[发明专利]一种高折射率Ge-Ga-Sb-Se-Te硫系玻璃及其制备方法和应用

说明书

本发明提供了一种高折射率Ge‑Ga‑Sb‑Se‑Te硫系玻璃及其制备方法和应用，属于特种玻璃技术领域。本发明提供的高折射率Ge‑Ga‑Sb‑Se‑Te硫系玻璃，包括以下成分：Ge：15～20at％；Ga：1～5at％；Sb：5～15at％；Se：25～35at％和Te：30～38at％。本发明通过引入高原子量元素Te，来提升玻璃线性折射率，元素Te有着很高的原子量以及极化率，有利于改善玻璃的光学非线性性能，Te能在玻璃中形成网络结构从而可以增加玻璃的光学质量，从而大幅度提高了硫系玻璃的折射率。实施例的结果显示，硫系玻璃10μm波长的折射率2.95，转变温度为200～220℃。

技术领域

本发明涉及特种玻璃技术领域，尤其涉及一种高折射率Ge-Ga-Sb-Se-Te硫系玻璃及其制备方法和应用。

背景技术

硫系玻璃是一种新型的无机非晶材料和红外光学材料，主要以硫族元素中的S、Se或Te为基础，引入其他电负性较弱的金属(Ga、Ge、Sb等)或非金属(P、As等)元素而形成的非晶态材料，它在两个大气窗口(3～5μm、8～12μm)都具有优异的透过性能，并且具有低的温度折射率系数(约是锗单晶材料的1/10)、可规模化模压镜片制造和组分可调等优势，近年来在军事和民用消色差红外光学中得到了极大的应用。硫系玻璃的折射率与硫系玻璃中离子的极化率和原子量有关，当前市场商用化的红外硫系玻璃材料，其光学折射率主要集中在2.4～2.8，Abbe数在100～150，缺乏拥有更高折射率和Abbe数的可商业化的硫系玻璃牌号，这对红外光学系统的小型化、轻量化是及其不利的。

因此，如何提高硫系玻璃的折射率，成为本领域亟待解决的技术问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种高折射率Ge-Ga-Sb-Se-Te硫系玻璃及其制备方法和应用，本发明提供的高折射率Ge-Ga-Sb-Se-Te硫系玻璃10μm波长的折射率更高，且高折射率Ge-Ga-Sb-Se-Te硫系玻璃的转变温度高。

为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：

本发明提供了一种高折射率Ge-Ga-Sb-Se-Te硫系玻璃，包括以下成分：Ge：15～20at％；Ga：1～5at％；Sb：5～15at％；Se：25～35at％和Te：30～38at％。

优选地，所述高折射率Ge-Ga-Sb-Se-Te硫系玻璃包括以下成分：Ge：18at％；Ga：5at％；Sb：12at％；Se：32.5at％和Te：32.5at％。

本发明提供了上述技术方案所述高折射率Ge-Ga-Sb-Se-Te硫系玻璃的制备方法，包括以下步骤：

(1)将Ge源、Ga源、Sb源、Se源和Te源混合后进行提纯，得到提纯混合物；

(2)将所述步骤(1)得到的提纯混合物依次进行熔化、淬火和退火，得到高折射率Ge-Ga-Sb-Se-Te硫系玻璃。

优选地，所述步骤(1)中提纯的方式为真空蒸馏法、除氧剂法和真空蒸馏结合除氧剂法中的任意一种。

优选地，所述步骤(1)中提纯的方式为真空蒸馏结合除氧剂法。

优选地，所述真空蒸馏结合除氧剂法中使用的脱氧剂为单质Mg或单质Al。

优选地，所述步骤(2)中熔化的温度为850～950℃，熔化的时间为30～35h。

优选地，所述步骤(2)中淬火的温度为350～500℃，淬火的方式为风冷淬火。

优选地，所述步骤(2)中退火的温度为180～250℃，退火的冷却速率为2～10℃/h。

本发明提供了上述技术方案所述高折射率Ge-Ga-Sb-Se-Te硫系玻璃或上述技术方案所述制备方法制备得到的高折射率Ge-Ga-Sb-Se-Te硫系玻璃在红外光学中的应用。