[发明专利]一种具有宽频带光学窗口的硫卤玻璃陶瓷及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种具有宽频带光学窗口的玻璃陶瓷及其制备工艺，属于光学窗口玻璃陶瓷材料领域。

背景技术

大气窗口是指通过大气而较少被反射、吸收或散射的透射率较高的光辐射波段范围(如图1所示)。目前使用的大气窗口探测波段主要包括以下波段：可见光(0.4～0.7μm)，近红外(1.4～1.9μm)，中红外(3～5μm)，远红外或称为热波段(8～12μm)。

由于探测器等因素的限制，开始时，上述各波段在应用中均需构建一套独立的探测系统。如果一个探测系统能够在上述大气窗口的多个波段上获得目标信息，那么这个系统就可以更精确、更可靠地获得更多的目标信息，提高对目标的探测效果，降低预警系统的虚警概率，提高系统的搜索和跟踪性能，适应更多的应用需求；同时，可以使大气窗口各波段独立的探测系统整合，使复杂的探测系统大大简化。目前，对大气窗口的多个波段均较灵敏的探测器已经研制成功，因此，覆盖大气窗口多个波段光学窗口材料的研制是目前该领域实现“多波段共孔径”急需解决的一个关键问题。

目前，可获得的能够覆盖0.4～12μm宽频带的商用光学窗口材料主要是一些晶体或多晶材料，如：ZnS晶体，BaF₂晶体。其中，ZnS晶体硬度低，色散高；BaF₂晶体加工性能差，价格昂贵，而且受工艺的制约，限制了其作为大尺寸光学窗口和各种复杂形状共性窗口的使用。这些问题限制了上述材料在许多领域的应用。

玻璃具有成分可调、制备工艺简单、易消除色散、加工性能好、透光性好等优点，是比较理想的光学窗口材料之一。

中国专利“申请号：200610024707.1”介绍了一种硫卤玻璃，(1-x-y)GeSe₂-xGa₂Se₃-yCsBr(I)，x，y为相应化合物所占的摩尔百分数，x：5～30，y：15～45。该硫卤玻璃的透过窗口为0.6～14μm，不能覆盖可见窗口的0.4～0.6波段。

中国专利“申请号：200610119431.5”从降低成本角度考虑介绍了另一种低成本硫卤玻璃，Ge-Ga-Se-MX(M为Na，K；X为Cl，Br，I)。同样，该硫卤玻璃的透过窗口为0.6～14μm，不能覆盖可见窗口的0.4～0.6波段。

宽频带光学窗口硫卤玻璃GeS₂-In₂S₃-KCl(Materials Letters，2006，60(6)741-745)，透过窗口为0.4～11.5μm，能够覆盖整个可见窗口、近红外(1.4～1.9μm)，中红外(3～5μm)，远红外(8～12μm)，但力学性能较差。

发明内容

本发明的目的是提供一种具有宽频带光学窗口的硫卤玻璃陶瓷及其制备方法，该硫卤玻璃陶瓷能够覆盖可见(0.4μm～0.7μm)、近红外(1.4～1.9μm)、中红外(3～5μm)和远红外(8～12μm)多个大气窗口，在0.4～11.5μm整个波段范围内具有较高的透过率，具有明显改善的力学性能。

为了实现上述目的，本发明的技术方案如下：一种具有宽频带光学窗口的硫卤玻璃陶瓷，其特征在于它的组成按化学式可表示为：(100％-x-y)GeS₂·yIn₂S₃·xMCl，x为MCl所占的摩尔％，y为In₂S₃所占的摩尔％，(100％-x-y)为GeS₂所占的摩尔％，x＝30～50％(摩尔)，y＝15～25％(摩尔)；

其中，MCl为NaCl、KCl、RbCl、CsCl中的任意一种或任意二种以上的混合，任意二种以上混合时，为任意配比。

本发明中，MCl和In₂S₃的摩尔百分含量的比值为R，R的范围是2.0～2.2。

一种具有宽频带光学窗口的硫卤玻璃陶瓷的制备方法，其特征在于包括如下步骤：