[發明專利]一種除羥基和無析晶多光譜傳輸鋇鎵鍺玻璃

有效

• 申請號: 201010258006.0
• 申請日: 2010-08-20
• 公開（公告）號: CN101913768A
• 公開（公告）日: 2010-12-15
• 發明（設計）人: 祖成奎;王衍行;劉永華;趙慧峰;陳江;韓濱
• 申請（專利權）人: 中國建筑材料科學研究總院
• 主分類號: C03C3/253
• 分類號: C03C3/253;C03B19/02
• 代理公司: 北京尚誠知識產權代理有限公司 11322
• 代理人: 魯兵

技術領域

本發明屬于玻璃制造領域，涉及一種鋇鎵鍺玻璃，具體地是高透過率的透可見光、1.06μm激光和3-5μm中紅外光的多光譜傳輸大尺寸鋇鎵鍺玻璃及其制備方法。

背景技術

紅外玻璃作為視窗、透鏡、整流(頭)罩等在紅外探測和紅外成像技術中應用廣泛。隨著現代光電技術的快速發展，民用領域對透紅外玻璃的需求越來越大。作為光電產業用關鍵材料，透紅外玻璃的研發水平成為一個國家特種光學材料發展水平的重要標志之一。

目前應用的紅外透過材料，按物質形態、性能及制備方法主要分為晶體類材料(如人造藍寶石Al₂O₃)、多晶類材料(多晶MgF₂、ZnS等)和紅外玻璃材料這三大類。其中僅有紅外玻璃不但具有較好的紅外透過性能、優良的光學均勻性、較高的機械強度，而且制造成本低廉、光學加工工藝簡單、可加工成復雜形狀制品。紅外玻璃材料這些性能和制備成本的優勢，為該類材料的大量應用奠定了良好的基礎。

鋇鎵鍺玻璃是以BaO-Ga₂O₃-GeO₂為主要成分的紅外玻璃，具有1.06μm及3-5μm波段透過率高、理化性能穩定、軟化溫度高、硬度大、光學損耗低等突出特點。但從BaO-Ga₂O₃-GeO₂三元相圖可知，玻璃形成范圍比較窄，容易析晶。鋇鎵鍺玻璃的析晶將極大地影響其光學和機械性能，給制備和應用帶來了難題。同時，和其它紅外玻璃一樣，鋇鎵鍺玻璃在2.90μm附近表現出羥基引起的強烈吸收，降低玻璃的紅外透過率。在本領域的現有技術中，減少鋇鎵鍺玻璃中的水分的方法還未見報道。目前報道(曹國喜等，BaF₂替代BaO對鋇鎵鍺酸鹽玻璃光學性質的影響，光學學報，2005，25(1)：72-76)的鋇鎵鍺玻璃在2.90μm(水分造成羥基的強烈吸收帶)處都有明顯吸收，透過率一般在75％以下，并相應地影響整個紅外區域的透過率。

發明內容

綜上所述，本領域需要一種穩定性好、不易析晶、由羥基引起的紅外透過率下降小、從可見區至紅外區具有良好透過性能的鋇鎵鍺玻璃，滿足大尺寸紅外光學器件對多光譜透紅外材料的要求。

為了解決現有技術上述問題，本發明人在大量試驗和數據分析基礎上，通過在原料配比、煅燒處理和熔制工藝等方面的改進，解決了鋇鎵鍺玻璃的除羥基和析晶難題，成功制備出高透可見光、1.06μm激光和3-5μm中紅外的多光譜傳輸大尺寸鋇鎵鍺玻璃。

因此，本發明的目的在于提供一種透可見光、1.06μm激光和3-5μm中紅外的除羥基和無析晶多光譜傳輸寸鋇鎵鍺玻璃及其制備方法。

在第一個方面，本發明提供了一種除羥基和無析晶多光譜傳輸鋇鎵鍺玻璃，該玻璃由包括以下氧化物組分的原料制成：

(1)20-50重量份的氧化鋇；

(2)15-40重量份的氧化鎵；

(3)15-40重量份的氧化鍺；

(4)6-20重量份的氧化鈣；

(5)5-20重量份的氧化鋁；

(6)0.1-3重量份的氧化鍶；和

(7)0.05-2重量份的氧化釔。

在優選方案中，該多光譜傳輸大尺寸鋇鎵鍺玻璃由包括以下氧化物組分的原料制成：

(1)26-32重量份的氧化鋇；

(2)28-32重量份的氧化鎵；

(3)18-22重量份的氧化鍺；

(4)8-10.5重量份的氧化鈣；

(5)6-9.4重量份的氧化鋁；

(6)0.2-0.5重量份的氧化鍶；和

(7)0.1-0.2重量份的氧化釔。

性能方面，本發明的鋇鎵鍺玻璃在可見光區域(400-800nm)透過率≥80％，波長1.06μm處透過率≥86％；波長2.90μm處透過率≥86％，波長4.00μm處透過率≥85％，波長5.00μm處透過率≥56％；硬度≥560MPa；軟化溫度≥785℃。

在第二個方面，本發明涉及一種除羥基和無析晶鋇鎵鍺玻璃的制備方法，該方法包括以下的步驟：

(1)按第一個方面所述的原料配比稱量和混合含各氧化物組分的原料形成混合料；

(2)對混合料在500-1200℃進行煅燒處理24～48小時，消除原料中的水分；

(3)將(2)中獲得的混合料加入鉑金坩堝中于1400-1550℃熔化形成玻璃液，在熔化過程中向爐腔和玻璃液內通入干燥的N₂；

(4)將(3)中獲得的玻璃液澆注成形。