 2 sowie der durch die Ziehvorrichtung 4 ausgeübten Ziehgeschwindigkeit und Zugkraft kann ein bandförmiges, mit einer Glasschicht versehenes Glas erhalten werden, in dessen Glasschicht Metallhalogenid-Teilchen mit einem erwünschten Aspektverhältnis dispergiert sind.
Der in dem Ziehverfahren der vorliegenden Erfindung verwendete Ziehofen weist vorzugsweise eine Gaußsche Temperaturverteilung auf. Eine Gaußsche Temperaturverteilung ist in Fig. 3 dargestellt. In einem Ziehofen mit einer Gaußschen Temperaturverteilung kann eine Verformung möglich sein, indem der Punkt der Höchsttemperatur des Ofens auf den Punkt eingestellt wird, an dem eine Verformung des Vorformlings auftritt. Da die Innentemperatur des Ofens in dem Maß abnimmt, in dem der Abstand vom Punkt der Höchsttemperatur zunimmt, kann die Temperatur eines Verbundglases während seiner Bewegung rasch abnehmen. Am Punkt der Höchsttemperatur kann Glas gestreckt werden, wobei es eine Viskosität beibehält, die kein aufgrund des Streckens erfolgendes Reißen des Glases verursacht. Darüber hinaus kann ein schnelles Abkühlen wirksam verhindern, daß die gestreckten Metallhalogenid-Teilchen in eine kugelförmige Form zurückkehren.
Da die Abkühlgeschwindigkeit eines Verbundglases mit der Temperaturverteilung im Ofen und der Ziehgeschwindigkeit variieren kann, können geeignete Bedingungen bestimmt werden, indem die beiden nach Bedarf aufeinander eingestellt werden. Vorzugsweise wird das nach dem Ziehen erhaltene Verbundglas innerhalb von 120 s von dem Punkt, an dem die Verformung des Glases beginnt, bis zu dem Punkt bewegt, an dem es von einer Atmosphäre von 100 ºC umgeben ist. Noch mehr bevorzugt wird das Verbundglas innerhalb von 60 s zu dem Punkt bewegt, der von einer Atmosphäre von 100 ºC umgeben ist.
Zusätzlich dazu hängt die Abkühlgeschwindigkeit des erhaltenen Glases nach dem Ziehen von der Gesamtdicke des Verbundglases ab. Somit kann die Gesamtdicke auf geeignete Weise 2 mm oder weniger, vorzugsweise 1 mm oder weniger betragen.
Jetzt wird der optische Isolator der vorliegenden Erfindung beschrieben.
Der optische Isolator der vorliegenden Erfindung umfaßt als Komponenten ein Faraday-Rotationselement und mindestens einen Polarisator, vorzugsweise umfaßt er als Komponenten ein Faraday-Rotationselement, zwei Polarisatoren und einen Magneten, wobei der Polarisator aus dem oben beschriebenen polarisierenden Glas der vorliegenden Erfindung hergestellt ist. Fig. 4 ist eine schematische Ansicht eines aus polarisierenden Gläsern 11 und 12, einer magnetischen Granat-Membran 13 und Magneten der Sm-Co-Serie 14a und 14b bestehenden Isolators. Einfallendes Licht fällt auf der Seite des polarisierenden Glases 11 ein.
Der Isolator der vorliegenden Erfindung ist ein außergewöhnlich hervorragender optischer Isolator mit sowohl einem verbesserten Isolationsverhältnis als auch einem verminderten Durchlässigkeitsverlust.
Die Beschaffenheit und die Größe des in dem polarisierenden Glas enthaltenen Metalls sowie dessen Aspektverhältnis kann in Abhängigkeit von der zu polarisierenden Wellenlänge nach Bedarf modifiziert werden.
Gemäß der Erfindung kann ein polarisierendes Glas mit polarisierenden Eigenschaften, die mit denen von herkömmlichen polarisierenden Gläsern vergleichbar sind, zusammen mit einem in hohem Maße verminderten Durchlässigkeitsverlust und einer praktikablen Stärke sowie das Produktionsverfahren dafür verfügbar gemacht werden.
Darüber hinaus kann dadurch, daß der thermische Ausdehnungskoeffizient, der Brechungsindex und die Viskosität des Trägerglases und des die Teilchen mit anisotroper Form enthaltenden Glasschicht im wesentlichen gleich hergestellt werden, der an der Grenzfläche der Gläser aufgrund der Differenz der jeweiligen Brechungsindices auftretende Durchlässigkeitsverlust verhindert werden, und weiterhin ist es möglich, sie leicht zu verbinden, ohne eine Spannung an der Grenzfläche der Gläser zu verursachen.
Das erste Produktionsverfahren der vorliegenden Erfindung ermöglicht die Herstellung eines polarisierenden Glases durch ein relativ einfaches Verfahren, wodurch eine niedrigere Investition in die Vorrichtung ermöglicht wird. Zusätzlich dazu kann durch die Lagerung von Vorformlingen als Vorrat eine schnelle Reaktion auf eine Anfrage ermöglicht werden.
Weiterhin ist durch die Auswahl der Temperatur für das integrale Verschmelzen bei einer die Fließgrenze des Glases um 0 bis 250 ºC überschreitenden Temperatur eine zuverlässige integrale Verschmelzung möglich.
Gemäß dem zweiten Herstellungsverfahren, bei dem ein Ziehverfahren eingesetzt wird, kann es möglich sein, die Glaskörper gleichzeitig zu verschmelzen und zu strecken, wodurch zuverlässig ein Verbundglas erhalten wird, das eine Vorstufe für ein polarisierendes Glas darstellt, während es - wie unten beschrieben - das Reißen des Glases verhindert.

BEISPIELE

Die Beispiele der vorliegenden Erfindung werden unter Bezugnahme auf die begleitenden Zeichnungen ausführlich beschrieben.
In diesen Beispielen wird eine Glasschicht, die Cu- oder Ag- Halogenid-Teilchen enthält, als Oberflächenglas bezeichnet, während ein Trägerglas, das im wesentlichen keine Cu- oder Ag- Halogenid-Teilchen enthält, als Kernglas bezeichnet wird.

BEISPIEL 1

Um ein Glas mit der aus 57,5 % SiO&sub2;, 19,5 % B&sub2;O&sub3;, 8,9 % Al&sub2;O&sub3;, 2,0 % AlF&sub3;, 9,8 % Na&sub2;O, 1,4 % NaCl, 0,8 % CuCl und 0,1 % SnO bestehenden Zusammensetzung, bezogen auf Gew.-%, herzustellen, wurde ein SiO&sub2;, H&sub3;BO&sub3;, Al(OH)&sub3;, Na&sub2;CO&sub3;, NaCl, AlF&sub3;, CuCl, SnO und weiteres umfassendes Ausgangsmaterial in einen 3 l Platintiegel eingeführt und durch Erwärmen auf 1450 ºC geschmolzen, und dann wurde das geschmolzene Material in eine Graphitform gegossen und allmählich auf Raumtemperatur abgekühlt. Das resultierende Glas wurde 1 h lang bei 700 ºC wärmebehandelt, um Kupferhalogenid-Teilchen von etwa 70 nm auszufällen. Eine Probe von 1 x 10 x 100 mm wurde ausgeschnitten, wodurch ein Oberflächenglas erhalten wurde. Es wurde ein weiteres Glas mit der oben definierten Zusammensetzung mit Ausnahme von CuCl hergestellt, aus dem eine Probe von 4 x 10 x 100 mm ausgeschnitten wurde, wodurch ein Kernglas erhalten wurde. Beide Gläser wiesen eine Fließgrenze von 550 ºC auf.
Die erhaltenen Gläser wurden einem Oberflächen-Polieren unterzogen, und dann wurde - wie in Fig. 5 dargestellt - eine Platte aus Kernglas 8 zwischen zwei Platten aus Oberflächenglas 9 angeordnet und 20 min lang bei 650 ºC gehalten, wodurch sie miteinander verschmolzen wurden.
Der so erhaltene Glas-Vorformling wurde, während die Temperatur neben seinem unteren Ende auf 600 ºC gehalten wurde (die Temperatur, die sowohl dem Oberflächenglas als auch dem Kernglas eine Viskosität von 2 x 10&sup9; Poise verlieh) mit einer Geschwindigkeit von 150 mm/min mit einer mittleren Spannung von 400 kg/cm² in der durch den Pfeil A angezeigten Richtung gestreckt, bis der Glas-Vorformling einen Querschnitt von 1,2 x 2,0 mm einnahm.
Dann wurde das resultierende Glas oberflächenpoliert, um eine Dicke von 0,1 mm von beiden seiner Flächen zu entfernen, wodurch dem Glas eine Dicke von 1 mm gegeben wurde (jedes Oberflächenglas war 0,1 mm dick, und das Kernglas war 0,8 mm dick). Danach wurde dieses Glas 3 h lang bei 400 ºC in einer Wasserstoffatmosphäre reduziert, um Teilchen aus metallischem Kupfer (Aspektverhältnis 6:1) auszufällen, wodurch ein polarisierendes Glas der vorliegenden Erfindung erhalten wurde. Das erhaltene polarisierende Glas wies bei den Wellenlängen von 1,31 um und 1,55 um ein Extinktionsverhältnis und einen Durchlässigkeitsverlust auf, die in Tabelle 1 dargestellt sind.

VERGLEICHSBEISPIEL 1

Ein polarisierendes Glas mit einer Dicke von 1 mm, das darin in einem orientierten Zustand dispergierte Teilchen aus metallischem Kupfer enthielt (Aspektverhältnis 6:1), wurde unter Bedingungen hergestellt, die zu denen von Beispiel 1 ähnlich waren, mit der Ausnahme, daß das Ausgangsmaterial ausschließlich aus einem Oberflächenglas bestand. Die Polarisierungs- Eigenschaften wurden auf dieselbe Weise wie in Beispiel 1 gemessen. Die Ergebnisse sind in Tabelle 1 dargestellt. Tabelle 1
Das Aspektverhältnis wurde durch das Beobachten von metallischen Teilchen mit einem Elektronenmikroskop bestimmt, indem 100 Teilchen willkürlich ausgewählt wurden, dann das Verhältnis von der Länge zur Breite eines jeden Teilchens gemessen und die Werte gemittelt wurden. Der Durchlässigkeitsverlust eines polarisierenden Glases mit einer AR-Beschichtung wurde berechnet, indem die gemessene Übertragungsgeschwindigkeit in die folgende Gleichung eingesetzt wurde:
Durchlässigkeitsverlust L = -10 x log&sub1;&sub0; (Tp/100)
Um das Extinktionsverhältnis zu bestimmen, wurde durch das Drehen einer Probe, während die Probe mit linear polarisiertem Licht bestrahlt wurde, die Übertragungsgeschwindigkeit (Tp%) von einfallenden Licht mit einer Polarisierungsebene, die senkrecht zur Längsachse des Teilchens lag, und die Übertragungsgeschwindigkeit (Th%) von einfallendem Licht, dessen Polarisierungsebene parallel zur Längsachse des Teilchens war, gemessen, und die gemessenen Werte wurden zur Berechnung des Extinktionsverhältnisses in die folgende Formel eingesetzt:
Extinktionsverhältnis E = +10 x log&sub1;&sub0; (Tp/Th)
Aus den in Tabelle 1 dargestellten Ergebnissen kann festgestellt werden, daß das polarisierende Glas der vorliegenden Erfindung relativ zum herkömmlichen polarisierenden Glas (Vergleichsbeispiel 1) eine Verbesserung des Durchlässigkeitsverlusts von 25 % erreicht hat.

BEISPIEL 2

Um ein Glas mit der aus 57,5 % SiO&sub2;, 19,5 % B&sub2;O&sub3;, 8,9 % Al&sub2;O&sub3;, 2,0 % AlF&sub3;, 9,8 % Na&sub2;O, 1,4 % NaCl und 0,8 % AgCl bestehenden Zusammensetzung, bezogen auf Gew.-%, herzustellen, wurde ein SiO&sub2;, H&sub3;BO&sub3;&sub1; Al(OH)&sub3;, Na&sub2;CO&sub3;, NaNO&sub3;, NaCl, AlF&sub3;, AgCl und weiteres umfassendes Ausgangsmaterial in einen 3 l Platintiegel eingeführt und durch Erwärmen auf 1450 ºC geschmolzen, und dann wurde das geschmolzene Material in eine Graphitform gegossen und allmählich auf Raumtemperatur abgekühlt. Das resultierende Glas wurde 1 h lang bei 700 ºC wärmebehandelt, um Silberhalogenid-Teilchen von etwa 70 nm auszufällen. Eine Probe von 2 x 10 x 100 mm wurde ausgeschnitten, wodurch ein Oberflächenglas erhalten wurde. Es wurde ein weiteres Glas mit der oben definierten Zusammensetzung mit Ausnahme von AgCl hergestellt, aus dem eine Probe von 4 x 10 x 100 mm ausgeschnitten wurde, wodurch ein Kernglas erhalten wurde. Beide Gläser wiesen eine Fließgrenze von 550 ºC auf.
Die erhaltenen Gläser wurden einem Oberflächen-Polieren unter zogen, und dann wurde - wie in Fig. 6 dargestellt - das Oberflächenglas 9 auf Kernglas 8 angeordnet und 20 min lang bei 650 ºC gehalten, wodurch die Gläser miteinander verschmolzen wurden.
Der so erhaltene Glas-Vorformling wurde, während die Temperatur neben seinem unteren Ende auf 600 ºC gehalten wurde (die Temperatur, die sowohl dem Oberflächenglas als auch dem Kernglas eine Viskosität von 2 x 10&sup6; Poise verlieh) mit einer Geschwindigkeit von 150 mm/min mit einer mittleren Spannung von 400 kg/cm² in der durch den Pfeil A angezeigten Richtung gestreckt, bis der Glas-Vorformling einen Querschnitt von 1,2 x 2,0 mm einnahm.
Dann wurde das resultierende Glas oberflächenpoliert, um eine Dicke von 0,1 mm von beiden seiner Flächen zu entfernen, wodurch dem Glas eine Dicke von 1 mm gegeben wurde (das Oberflächenglas war 0,3 mm dick, und das Kernglas war 0,7 mm dick). Danach wurde dieses Glas 6, 8 h lang bei 440 ºC in einer Wasserstoffatmosphäre reduziert, um Teilchen aus metallischem Silber (Aspektverhältnis 6:1) auszufällen, wodurch ein polarisierendes Glas der vorliegenden Erfindung erhalten wurde. Das erhaltene polarisierende Glas wies bei den Wellenlängen von 1,31 um und 1,55 um ein Extinktionsverhältnis und einen Durchlässigkeitsverlust auf, die in Tabelle 2 dargestellt sind.

VERGLEICHSBEISPIEL 2

Ein polarisierendes Glas mit einer Dicke von 1 mm, das ausschließlich aus einem Oberflächenglas bestand und in einem orientierten Zustand dispergierte Teilchen aus metallischem Silber enthielt (Aspektverhältnis 6:1), wurde unter Bedingungen hergestellt, die zu denen von Beispiel 2 ähnlich waren, mit der Ausnahme, daß die Reduktionsdauer auf 1,7 h eingestellt wurde, um eine reduzierte Schicht mit derselben Gesamtdicke zu erhalten. Die Polarisierungs-Eigenschaften wurden auf dieselbe Weise wie in Beispiel 2 gemessen. Die Ergebnisse sind in Tabelle 2 dargestellt. Tabelle 2

BEISPIELE 3 BIS 6

Bei jedem dieser Beispiele wurde ein polarisierendes Glas auf eine zu Beispiel 1 und 2 ähnliche Weise hergestellt, und das Aspektverhältnis und der Durchlässigkeitsverlust bei den Wellenlängen 1,31 hm und 1,55 um wurden auf dieselbe Weise wie bei den Beispielen 1 und 2 bestimmt. Tabelle 3 zeigt die Zusammensetzungen des Oberflächenglases und des Kernglases, die bei jedem dieser Beispiele hergestellt wurden, Tabelle 4 zeigt die Bedingungen, unter denen jedes polarisierende Glas hergestellt wurde, und Tabelle 5 zeigt deren polarisierende Eigenschaften. In diesen Tabellen wurde die Viskosität durch das Eindringverfahren bestimmt, bei dem die Eindringgeschwindigkeit einer Stoßvorrichtung in Glas gemessen wurde. Tabelle 3 Tabelle 4
* Bei den Viskositäten des Streckens und Verschmelzens sind diejenigen der Kerngläser angegeben. Tabelle 5
Obwohl in den Beispielen nur das Streckverfahren zur Erhöhung des Aspektverhältnisses der Metallhalogenid-Teilchen beschrieben wird, kann auch das Extrusionsverfahren in der vorliegenden Erfindung angewandt werden. Durch das Ziehverfahren können jedoch längliche Metallhalogenid-Teilchen mit einer kleineren Größe erhalten werden, wodurch der Verlust im Bereich mit einer kürzeren Wellenlänge verbessert wird, und somit ist seine Anwendung bevorzugter.
Bedingungen für das Ausfällen von Metallhalogeniden, Bedingungen für das Verschmelzen des Oberflächenglases mit dem Kernglas, Bedingungen für das Strecken sowie Bedingungen für die Reduktion können in Abhängigkeit von der oben definierten Glaszusammensetzung variieren. Mit Hinsicht auf die Bedingungen für das Verschmelzen des Oberflächenglases mit dem Kernglas sollte die Temperatur für das Verschmelzen um 0 bis 250 ºC, vorzugsweise um 50 bis 100 ºC höher als die Fließgrenze wenigstens eines der Gläser sein. Das Strecken kann vorzugsweise bei der Temperatur durchgeführt werden, die dem Glas eine Viskosität von 1 x 10&sup4; Poise bis 1 x 10¹¹ verleiht.

BEISPIEL 7

(1) Herstellung des Vorformlings

Ein Glas mit der aus 59,9 % SiO&sub2;, 2 % AlF&sub3;, 6,8 % Al&sub2;O&sub3;, 20 % B&sub2;O&sub3;&sub1; 9,7 % Na&sub2;O, 1 % NaCl, 0,8 % CuCl und 0,1 % SnO bestehenden Zusammensetzung wurde in einem 5 l Platin-Tiegel auf 1410 ºC erwärmt, wobei sie schmolz, und dann in eine Form gegossen und allmählich auf 470 ºC abgekühlt, wodurch ein Glasblock gebildet wurde. Eine Probe mit einer erwünschten Größe wurde aus dem resultierenden Glasblock geschnitten und dann 60 min bei 765 ºC wärmebehandelt, wodurch ein Glas erhalten wurde, das Kupferchlorid-Teilchen mit einem mittleren Teilchendurchmesser von etwa 130 nm enthielt. Das resultierende Glas wurde zu einer Glasplatte (20 mm x 1 mm x 220 mm) weiterverarbeitet.
Eine weitere, nicht wärmebehandelte Glasplatte (20 mm x 6 mm x 220 mm), die keine Kupferchlorid-Teilchen enthielt, wurde ebenfalls hergestellt.

(2) Ziehen

Ein Glas-Vorformling wurde hergestellt, indem eine Tafel der oben hergestellten, nicht wärmebehandelten Glasplatte zwischen zwei Tafeln der Kupferchlorid enthaltenden Glasplatte angeordnet wurde und der erhaltene Vorformling dann in der in Fig. 2 dargestellten Vorrichtung gestreckt wurde.
Der Vorformling 1 wurde an der Zufuhrvorrichtung 2 montiert (wobei das obere Ende des Vorformlings 1 mit einem Draht am unteren Ende der Zufuhrvorrichtung 2 aufgehängt wurde). Vorformling 1 wurde so angeordnet, daß sein unteres Ende etwa 50 mm über das untere Ende des Heizofens 3 reichte. Die Innentemperatur des Heizofens 3 wurde mit einer nicht dargestellten Temperaturregeleinheit auf 710 ºC erhöht. (Hier bedeutet der Begriff "Innentemperatur" den Höchstwert der Temperatur, und der Höchstwert befindet sich in der Nähe des Mittelpunkts der Höhe des Ofens. Der Begriff "Innentemperatur" bedeutet hier nach den Höchstwert der Temperatur. Ein Draht wurde um das untere Ende des Vorformlings 1 gewickelt, und nachdem die Innentemperatur von Ofen 3 das Plateau erreicht hatte, wurde mit dem Dehnen des Glases durch das Belasten des Drahts begonnen.
Das gestreckte, bandförmige Glas wurde zwischen Doppelgurt- Walzen gehalten, die als Zugvorrichtung 4 dienten, und die Innentemperatur des Heizofens 3 wurde auf 690 ºC eingestellt, was die Erweichungstemperatur des Glases (Viskosität des Glases: v = 2 x 10&sup6; Poise) um 15 ºC überstieg. Nachdem die Temperatur das Plateau erreicht hatte, wurde das bandförmige Glas kontinuierlich gestreckt, indem mit Hilfe der Walzen eine Zugkraft auf das untere Ende des Glases ausgeübt wurde. Die Zufuhrgeschwindigkeit der Zufuhrvorrichtung 2 betrug 6 mm/min, die Zuggeschwindigkeit der Zugvorrichtung 4 betrug 60 cm/min, und die Belastung betrug 1600 g (Spannung: 100 kg/cm²).
Das erhaltene bandförmige Glas wies einen Querschnitt mit einer Größe von 2 mm x 0,8 mm (Breite x Dicke) auf. Das mittlere Aspektverhältnis der in dem Oberflächenglas erhaltenen Kupferchlorid-Teilchen betrug etwa 30:1, wie mit einem Transmissions-Elektronenmikroskop festgestellt wurde.

(3) Reduktion

Das resultierende bandförmige Glas wurde dann 4 h lang bei 430 ºC in einer Atmosphäre aus gasförmigem Wasserstoff wärmebehandelt, wodurch ein polarisierendes Glas erhalten wurde (das mittlere Aspektverhältnis der Kupferteilchen betrug 5:1). Dieses polarisierende Glas wies ein Extinktionsverhältnis von 48 dB auf (bei einer Wellenlänge von 1,31 um). Die Dicke jedes der Oberflächengläser betrug 0,1 mm, und das die Zwischenschicht der dreischichtigen Struktur darstellende Trägerglas wies eine Dicke von 0, 6 mm auf. Da das Trägerglas im wesentlichen keine Kupferchlorid-Teilchen enthielt, war keine auf das Vorhandensein von Kupferchlorid-Teilchen im Zwischenteil zurückzuführende Lichtstreuung vorhanden, wodurch der Durchlässigkeitsverlust vermindert werden konnte. Der Durchlässigkeitsverlust bei einer Wellenlänge von 1,31 um betrug 0,10 dB.

VERGLEICHSBEISPIEL 3

Auf eine zu der von Beispiel 1 ähnliche Weise wurde ein Glas- Vorformling in Form einer Platte (20 mm x 8 mm x 220 mm) hergestellt, der Kupferchlorid-Teilchen mit einem mittleren Teilchendurchmesser von 130 nm enthielt. Das Strecken wurde auf dieselbe Weise wie in Beispiel 7 durchgeführt&sub1; außer daß der Ausgangs-Vorformling aus einer Tafel der erhaltenen Glasplatte bestand und die Temperatur 680 ºC betrug (was 5 ºC höher als die Erweichungstemperatur des Glases war), wodurch ein Glas mit einem Querschnitt von 2,0 mm x 0,8 mm erhalten wurde.
Das resultierende Glas wurde 4 h lang bei 425 ºC in einer Atmosphäre aus gasförmigem Wasserstoff wärmebehandelt, wodurch ein polarisierendes Glas erhalten wurde (das mittlere Aspektverhältnis der Kupferteilchen betrug 5:1). Dieses polarisierende Glas wies ein Extinktionsverhältnis von 49 dB auf (bei der Wellenlänge von 1,31 um). Der Durchlässigkeitsverlust bei der Wellenlänge von 1,31 um betrug 0,14 dB.
Im Vergleich von Beispiel 7 mit Vergleichsbeispiel 3 wiesen die beiden Gläser ungefähr das gleiche Extinktionsverhältnis auf, aber der Durchlässigkeitsverlust war in dem polarisierenden Glas der vorliegenden Erfindung um 29 % vermindert.

Claims

1. Polarisierender Glasgegenstand, umfassend eine Glasschicht (Glasschichten), die darin in einem orientierten Zustand dispergierte Metallteilchen mit anisotroper Form enthält (enthalten), und ein Trägerglas, das keine sich als Vorstufe für die Metallteilchen verhaltende Halogenidteilchen enthält und im wesentlichen keine Lichtstreuung bewirkt, wobei die Glasschicht(en) auf einem Teil oder der Gesamtheit wenigstens einer der Flächen des Trägerglases bereitgestellt wird (werden).

2. Polarisierender Glasgegenstand nach Anspruch 1, wobei das Trägerglas keine Metallteilchen enthält.

3. Polarisierender Glasgegenstand nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Metallteilchen mit anisotroper Form aus Agoder Cu-Teilchen mit einem Aspektverhältnis von 2:1 bis 100:1 bestehen.

4. Polarisierender Glasgegenstand nach Anspruch 1 bis 3, wobei der Brechungsindex der Glasschicht und des Trägerglases im wesentlichen gleich sind.

5. Polarisierender Glasgegenstand nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei der thermische Ausdehnungskoeffizient und die Viskosität des Grundglases der Glasschicht und des Grundglases des Trägerglases in wesentlichen gleich sind.

6. Polarisierender Glasgegenstand nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei die Dicke der Glasschicht(en) (oder die Gesamtdicke der beiden Glasschichten, wenn die Glasschicht aus zwei Glasschichten besteht) gleich oder kleiner als 0,4 mm ist und die Gesamtdicke der Glasschicht(en) und des Trägerglases gleich oder größer als 0,5 mm ist.

7. Verfahren zur Herstellung des polarisierenden Glasgegenstandes der Ansprüche 1 bis 6, umfassend das Anwenden einer reduzierenden Behandlung auf ein Verbundglas, das aus einem Trägerglas, das im wesentlichen keine Lichtstreuung bewirkt, und einer Glasschicht (Glasschichten) besteht, die darin in einem orientierten Zustand dispergierte Metallteilchen mit anisotroper Form enthält (enthalten), wobei die Glasschicht(en) integral mit einem Teil oder der Gesamtheit wenigstens einer der Flächen des Trägerglases verschmolzen ist (sind), um wenigstens einen Teil der Metallhalogenid-Teilchen in Metallteilchen mit anisotroper Form zu reduzieren.

8. Verfahren nach Anspruch 7, wobei das Verbundglas hergestellt wird, indem die Glasschicht(en) bei einer Temperatur mit dem Trägerglas verschmolzen wird (werden), die um 0 bis 250 ºC höher als die Fließgrenze einer der Glasschichten und des Trägerglases ist.

9. Verfahren zur Herstellung eines Polarisationsglases, das eine Glasschicht (Glasschichten), die darin in einem orientierten Zustand dispergierte Metallteilchen mit anisotroper Form enthält (enthalten), und ein Trägerglas umfaßt, das im wesentlichen keine Lichtstreuung bewirkt, wobei die Glasschicht(en) auf einem Teil oder der Gesamtheit wenigstens einer der Flächen des Trägerglases bereitgestellt wird (werden), umfassend das Ziehen eines Glaskörpers, der Metallhalogenid-Teilchen zusammen mit einem im wesentlichen keine Lichtstreuung bewirkenden Glaskörper enthält, während einer der Glaskörper auf den anderen gelegt wird und die Glasviskosität oberhalb von 2 x 10&sup6; Poise, aber unterhalb von 7 x 10&sup6; Poise gehalten wird, wodurch ein Verbundglas mit einer Glasschicht (Glasschichten) erhalten wird, die darin in einem orientierten Zustand dispergierte Metallhalogenid-Teilchen mit anisotroper Form enthält; und das Anwenden einer reduzierenden Behandlung auf das Verbundglas, um wenigstens einen Teil der Metallhalogenid-Teilchen in Metallteilchen mit anisotroper Form zu reduzieren.

10. Verfahren nach Anspruch 9, wobei das Ziehen durchgeführt wird, während ein Metallhalogenid-Teilchen enthaltender Glaskörper auf jede der gegenüberliegenden Oberflächen eines im wesentlichen keine Lichtstreuung bewirkenden Glaskörpers gelegt wird.

11. Verfahren nach Anspruch 9 oder 10, wobei die Metallhalogenid-Teilchen mit anisotroper Form enthaltende(n) Glasschicht(en) des Verbundglases nach dem Ziehen eine Dicke von 0,4 mm oder weniger aufweisen.

12. Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 11, wobei das nach dem Ziehen erhaltene Verbundglas von dem Punkt, an dem das Glas beginnt, verformt zu werden, bis zu dem Punkt, der von einer Atmosphäre von 100 ºC umgeben wird, innerhalb von 120 s geführt wird.

13. Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 12, wobei der Glaskörper eine optisch polierte Fläche aufweist, die der nach dem Ziehen zu schmelzenden Fläche gegenüberliegt.

14. Verwendung des polarisierenden Glasgegenstandes, der eine Glasschicht (Glasschichten), die darin in einem orientierten Zustand dispergierte Metallteilchen mit anisotroper Form enthält (enthalten), und ein im wesentlichen keine Lichtstreuung bewirkendes Trägerglas umfaßt, wobei die Glasschicht(en) auf einem Teil oder der Gesamtheit wenigstens einer der Flächen des Trägerglases bereitgestellt wird (werden), für Polarisatoren in optischen Isolatoren.

15. Optischer Isolator, umfassend ein Faraday-Rotationselement und wenigstens einen Polarisator, wobei es sich bei dem Polarisator um den polarisierenden Glasgegenstand handelt, der eine Glasschicht (Glasschichten), die darin in einem orientierten Zustand dispergierte Metallteilchen mit anisotroper Form enthält (enthalten), und ein im wesentlichen keine Lichtstreuung bewirkendes Trägerglas umfaßt, wobei die Glasschicht(en) auf einem Teil oder der Gesamtheit wenigstens einer der Flächen des Trägerglases bereitgestellt wird (werden).