[发明专利]一种制作梯度光学玻璃的装置及其制作方法

说明书

技术领域

本发明涉及特种玻璃技术领域，具体涉及一种梯度光学玻璃的制作装置和采用该装置制作梯度光学玻璃的方法。

背景技术

梯度光学玻璃是一种沿其径向或轴向折射率呈现连续变化的玻璃。由于具有这一特性，导致入射光在玻璃中以曲线形式传播。以此特性它被广泛用于集成光学领域和光传播、光通信领域。用梯度光学玻璃制作的梯度折射率透镜是光通讯无源器件中必不可少的基础元器件。应用于要求聚焦和准直功能的各种场合，被分别使用在光耦合器、准直器、光隔离器、光开关、激光器等方面。

近年来，随着微型光学系统、医用光学仪器、光学复印机、传真机、扫描仪等设备的广泛应用，对作为其基础材料梯度光学玻璃的需求持续递增。加之上述光学系统集成化、多功能化的迅猛发展，对光学系统的精密程度、相关仪器设备的集合体积和重量要求越来越高，使得对梯度光学玻璃的折射率渐变均匀性和内在品质也提出了更高的要求。

梯度光学玻璃的制备方法很多。以离子交换法最为成熟，但靠离子交换法进行商业化生产存在生产工序复杂、制作成本高、制品体积小、成品率低等问题，显然不能满足该领域发展对梯度光学玻璃的性能、用量及内在品质的要求。

专利文献US005630857A中介绍了一种制作梯度光学玻璃的方法，将制备好的光学玻璃熟料按光学性能和玻璃密度排序。先将密度大的熟料投入熔炉中的坩埚内熔化，待密度大的熟料化好，即玻璃熔液中无气泡、熔化均匀后，再投入密度适中的玻璃熟料。由于密度的原因，中等密度的玻璃熟料会浮在密度大的玻璃熔液上面熔化，待中等密度的玻璃熟料化好后再投入密度小的玻璃熟料，直至密度小的玻璃熟料化好后就得到自下而上折射率梯度变化的玻璃液。将该具有梯度折射率的玻璃液按一定的降温速率冷却，就得到所需的梯度光学玻璃。

该种方式制作梯度光学玻璃由于以下原因影响玻璃的品质和成品率：

1.对熟料的二次熔化时由于不掺入同一组分的配合料助熔，使玻璃液中裹挟的气泡不宜排除，从而影响玻璃品质。

2.前面密度大的熟料化好时再投入密度适中的玻璃熟料的操作要格外注意，不能破坏先前熔化好的液层，否则会影响折射率梯度渐变的均匀程度。

3.成品率低，不易商业化生产。

为解决上述技术问题，本发明提供了一种直接熔制和成型梯度光学玻璃的装置及以此装置生产成型梯度光学玻璃的方法。

发明内容

本发明涉及第一技术方案的梯度光学玻璃的装置，包括熔炉，其特征在于，该熔炉设有第一温室和第二温室，该第二温室的内部工作时被加热为适于将玻璃料熔化的熔化温度，该第一温室的内部温度工作时为比所述熔化温度低的成型温度，在所述第二温室的内部设置有用于熔化玻璃料的熔制坩埚，在所述第一温中设置有用于接收来自所述熔制坩埚的玻璃料熔液的成型舟，在所述熔制坩埚的底部设有用于将玻璃料熔液从所述熔制坩埚中输送到所述成型舟的漏料管。

采用本发明第一技术方案的制作梯度光学玻璃的装置，由于是用设置于该第二温室的内部熔制坩埚将玻璃料熔化，将熔化后的玻璃料熔液通过漏料管输送到设置于第一温室中的成型舟中，因此，不会出现后投入密度适中的玻璃熟料破坏先前投入的前面密度大的玻璃料的液层。

本发明的第二技术方案的制作梯度光学玻璃的装置，是在所述第一技术方案的基础上，其特征在于，所述熔制坩埚设置有用于对在所述熔制坩埚中玻璃料熔液进行搅拌的搅拌器。

采用本发明第二技术方案的制作梯度光学玻璃的装置，由于，在所述熔制坩埚中玻璃料熔液进行搅拌的搅拌器，通过对熔制坩埚中的玻璃料熔液进行搅拌，能够排除玻璃料熔液中裹挟的气泡，使玻璃液中各种组分熔化均匀，从而提高玻璃品质。

本发明的第三技术方案的制作梯度光学玻璃的装置，是在所述第一或二技术方案的基础上，其特征在于，所述漏料管的出口管口位于所述成型舟的口沿处。

采用本发明第三技术方案的制作梯度光学玻璃的装置，能够使从所述漏料管的出口管口排出的玻璃料熔液顺着成型舟侧部内表面流到成型舟内，从而能够避免后注入的密度值小的玻璃料熔液与先前注入的密度值大的玻璃料熔液的接触面形成翻卷条纹。

本发明的第四技术方案的制作梯度光学玻璃的装置，是在所述第一技术方案的基础上，其特征在于，所述第一温室设置有第一测温热电偶和第一加热元件，所述第二温室设置有第二测温热电偶和第二加热元件。

采用本发明第四技术方案的制作梯度光学玻璃的装置，能够分别监控第一温室和第二温室的内部温度。