一種具有特高折射率的光學玻璃及其熔制方法
2023-05-21 21:43:21 2
專利名稱：一種具有特高折射率的光學玻璃及其熔制方法
技術領域：
本發明涉及光學玻璃的製造領域，具體說是一種具有特高折射率的光學玻璃及其製造方法。
背景技術：
廣泛應用於光通訊的半導體雷射二極體，由於輸出雷射發散角大，須用極短焦距透鏡將雷射耦合到光纖中，在許多光——光耦合中也需要極短焦距的透鏡，而高折射率1.8的光學玻璃不可能製成極短焦距透鏡。
發明內容
本發明的目的在於克服現有技術中的不足，提供一種具有特高折射率的光學玻璃。
本發明的技術方案是這樣實現的一種具有特高折射率的光學玻璃，其特徵在於，所述的光學玻璃具有如下組分SiO20～8.3％B2O34～26.7％TiO26～36.4％ZnO 2.1～18.6％BaO 16.3～40.5％SrO、MgO、CaO 0～16.5％Ta2O50～10.3％La2O3、Bi2O36～30％Y2O3、ZrO2、Nb2O55.4～26.9％本發明中的所有百分數均為重量百分數。
一種具有特高折射率的光學玻璃的熔制方法，其特徵在於所述玻璃的熔制方法包括以下步驟，a、將原料混合；b、將原料分批加入附圖1所示的熔制設備中；c、進行澄清、攪拌、除水的熔制過程；d、降至成型溫度；e、澆注入預熱的模具中；f、送入退火爐進行退火。
本發明能有效收集接近朗伯幅射體發射的光束而獲得高效率的入纖功率，又可具有較大的耦合容差和間距，同時該光學玻璃具有較好的抗失透性能和良好的物理化學機械性能。利用特高折射率玻璃製成的透鏡，以其大數值孔徑的特點，能有效收集接近朗伯幅射體發射的光束而獲得高效率的入纖功率，又可具有較大的耦合容差和間距。
通常折射率大於2的為特高折射率，本發明製備的光學玻璃折射率達2～2.1，其對不同波長光的折射率見下表，
圖1本發明所採用熔制設備的示意2本發明的光學玻璃在紅外區1.55μm的吸收性能圖
具體實施例方式下面結合附圖和實施例對本發明作進一步的描述，但本發明不僅限於這些例子。
一種具有特高折射率的光學玻璃，其特徵在於，所述的光學玻璃具有如下組分SiO20～18.3％B2O34～26.7％TiO26～36.4％ZnO 2.1～18.6％BaO 16.3～40.5％SrO、MgO、CaO 0～16.5％Ta2O50～10.3％La2O3、Bi2O36～30％Y2O3、ZrO2、Nb2O55.4～26.9％其中TiO，La2O3，Bi2O3，Nb2O5，Y2O3，Ta2O5是使玻璃具有特高折射率的主要組分，加入少量B2O3，SiO2等以提高形成玻璃的能力；組分中的SrO、MgO、CaO可以是其中1種至3種，同樣La2O3、Bi2O3及Y2O3、ZrO2、Nb2O5可以是其中1種至2種或1種至3種。
原料一般需混合3～6小時，徹底混合均勻，然後分10～16次加入到熔制設備內，在熔制設備內進行澄清、攪拌、除水的熔制過程。熔制設備操作溫度1410～1520℃，熔制時間為18～32小時。
玻璃熔制設備(見附圖1)通常為鉑坩堝容器1，它置於能與大氣環境隔離的密封套2內，密封套2上有排氣孔4，容器1內設有攪拌器3。
熔制完成後熔制設備溫度降至1000～1210℃的成型溫度並澆注入預熱的模具中。
同時，該光學玻璃對光的吸收少，光損耗低，附圖2顯示了該光學玻璃在紅外區1.55μm的吸收性能。
實例1原料組成如下，二氧化矽(SiO2)8.71％、三氧化二硼(B2O3)7.93％、氧化鋇(BaO)37.09％、氧化鍶(SrO)2.24％、氧化鋅(ZnO)2.10％、二氧化鋯(ZrO2)2.20％、三氧化二鑭(La2O3)9.13％、三氧化二鉍(Bi2O3)8.74％、二氧化鈦(TiO2)14.8％、五氧化二鈮(Nb2O5)7.06％。
將原料稱取所需重量，混合3～6小時、徹底混合均勻。然後分10～16次加入到熔爐溫度為1420～1520℃能與大氣環境隔離的鉑坩堝容器內(附圖1)進行澄清、攪拌、除水，整個熔制過程約18～32小時。將溫度降至成型溫度1020～1210℃澆注入預熱的模具中，徐冷後送入退火爐進行退火。
實例2原料組成如下，二氧化矽(SiO2)7.90％、三氧化二硼(B2O3)11.40％、氧化鋇(BaO)36.90％、氧化鍶(SrO)2.10％、氧化鈣(CaO)1.10％、氧化鎂(MgO)1.90％、二氧化鋯(ZrO2)3.80％、三氧化二鑭(La2O3)8.30％、三氧化二鉍(Bi2O3)2.19％、二氧化鈦(TiO2)14.01％、五氧化二鈮(Nb2O5)7.41％、五氧化二鉭(Ta2O5)2.99％。
將原料稱取所需重量，混合6小時、徹底混合均勻。然後分16次加入到熔爐溫度為1410～1510℃能與大氣環境隔離的鉑坩堝容器內進行澄清、攪拌、除水，整個熔制過程約32小時。將溫度降至成型溫度1190℃澆注入預熱的模具中，冷卻後送入退火爐進行退火。
在以上兩個實例中，預熱的模具和退火爐的溫度均為現有技術，預熱的模具溫度一般控制在250-300度之間，退火爐為700-900度之間。
權利要求
1.一種具有特高折射率的光學玻璃，其特徵在於所述光學玻璃具有如下組分，SiO20～18.3％B2O34～26.7％TiO26～36.4％ZnO 2.1～18.6％BaO 16.3～40.5％SrO、MgO、CaO 0～16.5％Ta2O50～10.3％La2O3、Bi2O36～30％Y2O3、ZrO2、Nb2O55.4～26.9％所有百分數為重量百分數。
2.一種具有特高折射率的光學玻璃的熔制方法，其特徵在於所述玻璃的熔制方法包括以下步驟，a、將原料混合；b、將原料分批加入熔制設備中；c、進行澄清、攪拌、除水的熔制過程；d、降至成型溫度e、澆注入預熱的模具中；f、送入退火爐進行退火。
3.根據權利要求2所述的一種具有特高折射率的光學玻璃的熔制方法，其特徵在於原料混合時間為3～6小時。
4.根據權利要求2所述的一種具有特高折射率的光學玻璃的熔制方法，其特徵在於原料分10～16批加入。
5.根據權利要求2所述的一種具有特高折射率的光學玻璃的熔制方法，其特徵在於熔制設備為鉑坩堝容器，它置於能與大氣環境隔離的密封套內，密封套上有排氣孔，容器內設有攪拌器。
6.根據權利要求2所述的一種具有特高折射率的光學玻璃的熔制方法，其特徵在於熔制溫度為1410～1520℃，熔制時間為18～32小時。
7.根據權利要求2所述的一種具有特高折射率的光學玻璃的熔制方法，其特徵在於成型溫度為1000～1210℃。
全文摘要
本發明公開了一種具有特高折射率的光學玻璃，其特徵在於，所述光學玻璃具有如下組分SiO
文檔編號C03C3/062GK1569706SQ0314177
公開日2005年1月26日 申請日期2003年7月23日 優先權日2003年7月23日
發明者馬仲堂 申請人:上海仲堂特種光學材料科技發展有限公司