[发明专利]一种梯度折射率红外硫系玻璃及其制备方法和应用、红外热成像镜头及其应用

说明书

本发明提供了一种梯度折射率红外硫系玻璃及其制备方法和应用、红外热成像镜头及其应用，涉及硫系玻璃技术领域。本发明提供了一种梯度折射率红外硫系玻璃，包括依次层叠的第一表层基质玻璃、夹层基质玻璃和第二表层基质玻璃；所述夹层基质玻璃的层数≥0；所述第一表层基质玻璃、夹层基质玻璃和第二表层基质玻璃的化学组成为xAgI·(1‑x)GeTe_4.3，x独立地为0～30％；所述x沿第一表层基质玻璃到第二表层基质玻璃方向依次递减。本发明提供的梯度折射率红外硫系玻璃中0～30％的AgI在GeTe_4.3中连续分布，提高了梯度折射率红外硫系玻璃的折射率且实现折射率的大梯度变化，在红外热成像中具有很好的应用前景。

技术领域

本发明涉及硫系玻璃技术领域，具体涉及一种梯度折射率红外硫系玻璃及其制备方法和应用、红外热成像镜头及其应用。

背景技术

红外热成像技术是一种将肉眼无法观测的红外辐射转换成可见光的波长转换技术。近年来随着红外探测技术的不断发展，红外热成像技术在军事和民用领域得到了广泛应用，它在安防监控、生物医疗、消防救援和工业检测等领域的应用也日益广泛。而红外光学镜头是红外热成像技术的核心器件之一，它是获取目标红外辐射信号的关键通道，因此，红外镜头捕获红外辐射并精准成像的能力就决定了红外热成像设备的性能。

传统红外镜头常以多片折射率单一的镜片组合而成，光通过组合镜片后仍以直线传输，因此需要改变镜片厚度以及表面曲率来消除像差并实现成像。随着应用场景的复杂化，特别是在多光融合的应用场景中，传统红外镜头需要用更多的镜片来消除像差，但这就会导致镜头的光学设计更加复杂、沉重、庞大，同时造成更严重的光强衰减而影响成像质量。此外，在目前先进的红外焦平面阵列探测器中像素尺寸已可小至微米级别，而红外光学系统的设计标准达到了光学衍射极限，因此依靠单一折射率的镜片已无法满足需求，开发新型光学透镜成像材料迫在眉睫。

梯度折射率(GRIN)透镜是指材料内部的折射率沿某一方向连续变化的光学镜片，可分为三种类型：轴向梯度折射率、径向梯度折射率和球面梯度折射率。GRIN的优势在于它改变了光在单一折射率介质中延直线传输的方式，由于内部折射率的梯度变化使得光的传输路线发生弯曲，形成自聚焦或自散焦效应。通过折射率梯度变化并结合镜片曲率优化使镜片纠正像差更简易，例如轴向GRIN透镜能使镜片数量从多片减小至2片，同时镜片的厚度也大幅缩小，这将大大降低其光学系统的复杂程度，减轻镜头重量，压缩镜头体积，因而大幅降低生产成本。因此，开发红外GRIN透镜材料是发展红外热成像技术以及解决探测器件小型化、轻量化且高质量成像的不二之选。

锗单晶、硒化锌以及硫系玻璃是目前最常用作红外透镜的材料，前两者是晶体材料，受其晶体特性限制很难通过组分设计或其它手段大幅度调整折射率属性，因而一般不用于制备GRIN透镜。而硫系玻璃具有无规则网络结构的特性，其组分可根据折射率需求进行大幅度调整，这无疑是制造GRIN 透镜的关键优势。