用于光纤传像元件的高折射率纤芯玻璃及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种用于光纤传像元件的高折射率纤芯玻璃及其制备方法，该高折射率纤芯玻璃由以下摩尔百分含量配比的组份组成：SiO

【技术实现步骤摘要】
用于光纤传像元件的高折射率纤芯玻璃及其制备方法


[0001]本专利技术涉及光纤传像元件原料技术及玻璃材料领域，特别是涉及一种用于光纤传像元件的高折射率纤芯玻璃及其制备方法。

技术介绍

[0002]光纤传像元件包括光学纤维面板、光纤倒像器、光纤光锥、光纤传像束等，是一种性能优异的光电成像器件，其采用独特的皮料、芯料和吸收料配方，利用真空控制和棒管结合拉制工艺生产，使产品气密性好、畸变小、斑点少，具有结构简单，体积小，重量轻，数值孔径大，传光效率高，级间耦合损失小，耦合效率高，分辨率高，传像清晰、真实，在光学上具有零厚度，能改善边缘像质等特点。光纤传像元件是由数千万根平行排列的光学纤维，经热熔压形成的高分辨力图像传像元件，是像增强器、高清晰显示用的关键材料，广泛地应用于军事、刑侦、航天、医疗等领域的各种阴极射线管、摄像管、Charge Coupled Device电荷耦合器CCD、微光夜视、医疗器械显示屏以及高清晰度电视成像和其他需要传送图像的仪器和设备中，是当今世纪光电子行业的高科技尖端产品。
[0003]光纤传像元件最典型的应用是作为微光像增强器的光学输入、输出窗口，对提高成像器件的品质起着重要的作用。在我国，光纤传像元件由于大部分工艺需要依靠手工操作，被认为是劳动密集型、资金密集型的产品，而发达国家劳动力成本较高，原材料加工昂贵，导致生产成本是国内同类产品的几倍，产品价格高，利润低，而光纤传像元件制备过程中的纤芯料由于要使用高折射率的玻璃料，并且近年来随着国际上环保观念的逐渐深入，一些对环境严重危害的重金属元素氧化物如As2O3、Sb2O3、PbO、CdO等逐渐被禁止使用，现有技术中还缺少一种不含有上述重金属元素，且热膨胀系数相匹配皮层玻璃的纤芯玻璃。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的是提供一种不含有重金属元素氧化物，且具有合适的热膨胀系数的用于光纤传像元件的高折射率纤芯玻璃，以及该玻璃的应用。
[0005]为了实现上述目的，本专利技术采取了如下技术方案：
[0006]一种用于光纤传像元件的高折射率纤芯玻璃的组合物，由以下摩尔百分含量的组分组成：
[0007][0008]本专利技术还提供了一种优选的技术方案，一种用于光纤传像元件的高折射率纤芯玻璃材料，由以下摩尔百分含量的组分组成：
[0009][0010]本专利技术还提供了一种更优选的技术方案，一种用于光纤传像元件的高折射率纤芯玻璃的组合物，由以下摩尔百分含量的组分组成：
[0011][0012][0013]本专利技术又提供使用所述的组合物制备高折射率纤芯玻璃的方法，包括以下步骤：
[0014](1)将原料石英砂、硼酸或硼酐、碳酸钙、碳酸锶、硝酸钡、二氧化钛、氧化镧、氧化钆和氧化铌按照配料要求放入铂金坩埚中；
[0015](2)在第一温度下熔融，玻璃熔制过程中进行2
‑
3次的搅拌，再降温至第二温度下澄清；
[0016](3)将澄清后的熔融玻璃液浇铸成规定的玻璃制品；
[0017](4)将成型后的玻璃制品在退火炉中退火处理，再随炉冷却至室温。
[0018]所述第一温度为1450
‑
1550℃；所述第二温度为1380
‑
1420℃。
[0019]所述熔融的时间为5
‑
10小时；所述澄清的时间为1.5
‑
2.5小时；
[0020]所述退火处理为590
‑
610℃,保温1.5
‑
2.5小时后用20
‑
24小时降温至100℃。
[0021]本专利技术再提供一种用于光纤传像元件的高折射率纤芯玻璃，按照所述的方法制备得到。
[0022]所述用于光纤传像元件的高折射率玻璃的折射率为1.79～1.82；在30～300℃范围的平均线热膨胀系数为(89
±
4)
×
10
‑7/℃。
[0023]本专利技术又提供一种所述的高折射率纤芯玻璃在光纤传像元件上的应用。
[0024]本专利技术的高折射率纤芯玻璃适合用来作为光纤传像元件的芯料玻璃材料，即光纤传像元件所用芯料为本专利技术的高折射率纤芯玻璃材料。光纤传像元件包括光纤面板、光纤倒像器、光纤光锥、光纤传像束等。
[0025]本专利技术中，SiO2是玻璃形成骨架的主体，是玻璃骨架中起主要作用的成分。SiO2的摩尔百分比(mol.％)为20.0
‑
25.0。SiO2含量低于20.0mol.％，不易获得高折射率的玻璃，同时会降低玻璃的耐化学稳定性；SiO2含量高于25.0mol.％时，玻璃的高温黏度会增加，造成玻璃熔制温度过高，同时玻璃的热膨胀系数会降低。
[0026]B2O3为玻璃形成氧化物，也是构成玻璃骨架的成分，同时又是一种降低玻璃熔制黏度的助溶剂。硼氧三角体[BO3]和硼氧四面体[BO4]为结构组元，在不同条件下硼可能以三角体[BO3]或硼氧四面体[BO4]存在，在高温熔制条件时，一般难于形成硼氧四面体，而只能以三面体的方式存在，但在低温时，在一定条件下B
3+
有夺取游离氧形成四面体的趋势，使结构紧密而提高玻璃的低温黏度，但由于有高温降低玻璃黏度和低温提高玻璃黏度的特性，也是降低玻璃折射率的主要成分，由此决定了其含量范围较小。B2O3的摩尔百分比(mol.％)为19.0
‑
27.0，B2O3的含量低于19.0mol.％，无法起到助溶的作用，同时会降低玻璃的化学稳定
性；B2O3含量大于27.0mol.％，会降低玻璃折射率，同时使玻璃的分相倾向增加。
[0027]CaO是玻璃结构网络外体氧化物，CaO的摩尔百分比(mol.％)为0.5
‑
5.0，CaO的含量大于5.0mol.％，会降低玻璃耐化学稳定性，增加玻璃的热膨胀系数。
[0028]SrO是玻璃结构网络外体氧化物，SrO的摩尔百分比(mol.％)为1.0
‑
5.0，SrO的含量大于5.0mol.％，会降低玻璃耐化学稳定性，增加玻璃的热膨胀系数。
[0029]BaO是玻璃结构网络外体氧化物，能有效提高玻璃的折射率，BaO的摩尔百分比(mol.％)为15.0
‑
25.0，BaO的含量大于25.0mol.％，会增加玻璃的析晶温度，增大玻璃的析晶倾向，同时使得玻璃的密度显著提高。
[0030]TiO2是用来提高玻璃的折射率和透过率的，TiO2的摩尔百分比(mol.％)为10.0
‑
15.0，TiO2的含量大于15mol.％，会降低玻璃的透过率。
[0031]La2O3是镧系稀土氧化物，能提高玻璃的折射率，La2O3的摩尔百分比(mol.％)为5.0
‑
15.0，但La2O3含量大于15.0mol.％时会造成玻璃的热膨胀系数增加。
[0032]Gd2O3也是稀土氧化物，能增加玻璃的折射率，Gd2O3的重量百分比(m本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于光纤传像元件的高折射率纤芯玻璃的组合物，其特征在于，由以下摩尔百分含量的组分组成：2.根据权利要求1所述的一种用于光纤传像元件的高折射率纤芯玻璃的组合物，其特征在于，由以下摩尔百分含量的组分组成：3.根据权利要求2所述的一种用于光纤传像元件的高折射率纤芯玻璃的组合物，其特征在于，由以下摩尔百分含量的组分组成：
4.使用权利要求1
‑
3任一项所述的组合物制备高折射率纤芯玻璃的方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)将原料石英砂、硼酸或硼酐、碳酸钙、碳酸锶、硝酸钡、二氧化钛、氧化镧、氧化钆和氧化铌按照配料要求放入铂金坩埚中；(2)在第一温度下熔融，玻璃熔制过程中进行2
‑
3次的搅拌，再降温至第二温度下澄清；(3)将澄清后的熔融玻璃液浇铸成规定的玻璃制品；(4)将成型后的玻璃制品在退火炉中退火处理，再随炉冷却至室温。5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述第一温度为1450
‑
1550℃；所述第二温度为...

【专利技术属性】
技术研发人员：张磊，贾金升，赵越，张敬，樊志恒，许慧超，于浩洋，王久旺，王云，付杨，独雅婕，黄永刚，
申请(专利权)人：中国建筑材料科学研究总院有限公司，
类型：发明
国别省市：