远红外Ge-Te-Ag硫系玻璃的光学性能研究

用熔融淬冷法制备了一系列Ge-Te-Ag硫系玻璃,并确定了玻璃态的成玻区。通过阿基米德排水法、X射线衍射(XRD)、差示扫描量热(DSC)、可见/近红外吸收(UV-VIS-NIR)光谱和傅里叶红外透射(FTIR)光谱等技术,研究了玻璃态的物理特性、热学特性以及光学特性。研究表明,玻璃态的密度随着Ag含量的增加而增大;Ag的掺入改善了玻璃态的形成能力和热稳定性;随着Ag含量的增加,玻璃态的短波吸收限发生了红移,而红外截止波长基本没变化;玻璃态有着较宽的红外透过范围(1.8～20.0μm),表明其在远红外领域具有很大的应用前景。     

硫系玻璃的制备、特性及应用

硫系玻璃具有许多光、电学上的特殊性质，本文对其制备方法、光学特性、热学性能以及其潜在的应用前景进行了较为详实的介绍。     

硫系玻璃的制备、特性及应用

硫系玻璃具有许多光、电学上的特殊性质,本文对其制备方法、光学特性、热学性能以及其潜在的应用前景进行了较为详实的介绍。     

硫系玻璃在红外成像系统应用进展

随着红外热像仪在民用领域的广泛应用,低成本高性能的产品正得到业界的重视。本文主要介绍了硫系玻璃在红外光学设计领域的应用前景。相对于红外领域常用的材料单晶锗,硫系玻璃不但具有低成本,折射率随温度变化小(dn/dt)的特点,而且,由于它是非晶态材料,可以用精密的模压工艺来代替用于晶体材料的单点金刚石车削工艺,其批量加工的成本得到了大幅的降低,产品的稳定性,一致性也得到了明显的提高。     

红外硒基硫系玻璃光学非均匀性及影响因素分析

针对Ge-Sb-Se硫系玻璃光学非均匀性(内部条纹、裂纹、气泡、均匀性等)检测与表征的困难,提出了一种利用样品的近红外透射图像、及中红外线扩散函数和调制传递函数(MTF)并举表征其光学非均匀性的新方法,并建立了相应的检测装置。在此基础上,对自制的Ge28Sb12Se60(mol%)硫系玻璃样品进行了内部缺陷和光学均匀性测试,并比较分析了样品平面度与平行度对实验结果的影响。结果表明,近红外透射成像能清晰地检测到样品内部的条纹分布和缺陷;中红外线扩散函数和MTF可半定量地表征样品的光学非均匀特性;当表面光圈小于1时,均匀Ge-Sb-Se硫系玻璃样片的线扩散函数呈高斯分布,MTF实验值与理论值相近且平均值相差小于10%。     

基于硫系玻璃的折衍混合光学无热化镜头设计

针对非制冷红外镜头高分辨率、批量化和低成本的需求,通过硫系玻璃和锗单晶的材料搭配,利用折衍混合的设计方法,设计一款仅包含三片,可用于枪瞄、车载夜视和安防监控等领域的光学被动补偿无热化镜头。在理论推导的基础上,进行了相应的工程化设计,提出了满足精密模压生产工艺的光学设计方案。实验验证表明,该镜头在-40~55 ℃范围内成像清晰,满足指标要求。在实际工程应用中,具有生产成本低、成像性能好等特点。     

红外硫系玻璃光学特性检测及影响因素分析

硫系玻璃具有较小的热差系数和较宽的光谱透过率,适合模压成型,在红外镜头中的应用越来越广泛。针对红外材料光学特性检测与表征难题,设计了检测与表征方法并建立了相应的检测装置。给出样片的透射谱、反射谱、传输损耗、调制传递函数(MTF)、近红外透射图像,以及由硫系玻璃装配成功的某导航镜头的MTF。结果表明,可以利用样片的透射光谱、近红外透射图像和中远红外MTF表征样品内部缺陷和均匀性。该研究为硫系玻璃检测规范与标准的建立打下了坚实基础。     

硫系玻璃及其在红外光学系统中的应用

硫系玻璃是指以元素周期表VIA族中S,Se,Te为主并引入一定量的其它类金属元素所形成的玻璃,它具有优良的透中红外和极佳的消热差性能,被视为新一代温度自适应红外光学系统核心透镜材料,可广泛应用于军用(夜视枪瞄、红外肩扛导弹、战机夜视巡航等)和民用(汽车夜视、安防监控等)红外光学系统中。回顾了硫系玻璃发展历程,从商业硫系玻璃产品、制备工艺技术、玻璃精密模压技术及在红外光学系统应用4个方面总结了硫系玻璃目前的发展现况,并对其发展前景进行了展望。     

硫系玻璃红外光纤的特性和应用研究

本文综述了硫系玻璃红外光纤的材料特性和应用研究,并展望了该材料的发展前景。     

新型硫系玻璃在低成本热成像系统设计中的应用

随着非制冷红外探测器价格的不断下降,昂贵的红外光学元件成为限制非制冷红外成像系统成本的重要因素.新型硫系玻璃在3～5μm和8～14μm的大气窗口有着良好的透射性,同时具有价格低、可模压成型、折射率温度系数小等特点,较为适合非制冷红外成像系统.对常用红外材料和新型硫系玻璃的各方面特性进行比较,总结了新型硫系玻璃的优点,并使用新型硫系玻璃分别对两种温度范围的光学系统进行了设计,详细阐述了该材料在低成本热成像系统设计中的使用方法.结果表明:新型硫系玻璃既能满足光学性能,又在一定程度上解决了高成本的问题,可应用于批量生产的红外光学系统之中.     

基于硫系玻璃的中波红外光学系统无热化设计

硫系玻璃作为优良的消色差和消热差红外材料,是红外光学系统中关键光学元件的理想候选材料,文中利用硫系玻璃实现中波红外光学系统无热化设计。首先分析了温度变化对红外光学系统的影响;其次分析了常用硫系玻璃的各方面特性,并总结了硫系玻璃的优点;最后利用硫系玻璃,镜筒材料选择最常用的铝合金材料,设计了一个工作于中波红外的二次成像全球面无热化成像系统。设计结果表明:在0～100 ℃温度范围内,光学系统的成像质量优异,具有良好的无热化能力。使用硫系玻璃可实现低成本高性能中波红外光学系统。     

硫系玻璃的粘弹性及模压工艺的仿真

为了对红外玻璃的精密模压工艺进行仿真分析,利用热机械分析方法,对红外玻璃在高温下的粘弹性进行了研究。利用热机械分析仪观察玻璃在高温下的蠕变响应,对所获得的蠕变数据进行重新计算和整理,拟合获得了所需的PRONY级数的参数,并将其输入ANSYS软件,进行模压仿真。实验结果表明,玻璃在高温下会呈现出典型的粘弹性属性,其弹性模量在较长的时间后会下降5个数量级。选择微米结构进行仿真的结果表明,当模压时间超过13 min后,时间对模具腔体的填充率的影响不大。仿真分析还发现,温度和压力的大小对模压工艺的填充率有明显影响。     

高分辨率、大面阵红外无热化光学系统设计

利用普通红外光学材料实现的大视场光学被动无热化系统应用于当前新型高分辨率、大面阵红外探测器时存在透镜数量多,不易实现轻量化、小型化的技术问题。为此,引入了低折射率温度系数的硫系玻璃,并设计了一种工作波段为8~12 μm、视场为40°×32.5°、F数为1.0且适配1280×1024探测器的光学被动无热化成像光学系统。设计结果表明,在-55℃~70℃的工作温度范围内,探测器特征频率42 1p/mm处的光学传递函数(Modulation Transfer Function, MTF)值均大于0.35,系统成像性能良好,能够满足实际工程应用需求。     

Reversible Amorphous‐to‐Amorphous Transitions in Chalcogenide Films: Correlating Changes in Structure and Optical Properties

Structural transitions in materials are accompanied by appreciable and exploitable changes in physical‐chemical properties. Whereas reversible optically‐driven atomistic changes in crystal‐to‐amorphous transitions are generally known and exploited in applications, the nature of the corresponding polyamorphic transitions between two structurally distinct meta‐stable amorphous phases is an unexplored theme. Direct experimental evidence is reported for the nature of the atomistic changes during fully reversible amorphous‐to‐amorphous switching between two individual states in the non‐crystalline As₅₀Se₅₀ films prepared by pulsed‐laser deposition and consequent changes in optical properties. Combination of surface sensitive X‐ray photoelectron spectroscopy and spectroscopic ellipsometry show that the near‐bandgap energy illumination and annealing induce reversible switching in the material's structure by local bonding rearrangements. This is accompanied by switching in refractive index between two well‐defined states. Exploiting the pluralism of distinct structural states in a disordered solid can provide new insights into the data storage in emerging optical memory and photonic applications.     

Optical properties of infrared transmitting materials

The choice of appropriate infrared transmitting materials for high-power laser applications necessitates a knowledge of various optical parameters. Because experimental data is often scant or unreliable in frequency regions of interest it has become important to be able to predict optical parameters from either theoretical or phenomenological models. This requires identification of the major physical mechanisms, and translation of this information into a useful model. Considerable progress has been made recently, especially with regard to the frequency dependence of refraction, absorption α and photoelasticity. It has been found, for example, that frequency dispersion is important at 10.6μm for all three of the latter quantities in most alkali-halides. For most semiconductors, on the other hand, only the effects on α are significant. It is shown that the mix of existing experimental data with recent theory is now providing us, for the first time, with a fairly comprehensive view of the magnitude, frequency dependence, and temperature dependence of optical parameters of infrared transmitting materials.     

基于硫系玻璃的大视场红外光学系统无热化设计

在大视场红外光学系统中,基于普通红外光学材料实现的光学被动无热化系统存在透镜数量多且不易实现轻量化、小型化的技术问题.为解决这个问题,采用硫系玻璃与常用红外材料组合来实现光学被动无热化,并设计了一种视场为40°×32.5°、工作波段为8～12μm、F数为1.0、工作温度范围为-55℃～+70℃的小型化非制冷红外成像光学...