[发明专利]一种硫系玻璃红外梯度折射率光学镜片的制备方法

说明书

本发明提供了一种硫系玻璃红外梯度折射率光学镜片的制备方法，涉及红外透镜技术领域，本方法包括步骤：S1：根据GRIN透镜选择第一组分玻璃和第二组分玻璃组成基质玻璃粉体，所述第一组分玻璃和所述第二组分玻璃的折射率差值为GRIN透镜对应的最大折射率差值；S2：将所述基质玻璃粉体在真空条件或气氛保护下粉碎研磨；并将所述第一组分玻璃和所述第二组分玻璃的玻璃粉末按照不同比例球磨混合，得到折射率渐变的多个粉末组；S3：将多个所述粉末组按照折射率大小依次平铺到模具上压实。本方法能够克服扩散深度浅的问题，并且实现在短的时间内连续渐变。

技术领域

本发明涉及红外透镜技术领域，具体而言，涉及一种硫系玻璃红外梯度折射率光学镜片的制备方法。

背景技术

梯度折射率(GRIN)透镜又称变折射率或非均匀介质透镜，是使用具有梯度折射率的介质设计和制造的光学成像元件。按照材料折射率变化的不同情况，一般可分为轴向、径向、径轴向混合、球面等梯度折射率材料。轴向梯度：折射率沿轴向变化，等折射率面是垂直于光轴的平行平面系。径向梯度：折射率沿径向变化，等折射率面是中心轴对称的圆柱面系。球面梯度：折射率按离定点的距离变化，等折射率面为中心点对称的球面系，类似于大气层排布。径向和轴向梯度折射率材料研究最为广泛，其在光纤通讯系统、医疗、成像等领域具有重要应用价值。

目前梯度折射率硫系玻璃主要由堆积扩散和晶化处理两种方法制得。如申请号CN107162429A，名称为一种梯度折射率红外硫系玻璃陶瓷及其制备方法的中国发明专利申请，采用晶化处理法在硫系玻璃基质中析出高折射率的纳米晶体来改变折射率。用熔融淬冷法熔制玻璃，然后将熔制得到的基础玻璃进行析晶热处理，即得到梯度折射率红外硫系玻璃陶瓷。该方法难点在于如何实现玻璃可控化析晶，热处理过程中可能会析出多种晶相，晶粒之间相互聚合甚至嵌套，且该方法无法获得大的折射率梯度和大尺寸样品；这种方法使材料很难可控地制备出预设的GRIN结构，且重复性难以把控。由于硫系玻璃共价结构导致的元素扩散距离很短，而硫系玻璃片又不能加工很薄，导致折射率梯度无法实现连续渐变。

发明内容

本发明解决的问题是如何克服扩散深度浅的问题，并且实现在短的时间内连续渐变。

为解决上述问题，本发明提供一种硫系玻璃红外梯度折射率光学镜片的制备方法，包括步骤：

S1：根据GRIN透镜选择第一组分玻璃和第二组分玻璃组成基质玻璃粉体，所述第一组分玻璃和所述第二组分玻璃的折射率差值为GRIN透镜对应的最大折射率差值；

S2：将所述基质玻璃粉体在真空条件或气氛保护下粉碎研磨；并将所述第一组分玻璃和所述第二组分玻璃的玻璃粉末按照不同比例球磨混合，得到折射率渐变的多个粉末组；

S3：将多个所述粉末组按照折射率大小依次平铺到模具上压实；

S4：将所述模具放入热压机中，抽真空，进行一次压制过程；将所述一次压制完成的玻璃块取出冷却，制备轴向渐变的透镜；

S5：将所述一次压制完成取出的所述玻璃块用玻璃切割机斜向切割，切成三角楔形的块状玻璃，经过二次压制和烧结得到径向渐变的透镜。

在上述方法中，根据GRIN透镜要求，确定玻璃的折射率，进而确定玻璃组分第一组分玻璃和第二组分玻璃，第一组分玻璃和第二组分玻璃组成基质玻璃粉体。两种玻璃的折射率差值即为GRIN透镜对应的最大折射率差值；对应玻璃组分除了要满足折射率要求外，还要求该组玻璃转变温度小于等于20℃。