[发明专利]一种精密模压成型用红外光学玻璃

说明书

技术领域

本发明涉及红外透过的光学玻璃，属于特种玻璃技术领域。尤其适用于通过精密模压成型制作非球面红外光学透镜等光学元件。

背景技术

红外光学透镜在通讯、激光、医疗、电力、冶金、化工、测试、消防以及国防等领域具有非常广泛的应用。非球面镜由于使光学系统具有成像质量好、体积小、重量轻、结构简单等优点，从而受到了广泛的应用。

目前，非球面光学透镜主要采用先进的精密模压成型法制造，该种方法是在一定的温度和压力下，通过精密模具直接将玻璃预制体压制成所需功能的玻璃制品。光学玻璃模压成型法制造光学零件有如下优点：①不需要传统的粗磨、精磨、抛光、磨边定中心等工序，就能使零件达到较高的尺寸精度、面形精度和表面粗糙度；②能够节省大量的生产设备、工装辅料、厂房面积和熟练的技术工人，使一个小型车间就可具备很高的生产力；③可很容易经济地实现精密非球面光学零件的批量生产；④只要精确地控制模压成型过程中的温度和压力等工艺参数，就能保证模压成型光学零件的尺寸精度和重复精度；⑤可以模压小型非球面透镜阵列；⑥光学零件和安装基准件可以制成一个整体。近年来，精密模压成型技术被广泛用于非球面镜等光学元件的大量生产。

目前大量使用的非球面光学透镜由于主要含有SiO₂等成分，其透过范围截止于2.3微米左右，因此不能适用于中长波红外光学的应用要求。硫系玻璃具有较好的红外透过性能，且热转变温度较低，能够适合于精密模压成型；但是其机械强度较差，而且高光学质量的硫系玻璃制作难度较大、成本也较高。

碲酸盐玻璃由于其较低的声子能量(～700cm^-1)而具有较宽的红外透过范围(可达6.5μm)，通过离子键和共价键结合的微观结构使得其机械强度大大高于硫系玻璃。传统的碲酸盐玻璃中TeO₂含量较高(摩尔百分比一般高于60％)。一方面，高温下较高含量的TeO₂易于挥发并粘附于模具表面从而降低模具的重复使用寿命；另一方面，高TeO₂含量的碲酸盐玻璃液相粘度较低，料性较短，非常不利于模压成型；此外，碲酸盐玻璃中所含的卤化物成份以及重金属如铅、镉等毒害成份也不适合于模压成型。因此，常用的碲酸盐光学玻璃不适合于精密模压光学透镜。

在日本专利特公平1-44651号公报中公开了一种碲酸盐类玻璃，其中以TeO₂为主要成分，并含有GeO₂、La₂O₃、Nb₂O₅、ZnO、HfO₂、PbO等。由于PbO易于在高温下附着于模具表面并发生反应，大大降低模具的使用寿命；而且PbO不利于环保，因此该种玻璃不适合于精密模压成型。

专利号为200810175599.7中国专利公开了一种TeO₂-La₂O₃类光学玻璃，其玻璃组成中因含有SiO₂、B₂O₃、Al₂O₃等成分，大大降低了其红外透过性能，因此也不适合于制作具有红外光学透镜。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，提供一种新型光学玻璃，该玻璃具有红外波段透明、可通过精密模压成型、并具有较高的机械强度。该玻璃特别适用于精密模压红外光学透镜等光学元件。

本发明解决技术问题所采用的技术方案为，精密模压用红外光学玻璃，其组分按摩尔比(如下同)包括：TeO₂：20～60、GeO₂：20～40、La₂O₃：5～20、WO₃：0～40、ZnO：0～20、MgO+CaO+SrO+BaO：0～10、Li₂O+Na₂O+K₂O：0～10、Nb₂O₅+Ta₂O₃+TiO₂+Bi₂O₃：0～5、Sb₂O₃：0～5。