[發明專利]一種精密模壓成型用中紅外光學玻璃

無效

• 申請號: 201410116052.5
• 申請日: 2014-03-26
• 公開（公告）號: CN103864297A
• 公開（公告）日: 2014-06-18
• 發明（設計）人: 汪國年;季平
• 申請（專利權）人: 南京信息工程大學
• 主分類號: C03C3/32
• 分類號: C03C3/32
• 代理公司: 南京匯盛專利商標事務所(普通合伙) 32238
• 代理人: 張立榮;杭清濤

技術領域

本發明涉及紅外光學玻璃材料技術領域，具體說是一種作用于中紅外波段范圍的精密模壓成型用光學玻璃。

背景技術

紅外光學透鏡在通訊、激光、醫療、電力、冶金、化工、測試、消防以及國防等領域具有非常廣泛的應用。非球面鏡由于使光學系統具有成像質量好、體積小、重量輕、結構簡單等優點，從而受到了廣泛的應用。

玻璃透鏡精密模壓成型技術是一種高精度光學元件加工技術，它是把玻璃預形體放入高精度的模具中，在加溫加壓和無氧的條件下，一次性直接模壓成型出滿足使用要求的光學零件。精密模壓技術能夠大批量直接模壓成型精密的非球面或球面等光學零件，并且改善了光學系統的性能，提高了光學成像的質量，從而使得該技術現已成為國際上最先進的光學零件制造技術方法之一。

硫系玻璃具有良好的化學穩定性、成玻性能好以及對雜質的敏感性低等優點，是理想的中長波紅外光學材料。本專利發明人曾申請了一種精密模壓成型用紅外光學玻璃（CN201110322140.7），該專利公開了一種適合于精密壓型的以TeO₂組份為主的氧化物玻璃及其制備方法，該玻璃的特點是折射率和硬度較高，熱轉變溫度較低，紅外透過范圍超過5微米，非常適合于3-5微米波段中波紅外光學器件的應用；但是，該體系玻璃最大紅外截止波長僅為6.5微米，其使用范圍僅局限于中波紅外，不適用于8-12微米長波紅外的應用。與氧化物玻璃相比，硫系玻璃具有更寬的紅外截止波長、更高的折射率、更低的玻璃轉變溫度，因此更適用于制作中長波紅外光學元器件。而且，由于硫系元素在高溫下的易氧化性，其玻璃制備工藝完全不同于氧化物玻璃，因此，硫系玻璃在同時包括中波紅外和長波紅外的中紅外領域具有極大的應用潛力。近幾年國內外已經公開了一些硫系玻璃配方及制作工藝方面的專利，如：CN200810202691.8公開了一種摻鏑的硫系玻璃及其制備方法；CN200810236542.3公開了一種硫系玻璃及其制備方法。但是現公開的硫系玻璃配方或者是摻雜稀土元素，用來制作激光材料，或者原料中含有As、Cd等有毒元素，或者玻璃配方需急冷成型，這些配方并不適合用于精密模壓成型透鏡材料，真正適合于精密模壓成型的硫系玻璃配方并不多見。

發明內容

本發明的目的是針對上述現有技術中的不足，提供一種具有適用于中長波紅外波段范圍的、可通過精密模壓成型的新型中紅外光學玻璃配方及其制備工藝。

本發明的目的是通過以下技術方案實現的：

精密模壓成型用中紅外光學玻璃，其組分按摩爾比計（如下同）包括：GeS₂:?40~80%、Ga₂S₃:?5~40%、La₂S₃:?1~15%、Sb₂S₃:?1~20%。

GeS₂是構成玻璃骨架的主要成分，具有很強的玻璃形成能力。同時GeS₂還具有較低的聲子能量，使得其在紅外波段的吸收較低，其紅外透過波長可達12μm。GeS₂含量的增加有利于提高玻璃的形成能力，但含量過高（如摩爾比高于80%）時，容易造成玻璃分相，使得玻璃的耐失透能力降低。本發明中GeS₂含量為40~80%，優選含量為40～60%。

Ga₂S₃是實現玻璃高折射率和高分散性、低的熱轉化溫度的光學特性成分。Ga₂S₃不僅可以改善玻璃的形成能力，還可以提高玻璃的透明度，降低玻璃的著色度。本發明中過多的Ga₂S₃會降低玻璃的抗析晶能力，因此本發明中Ga₂S₃含量為5~40%，進一步優選含量為20～30%。

La₂S₃是能夠抑制玻璃透射率下降并提高折射率的成分，同時在一定程度上La₂S₃可以改善玻璃的機械強度，提高玻璃的熱穩定性。但由于容易析出失透物，因此優選不大量含有，本發明La₂S₃的含量為1~15%，進一步優選含量為5～10%。