一种耐磨消杂型光学玻璃元件及其制备方法与应用技术

本发明专利技术属于光学玻璃加工技术领域，具体涉及一种耐磨消杂型光学玻璃元件及其制备方法与应用。该元件包括光学玻璃基体和复合光吸收层；所述复合光吸收层位于所述光学玻璃基体的表面；所述复合光吸收层依次包括基础层、过渡层和功能层，基础层与玻璃基底相接；所述基础层、过渡层和功能层均含有掺杂金属离子，所述掺杂离子包括钛离子，还包括镓离子、锡离子或铌离子中任意一种或多种；钛离子在基础层、过渡层和功能层中的摩尔浓度依次递增。该耐磨消杂型光学玻璃元件不仅能够有效吸收杂散光，提高该光学玻璃元件的精度，还能使该光学玻璃元件获得优异的耐磨性能，从而适用于多种环境下进行应用，并延长光学玻璃元件的使用寿命。并延长光学玻璃元件的使用寿命。并延长光学玻璃元件的使用寿命。

【技术实现步骤摘要】
一种耐磨消杂型光学玻璃元件及其制备方法与应用


[0001]本专利技术属于光学玻璃加工
，具体涉及一种耐磨消杂型光学玻璃元件及其制备方法与应用。

技术介绍

[0002]公开该
技术介绍
部分的信息仅仅旨在增加对本专利技术的总体背景的理解，而不必然被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已经成为本领域一般技术人员所公知的现有技术。
[0003]杂散光是指光学系统中除了成像光线以外，扩散到光学器件表面上的其他非成像光线以及通过非正常光路到达的成像光线，当光学系统是可见光时，杂散光主要来源于外部辐射，系统外的杂散光线经过光学系统内部镜片表面和机械结构表面的多次折射和散射到达像面。
[0004]对于成像能量微弱的星敏感器和需要传输密集能量的强激光光路，杂散光往往会给设计者带来巨大困扰，当前国内外许多空间遥感仪器，如美国的GOES
‑
I/M、欧盟Meteosat
‑
5/7系列的成像仪，在卫星本地时间的午夜，都受到太阳直射的杂散光影响，前者曾因此而暂时关机；日本的GMS
‑
5也已经建立了辐射查找表来抑制杂散光对数据的影响，我国的风云二号卫星的VISSR，则由于杂散光的干扰，定量化应用水平受到一定限制。可见，目前杂散光问题已经成为制约空间光学仪器系统性能的主要障碍。一些空间光学系统的结构设计决定了其无法满足遮拦良好的条件，会引入直接到达成像面的外部辐射，因而后果很严重。
[0005]传统的光学系统消杂光技术主要包括：涂覆光学吸收层；优化光学结构设计、使用消杂光光阑；在镜头内壁制作螺纹。其中，后两种技术由于存在工艺复杂、增大光学系统体积等问题，应用较少。涂覆光学吸收层技术是目前使用最普遍的一种技术方案。然而，虽然该技术工艺简单，但也存在一定弊端：例如：
①
涂覆层和透镜之间存在界面，会产生界面反射，影响空间光学系统的成像洁晰度，降低观测精度；
②
涂覆层与光学镜片的膨胀系数差异较大，当镜片在承受一定的高低温环境或高量级的力学振动后，涂覆层易从镜片边缘脱落，影响光学系统正常工作，甚至导致系统报废；另外，即使涂覆了光学吸收层，光学玻璃依然无法避免由于硬度低所产生的不耐磨问题。因此，探索界面反射弱、耐磨性能好的杂光吸收层受到了国内外研究人员的广泛关注。
[0006]为了解决上述涂覆光学吸收层技术存在的问题，现有技术中公开了一种直接在光学玻璃原料中掺杂金属离子，并通过原位还原的方式在光学玻璃表面构造杂光吸收层的方法，这种方法得到的光吸收层与光学玻璃基体之间的界面反射率小于1％，能够防止生成界面反射，且不存在受热或者收外界作用力后发生脱落的现象，有效避免了涂覆膜方式所带来的弊端，但专利技术人发现，该方法并没有解决光学玻璃耐磨性能低的问题，使得光学玻璃在使用中仍旧易出现划痕，影响其精度，限制了光学玻璃在光学器件中的广泛应用。

技术实现思路

[0007]为了解决现有技术的不足，本专利技术提供一种耐磨消杂型光学玻璃元件，该光学玻璃元件由光学玻璃基体和复合光吸收层组成，复合光吸收层中的掺杂金属离子呈梯度式分布，不仅能够有效吸收杂散光，提高该光学玻璃元件的精度，还能使该光学玻璃元件获得优异的耐磨性能，从而适用于多种环境下进行应用，并延长光学玻璃元件的使用寿命。
[0008]为了实现上述目的，本专利技术第一方面提供一种耐磨消杂型光学玻璃元件，该元件包括光学玻璃基体和复合光吸收层；所述复合光吸收层位于所述光学玻璃基体的表面；
[0009]所述复合光吸收层依次包括基础层、过渡层和功能层，基础层与玻璃基底相接；
[0010]所述基础层、过渡层和功能层均含有掺杂金属离子，所述掺杂离子包括钛离子，还包括镓离子、锡离子或铌离子中任意一种或多种；
[0011]钛离子在基础层、过渡层和功能层中的摩尔浓度依次递增。
[0012]本专利技术第二方面提供一种上述耐磨消杂型光学玻璃元件的制备方法，具体步骤包括：
[0013](1)配制玻璃混合料，制备光学玻璃基体；
[0014](2)将掺杂金属离子引入到玻璃配合料中形成混料A，浇注于光学玻璃基体表面，在还原气体气氛下，进行还原处理，形成基础层；
[0015](3)将掺杂金属离子引入到玻璃配合料中形成混料B，浇注于基础层表面，在还原气体气氛下，进行还原处理，形成过渡层；
[0016](4)将掺杂金属离子引入到玻璃配合料中形成混料C，浇注于过渡层表面，在还原气体气氛下，进行还原处理，形成功能层；
[0017](5)对步骤(4)中得到的表面依次设置有基础层、过渡层和功能层的光学玻璃进行后处理，得到耐磨消杂型光学玻璃元件。
[0018]本专利技术第三方面提供一种上述耐磨消杂型光学玻璃元件在制造光学仪器或机械系统中的应用。
[0019]本专利技术的一个或多个实施方式至少具有以下有益效果：
[0020](1)本专利技术所提供的耐磨消杂型光学玻璃元件由光学玻璃基体和复合光吸收层组成，复合光吸收层中掺杂金属离子的基底均与光学玻璃基体本身的成分统一，从而能够避免光学玻璃基体与复合光吸收层间出现明显的界面反射。
[0021](2)复合光吸收层包括基础层、过渡层和功能层，基础层、过渡层和功能层中掺杂的钛离子浓度梯度式递增，能够有效提升复合光吸收层的强度，提高光学玻璃元件的耐磨性能。
[0022](3)本专利技术所提供的耐磨消杂型光学玻璃元件实现了消杂散光和耐磨防划性能的统一，丰富了光学玻璃元件的使用环境，为光学玻璃元件提供了更广阔的应用前景。
附图说明
[0023]构成本专利技术的一部分的说明书附图用来提供对本专利技术的进一步理解，本专利技术的示意性实施例及其说明用于解释本专利技术，并不构成对本专利技术的不当限定。
[0024]图1为本专利技术实施例1所制备的消杂型光学玻璃元件的结构示意图；
[0025]其中，1
‑
光学玻璃基体；2
‑
基础层；3
‑
过渡层；4
‑
功能层；
[0026]图2本专利技术实施例1(图2a)、对比例1(图2b)、对比例6(图2c)所制备的光学玻璃在不同载荷下纳米划痕的AFM形貌图；
[0027]图3为实施例1、对比例1、对比例6中制备的光学玻璃的划痕深度随载荷的变化曲线。
具体实施方式
[0028]应该指出，以下详细说明都是示例性的，旨在对本专利技术提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本专利技术所属
的普通技术人员通常理解的相同含义。
[0029]需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本专利技术的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。
[0030]正如
技术介绍
所介绍的，现有技术中消杂型光学玻璃具有本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种耐磨消杂型光学玻璃元件，其特征在于：该元件包括光学玻璃基体和复合光吸收层；所述复合光吸收层位于所述光学玻璃基体的表面；所述复合光吸收层依次包括基础层、过渡层和功能层，基础层与玻璃基底相接；所述基础层、过渡层和功能层均含有掺杂金属离子，所述掺杂离子包括钛离子，还包括镓离子、锡离子或铌离子中任意一种或多种；钛离子在基础层、过渡层和功能层中的摩尔浓度依次递增。2.如权利要求1所述的耐磨消杂型光学玻璃元件，其特征在于：基础层、过渡层或功能层中，镓离子、锡离子或铌离子中任意一种或多种的掺杂量为3～5mol％。3.如权利要求1所述的耐磨消杂型光学玻璃元件，其特征在于：所述基础层中，钛离子的摩尔浓度为0.05
‑
0.1％，优选为0.05％；基础层的厚度为0.8
‑
0.9mm，优选为0.8mm。4.如权利要求1所述的耐磨消杂型光学玻璃元件，其特征在于：所述过渡层中，钛离子的摩尔浓度为1
‑
5％，优选为1％；过渡层的厚度为0.4
‑
0.6mm，优选为0.5mm。5.如权利要求1所述的耐磨消杂型光学玻璃元件，其特征在于：所述功能层中，钛离子的摩尔浓度为10
‑
15％，优选为10％；功能层的厚度为0.2
‑
0.3mm，优选为0.2mm。6.权利要求1
‑
5任一项所述的耐磨消杂型光学玻璃元件的制备方法，具体步骤包括：(1)配制玻璃混...

【专利技术属性】
技术研发人员：沈杰，
申请(专利权)人：南通市国光光学玻璃有限公司，
类型：发明
国别省市：