用於中膨脹光纖倒像器的高折射率中膨脹芯料玻璃及其製備方法

2023-04-29 13:56:21 2

用於中膨脹光纖倒像器的高折射率中膨脹芯料玻璃及其製備方法
【專利摘要】本發明公開了一種用於中膨脹光纖倒像器的高折射率中膨脹芯料玻璃，其是由以下原料組成：硼酸、石英砂、氫氧化鋁、碳酸鈣、氧化鋅、二氧化鈦、碳酸鋇、硝酸鋇、氧化鋯、氧化鑭、氧化鈮、氧化釔、氧化鉛。用於中膨脹光纖倒像器的高折射率中膨脹芯料玻璃的製備方法，包括以下步驟：1）將原料加入鉑金坩堝中；2）加料完成後升溫至澄清溫度進行澄清；3）澄清結束後，降溫至澆注溫度，澆注成型為玻璃棒；4）成型的玻璃棒，脫模後進行退火，保溫後降溫，室溫下出爐即可。本發明的配方體系，可用於中膨脹光纖倒像器的芯料玻璃，該玻璃折射率＞1.80，膨脹係數（68±5）×10-7/℃，玻璃透過率高。軟化溫度650-750℃，在850℃保溫2小時不產生析晶，且化學穩定性好。
【專利說明】用於中膨脹光纖倒像器的高折射率中膨脹芯料玻璃及其製備方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種用於中膨脹光纖倒像器的高折射率中膨脹芯料玻璃及其製備方法。
【背景技術】
[0002]光纖倒像器具有解析度高，傳輸清晰，體積小，重量輕等特點。目前主要用來代替微光夜視儀中的中繼透鏡系統，也被廣泛應用於需要倒像的裝置中。
[0003]由於在微光夜視儀器中，光纖倒像器需要與可伐合金封接，因此，光纖倒像器需要具有同可伐封接合金相同的膨脹係數參數。目前國內普遍使用的微光夜視儀器可伐封接合金材料為高膨脹可伐封接合金，膨脹係數為(87±2)X10_V°C，為了提高微光夜視儀器系統的熱穩定性，國外已經普遍採用中膨脹可伐封接合金來封接微光夜視儀器器件，國內尚無中膨脹微光夜視器件產品。中膨脹微光夜視儀器元件要求與中膨脹可伐封接合金封接，膨脹係數為(68±5) X10_7/°C，封接而成的微光夜視儀器，具有更好的熱穩定性，能適應更廣的溫度環境變化。因此，中膨脹倒像器替代高膨脹倒像器來製作微光夜視儀器，將進一步提高微光夜視儀器的性能參數。
[0004]光纖倒像器每一根纖維均由高折射率芯玻璃和低折射率包皮玻璃構成，並依據光學全反射原理進行光纖單向傳遞。因此，用於中膨脹光纖倒像器的芯料玻璃，需要滿足以下要求:
為了與中膨脹微光夜視儀器封接材料實現完美封接，中膨脹光纖倒像器要求高折射率的芯料玻璃膨脹係數為(68±5) X10_7/°C ；
為了實現光纖纖維的最佳傳光能力，必須滿足最佳的全反射條件NA ^ 1，理論設計要求高折射率的芯料玻璃折射率Nd ^ 1.80 ；
此外為了滿足光纖倒像器的特殊製作工藝要求，實現玻璃在經過多次高溫拉絲、高溫熔壓、高溫扭轉後依舊保持玻璃本身特性不發生變化，要求芯料玻璃軟化溫度範圍650-750°C，析晶下限溫度≤850°C，抗析晶能力強，化學穩定性好。
[0005]現有技術中，暫無同時滿足光纖倒像器產品性能要求和特殊製作工藝要求的配方體系，一些現有文獻或專利提供的配方體系只能滿足部分要求，如CN1583622 A《無砷、無鉛、無鎘鑭系光學玻璃NZLaF\NLaF、NLaSF, NZLaF)》，該發明公開的NZLaK類中例舉的NLaK8最佳配方製成的玻璃的Ndl.7200±7 X 10_4，Vd50.41 ±0.7% ;該發明公開的NLaF類中例舉的NLaK3最佳配方製成的玻璃的Ndl.7440 ± 7 X 1(T4，Vd44.91 ± 0.7% ;該發明公開的NZLaF、NLaSF類中例舉的NLaF31最佳配方製成的玻璃的Ndl.8061±7X10_4，Vd40.73±0.7% ;該篇專利針對現有技術 的缺點，著重提供對環境無汙染的無砷、無鉛鑭系光學玻璃，而並未涉及光學玻璃的膨脹係數，抗析晶能力的問題，而對光纖倒像器的要求而言，抗析晶能力是一項硬性指標，抗析晶能力不強，則在光纖倒像器拉絲、熔壓及扭轉的多次高溫熱加工過程中，容易發生失透，使得光學纖維倒像器不具備傳光能力。
【發明內容】

[0006]本發明的目的在於提供一種用於中膨脹光纖倒像器的高折射率中膨脹芯料玻璃及其製備方法。
[0007]本發明所採取的技術方案是:
一種用於中膨脹光纖倒像器的高折射率中膨脹芯料玻璃，其是由以下質量份的原料組成:硼酸20-35份、石英砂10-25份、氫氧化鋁0-5份、碳酸鈣0_12份、氧化鋅0_4份、二氧化鈦2-20份、碳酸鋇10-50份、硝酸鋇20-60份、氧化鋯0_12份、氧化鑭20-45份、氧化鈮1-15份、氧化釔5-17份，氧化鉛0-15份。
[0008]一種用於中膨脹光纖倒像器的高折射率中膨脹芯料玻璃，其是由以下質量份的原料組成:硼酸22_33份、石英砂10-19份、氫氧化招0-3.5份、碳酸韓0_11份、氧化鋒0-3份、二氧化鈦10-19份、碳酸鋇20-48份、硝酸鋇25-58份、氧化錯0_6份、氧化鑭20-40份、氧化鈮1-13份、氧化釔8-15份，氧化鉛1-14份。
[0009]一種用於中膨脹光纖倒像器的高折射率中膨脹芯料玻璃的製備方法，包括以下步驟:
1)將原料加入鉬金坩堝中；
2)加料完成後升溫至澄清溫度進行澄清；
3)澄清結束後，降溫至澆注溫度，在模具內澆注成型為玻璃棒；
4)成型的玻璃棒 ，脫模後退火，保溫，斷電降溫，室溫下出爐即可。
[0010]步驟I)中，鉬金坩堝的溫度為1380-1420°c。
[0011]步驟2)中，澄清溫度為1450±10°C，澄清時間為6_8h。
[0012]步驟2)中，升溫時間為30_40min。
[0013]步驟3)中，澆注溫度為1270_1290°C。
[0014]步驟3)中，降溫時間為30_60min。
[0015]步驟4)中，退火溫度為550_600°C，保溫時間為2-2.5h。
[0016]本發明的有益效果是:本發明的配方體系，可用於中膨脹光纖倒像器的芯料玻璃，該玻璃折射率大於1.80，膨脹係數(68±5)乂10_7/1:，玻璃透過率高。滿足中膨脹光纖倒像器的產品性能要求。
[0017]本發明的有益效果還體現在:本發明的配方體系，可用於中膨脹光纖倒像器的芯料玻璃，該玻璃軟化溫度控制在650-750°C，在850°C保溫2小時不產生析晶，抗析晶性能好，化學穩定性好。在光纖倒像器拉絲、熔壓、扭轉多次高溫熱加工過程中，不發生失透，滿足中膨脹光纖倒像器的特殊製作工藝要求。
【具體實施方式】
[0018]一種用於中膨脹光纖倒像器的高折射率中膨脹芯料玻璃，其是由以下質量份的原料組成:硼酸20-35份、石英砂10-25份、氫氧化鋁0-5份、碳酸鈣0_12份、氧化鋅0_4份、二氧化鈦2-20份、碳酸鋇10-50份、硝酸鋇20-60份、氧化錯0_12份、氧化鑭20-45份、氧化鈮1-15份、氧化釔5-17份，氧化鉛0-15份。
[0019]優選的，其是由以下質量份的原料組成:硼酸22-33份、石英砂10-19份、氫氧化鋁0-3.5份、碳酸鈣0-11份、氧化鋅0-3份、二氧化鈦10-19份、碳酸鋇20-48份、硝酸鋇25-58份、氧化鋯0-6份、氧化鑭20-40份、氧化鈮1-13份、氧化釔8-15份，氧化鉛1_14份。
[0020]進一步優選的，其是由以下質量份的原料組成:硼酸23.54-32.15份、石英砂
12.86-17.68份、氫氧化鋁0-3.32份、碳酸鈣1.52-10.86份、氧化鋅1.73-2.52份、二氧化鈦 11.54-17.32 份、碳酸鋇 21.12-48.92 份、硝酸鋇 25.92-56.59 份、氧化鋯 2.62-2.86 份、氧化鑭24.91-37.85份、氧化鈮1.88-10.29份、氧化釔11.43-12.48份，氧化鉛1.69-10.37份。
[0021]對應以上的配方體系，一種用於中膨脹光纖倒像器的高折射率中膨脹芯料玻璃的製備方法，包括以下步驟:
1)將原料加入1380-1420°c的鉬金坩堝中；
2)加料完成後於30-40分鐘內升溫至澄清溫度1450±10°C，澄清時間為6_8小時；
3)澄清結束後，用時30-60分鐘降溫至澆注溫度1270-1290°C，在模具內澆注成型為玻
璃棒；
4)成型的玻璃棒，脫模後在550-600°C退火，保溫2-2.5小時後斷電降溫，室溫下出爐即可。
[0022]下面結合具體實施例對本發明的配方做進一步的說明:
實施例1:
一種用於中膨脹光纖倒像器 的高折射率中膨脹芯料玻璃，其是由以下質量份的原料組
成:
表1
【權利要求】
1.一種用於中膨脹光纖倒像器的高折射率中膨脹芯料玻璃，其特徵在於:其是由以下質量份的原料組成:硼酸20-35份、石英砂10-25份、氫氧化鋁0-5份、碳酸鈣0_12份、氧化鋅0-4份、二氧化鈦2-20份、碳酸鋇10-50份、硝酸鋇20-60份、氧化錯0_12份、氧化鑭20-45份、氧化鈮1-15份、氧化釔5-17份，氧化鉛0_15份。
2.根據權利要求1所述的一種用於中膨脹光纖倒像器的高折射率中膨脹芯料玻璃，其特徵在於:其是由以下質量份的原料組成:硼酸22-33份、石英砂10-19份、氫氧化鋁0-3.5份、碳酸鈣0-11份、氧化鋅0-3份、二氧化鈦10-19份、碳酸鋇20-48份、硝酸鋇25-58份、氧化鋯0-6份、氧化鑭20-40份、氧化鈮1-13份、氧化釔8-15份，氧化鉛1_14份。
3.權利要求2所述的一種用於中膨脹光纖倒像器的高折射率中膨脹芯料玻璃的製備方法，其特徵在於:包括以下步驟: 1)將原料加入鉬金坩堝中； 2)加料完成後升溫至澄清溫度進行澄清； 3 )澄清結束後，降溫至澆注溫度，在模具內澆注成型為玻璃棒； 4)成型的玻璃棒，脫模後退火，保溫，斷電降溫，室溫下出爐即可。
4.根據權利要求3所述的一種用於中膨脹光纖倒像器的高折射率中膨脹芯料玻璃的製備方法，其特徵在於:步驟I)中，鉬金坩堝的溫度為1380-1420°C。
5.根據權利要求3所述的一種用於中膨脹光纖倒像器的高折射率中膨脹芯料玻璃的製備方法，其特徵在於:步驟2)中，澄清溫度為1450±10°C，澄清時間為6-8h。
6.根據權利要求3所述的一種用於中膨脹光纖倒像器的高折射率中膨脹芯料玻璃的製備方法，其特徵在於:步驟2)中，升`溫時間為30-40min。
7.根據權利要求3所述的一種用於中膨脹光纖倒像器的高折射率中膨脹芯料玻璃的製備方法，其特徵在於:步驟3)中，澆注溫度為1270-1290°C。
8.根據權利要求3所述的一種用於中膨脹光纖倒像器的高折射率中膨脹芯料玻璃的製備方法，其特徵在於:步驟3)中，降溫時間為30-60min。
9.根據權利要求3所述的一種用於中膨脹光纖倒像器的高折射率中膨脹芯料玻璃的製備方法，其特徵在於:步驟4)中，退火溫度為550-600°C，保溫時間為2-2.5h。
【文檔編號】C03B37/012GK103755140SQ201310672663
【公開日】2014年4月30日 申請日期:2013年12月12日 優先權日:2013年12月12日
【發明者】王斌, 羅新華, 黃朋, 何相平, 冀海亮, 李建傑 申請人:廣州宏晟光電科技有限公司, 廣州奧鑫通訊設備有限公司