[发明专利]一种宽光谱光学玻璃及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种光学玻璃，尤其是涉及一种宽光谱光学玻璃及其制备方法。 

背景技术

大气对光透过率最大(反射和吸收最小)的三个波段：可见波段、3～5微米和8～12微米，习惯上称为大气的三个窗口。远距离探测或传输的红外器件都必须工作在大气窗口波段。然而，绝大多数在红外窗口，特别是在8～14μm波段具有透光性能的材料往往在可见波段不透过。这使得常用的可见光检测手段很难适用，且大部分工作在红外波段的光学仪器和工作在可见光波段的光学设备是分立的，即它们各有一套完整独立的工作系统，从而使红外系统和图像处理、控制的结合相当复杂。如果一种材料在大气的三个通讯窗口和可见光波段均具有较好的透过性能(即宽光谱透过材料)，它就可能使独立的红外系统和可见光系统联合，大大简化系统的复杂性，使得红外系统和图像处理、控制的结合比较容易。 

现有的可同时用于可见及红外的宽光谱材料主要包括：透明Al₂O₃陶瓷、ZnS多晶、ZnSe晶体三种。其中透明Al₂O₃陶瓷由于加工性差，仅用于高压钠灯灯管、红外检测窗口材料的场合。ZnS多晶(Cleartran)虽然在可见及红外具有很大的透过范围(0.4～13μm)，也是目前宽光谱应用中的主要材料，但普遍存在加工处理工艺复杂，沉积周期长(长达数月)以及色散高的缺点，并且受工艺限制，因而很难获得尺寸较大的样品。ZnSe晶体虽然也具有较宽的光谱覆盖范围(0.6～20μm)，常用来制造用于高能量红外激光器的各种光学元件(窗片、反射镜、透镜、CO₂激光窗)，但耐酸和碱性差、价格昂贵以及沉积速度缺陷阻碍了其在宽光谱应用中的发展。在这种情况下亟需开发一种性价比高，易于集成技术发展的宽光谱透过新材料。光学玻璃材料具有易制备、易成型、成分可调、易消除色散和色差、透光性好和成本低等诸多优点。然而，目前宽光谱光学玻璃材料的专利和文献较少，其中国内专利CN200610024707发明是一种基于Ga，Ge，Se， CsI体系的全光窗硫系玻璃材料，虽然其红外波段透过可达14μm，但其在可见波段截止波长大于0.55μm，无法真正实现在可见波段的全波段高透，从而会引起成像中短波信息的大量缺失造成对成像质量的影响。 

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种易制备、易成型、成分可调、易消除色散和色差、透光性好和成本低，并可以真正实现在可见波段的全波段高透的宽光谱光学玻璃及其制备方法。 

本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为：一种宽光谱光学玻璃，它由以下材料组成： 

材料      摩尔百分比(mol％) 

Ga₂S₃     20-33 

GeS₂      5-40 

CsX       38-67 

YS₂       2-5 

其中：X为Cl或I或Br；Y为Ti，或Zr，或Hf。 

上述的宽光谱光学玻璃的制备方法，特征在于包括如下步骤； 

①：按摩尔百分比(mol％)Ga₂S₃：20-33、GeS₂：5-40、CsX：38-67、YS₂：2-5选用单质Ga、Ge、S和化合物CsX、YS₂混合配置成混合料，其中X为Cl或I或Br；Y为Ti，或Zr，或Hf，另按照混合料总的质量附加放入0.01wt％的镁条； 

②：将由步骤①所得的混合料装入经过脱羟基预处理的H形双管石英安瓿中的一个石英管中，抽真空，当石英安瓿内的真空度达到≤1×10^-3Pa时，用氢气火焰封接石英安瓿； 

③：将由步骤②所得封接好的装有混合料的石英安瓿放入特定的双管蒸馏炉子中进行蒸馏提纯操作，在H形双管石英安瓿中的另一个石英管中得到Ge、Ga和S的提纯物； 

④：将经过步骤③提纯后的石英安瓿放入摇摆炉中，缓慢升温至800～950℃，摇摆熔制4～12h后取出冷却，在150～330℃保温6h，然后进行相关的退火处理即得到宽光谱光学玻璃产品。 

所述的石英安瓿采用氢氟酸或盐酸进行脱羟基预处理。 

抽真空时所述的石英安瓿内真空度为7×10^-4Pa以上。