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红外光学材料之硫系玻璃

作者:超级管理员    来源:本站    发布时间:2022-09-14 17:06:42    浏览量:937

硫系玻璃无论在中波还是长波红外光学系统中都是十分常见的材料。

一、硫系玻璃介绍

红外光学系统通常采用晶体材料,如ZnS、Si、GaAs、Ge、ZnSe等,晶体材料的红外透镜通常价格昂贵。硫系玻璃作为一种新型红外透镜材料,以第Ⅵ主族的S、Se、Te为主要成分,结合As、Ge、P、Sb、Al、Si等元素化合形成玻璃态物质;另外,还可以引入卤素形成硫卤化物玻璃[1]。这种玻璃在中波和长波红外波段透射率较高,其透过波段可覆盖1~3um,3~5um,8~12um三个大气窗口。



二、硫系玻璃加工方法

硫系玻璃采用熔体淬冷法获得,生产效率高,周期短,成本低,具有优良的温度要粘度特性,可采用精密模压方法在短时间内批量制备性能一致的复杂型面光学元件[2]。加工效率比金刚石车削提高10倍以上,大大降低了红外光学系统的制造成本和加工周期,原料成本是锗单晶的1/3,是替代晶体的理想材料。

三、硫系玻璃光学特性

相比传统的红外材料,硫系玻璃的折射率温度系数较小,如 Gasir-1的折射率温度系数只有49.7×10−6/℃,仅为晶体Ge的折射率温度系数(晶体Ge的折射率温度系数为3.96×10−4/℃)的1/8[3]。下图是一些常见红外材料光学特性。



因此在红外热成像系统的热离焦调整和色差校正中具有重要作用。此外,硫系玻璃的色散系数较低,因此在消色差及无热化光学设计通常会考虑采用硫系玻璃。在光学系统中使用硫系玻璃对于简化系统结构、减轻重量、降低成本等方面均具有重要意义。

四、国内外厂商生产的硫系玻璃

国外硫系玻璃主要为美国Amorphous公司生产的AMTIR_1、2、3、4、5、6系列,德国Vitron公司生产的IG2、3、4、5、6系列,法国Umicore公司生产的GASIRl、2、3系列等[4]。国内硫系玻璃主要为成都光明光电股份有限公司生产的HWS1、2、3、4、5、6系列,湖北新华光信息材料有限公司生产的IRG201、202、203、204、205、206系列,宁波大学研制的NBU-IR1、2、3、4、5、6、7、8系列(其光学特性见下图)。其中,目前在长波红外波段应用较多的是IG6产品,与其光学参数相同的国内玻璃牌号为HWS6、IRG206和NBU-IR5。


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