一种光学玻璃、制备方法及其应用技术

本发明专利技术提供了一种光学玻璃、制备方法及其应用，所述光学玻璃按摩尔百分比计包含：Ga2O3：25～35％；GeO2：2～9.9％；∑RO：45～55％；∑M2O3：0～6％；∑MF3：1～6％；ZrO2：0～3％；Al2O3：0.1～5％。其中，R为Mg、Ca、Ba、Sr中的至少一种，M为La、Y中的至少一种。本发明专利技术的光学玻璃透过波段为0.3-7μm，且在5μm处透过率大于80％(2mm厚样片)，相比锗酸盐玻璃具有更长的红外截止波长，相比镓酸盐玻璃具有更好的成玻璃性能。可以用于制备大尺寸、高光学质量和低成本的中红外光学玻璃制品。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种光学玻璃、制备方法及其应用，属于光学玻璃

技术介绍
当前许多传感器或激光系统所使用的材料的光谱一般在可见-中红外范围(0.5-5μm)内，这些设备都需要一个透可见及中红外的保护窗口，主要应用于飞机传感器窗口、侦查窗口、吊舱和导弹整流罩等，另外在红外光学透镜方面也有部分应用。常用透可见及中红外的材料主要有晶体和玻璃。其中，晶体材料主要包括MgF2、BaF2、CaF2、尖晶石、蓝宝石等，其中MgF2、尖晶石、蓝宝石等材料的红外透过率高，硬度大，但制造及加工难度高；BaF2、CaF2等材料透过率高，但化学稳定性较差，晶体生长困难，制造、加工难度大。红外玻璃材料主要包括二类：一是氟化物玻璃；二是重金属氧化物玻璃。重金属氧化物玻璃和氟化物玻璃在可见、近、中红外波段都具有较好的透过性能，因此在航天、军事及民用领域具有广泛的应用。氟化物玻璃具有低折射、低色散、透过率高、含水量少等优点，但氟化物玻璃在析晶、机械强度、化学稳定性等方面性能较差。重金属氧化物玻璃中成玻璃性能最好的是锗酸盐玻璃，但受制于GeO2的声子能量，在中红外波段红外透过率下降较快，尤其是在4.5μm以后，红外透过率快速下降，并且由于GeO2的价格较高，含量过高时生产玻璃的成本高；镓酸盐玻璃成本较低，熔炼温度相对较低，红外透过波段长，透过率高，但成玻璃性能、化学稳定性都较差。专利申请文件CN101164940A公开了一种透红外镓酸盐玻璃，不含GeO2，以Ga2O3为玻璃网络形成体，虽然玻璃的红外透过性能较好，但成玻璃性能较差，玻璃的化学稳定性差。专利申请文件CN1884166A公开了一种透可见及中红外的锗镓酸盐玻璃，其含有摩尔百分比为10～35％的GeO2，以GeO2为主要玻璃形成体，成玻璃性能较好，但玻璃成本较高，随着GeO2含量的增加，中波红外透过性能降低。
技术实现思路
专利技术要解决的问题本专利技术所要解决的技术问题是提供一种红外光学玻璃、制备方法及其应用，所述红外光学玻璃相比锗酸盐玻璃具有更长的红外截止波长，相比普通镓酸盐玻璃具有更好的成玻璃性能。可以用于制备大尺寸、高光学质量和低成本的中红外光学玻璃制品。用于解决问题的方案本专利技术提供了一种光学玻璃，按摩尔百分比计包含：Ga2O3：25～35％；GeO2：2～9.9％；∑RO：45～55％；∑M2O3：0～6％；∑MF3：1～6％；ZrO2：0～3％；Al2O3：0.1～5％。其中，R为Mg、Ca、Ba、Sr中的至少一种，M为La、Y中的至少一种。根据本专利技术的光学玻璃，按摩尔百分比计所述Ga2O3的含量为26～33％。根据本专利技术的光学玻璃，其特征在于，按摩尔百分比计所述GeO2的含量为5～9.9％。根据本专利技术的光学玻璃，按摩尔百分比计所述∑RO的含量为46～53％。根据本专利技术的光学玻璃，按摩尔百分比计所述∑MF3的含量为2～5％。根据本专利技术的光学玻璃，按摩尔百分比计所述∑M2O3的含量为1～4％。根据本专利技术的光学玻璃，按摩尔百分比计所述Al2O3的含量为2～4％。根据本专利技术的光学玻璃，所述光学玻璃的红外透过波段为0.3～7μm，且在5μm的波长处具有80％以上的透过率。本专利技术还提供了一种根据本专利技术的光学玻璃的制备方法，包括：将各组分按照比例称量、混合均匀后进行熔炼，熔炼的同时在玻璃料液的表面和/或者内部吹入干燥气体，然后浇注或漏注在成型模具中成型，或者直接压制成型。本专利技术还提供了一种根据本专利技术的光学玻璃在中红外光学透镜中的应用。专利技术的效果本专利技术的光学玻璃成玻璃性能好，并且截止波长大于6.5mm，且红外透过波段为0.3-7μm，并且在5μm的波长处具有80％以上的透过率。适用于制备红外吊舱、保护窗口以及红外透镜等。附图说明图1是本专利技术实施例1的红外光谱透过曲线图。具体实施方式本专利技术提供了一种光学玻璃，按摩尔百分比计包含：Ga2O3：25～35％；GeO2：2～9.9％；∑RO：45～55％；∑M2O3：0～6％；∑MF3：1～6％；ZrO2：0～3％Al2O3：0.1～5％；其中，R为Mg、Ca、Ba、Sr中的至少一种，M为La、Y中的至少一种。Ga2O3可以作为玻璃形成体，与RO等结合形成镓酸盐玻璃，Ga2O3含量大于35％时容易析晶，含量低于25％时，成玻璃能力差，不易形成稳定的玻璃系统，所以Ga2O3的含量(以摩尔百分比计)控制在25～35％，优选26～33％。GeO2在玻璃中是网络形成体，所述GeO2的含量(以摩尔百分比计)控制在2～9.9％，优选5～9.9％。在以Ga2O3-RO为组成的镓酸盐玻璃的基础上，引入GeO2的组成成分，可以提高光学玻璃的形成能力、化学稳定性以及物化性能；但是，若GeO2的含量过高，则会降低玻璃在中波波段的透过性能，并且会增加制备玻璃的成本。RO作为玻璃调整体，在镓酸盐玻璃体系中形成Ga-R-O结构，能够提高玻璃的成玻璃能力，其中，R为Mg、Ca、Ba、Sr中的至少一种。但RO的含量超过55％后，玻璃化学稳定性、成玻璃性能变差，RO的含量低于45％，成玻璃性能差，玻璃易失透，所以∑RO的含量(以摩尔百分比计)控制在45～55％，优选46～53％。M2O3属于稀土氧化物，在镓锗酸盐玻璃中作为网络外体杂化玻璃组分，可以优化玻璃物化性能，其中，M为La、Y中的至少一种。但M2O3的含量不能过多，否则成玻璃性能反而变差。所以∑M2O3的含量(以摩尔百分比计)控制在0～6％，优选1～4％。MF3可以作为玻璃的网络形成体，从而提高玻璃的形成能力(成玻璃性能)；还可以将氢氧键破坏，形成氢氟键，从而消除玻璃料液中的氢氧基，减少玻璃的光吸收损失，提高玻璃的红外透过性能，其中，M为La、Y中的至少一种。但MF3的含量不能过多，否则玻璃析晶严重，反而破坏玻璃的形成能力，MF3的含量过少，对消除氢氧基的效果不明显。另外MF3中的阳离子(La3+、Y3+)作为网络外体可以起到杂化作用，改善玻璃的性能。所述∑MF3的含量(以摩尔百分比计)控制在1～6％，优选2～5％。Al2O3作为网络中间体，与RO组合起到网络形成体的作用，提高玻璃的形成能力。若Al2O3的含量过高，会降低玻璃的红外截止波长和透过率，所以Al2O3的含量(以摩尔百分比计)控制在0.1～5％，优选2～4％。ZrO2具有提高玻本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种光学玻璃，其特征在于，按摩尔百分比计包含：Ga2O3：25～35％；GeO2：2～9.9％；∑RO：45～55％；∑M2O3：0～6％；∑MF3：1～6％；ZrO2：0～3％；Al2O3：0.1～5％；其中，R为Mg、Ca、Ba、Sr中的至少一种，M为La、Y中的至少一种。

【技术特征摘要】
1.一种光学玻璃，其特征在于，按摩尔百分比计包含：
Ga2O3：25～35％；
GeO2：2～9.9％；
∑RO：45～55％；
∑M2O3：0～6％；
∑MF3：1～6％；
ZrO2：0～3％；
Al2O3：0.1～5％；
其中，R为Mg、Ca、Ba、Sr中的至少一种，M为La、Y中的至少一种。
2.根据权利要求1所述的光学玻璃，其特征在于，按摩尔百分比计所
述Ga2O3的含量为26～33％。
3.根据权利要求1或2所述的光学玻璃，其特征在于，按摩尔百分比
计所述GeO2的含量为5～9.9％。
4.根据权利要求1-3中任一项所述的光学玻璃，其特征在于，按摩尔百
分比计所述∑RO的含量为46～53％。
5.根据权利要求1-4中任一项所述的光学玻璃，其特征在于，按摩尔百
分比计所述∑M...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵仲勋，张小东，黄国雅，唐博博，何蓉，
申请(专利权)人：湖北新华光信息材料有限公司，
类型：发明
国别省市：湖北;42