低光损耗玻璃制品的制作方法

1.本发明涉及一种低光损耗玻璃制品。本发明还涉及该玻璃制品的用途，特别是作为光波导的用途，例如作为导光板的用途，特别是作为增强现实设备中的导光板的用途。


背景技术：

2.增强现实(ar)用于显示计算机生成的关于现实世界中存在的对象的感知信息、特别是视觉信息。
3.近年来，ar设备变得越来越重要。特别是，ar显示可以在类似于眼镜的设备上呈现。此类ar设备可以显示计算机生成的视觉信息，该信息通过设备的镜片表面投射或由其反射。光波导是大多数此类ar设备的必要组件。特别是，可提供光波导作为导光板。通常，导光板是用于传输光的平面晶片状结构。因此，光在一个位置被馈入到导光板中，其透射穿过导光板并在另一位置离开导光板。更准确地说，导光板不仅要引导光，还要引导图像，即，光路径不能在输入耦合位置和输出耦合位置之间混在一起。值得注意的是，光穿过导光板行进的距离通常相对较大，很容易达到几厘米。鉴于以上所述，需要具有低光损耗的导光板。这种导光板还应具有较低的重量以提高佩戴舒适度，特别是当其用于眼镜的时候。
4.诸如导光板之类的光波导是已知的。然而，现有光波导的问题在于其具有相对较高的光损耗。必须对吸收损耗和散射损耗加以区分。如果吸收损耗过高，则必须将强信号馈入到导光板中以补偿吸收损耗，因此需要更大的电池并且必须更频繁地对电池充电。而且，高功率光源可能会伴随热量的产生，因此需要进行复杂的温度管理。散射损耗增加可能会削弱对比度和/或分辨率。此外，图像质量也会受到影响。特别是，如果总光损耗对传播角的依赖性过大，则可能使亮度轮廓不均匀。而且，现有设备相对较为厚重。


技术实现要素：

5.因此，本发明的目的在于提供克服了现有技术中的问题的光波导。
6.上述目的是通过专利权利要求的主题来实现的。
7.上述目的特别是通过一种玻璃制品来实现的，该玻璃制品包括玻璃，该玻璃的断裂韧度k
ic
大于0.4mpa
·
√m，
8.其中，该制品的制品厚度为d，
9.其中，该制品的特征在于，基于全内反射波长为450nm的光以传播角θ在该制品内部传播时的光损耗为α，在玻璃制品的表面的法线与接近该表面的光的传播方向之间形成传播角θ，
10.其中，光损耗α是通过在传播光束的方向上并沿着检测光的路线移动光纤跨过制品的表面来确定的，上述光被散射并由此在光纤的至少为2cm的横向路径距离上在光纤的不同横向路径位置xi处离开该制品，
11.其中，光损耗α由下式确定：其中，i2和i1分别是分别根据ln(i2)
＝f(x2)和ln(i1)＝f(x1)确定的在光纤的横向路径位置x2和x1处的光强，f(x)是描述所检测到的光强的自然对数对光纤的横向路径位置x的依赖性的最小二乘线性回归，其中，op2和op1分别是对应于横向路径位置x2和x1的光路径位置，op2和op1分别被确定为op2＝x2/sin(θ)和op1＝x1/sin(θ)，
12.其中，光损耗α(单位为1/cm)与制品厚度d(单位为cm)的乘积α*d被定义为归一化的光损耗nol，
13.其中，在传播角为θ
mid
时，归一化的光损耗nol(θ
mid
)小于0.02，其中，sin(θ
mid
)＝0.83，
14.其中，归一化的光损耗nol对传播角θ的依赖性使得其中θ2是sin(θ2)＝0.98的传播角，θ1是sin(θ1)＝0.75的传播角。
15.一方面，本发明还涉及厚度为t的玻璃制品，所述制品包括断裂韧度k
ic
大于0.4mpa
·
√m的玻璃，
16.其中，该制品的特征在于：基于全内反射波长为450nm的光以传播角θ在制品内部传播时的光强过程，在玻璃制品的表面的法线与接近该表面的光的传播方向之间形成传播角θ，
17.其中，光强过程是通过在传播光束的方向上并沿着检测光的路线移动光纤跨过制品的表面来确定的，光被散射并由此在光纤的至少为2cm的横向路径距离上在光纤的不同横向路径位置xi处离开制品，
18.其中，光强过程的特征在于，对数光强曲线中具有多个交替的局部最大值(max)和局部最小值(min)，该对数光强曲线示出了由光纤在y轴上检测到的光强的自然对数，以及光纤在x轴上的相应横向路径位置xi，
19.其中，对数光强曲线包括多个周期性出现的主要局部最大值，其特征在于：两个相邻的主要局部最大值的横向路径位置之间的距离等于2*t*tan(θ)
±
100μm，
20.其中，对数光强曲线包括位于相应的横向路径位置x(maxn)《x(minn)《x(max
n+1
)处的两个局部最大值maxn和max
n+1
之间的局部最小值minn的多个序列max
n-min
n-max
n+1
,
21.其中，i(maxn)、i(minn)和i(max
n+1
)分别是在横向路径位置x(maxn)、x(minn)和x(max
n+1
)处的光强，
22.其中，第一局部最大值maxn的高度an被定义为ln(i(maxn))-ln(i(minn))，
23.其中，第二局部最大值max
n+1
的高度a
n+1
被定义为ln(i(max
n+1
))-ln(i(minn))，
24.其中，an》a
n+1
，
25.其中，maxn是主要局部最大值，
26.其中，在差值x(max
n+1
)-x(maxn)＝2*t*tan(θ)
±
100μm的前提下，max
n+1
是主要局部最大值，
27.其中，在差值x(max
n+1
)-x(maxn)≠2*t*tan(θ)
±
100μm的前提下，max
n+1
是次要局部最大值，
28.其中，制品的特征在于：对于在65
°
至80
°
范围内的至少一个传播角θ的对数光强曲线中的任何序列max
n-min
n-max
n+1
，其中x(maxn)》0.4cm且x(max
n+1
)《2.0cm而言，不存在高度an+1
大于对应的主要局部最大值的高度an的z％的次要局部最大值，
29.其中，z％＝50％。
30.对数光强曲线的全局最大值可以特别地对应于对数光强曲线的主要局部最大值之一。
31.在一些实施例中，两个相邻的主要局部最大值的横向路径位置之间的距离可以等于2*t*tan(θ)
±
80μm、或等于2*t*tan(θ)
±
60μm。
32.一方面，本发明的玻璃制品的特征在于：
33.在传播角为θ
mid
时，归一化的光损耗nol(θ
mid
)小于0.02，其中，sin(θ
mid
)＝0.83，
34.归一化的光损耗nol对传播角θ的依赖性使得归一化的光损耗nol对传播角θ的依赖性使得其中，θ2是sin(θ2)＝0.98的传播角，θ1是sin(θ1)＝0.75的传播角，以及
35.对于为65
°
至80
°
范围内的至少一个角θ获得的对数光强曲线中的任何序列max
n-min
n-max
n+1
，其中x(maxn)》0.4cm且x(max
n+1
)《2.0cm而言，不存在高度a
n+1
大于对应的主要局部最大值的高度an的50％的次要局部最大值。
36.在一些实施例中，玻璃制品的特征可以在于：对于在65
°
至80
°
范围内的至少一个传播角θ的对数光强曲线中的任何序列max
n-min
n-max
n+1
，其中x(maxn)》0.4cm且x(max
n+1
)《2.0cm而言，不存在高度a
n+1
大于对应的主要局部最大值的高度an的50％、45％、40％、35％、30％、25％、20％、15％、10％、5％、2％或1％的次要局部最大值。换言之，z％例如可以是50％、45％、40％、35％、30％、25％、20％、15％、10％、5％、2％或1％。
37.在一些实施例中，x(max
n+1
)《2.5cm，x(max
n+1
)《3.0cm，x(max
n+1
)《3.5cm，x(max
n+1
)《4.0cm，x(max
n+1
)《4.5cm，x(max
n+1
)《5.0cm，x(max
n+1
)《5.5cm，x(max
n+1
)《6.0cm，x(max
n+1
)《6.5cm，x(max
n+1
)《7.0cm，x(max
n+1
)《7.5cm，x(max
n+1
)《8.0cm，x(max
n+1
)《8.5cm或x(max
n+1
)《9.0cm。
38.本发明的玻璃制品的特征在于具有多个优点。例如，基于全内反射在制品内部传播的光的总光损耗较低。因此，不需要将强信号馈入到制品中。由于光损耗较低，中等强度即足以产生有利的图像亮度。此外，光损耗对制品内部传播角的依赖性较低。这是有利的，因为这会在整个制品中形成非常均匀的亮度分布。值得注意的是，低传播角通常与在ar设备中心创建的图像相关。相比之下，高传播角通常与朝向ar设备边缘创建的图像相关。如果光损耗因光在玻璃内部的传播角而存在很大差异，则会导致亮度分布不均匀。例如，图像可能在中心处非常亮而在朝向边缘处非常暗，反之亦然。因此，本发明的制品的光损耗对传播角依赖性较低，这是非常有利的。
39.令人惊讶的是，据发现，可以通过提高断裂韧性来降低光损耗。断裂韧性k
ic
应理解为拉伸载荷(模式i)下的断裂韧性。给出的断裂韧性的单位为mpa
·
√m，并且优选使用astm标准c1421-15(第9页及以后)中描述的“预裂梁法”来测量。断裂韧性k
ic
优选借助于一个或多个参考制品进行确定。优选地，用于测定断裂韧性k
ic
的制品未进行钢化处理，特别是未进行化学钢化处理。根据本发明，k
ic
大于0.40mpa
·
√m。更优选地，k
ic
为至少0.45mpa
·
√m，例如至少0.50mpa
·
√m、至少0.55mpa
·
√m、至少0.60mpa
·
√m或至少0.65mpa
·
√m。优选地，k
ic
为至多1.00mpa
·
√m，例如至多0.95mpa
·
√m、至多0.90mpa
·
√m、至多0.85mpa
·
√
m、至多0.80mpa
·
√m或至多0.75mpa
·
√m。优选地，k
ic
在》0.4mpa
·
√m至1.00mpa
·
√m的范围内，例如在0.45mpa
·
√m至0.95mpa
·
√m的范围内、在0.50mpa
·
√m至0.90mpa
·
√m的范围内、在0.55mpa
·
√m至0.85mpa
·
√m的范围内、在0.60mpa
·
√m至0.80mpa
·
√m的范围内或在0.65mpa
·
√m至0.75mpa
·
√m的范围内。
40.本发明的制品的制品厚度为d。优选地，该制品厚度d在0.10mm至2.0mm的范围内、更优选在0.15mm至1.5mm的范围内、更优选在0.20mm至1.2mm的范围内、更优选在0.25mm至1.0mm的范围内、更优选在0.30mm至0.70mm的范围内，例如在0.40mm至0.60mm的范围内。例如，制品的厚度d可为至少0.10mm、至少0.15mm、至少0.20mm、至少0.25mm、至少0.30mm或者至少0.40mm。例如，制品的厚度d可为至多2.0mm、至多1.5mm、至多1.2mm、至多1.0mm、至多0.7mm或者至多0.60mm。
41.优选地，该制品是玻璃晶片、特别是平面玻璃晶片，诸如平面波导。优选地，该制品具有两个主表面。优选地，主表面具有大约相同的表面积。优选地，每个主表面的表面积在1,000mm2至1,000,000mm2的范围内、更优选在3,000mm2至750,000mm2的范围内、更优选在5,000mm2至500,000mm2的范围内、例如在10,000mm2至400,000mm2的范围内、在20,000mm2至300,000mm2的范围内、在30,000mm2至200,000mm2的范围内、在40,000mm2至150,000mm2的范围内、在50,000mm2至125,000mm2的范围内或在60,000mm2至100,000mm2的范围内。
42.本发明的制品的特征在于，基于全内反射波长为450nm的光以传播角θ在该制品内部传播时的光损耗为α，在玻璃制品的表面的法线和接近该表面的光的传播方向之间形成传播角θ。优选地，针对制品周围的折射率约为1.00的介质、特别是针对此种介质为气态介质、优选空气的情况下，确定光损耗α。优选地，在室温下，特别是在约20℃的温度下，确定光损耗α。
43.本发明的制品的特征在于，当基于全内反射波长为450nm的光以在玻璃制品的表面的法线与接近表面的光的传播方向之间形成的传播角θ在制品内部传播时，对于在65
°
至80
°
范围内的至少一个传播角θ的对数光强曲线中的任何序列max
n-min
n-max
n+1
，其中x(maxn)》0.4cm且x(max
n+1
)《2.0cm而言，不存在高度a
n+1
大于对应的主要局部最大值的高度an的50％的次要局部最大值。优选地，光强过程是针对制品周围的折射率大约为1.00的介质、特别是气态的介质、优选空气来确定的。优选地，光强过程在室温下、特别是在大约20℃的温度下来确定的。
44.值得注意的是，光损耗α和次要局部最大值的存在/不存在可以基于相同的对数光强曲线来确定。例如，如果已经记录了特定玻璃制品的光强曲线，则该数据可用于确定光学损耗α和次要局部最大值的存在/不存在这二者。
45.光损耗α是针对制品内部的传播距离(也称为光路距离)确定的。传播距离描述了光在用于确定光损耗α的制品内部的传播距离。光损耗α取决于传播距离。例如，与较短的传播距离相比，传播距离越长，光损耗α越大。原因在于在穿过制品内部传播的过程中存在光的散射或吸收现象。因此，传播距离越大，发生的吸收和/或散射现象就越多。术语“光损耗α”是指总光损耗，即包括通过散射的光损耗和通过吸收的光损耗。
46.为了确保有充分且足够好的光强度数据来基于最小二乘线性回归正确地确定f(x)，光纤应具有至少2cm的横向路径距离，这一点很重要。甚至更有利的是，光纤具有至少3cm、至少4cm或至少5cm的横向路径距离。在一些实施例中，光纤的横向路径距离不超过
9cm。
47.由于光损耗取决于光在玻璃制品内部传播的光路距离(也称为传播距离)而不是光纤的横向路径距离，因此重要的是，如上所述地确定与光纤的横向路径位置相对应的光学位置。根据opi＝xi/sin(θ)，确定与横向路径位置xi相对应的光学位置opi。例如，在传播角θ为45
°
(sin(θ)≈0.71)时，横向路径位置xi＝5cm对应的光学位置opi约为5/0.71cm，即约7cm。因此，在45
°
的传播角处，在与5cm的光纤横向路径位置相对应的位置处，光已在玻璃制品内部传播了约7cm的距离。
48.优选地，使用棱镜耦合器工具“metricon”确定光损耗α和/或次要局部最大值的存在/不存在(另见图1)。将激光通过棱镜耦合至玻璃制品中、特别是耦合至平面波导中，并在玻璃制品中传播。使光纤在传播光束的方向上以近距离(通常小于1mm)移动跨过表面，该光纤检测到被散射并因此离开制品的光。随着光纤横向路径的指数式衰减，散射和吸收可能会导致检测到的光强沿传播方向显著降低。通过数学拟合曲线以及计算衰减系数，可以对总光损耗进行评估。
49.总光损耗是数个贡献因子的总和，诸如体积散射、体积相关吸收和由粗糙度引起的表面散射。体积散射和吸收源自材料本身，发生(大部分均匀地发生)在整个晶片的全部体积中。对于玻璃晶片来说，体积散射还可能源自靠近表面(大约几微米)的区域中的缺陷，这些缺陷来源于基板的制造过程(例如切割、研磨、抛光等)。这些缺陷称为次表面损伤(ssd)。ssd的程度可以在化学蚀刻后目视确定。
50.通过测量不同传播角处的损耗并相对于光路径绘制每个传播角处的光损耗，可以确定不同贡献因子的影响：
51.如果“光损耗与传播角”对比图中斜率为负，表示具有表面粗糙度；
52.如果“光损耗与传播角”对比图中斜率为正，表示存在ssd；
53.如果光损耗不随传播角变化，则表示：
54.没有表面散射且没有ssd，因此由体测量获知光损耗，或者
55.粗糙度和ssd两者的贡献恰巧相等，相互持平，但导致损耗水平与根据纯的体材料预计的一样。
56.为了对如上所述的这种平面波导(例如玻璃晶片)的总光损耗进行可靠的测量，必须注意激光束相对于耦合点对准。在以给定的传播角进行测量之前，必须执行对准程序。详情公开如下。
57.首先，应清洁玻璃制品，使制品表面没有灰尘和其他残留物。清洁程序不应损坏和改变表面，而只是洗掉灰尘和其他残留物。
58.按照工具手册中所述，将洁净的玻璃制品安装到metricon工具中。通过所谓的“耦合头”将制品压在棱镜基底上。典型的耦合压力为30psi至45psi的数量级。如果晶片安装正确，则可以直观地看到耦合点，该耦合点是棱镜基底的一个圆形区域，由棱镜与玻璃制品之间的局部紧密接触而产生，该点的直径为大约1mm至2mm。
59.激光束的方向通过x和y方向上的倾斜反射镜来进行调整，以和耦合点重合并使光束射入玻璃制品中。为了提高用于评估的可用横向长度，可以使用黑色笔(例如edding)使制品边缘变暗，以消除该边缘的背向反射。在测量前，将盖子盖在激光腔上以避免来自周围区域的干扰光。
60.为了首先对准激光，可以使用光束相对于使其在玻璃制品内部传播的棱镜侧面区域的任何入射角(aoi)β(图1中的附图标记为6a)，例如0
°
。通过在x和y方向上改变系统的倾斜反射镜，可以将激光束引导至耦合点。耦合通过显示非零信号的模拟显示器进行确认。通过小心地依次转动x和y倾斜反射镜使读数最大化，从而找到最佳耦合位置。如果信号过高，则必须通过旋转相应的旋钮来降低增益系数。
61.一旦找到最大信号，通过固有快门遮蔽激光路径，并将偏移设置为零。在将偏移设置为零后，再次打开快门，调整信号放大，使得模拟读数显示大约80％。现在，已将系统设置为在给定的0
°
aoi处执行测量。
62.当更改aoi时，必须如上所述通过小心地调整x和y反射镜的位置，使激光束与耦合点再次对准，从而将模拟读数增加到最大值。一旦找到最大读数，就必须再次检查偏移，然后进行测量。
63.事实证明，为了获得可相互比较的可靠结果，这种通过使用x和y倾斜反射镜使激光在耦合点上对准以实现不同aoi处的最佳读数的方式是必要的。
64.根据定义，在激光束与棱镜的侧表面相互垂直时，给定aoiβ＝0
°
。在已知aoiβ、基板的折射率n、棱镜的折射率n1以及棱镜基底与光束进入棱镜的一侧之间的棱镜的角ω(图1中的附图标记6b)的情况下，可以计算出传播角θ(图1中的附图标记6)。空气的折射率n0被视为1。在给定的aoiβ下，根据下式计算传播角θ：
65.要选择某个传播角，可以将上述等式转变为β：
66.光束在基板内部的传播角θ的可能范围取决于基板的折射率。因此，优选使用术语sin(θ)而不是绝对角度。当传播角最大时，满足条件sin(θ
max
)＝1。最小传播角由等式sin(θ
min
)＝1/n定义，其中n是基板的折射率。
67.在给定的基板厚度，传播角决定了表面相互作用的数量：传播角越大，表面之间发生的光束反射越少。传播角越小，发生的反射越多。另外，制品厚度也会影响表面相互作用的数量。在给定的传播角，与较厚的玻璃制品相比，玻璃制品越薄，反射越多，这表明当样品较厚时，其表面的影响较小。为了给出综合结果，将光损耗α(单位为1/cm)和制品厚度d(单位为cm)的乘积定义为归一化的光损耗nol。归一化的光损耗nol是无量纲数，可以用于比较厚度不同的不同玻璃制品。
68.如上所述，在给定传播角θ的情况下，光损耗α取决于制品的厚度d，因为光损耗取决于沿传播距离的表面接触的数量。光损耗不仅由体材料中的吸收和散射引起，也由表面处的吸收和散射引起，例如表面散射。如果制品厚度较大，那么以给定的传播角θ和给定的传播距离，表面接触的数量相对较少。另一方面，对于给定的传播角θ和给定的传播距离，较低的厚度与更大的表面接触数量相关联。所以，将光损耗α(单位为1/cm)和制品厚度d(单位为cm)的乘积α*d定义为归一化的光损耗nol。
69.如上所述，本发明的特征在于具有双重优点，即光损耗低、光损耗对传播角θ的依赖性低。因此，可以获得亮度分布均匀的明亮图像。
70.在本公开中，将光损耗量描述为如上所述的归一化的光损耗(nol)。然而，归一化的光损耗(nol)(虽然归一化为制品的厚度d)被证明取决于传播角θ，例如取决于表面粗糙度和次表面损伤(ssd)。因此，与小的传播角θ相比，大的传播角θ的nol可能不同，因此很难独立于传播角θ来描述归一化的光损耗。所以，为了找到一种以允许在不同玻璃制品之间进行适当比较的方式来描述归一化的光损耗(nol)的程度的度量方式，必须对代表性的传播角θ进行定义。在这方面，本公开定义了传播角θ
mid
，sin(θ
mid
)＝0.83。传播角θ
mid
可以描述为极值θ
max
和θ
min
之间的“中间传播角”或“中等传播角”，其中sin(θ
max
)＝1，sin(θ
min
)＝1/n。传播角为θ
max
时，光平行于玻璃制品的主表面传播。传播角θ
min
是发生全内反射的最小角。因此，在θ《θ
min
的情况下，不存在全内反射，因此光不会基于全内反射穿过制品内部传播。在这一方面，如上定义的θ
mid
表示极值θ
max
和θ
min
之间的合理传播角。因此，对于θ＝θ
mid
本文给出了归一化的光损耗(nol)的范围。值得注意的是，没有必要在θ＝θ
mid
时通过实验测量nol。相反，也可以基于nol对传播角正弦的依赖性的线性拟合估计nol(θ
mid
)，其中优选地，基于在θ2和θ1下通过实验确定的nol的值来确定线性拟合，其中sin(θ2)＝0.98，sin(θ1)＝0.75。另选地，可以基于在≥θ
mid
至≤θ
max
的范围内的至少五个不同的传播角测量的nol值确定线性拟合，其中，该范围包括θ
mid
，被测最大传播角的正弦和被测最小传播角的正弦的差至少为0.25，并且每个被测传播角的正弦与每个其他被测传播角的正弦的差至少为0.01。
71.根据本发明，对于波长为450nm的光，nol(θ
mid
)小于0.02、优选小于0.018、优选小于0.016、优选小于0.014、优选小于0.012、优选小于0.01、优选小于0.009、优选小于0.008、优选小于0.007、优选小于0.006、优选小于0.005、优选小于0.004、优选小于0.003。对于波长为450nm的光，nol(θ
mid
)可以是至少0.00001或至少0.00002。
72.本发明的特征不仅在于特别低的归一化的光损耗nol。本发明还实现了nol对传播角θ的极低依赖性。如上所述，很难实现nol与传播角θ完全无关。例如，与大的传播角相比，表面粗糙度在小的传播角处对光损耗的影响更大(图3a到图3c中的负斜率)。另一方面，与小的传播角相比，次表面损伤(ssd)在大的传播角处对光损耗的影响更大(图3d和中3e中的正斜率)。因此，为了避免或减少亮度不均匀性，必须在两个方向上控制nol对传播角θ的依赖性的斜率。
73.为了量化nol对传播角θ的依赖性，可以比较在不同传播角处两个nol值之间的差。该差可以通过除以各个传播角的差或传播角正弦值的差进行归一化。在本发明中，术语被用来度量nol对传播角的依赖性。为了实现可靠的度量，理应选择θ1和θ2，使其不要过于靠近。另一方面，θ1和θ2也不应过于接近极值θ
mid
和θ
max
。如上所述，sin(θ
max
)＝1，sin(θ
min
)＝1/n。因此，将θ2选择成sin(θ2)＝0.98的传播角，将θ1选择成sin(θ1)＝0.75的传播角。因此，θ1和θ2彼此合理地分开，与此同时，θ1不会过于接近θ
mid
，θ2不会过于接近θ
max
。
74.根据本发明，对于波长为450nm的光，为至多0.03、更优选地至多
0.025、更优选地至多0.02、更优选地至多0.015、更优选地至多0.01、更优选地至多0.009、更优选地至多0.008、更优选地至多0.007、更优选地至多0.006、更优选地至多0.005。在一些实施例中，对于波长为450nm的光，可以为至少0.00001或至少0.00002。
75.根据本发明，对于波长为450nm的光，为至少-0.03、更优选地至少-0.025、更优选地至少-0.02、更优选地至少-0.015、更优选地至少-0.01、更优选地至少-0.009、更优选地至少-0.008、更优选地至少-0.007、更优选地至少-0.006、更优选地至少-0.005。在一些实施例中，对于波长为450nm的光，可以为至多-0.001或至多-0.002。
76.根据本发明，对于波长为450nm的光，更优选更优选更优选更优选更优选更优选更优选更优选更优选更优选更优选更优选
77.值得注意的是，没有必要在θ＝θ1或θ＝θ2时通过实验测量nol。相反，也可以基于nol对传播角的正弦的依赖性的线性拟合来估计nol(θ1)和nol(θ2)。可以基于在≥θ
mid
至≤θ
max
的范围内的至少五个不同的传播角处测量的nol值确定该线性拟合，其中，该范围包括θ
mid
，被测最大传播角的正弦和被测最小传播角的正弦的差至少为0.25，并且每个被测传播角的正弦与每个其他被测传播角的正弦的差至少为0.01。
78.在本文中，基于波长为450nm的光在制品内部的传播对本发明进行描述，特别是关于nol(θ
mid
)和如上所述的对本发明进行描述。在本发明的各个方面，还利用其他波长的光来实现各个特性。特别是，据发现，波长越长，光损耗通常越低，这可能至少部分是由于体积散射效应的影响减小所致。
79.因此，在本发明的各个方面，对于波长为450nm的光以及波长大于450nm的光，例如对于波长范围在450nm至760nm、诸如450nm至500nm、500nm至610nm和/或610nm至760nm的光，nol(θ
mid
)优选小于0.02、优选小于0.018、优选小于0.016、优选小于0.014、优选小于0.012、优选小于0.01、优选小于0.009、优选小于0.008、优选小于0.007、优选小于0.006、优选小于0.005、优选小于0.004、优选小于0.003。对于波长为450nm的光以及波长大于450nm的光，例如对于波长范围在450nm至760nm、诸如450nm至500nm、500nm至610nm和/或610nm至760nm的光，nol(θ
mid
)可以为至少0.00001或至少0.00002。
80.在本发明的一个方面，对于波长为450nm的光以及波长大于450nm的光，例如对于波长范围为450nm至760nm、诸如450nm至500nm、500nm至610nm和/或610nm至760nm的光，优选为至多0.03、更优选地至多0.025、更优选地至多0.02、更优选地至多0.015、更优选地至多0.01、更优选地至多0.009、更优选地至多0.008、更优选地至多0.007、更优选地至多0.006、更优选地至多0.005。在一些实施例中，对于波长为450nm的光以及波长大于450nm的光，例如对于波长范围为450nm至760nm，诸如450nm至500nm、500nm至610nm和/或610nm至760nm的光，可以为至少0.00001或至少0.00002。
81.在本发明的一个方面，对于波长为450nm的光以及波长大于450nm的光，例如对于波长范围为450nm至760nm，诸如450nm至500nm、500nm至610nm和/或610nm至760nm的光，优选为至少-0.03、更优选地至少-0.025、更优选地至少-0.02、更优选地至少-0.015、更优选地至少-0.01、更优选地至少-0.009、更优选地至少-0.008、更优选地至少-0.007、更优选地至少-0.006、更优选地至少-0.005。在一些实施例中，对于波长为450nm的光以及波长大于450nm的光，例如对于波长范围为450nm至760nm，诸如450nm至500nm、500nm至610nm和/或610nm至760nm的光，可以为至多-0.001或至多-0.002。
82.在本发明的一个方面，对于波长为450nm的光以及波长大于450nm的光，例如对于波长范围为450nm至760nm，诸如450nm至500nm、500nm至610nm和/或610nm至760nm的光，优选更优选更优选更优选更优选更优选
更优选更优选更优选更优选更优选
83.在本发明的方面，对于波长为450nm的光以及波长小于450nm的光，例如对于波长范围为400nm至450nm的光，nol(θ
mid
)优选小于0.02、优选小于0.018、优选小于0.016、优选小于0.014、优选小于0.012、优选小于0.01、优选小于0.009、优选小于0.008、优选小于0.007、优选小于0.006、优选小于0.005、优选小于0.004、优选小于0.003。对于波长为450nm的光以及波长小于450nm的光，例如对于波长范围为400nm至450nm的光，nol(θ
mid
)可以为至少0.00001或至少0.00002。
84.在本发明的一个方面，对于波长为450nm的光以及波长小于450nm的光，例如对于波长范围为400nm至450nm的光，优选至多0.03、更优选地至多0.025、更优选地至多0.02、更优选地至多0.015、更优选地至多0.01、更优选地至多0.009、更优选地至多0.008、更优选地至多0.007、更优选地至多0.006、更优选地至多0.005。在一些实施例中，对于波长为450nm的光以及波长小于450nm的光，例如对于波长范围为400nm至450nm的光，可以为至少0.00001或至少0.00002。
85.在本发明的一个方面，对于波长为450nm的光以及波长小于450nm的光，例如对于波长范围为400nm至450nm的光，优选至少-0.03、更优选地至少-0.025、更优选地至少-0.02、更优选地至少-0.015、更优选地至少-0.01、更优选地至少-0.009、更优选地至少-0.008、更优选地至少-0.007、更优选地至少-0.006、更优选地至少-0.005。在一些实施例中，对于波长为450nm的光以及波长小于450nm的光，例如对于波长范围为400nm至450nm的光，可以为至多-0.001或至多-0.002。
86.在本发明的一个方面，对于波长为450nm的光以及波长小于450nm的光，例如对于波长范围为400nm至450nm的光，优选更优选更优选更优
选更优选更优选更优选更优选更优选更优选更优选
87.如图2和图4至图7所示，检测到的光强根据光与检测光纤所在的玻璃制品的主表面之间的距离周期性地增加和降低。相应的频率取决于传播角(传播角越小，频率越大)和晶片厚度。此外，检测到的强度随着检测光纤横向位置的增加而降低。这是由于光通过玻璃制品传播时的光损耗α造成的，检测到的强度可用于通过简单地计算对数刻度曲线(对数光强曲线)的线性斜率来确定光损耗α。对数光强曲线在y轴上示出了由光纤检测到的光强的自然对数，在x轴上示出了光纤对应的横向路径位置xi。
88.可以根据几何考量来计算由纯体积散射引起的最大值的距离。如上所述，检测到的光强根据光与检测光纤所在的玻璃制品的主表面之间的距离周期性地增加和降低。参考图1和图11，当光纤(7a)处于使通过制品传播的光靠近第二主表面5的位置时，检测角小，因此检测到的光强低。相比之下，当光纤(7c)处于使通过制品传播的光靠近主表面4的位置时，检测角大，因此检测到的光强也大。因此，光纤7c的横向路径位置对应于光强最大值。在检测光纤(7d)的横向路径位置处观察到下一个此类最大值，使得通过制品传播的光再次靠近主表面4，因此检测角大，检测到的光强也大。由纯体积散射引起的各个最大值称为“主要局部最大值”。两个相邻的主要局部最大值之间的距离δx可以计算为δx＝2*t*tan(θ)，其中t是制品的厚度，θ是传播角，如图11所示。
89.然而，由于表面散射现象，对数光强曲线还可以包含另外的局部最大值。在纯体积散射的情况下不存在另外的局部最大值。
90.特别是由于表面粗糙度和/或ssd引起的两个表面的表面散射现象会导、在强度上有双频率的附加信号。可以根据以下两个正弦函数(另参见图8)：a
·
sin(x)+b
·
sin(2x)的总和拟合光强对横向路径位置xi的依赖性。
91.相应的光强曲线的特征在于具有交替的主要局部最大值和次要局部最大值(图2、图4和图5)。通常，与次要局部最大值的强度相比，主要局部最大值的强度更高。如果存在次要局部最大值，则对数光强曲线中的最大值过程可以描述为：
……
主要局部最大值
–
次要局部最大值
–
主要局部最大值
–
次要局部最大值
–
主要局部最大值
……
。
92.有趣的是，在65
°
至80
°
、特别是65
°
至70
°
和/或75
°
至80
°
范围内的传播角处，例如在大约66.3
°
和/或大约77.5
°
的传播角(图2、图4和图5)处，可以明确地观察到次要最大值的出现。
93.与对应的主要局部最大值的高度an相比，次要局部最大值的高度a
n+1
是表面散射程度的量度。对于给定的传播角θ，次要局部最大值的高度a
n+1
越高(与主要局部最大值的高
度an相比)，则表面散射程度就越高。由于如上所述的几个原因，高表面散射是不利的。一方面，本发明包括不具有次要局部最大值或与对应的主要局部最大值的高度an相比次要局部最大值的高度a
n+1
特别低的玻璃制品。在一些实施例中，玻璃制品的特征可以在于：对于在65
°
至80
°
、特别是65
°
至70
°
和/或75
°
至80
°
范围内的至少一个传播角θ，例如对于大约66.3
°
和/或大约77.5
°
的传播角的对数光强曲线中的任何序列max
n-min
n-max
n+1
，其中x(maxn)》0.4cm且x(max
n+1
)《2.0cm而言，不存在高度a
n+1
大于对应的主要局部最大值的高度an的50％、45％、40％、35％、30％、25％、20％、15％、10％、5％、2％或1％的次要局部最大值。换言之，z％例如可以是50％、45％、40％、35％、30％、25％、20％、15％、10％、5％、2％或1％。
94.在一些实施例中，玻璃制品的特征可以在于：对于在65
°
至70
°
和/或75
°
至80
°
范围内的任何传播角θ的对数光强曲线中的任何序列max
n-min
n-max
n+1
，其中x(maxn)》0.4cm且x(max
n+1
)《2.0cm而言，不存在高度a
n+1
大于对应的主要局部最大值的高度an的50％、45％、40％、35％、30％、25％、20％、15％、10％、5％、2％或1％的次要局部最大值。
95.在一些实施例中，玻璃制品的特征可以在于：对于在65
°
至80
°
范围内的任何传播角θ的对数光强曲线中的任何序列max
n-min
n-max
n+1
，其中x(maxn)》0.4cm且x(max
n+1
)《2.0cm而言，不存在高度a
n+1
大于对应的主要局部最大值的高度an的50％、45％、40％、35％、30％、25％、20％、15％、10％、5％、2％或1％的次要局部最大值。
96.在一些实施例中，x(max
n+1
)《2.5cm、x(max
n+1
)《3.0cm、x(max
n+1
)《3.5cm、x(max
n+1
)《4.0cm、x(max
n+1
)《4.5cm、x(max
n+1
)《5.0cm、x(max
n+1
)《5.5cm、x(max
n+1
)《6.0cm、x(max
n+1
)《6.5cm、x(max
n+1
)《7.0cm、x(max
n+1
)《7.5cm、x(max
n+1
)《8.0cm、x(max
n+1
)《8.5cm或x(max
n+1
)《9.0cm。
97.在一些方面，玻璃制品的特征可以在于：对于在65
°
至70
°
和/或75
°
至80
°
范围内的任何传播角θ，例如对大约为66.3
°
和/或大约77.5
°
的传播角的对数光强曲线中的任何序列max
n-min
n-max
n+1
，其中x(maxn)》0.4cm且x(max
n+1
)《2.0cm而言，不存在高度a
n+1
大于对应的主要局部最大值的高度an的50％、45％、40％、35％、30％、25％、20％、15％、10％、5％、2％或1％的次要局部最大值。
98.在一些方面，该制品的特征在于：在制品厚度t》325μm的前提下，不存在高度a
n+1
》z％*an*(325μm/t)的任何次要局部最大值。例如，制品的特征可以在于：对于在65
°
至80
°
、特别是65
°
至70
°
和/或75
°
至80
°
范围内的至少一个传播角θ，例如大约为66.3
°
和/或大约77.5
°
的传播角的对数光强曲线中的任何序列max
n-min
n-max
n+1
，其中x(maxn)》0.4cm且x(max
n+1
)《2.0cm而言，不存在高度a
n+1
》50％*an*(325μm/t)，a
n+1
》45％*an*(325μm/t)、a
n+1
》40％*an*(325μm/t)、a
n+1
》35％*an*(325μm/t)、a
n+1
》30％*an*(325μm/t)、a
n+1
》25％*an*(325μm/t)、a
n+1
》20％*an*(325μm/t)、a
n+1
》15％*an*(325μm/t)、a
n+1
》10％*an*(325μm/t)、a
n+1
》5％*an*(325μm/t)、a
n+1
》2％*an*(325μm/t)或a
n+1
》1％*an*(325μm/t)的次要局部最大值。制品的特征可以在于：对于在65
°
至70
°
和/或75
°
至80
°
范围内的任何传播角θ、特别是65
°
至80
°
范围内的任何传播角θ的对数光强曲线中的任何序列max
n-min
n-max
n+1
，其中x(maxn)》0.4cm且x(max
n+1
)《2.0cm，不存在高度a
n+1
》50％*an*(325μm/t)、a
n+1
》45％*an*(325μm/t)、a
n+1
》40％*an*(325μm/t)、a
n+1
》35％*an*(325μm/t)、a
n+1
》30％*an*(325μm/t)、a
n+1
》25％*an*(325μm/t)、a
n+1
》20％*an*(325μm/t)、a
n+1
》15％*an*(325μm/t)、a
n+1
》10％*an*(325μm/t)、a
n+1
》5％*an*(325μm/t)、a
n+1
》2％*an*(325μm/t)或a
n+1
》1％*an*(325μm/t)的次要局部最大
值。
99.优选地，本发明的玻璃的努氏硬度hk的范围为2gpa至10gpa、更优选2.5gpa至9.5gpa、更优选3gpa至9gpa、更优选3.5gpa至8.5gpa、更优选4gpa至8gpa。努氏硬度hk是对用金刚石压头压痕后的永久表面变化的度量。努氏硬度hk优选根据iso 9385确定。优选地，努氏硬度hk是在压痕力为0.9807n(即0.1kp)，压痕时间为20秒的情况下确定的。优选地，努氏硬度hk是在室温下使用抛光玻璃表面来确定的。
100.令人惊讶的是，据发现，可以通过提高杨氏模量来降低光损耗。优选地，本发明玻璃的杨氏模量的范围为60gpa至160gpa，例如70gpa至150gpa或80gpa至140gpa。
101.优选地，该玻璃在450nm波长的折射率n的范围为1.45至2.45、更优选1.50至2.40、更优选1.55至2.35、更优选1.60至2.30、更优选1.65至2.25、更优选1.70至2.20，例如1.75至2.15、1.80至2.10、1.85至2.05、1.86至2.04、1.87至2.03、1.88至2.02、1.89至2.01或1.90至2.00。特别优选地，该玻璃在450nm波长的折射率n在1.70至2.00的范围内。
102.优选地，本发明的玻璃制品是玻璃晶片。该玻璃制品可以是矩形玻璃晶片，例如其长度范围为40mm至1,250mm并且宽度范围为30mm至750mm。然而，优选地，该玻璃制品不是矩形而是圆形，特别是圆形玻璃晶片。圆形玻璃晶片也可以称为盘状玻璃晶片。特别优选地，该玻璃制品是盘状玻璃晶片，优选直径在100mm至500mm、更优选120mm至450mm、更优选140mm至400mm、更优选160mm至350mm、更优选180mm至325mm、更优选200mm至300mm范围内的玻璃晶片。特别优选的直径约为200mm或约为300mm。优选地，该制品的直径为至少100mm、至少120mm、至少140mm、至少160mm、至少180mm或至少200mm。优选地，该制品的直径为至多500mm、更优选地至多450mm、更优选地至多400mm、更优选地至多350mm、更优选地至多325mm、更优选地至多300mm。
103.优选地，该制品的厚度d的范围为0.10mm至2.0mm、更优选地0.15mm至1.5mm、更优选地0.20mm至1.2mm、更优选地0.25mm至1.0mm、更优选地0.30mm至0.70mm，例如0.40mm至0.60mm。就玻璃制品的重量而言，厚度越小越有利。然而，关于表面和几何特性方面，例如通过增加光损耗和/或光损耗对传播角的依赖性，可能会存在损害基于全内反射的光传播的缺点。因此，上述范围是优选的。
104.优选地，制品的直径和厚度之比在200:1至2,000:1的范围内，例如350:1至1,500:1或500:1至1,000:1。
105.本发明的玻璃制品优选为玻璃晶片，特别是平面玻璃晶片，诸如平面波导。
106.优选地，本发明的玻璃制品具有低翘曲，特别是小于100μm、更优选小于50μm、更优选小于20μm的翘曲。该翘曲可以大于1μm、大于5μm或大于10μm。优选地，本发明的玻璃制品具有低弯曲，特别是小于100μm、更优选小于50μm、更优选小于20μm的弯曲。该弯曲可以大于1μm、大于5μm或大于10μm。玻璃制品的翘曲和/或弯曲可能受制品的直径和厚度以及涂层的影响。优选地，本发明的制品的翘曲和/或弯曲小于制品直径的0.1％、更优选小于制品直径的0.075％、更优选小于制品直径的0.05％、更优选小于制品直径的0.025％、更优选小于制品直径的0.01％。翘曲和/或弯曲可以大于制品直径的0.001％、大于制品直径的0.002％或大于制品直径的0.005％。优选地，翘曲和弯曲根据semi3d1203152015来确定。
107.优选地，玻璃制品的ttv(总厚度变化)小于2μm、更优选小于1.8μm、更优选小于1.6μm、更优选小于1.5μm、更优选小于1.4μm、更优选小于1.3μm、更优选小于1.2μm、更优选小于
1.1μm、更优选小于1.0μm、更优选小于0.75μm、更优选小于0.5μm。ttv可基于semi mf 1530gbir来确定。ttv也可以基于玻璃制品的厚度分布的干涉测量来确定，例如使用干涉仪，特别是zygo corporation的干涉仪来确定。在一些实施例中，ttv可以是至少0.1μm或至少0.2μm。非常小的ttv对于在ar领域中使用的制品是特别有利的。例如可以通过研磨、研光和/或抛光之类的研磨工艺来获得小的ttv。因此，本发明的制品优选地为已经应用研磨工艺的制品。然而，研磨工艺可能会导致ssd，并由此损害归一化的光损耗(nol)和/或nol对传播角θ的依赖性。可以通过例如选择具有相对高断裂韧度k
ic
的玻璃来减少引入ssd。本发明的一个特别优点是将小ttv与低nol以及nol对传播角的低依赖性相结合。
108.本发明的制品优选的特征还在于具有特别平行的主表面。这可以用术语“最大局部斜率”来描述。特别地，制品的最大局部斜率优选小于2弧秒、更优选小于1.5弧秒、更优选小于1弧秒、更优选小于0.75弧秒、更优选小于0.5弧秒、更优选小于0.25弧秒、更优选小于0.15弧秒。制品的最大局部斜率可以大于0.01弧秒、大于0.05弧秒或大于0.1弧秒。局部斜率优选基于玻璃制品的厚度分布的干涉测量来确定，例如使用干涉仪，特别是zygo corporation的干涉仪。特别地，局部斜率被优选地确定为由连接限定横向尺寸内的最大厚度和最小厚度的线形成的角度。该横向尺寸优选地在1mm至5mm的范围内，例如1mm、2mm、3mm、4mm或5mm。局部斜率优选地在晶片的整个区域或整个区域的至少50％、至少60％、至少70％、至少80％、至少90％、至少95％或至少99％、特别是在晶片的整个质量区域上确定，并且所确定的局部斜率值的最大值为“晶片的最大局部斜率”。
109.优选地，制品具有0.1nm至5nm范围内的表面粗糙度rq，例如0.15nm至3.5nm、0.2nm至2nm、0.25nm至1.5nm、0.3nm至1.0nm、或0.35nm至0.75nm。优选地，表面粗糙度rq小于5nm、更优选小于3.5nm、更优选小于2nm、更优选小于1.5nm、更优选小于1.0nm、更优选小于0.75nm、更优选小于0.5nm。低表面粗糙度rq有利于获得低归一化的光损耗(nol)和/或nol对传播角θ的低依赖性。表面粗糙度rq优选地使用白光干涉测量法(wli)或原子力显微镜法(afm)来确定，其中最优选的是afm。在本公开中，术语“r
q”和“rms”可互换使用。表面粗糙度rq优选地根据din en iso 4287来确定。
110.优选地，制品具有0.1nm至5nm范围内的表面粗糙度ra，例如0.15nm至3.5nm、0.2nm至2nm、0.25nm至1.5nm、0.3nm至1.0nm、或0.35nm至0.75nm。优选地，表面粗糙度ra小于5nm、更优选小于3.5nm、更优选小于2nm、更优选小于1.5nm、更优选小于1.0nm、更优选小于0.75nm、更优选小于0.5nm。低表面粗糙度ra有利于获得低归一化的光损耗(nol)和/或nol对传播角θ的低依赖性。表面粗糙度ra优选地根据iso din en iso 4287来确定。
111.本发明的玻璃制品不限于特定的玻璃组合物。示例性的组合物的范围在下文中仅作为示例给出。
112.本发明制品中sio2的量可优选在0至80wt.-％的范围内，例如至多70wt.-％、至多60wt.-％或至多15wt.-％。在一些实施例中，sio2的量为至少10wt.-％、至少20wt.-％、至少30wt.-％或至少40wt.-％。在其它实施例中，sio2的量小于20wt.-％或甚至小于10wt.-％。
113.本发明制品中p2o5的量可优选在0至40wt.-％的范围内，例如至多30wt.-％、至多5wt.-％或至多2wt.-％。在一些实施例中，p2o5的量可以是至少10wt.-％、至少15wt.-％或至少20wt.-％。在其它实施例中，p2o5的量为至多1wt.-％或至多0.5wt.-％。本发明的制品
也可以不含p2o5。
114.本发明制品中al2o3的量优选可在0至25wt.-％的范围内，例如至多15wt.-％、至多10wt.-％或至多5wt.-％。在一些实施例中，al2o3的量可以是至少0.1wt.-％、至少0.5wt.-％或至少1wt.-％。在一些实施例中，al2o3的量为至多1wt.-％或至多0.5wt.-％。本发明的制品也可以不含al2o3。
115.本发明制品中b2o3的量优选可在0至55wt.-％的范围内，例如至多45wt.-％、至多35wt.-％或至多25wt.-％。在一些实施例中，b2o3的量可以是至少1wt.-％、至少2wt.-％或至少5wt.-％。在一些实施例中，b2o3的量为至多20wt.-％、至多15wt.-％或至多10wt.-％。本发明的制品也可以不含b2o3。
116.本发明制品中li2o的量优选可在0至10wt.-％的范围内，例如至多5wt.-％、至多2wt.-％或至多1wt.-％。在一些实施例中，li2o的量可以是至少0.5wt.-％、至少1wt.-％或至少2wt.-％。在其它实施例中，li2o的量为至多0.5wt.-％、至多0.2wt.-％或至多0.1wt.-％。本发明的制品也可以不含li2o。
117.本发明制品中na2o的量优选可在0至30wt.-％的范围内，例如至多25wt.-％、至多20wt.-％、至多10wt.-％。％或至多5wt.-％。在一些实施例中，na2o的量可以是至少1wt.-％、至少2wt.-％或至少5wt.-％。在一些实施例中，na2o的量为至多2wt.-％、至多1wt.-％或至多0.5wt.-％。本发明的制品也可以不含na2o。
118.本发明制品中k2o的量优选可在0至25wt.-％的范围内，例如至多20wt.-％、至多10wt.-％或至多5wt.-％。在一些实施例中，k2o的量可以是至少1wt.-％、至少2wt.-％或至少5wt.-％。在一些实施例中，k2o的量为至多2wt.-％、至多1wt.-％或至多0.5wt.-％。本发明的制品也可以不含k2o。
119.本发明制品中mgo的量优选可在0至10wt.-％的范围内，例如至多5wt.-％、至多2wt.-％或至多1wt.-％。在一些实施例中，mgo的量可以是至少0.5wt.-％、至少1wt.-％或至少2wt.-％。在其它实施例中，mgo的量为至多0.5wt.-％、至多0.2wt.-％或至多0.1wt.-％。本发明的制品也可以不含mgo。
120.本发明制品中cao的量可优选在0至40wt.-％的范围内，例如至多30wt.-％、至多25wt.-％或至多15wt.-％。在一些实施例中，cao的量可以是至少1wt.-％、至少5wt.-％或至少10wt.-％。在一些实施例中，cao的量为至多10wt.-％、至多5wt.-％或至多1wt.-％。本发明的制品也可以不含cao。
121.本发明制品中sro的量可优选在0至25wt.-％的范围内，例如至多15wt.-％、至多10wt.-％或至多5wt.-％。在一些实施例中，sro的量可以是至少0.5wt.-％、至少1wt.-％或至少2wt.-％。在一些实施例中，sro的量为至多2wt.-％、至多1wt.-％或至多0.5wt.-％。本发明的制品也可以不含sro。
122.本发明制品中bao的量可优选在0至55wt.-％的范围内，例如至多30wt.-％、至多20wt.-％或至多10wt.-％。在一些实施例中，bao的量可以是至少1wt.-％、至少5wt.-％或至少10wt.-％。在一些实施例中，bao的量为至多5wt.-％、至多2wt.-％或至多1wt.-％。本发明的制品也可以不含bao。
123.本发明制品中zno的量可优选在0至30wt.-％的范围内，例如至多20wt.-％、至多15wt.-％或至多10wt.-％。在一些实施例中，zno的量可以是至少1wt.-％、至少2wt.-％或
至少5wt.-％。在一些实施例中，zno的量为至多5wt.-％、至多2wt.-％或至多1wt.-％。本发明的制品也可以不含zno。
124.本发明制品中la2o3的量优选可在0至55wt.-％的范围内，例如至多50wt.-％、至多40wt.-％或至多20wt.-％。在一些实施例中，la2o3的量可以是至少5wt.-％、至少10wt.-％或至少20wt.-％。在一些实施例中，la2o3的量为至多10wt.-％、至多5wt.-％或至多1wt.-％。本发明的制品也可以不含la2o3。
125.本发明制品中gd2o3的量优选可在0至20wt.-％的范围内，例如至多15wt.-％、至多10wt.-％或至多5wt.-％。在一些实施例中，gd2o3的量可以是至少1wt.-％、至少2wt.-％或至少5wt.-％。在一些实施例中，gd2o3的量为至多5wt.-％、至多2wt.-％或至多1wt.-％。本发明的制品也可以不含gd2o3。
126.本发明制品中y2o3的量可优选在0至20wt.-％的范围内，例如至多15wt.-％、至多10wt.-％或至多5wt.-％。在一些实施例中，y2o3的量可以是至少0.1wt.-％、至少0.2wt.-％或至少0.5wt.-％。在一些实施例中，y2o3的量为至多2wt.-％、至多1wt.-％或至多0.5wt.-％。本发明的制品也可以不含y2o3。
127.本发明制品中zro2的量优选可在0至20wt.-％的范围内，例如至多15wt.-％、至多10wt.-％或至多5wt.-％。在一些实施例中，zro2的量可以是至少1wt.-％、至少2wt.-％或至少5wt.-％。在一些实施例中，zro2的量为至多7.5wt.-％、至多5wt.-％或至多2.5wt.-％。本发明的制品也可以不含zro2。
128.本发明制品中tio2的量优选可在0至35wt.-％的范围内，例如至多30wt.-％、至多20wt.-％或至多15wt.-％。在一些实施例中，tio2的量可以是至少2wt.-％、至少5wt.-％或至少10wt.-％。在一些实施例中，tio2的量为至多10wt.-％、至多7.5wt.-％或至多5wt.-％。本发明的制品也可以不含tio2。
129.本发明制品中ta2o5的量优选可在0至30wt.-％的范围内，例如至多25wt.-％、至多17.5wt.-％或至多10wt.-％。在一些实施例中，ta2o5的量可以是至少1wt.-％、至少2wt.-％或至少5wt.-％。在一些实施例中，ta2o5的量为至多5wt.-％、至多2wt.-％或至多1wt.-％。本发明的制品也可以不含ta2o5。
130.本发明制品中nb2o5的量优选可在0至55wt.-％的范围内，例如至多35wt.-％、至多20wt.-％或至多15wt.-％。在一些实施例中，nb2o5的量可以是至少2wt.-％、至少5wt.-％或至少10wt.-％。在一些实施例中，nb2o5的量为至多10wt.-％、至多5wt.-％或至多2wt.-％。本发明的制品也可以不含nb2o5。
131.本发明制品中wo3的量优选可在0至10wt.-％的范围内，例如至多7.5wt.-％、至多5wt.-％或至多2wt.-％。在一些实施例中，wo3的量可以是至少0.1wt.-％、至少0.2wt.-％或至少0.5wt.-％。在一些实施例中，wo3的量为至多1wt.-％、至多0.5wt.-％或至多0.2wt.-％。本发明的制品也可以不含wo3。
132.本发明制品中bi2o3的量优选可在0至65wt.-％的范围内，例如至多50wt.-％、至多20wt.-％或至多10wt.-％。在一些实施例中，bi2o3的量可以是至少1wt.-％、至少2wt.-％或至少5wt.-％。在一些实施例中，bi2o3的量为至多5wt.-％、至多1wt.-％或至多0.1wt.-％。本发明的制品优选地不含bi2o3。
133.本发明制品中f的量优选可在0至45wt.-％的范围内，例如至多25wt.-％、至多
10wt.-％或至多5wt.-％。在一些实施例中，f的量可以是至少0.1wt.-％、至少0.5wt.-％或至少1wt.-％。在一些实施例中，f的量为至多2wt.-％、至多1wt.-％或至多0.1wt.-％。本发明的制品优选地不含f。
134.本发明制品中geo2的量可优选在0至20wt.-％的范围内，例如至多15wt.-％、至多10wt.-％或至多5wt.-％。在一些实施例中，geo2的量可以是至少0.1wt.-％、至少0.5wt.-％或至少1wt.-％。在一些实施例中，geo2的量为至多2wt.-％、至多1wt.-％或至多0.1wt.-％。本发明的制品优选地不含geo2。
135.本发明制品中pbo的量优选可在0至80wt.-％的范围内，例如至多70wt.-％、至多50wt.-％或至多20wt.-％。在一些实施例中，pbo的量可以是至少1wt.-％、至少2wt.-％或至少5wt.-％。在一些实施例中，pbo的量为至多5wt.-％、至多1wt.-％或至多0.1wt.-％。本发明的制品优选地不含pbo，特别是考虑到其毒性和环境不友好性。
136.优选地，本发明的玻璃制品包含所示范围内(wt.-％)的以下成分(或基本上由其组成)：
137.更优选地，本发明的玻璃制品包含所示范围内(wt.-％)的以下成分(或基本上由其组成)：
138.更优选地，本发明的玻璃制品包含所示范围内(wt.-％)的以下成分(或基本上由其组成)：
139.更优选地，本发明的玻璃制品包含所示范围内(wt.-％)的以下成分(或基本上由其组成)：
140.更优选地，本发明的玻璃制品包含所示范围内(wt.-％)的以下成分(或基本上由其组成)：
141.本发明还涉及一种本发明的玻璃制品的生产方法，该方法包括以下步骤：
142.熔融玻璃原料，以及
143.冷却熔体。
144.该方法还可以包括在冷却熔体之前形成熔体的步骤。
145.该方法还可以包括对玻璃制品进行后处理的步骤。例如，可以应用一种或多种切割工艺。特别优选地，该方法包括一种或多种研磨工艺，特别是选自磨光、研光和抛光的工艺。这对于实现非常小的ttv是特别有利的。此外，可以具体地调整表面粗糙度。
146.因此，该方法优选地包括一种或多种研磨工艺，优选地选自由磨光、研光和抛光组成的组。然而，研磨工艺可能会在脆性玻璃材料的表面内引起局部应力，从而导致ssd。因此，优选地对该方法中的研磨工艺进行平衡，使得它们足以实现较小但不会太小的ttv，以免产生过多的ssd，这反过来会增加归一化的光损耗(nol)和其对传播角的依赖性。
147.例如，可以使用行星制片(planetary cinematics)通过双面处理工艺来处理玻璃晶片。在此类机器中，可以在一批次内处理多个晶片，根据尺寸通常为10至30个晶片。在此类机器中，质量基于批次内的统计分布，并且由于多个工艺条件的干扰，批次之间也存在差异。
148.示例性工艺步骤以高去除率为目标，例如使用金刚石工具磨削。该方法可以包括抛光，特别是包括几个步骤，例如使用聚氨酯垫、氧化铈浆料和大约30g/cm2的局部负载。也可以使用具有最优铈浆(d97，如1.5-3微米)或最优金刚石工具(粒度《0.1微米)的软垫(毛毡或其它)。
149.如上所述，在研磨工艺中应特别注意ssd。如果需要特别小的ttv，也可以使用具有较高断裂韧度k
ic
的玻璃，因为这些玻璃对变化的ssd不太敏感，所以可以应用更严格的研磨
工艺，而不会对nol及其对传播角的依赖性造成太大影响。还可以使用具有较高折射率的玻璃。
150.本发明还涉及本发明的玻璃制品作为导光板的用途，特别是作为增强现实设备中的导光板的用途。
151.本发明还涉及一种包括本发明的玻璃制品的增强现实设备。
附图说明
152.图1示出了一种优选地用于确定光损耗α的设置。光1通过棱镜2进入玻璃制品3。基于制品3的主表面4和5的全内反射，光通过玻璃制品内部传播。光以在玻璃制品表面的法线(显示为虚线)和接近所述表面的光的传播方向之间形成的传播角6传播。通过平行于两个主表面之一(沿图1中的主表面4)移动的检测光纤在不同位置(7a、7b、7c)记录光强度。光纤的移动方向由箭头8所示。如虚线所示，检测角以及检测光的强度随着传播光与主表面4之间的距离变化。当光纤(7a)处于使通过制品传播的光靠近第二主表面5的位置时，因为检测角度小，所以检测到的光强度也低。相比之下，当光纤(7c)处于使通过制品传播的光靠近主表面4的位置时，因为检测角度大，所以检测到的光强度也大。中间位置由7b所示。
153.图2示出了在45
°
至85
°
范围内的不同传播角下，采用图1所示方法确定的实验结果。x轴示出了检测光纤的相对横向位置(单位：cm)。y轴示出了检测强度的自然对数(任意单位)。数据以瀑布图配置排列，以便容易地比较不同曲线的线性斜率。曲线显示强度根据光与检测光纤所在的玻璃制品的主表面之间的距离周期性地增加和减少。相应的频率取决于传播角(传播角越小，频率越大)和晶片厚度。此外，检测强度随着检测光纤横向位置的增加而降低。这是由于光通过玻璃制品传播时的光损耗α造成的，可通过简单地计算曲线的线性斜率来确定光损耗α。
154.图3a-3e示出了不同玻璃制品的y轴上的归一化的光损耗(nol＝玻璃制品的光损耗α*厚度d)对x轴上传播角的正弦的依赖性。
155.图3a至图3c示出了玻璃1的不同样品的结果，这些样品的表面粗糙度彼此不同。可以看出，增加的表面粗糙度与增加的归一化的光损耗相关联，如增加的nol(θ
mid
)所示。此外，归一化的光损耗对传播角θ的依赖性随着表面粗糙度的增加而增加，如增加的斜率所示，优选地确定为其中，θ2是sin(θ2)＝0.98的传播角，θ1是sin(θ1)＝0.75的传播角。
156.图3d和图3e示出了玻璃2的不同样品的结果，这些样品的次表面损伤(ssd)的数量彼此不同。ssd数量的增加导致归一化的光损耗的绝对值增加，如图3d和图3e中增加的nol(θ
mid
)所示。归一化的光损耗对传播角θ的依赖性随着ssd的增加而增加，如增加的斜率所示，优选地确定为其中，θ2是sin(θ2)＝0.98的传播角，θ1是sin(θ1)＝0.75的传播角。然而，与上述表面粗糙度的影响相反，ssd引起了正斜率，即归一化的光损耗随着传播角的增加而增加。
157.图4至图7示出了通过图1所示方法确定的不同传播角的实验结果。x轴示出了检测光纤的相对横向位置(单位：cm)。y轴示出了检测强度的自然对数(任意单位)。曲线示出了
强度根据光与检测光纤所在的玻璃制品的主表面之间的距离周期性地增加和减少。在图4和图5中，特别是对于65
°
和80
°
之间的传播角，周期性包括交替的主要局部最大值(较高强度峰值)和次要局部最大值(较低强度峰值)。
158.图4示出了示例f的结果。图5示出了示例g的结果。图6示出了示例h的结果。图7示出了示例i的结果。
159.图8示出了观察到的周期性可以解释为两个正弦函数的总和(叠加)，函数1具有y＝a*sin(x)，函数2具有y＝b*sin(2x)。在图8中选择了函数1和2，使得a＝b。叠加示出了在函数1和函数2均具有局部最大值位置处的主要局部最大值。叠加示出了在函数1具有最小值且函数2具有最大值位置处的次要局部最大值。
160.图9示出了两个包括衰减的正弦函数的叠加。
161.图10示出了图9曲线的放大部分，用于说明主要局部最大值(11)和次要局部最大值(12)。an表示主要局部最大值的高度，a
n+1
则表示相应的次要局部最大值的高度。
162.图11示出了图1的设置。光1通过棱镜2进入玻璃制品3。当光纤(7c，7d)处于使通过制品传播的光靠近主表面4的位置时，检测角大，因此检测到的光强也很大。在检测光纤(7c、7d)的各个横向路径位置检测光强的局部最大值。对应于各个最大值的横向路径位置的距离表示为δx。该最大值称为“主要局部最大值”。图11说明了两个主要局部最大值之间的距离δx可以根据传播角θ(附图标记6)和制品厚度t来确定。图11确定了一个直角三角形，包括边δx/2和t以及角6，其符合使得δx＝2*t*tan(θ)。
163.附图标记列表1.光2.棱镜3.玻璃制品4.玻璃制品的第一主表面5.玻璃制品的第二主表面6a.入射角(aoi)β6b.棱镜基底与光束进入棱镜的一侧之间的角ω6.传播角7a、7b、7c、7d 检测光纤8.光纤移动方向11.主要局部最大值12.次要局部最大值
具体实施方式
164.示例
165.测定了两种不同玻璃组合物1和2的五种不同玻璃制品a至e的光损耗。组合物1是含碱金属的硅酸盐玻璃组合物，其包含相关量的bao、tio2和nb2o5。组合物2是含碱金属的磷酸铌玻璃组合物，其包含相关量的bao和tio2。
166.制品a至e是平面玻璃晶片。
167.1..示例a至c
168.示例a至c是包含具有玻璃组合物1的玻璃的玻璃制品。其在450nm波长处的折射率n为大约1.84。
169.如下表所示，示例a至c的表面粗糙度彼此不同。这是通过不同的抛光参数、特别是不同的抛光时间来实现的。通过原子力显微镜(afm)测定表面粗糙度。 示例a示例b示例c制品厚度325μm325μm325μm制品直径150mm150mm150mmttv0.5μm0.5μm0.5μm表面粗糙度rms0.34nm1.1nm3.7nm
170.通过使用具有棱镜类型200-p-2和波导损耗测量选项的型号为2010/m的棱镜耦合器工具“metricon”，按如下方式确定制品a至c的光损耗(另参见图1)。
171.将450nm波长的激光通过棱镜耦合到制品a至c中的每一个中，使得光在相应制品内部传播。光纤沿光束传播的方向在制品表面上移动9cm的横向距离。光纤检测到被散射并借此离开制品的光。随着光纤横向路径的指数衰减，散射和吸收使沿传播检测到的光强度显著降低。可以通过曲线数学拟合以及衰减系数计算来评估总光损耗。由此绘制“ln(强度)与纤维位置”对比图。因为原始数据遵循指数衰减，所以可以通过使用自然对数得到线性衰减行为，如图2所示。通过对数据应用简单的线性最小二乘回归，得到单线f(x)，其具有负斜率(图2中的虚线)。线性函数f(x)描述了检测到的光强度的自然对数对光纤的横向路径位置x的依赖性。由于在测量开始和结束时可能存在人为因素，因此并未采集横向路径的所有数据，而仅采集了其间缩小区域的数据，如两条垂直链状虚线所示。为了将光纤的横向路径转换为传播光束的光路(op)，将x轴的数据除以每次测量的传播角θ的正弦值。最后，通过公式计算线的斜率，从而根据光路确定每个传播角的光损耗，其中i2和i1分别为横向路径位置x2＝6.5cm和x1＝1.5cm的光强度，其中op2和op1为对应的光路径位置，并分别确定为op2＝x2/sin(θ)和op1＝x1/sin(θ)。值得注意的是，光强度i2和i1不一定与在x2和x1测量的实际光强度分别相同。相反，i2和i1是基于实验确定数据的线性回归确定的，即ln(i2)＝f(x2)，ln(i1)＝f(x1)。
172.在实验上，首先清洁玻璃制品以去除表面的灰尘和其它潜在的残留物。然后，按照手册(rev.(2/1/03))的描述，将洁净的制品安装到metricon工具中。简言之，通过所谓的“耦合头”将制品压在棱镜基底上，优选使用范围30psi至45psi内的耦合压力。如果制品安装正确，则可以直观地看到耦合点，其为棱镜基底的一个圆形区域，由棱镜与制品之间的局部紧密接触产生，该点的直径为大约1mm至2mm。当且仅当观察到指示安装正确的耦合点时才进行以下测量。
173.激光束的方向通过在x方向和y方向上的倾斜反射镜进行调整，以满足耦合点并将光束注入制品。为了提高用于评估的可用横向长度，使用黑色edding笔使边缘变暗以消除晶片边缘的背向反射。在测量前，将盖子盖在激光腔上以避免来自周围区域的干扰光。
174.为了首先对准激光，可以使用光束相对于使其在基板内传播的棱镜的侧面区域的任何入射角(aoi)，例如0
°
。通过在x和y方向改变系统的倾斜反射镜，可以将激光束引导到
耦合点。耦合由显示非零信号的模拟显示器进行确认。通过小心地依次转动x和y倾斜反射镜使读数最大化，从而找到最佳耦合位置。如果信号过高，则必须通过转动相应的旋钮来降低增益系数。
175.一旦找到最大信号，固有快门就会遮蔽激光路径，并将偏移设置为零。在将偏移设置为零后，再次打开快门，调整信号放大，使得模拟读数显示大约80％。因此，已将系统设置为在给定的0
°
aoi下执行测量。
176.当改变aoi时，必须通过调整x和y镜位置将激光束与耦合点再次对准，使得模拟读数增加到最大值。一旦找到最大读数，就必须再次检查偏移，然后才能进行测量。
177.将x和y对齐以实现不同aoi下的最大读数，从而产生可相互比较的可靠结果。
178.根据定义，β＝0
°
的aoi是在激光束与棱镜的侧面互相垂直时给出的。传播角θ可以通过已知aoiβ、基板的折射率n、棱镜的折射率n1以及棱镜基底与光束进入棱镜的一侧之间的角度ω来计算。空气的折射率n0被视为1。给定aoiβ的传播角θ可根据下式计算：
[0179][0180]
为了选择某个传播角，可以将上述等式转为β：
[0181][0182]
制品内光束的传播角θ的可能范围取决于制品的折射率。因此，优选使用术语sin(θ)而不是绝对角度。在最大传播角的情况下，满足条件sin(θ
max
)＝1。最小传播角由等式sin(θ
min
)＝1/n定义，其中，n是制品的折射率。还可以定义一个中间角度，由sin(θ
mid
)＝0.83给出。因为难以对等式的精确物理方案解进行测量，所以决定基于传播角θ2和θ1确定归一化的光损耗对传播角θ的依赖性的斜率，其中，θ2是sin(θ2)＝0.98的传播角，θ1是sin(θ1)＝0.75的传播角。由此将θ1和θ2互相合理地分开，并且θ1不太接近θ
min
，θ2不太接近θ
max
。关于示例b和示例c，光损耗α是基于如上针对七个不同传播角所示的测量通过实验确定的，其中，不同传播角的正弦在0.69至0.93的范围内。关于示例a，光损耗α是基于如上针对45
°
至85
°
的五个不同传播角所示的测量通过实验确定的，使得不同传播角的正弦在》0.7至《1.0的范围内。
[0183]
归一化的光损耗(nol)是通过将光损耗α与制品厚度d相乘来确定的。对获得的数据进行线性拟合，如图3a至图3c所示。基于线性拟合估计nol(θ1)、nol(θ
mid
)和nol(θ2)。结果如下表所示：
[0184]
数据显示nol(θ
mid
)随着表面粗糙度的增加而增加。此外，nol对传播角的依赖性是：传播角越小，nol越大。nol对传播角的依赖性随着表面粗糙度的增加而增加，如由公式确定的增加的负斜率所示。
[0185]
2..示例d和e
[0186]
示例d和e是包含具有玻璃组合物2的玻璃的玻璃制品。在450nm波长处的折射率n为大约1.98。
[0187]
如下表所示，示例d和e的次表面损伤(ssd)的数量不同。 示例d示例e制品厚度325μm325μm制品直径150mm150mmssd许多减少
[0188]
制品d和e的光损耗是使用棱镜耦合器工具“metricon”(另参见图1)确定的，如上文示例a至c所述。
[0189]
光损耗α是基于如上针对五个不同传播角所示的测量通过实验确定的，其中不同传播角的正弦在》0.7至《1.0的范围内。归一化的光损耗(nol)是通过将光损耗α与制品厚度d相乘来确定的。对获得的数据进行线性拟合，如图3d和图3e所示。基于该线性拟合估计nol(θ1)、nol(θ
mid
)和nol(θ2)。结果如下表所示：
[0190]
数据显示nol(θ
mid
)随着ssd数量的增加而增加。nol对传播角的依赖性是：传播角越小，nol越低。nol对传播角的依赖性随着ssd数量的增加而增加，如由公式确定的示例d的比示例e更大的正斜率所示。
[0191]
3..示例f到i
[0192]
示例f为包含具有玻璃组合物2的玻璃的玻璃制品。示例g至i为包含具有玻璃组合物1的玻璃的玻璃制品。示例f至i为平面玻璃晶片。
[0193]
示例f到i彼此不同，特别是它们的表面粗糙度和/或ssd不同，如下表所示：
[0194]
使用具有棱镜类型200-p-2和波导损耗测量选项的型号2010/m的棱镜耦合器工具“metricon”生成光强曲线，其示出了光强或其自然对数对横向路径位置的依赖性，如上所述(另参见图1)。示例f至i所得的光强曲线分别示于图4至图7中。在示例f和g中，特别是对于65
°
和80
°
之间的传播角，周期性包括交替的主要局部最大值和次要局部最大值。