[发明专利]一种中数值孔径光纤用光学玻璃及其制备方法和应用

说明书

本发明提供了一种中数值孔径光纤用光学玻璃，含有以下重量百分比的原料：二氧化硅55％‑65％，三氧化二硼8‑15％，三氧化二铝0‑3％，碱金属氧化物8‑15％，碱土金属氧化物15‑25％，氟化钙0‑2％；其中三氧化二硼与碱金属氧化物的重量比例为1:3～1:1。本发明还提供了上述光学玻璃的制备方法和应用。本发明所述的方法制备的光学玻璃，其折射率为1.53‑1.56、300‑1100nm波长透过率≥88％；同时玻璃熔制成型容易，无气泡、结石、条纹等内部缺陷，玻璃抗析晶性能、化学稳定性、成分稳定性好，热学性能满足中数值孔径光纤及光纤成像元件制备要求。

技术领域

本发明涉及光学玻璃技术领域，具体涉及一种中数值孔径光纤用光学玻璃及其制备方法和应用。

背景技术

光学玻璃具有高度的透明性、化学及物理学(结构和性能)上的高度均匀性，具有特定和精确的光学常数，是用于制造光学仪器或机械系统的透镜、棱镜、反射镜、窗口、光纤等的关键材料，在光电技术产业中发挥着重要作用。其中低折射率高透过率光学玻璃因具有较低的折射率、高的光谱透过率，是中数值孔径特种光纤及光纤成像元件的基础材料。

现有技术有关中数值孔径光纤用光学玻璃材料报道较少，而常规的光学纤维面板等光纤成像元件，是由数千万根玻璃光纤规则排列熔合而成，但数值孔径大于0.65，与中数值孔径(0.3-0.5)还有一定差距。而根据数值孔径公式计算，中数值孔径光纤及光纤成像元件所需的光学玻璃折射率为1.53-1.56之间。

此外，中数值孔径光纤及光纤成像元件制备过程中要经历多次热过程，要求基体玻璃材料必须具备优异的抗析晶性能和成分稳定性，避免制备过程中引起材料析晶、分相或碱金属离子等成分扩散，导致光纤损耗增大、成像品质变差。同时，为应对各种不同环境下使用要求，要求玻璃材料还应具备优异的化学稳定性。

然而，目前未见公开报道能够满足上述应用要求的光学玻璃材料。

发明内容

针对上述问题，本发明的目的是提供一种中数值孔径光纤用光学玻璃及其制备方法和应用。

为实现上述目的，本发明所采用的技术方案是：

一种中数值孔径光纤用光学玻璃，含有以下重量百分比的原料：二氧化硅55％-65％，三氧化二硼8-15％，三氧化二铝0-3％，碱金属氧化物8-15％，碱土金属氧化物15-25％，氟化钙0-2％；其中三氧化二硼与碱金属氧化物的重量比例为1:3～1:1。

进一步地，其中所述碱金属氧化物包含氧化锂、氧化钠或氧化钾中的至少一种。

进一步地，其中所述碱土金属氧化物包含氧化镁、氧化钙或氧化钡中的至少一种。

进一步地，其中当所述碱土金属氧化物包含氧化钡时，所述氧化钡的含量按重量百分比计大于15％。

进一步地，其中所述光学玻璃中还包含按重量百分比计总量低于5‰的三氧化二锑、氯化钠、溴化钠、氟化钠、氟化钾、氯化钾或溴化钾中的至少一种；其主要作为澄清剂形式引入，有助于玻璃熔制过程中的气泡排出。

进一步地，其中所述光学玻璃具有以下性能，折射率：1.53～1.56；光谱透过率：厚度10mm玻璃片，在300-1100nm范围内光谱透过率≥88％；线膨胀系数：(75～85)×10^-7/℃；玻璃转变温度：550-600℃；玻璃软化温度：600-650℃；玻璃软化点(粘度为10^7.6Pa·s时对应的温度)：700-750℃；抗析晶性能：在马弗炉中900-950℃保温3小时不产生析晶；耐潮稳定性：1类；耐酸稳定性：1类；成分稳定性：与ZK9玻璃贴合，700℃下保温1小时，界面碱金属离子扩散小于等于1％。

本发明还提供一种上述中数值孔径光纤用光学玻璃的制备方法，包括以下步骤：

1)按照配方量称取上述原料，混合均匀得到配合料；