硫系玻璃及其在红外光学系统中的应用

Pr3+掺杂硫系玻璃的制备及其中红外发光性能研究的开题报告一、研究背景红外发光材料是一类在电子学、光电子学以及军事等领域中具有很重要意义的材料。

其中的发光机理及其特性的研究一直是这个领域的一个热点。

近年来，Pr3+掺杂硫系玻璃被发现有很好的红外发光性能，成为了目前研究的热点之一。

因此，本研究旨在制备Pr3+掺杂硫系玻璃，并对其红外发光性能进行研究。

二、研究内容1、制备Pr3+掺杂硫系玻璃本实验将采用传统的熔融法制备Pr3+掺杂硫系玻璃，通过控制玻璃成分和熔融温度来得到纯净的硫系玻璃，并在其中加入少量的Pr3+掺杂，以得到掺杂硫系玻璃。

2、对Pr3+掺杂硫系玻璃的物理性能进行测试本研究将使用紫外-可见吸收光谱仪、荧光光谱仪对Pr3+掺杂硫系玻璃的物理性质进行测试，包括玻璃的透射性能、吸收能量、荧光强度等。

3、测试Pr3+掺杂硫系玻璃的红外发光性能本研究将使用激光器、宽带光谱仪、红外探测器等测试设备，对Pr3+掺杂硫系玻璃的红外发光特性进行测试，研究其发光机理、发光波长、发光强度等。

三、研究意义本研究的主要意义在于：1、探索新型红外发光材料的物理性质和发光机理，为制备其他类似材料提供参考。

2、拓展用于光电子学等领域的新型红外发光材料的适用范围。

3、为制备更高效的红外发光材料奠定先驱基础。

四、研究进度计划1、前期准备：熟悉硫系玻璃的特性，阅读文献资料，搜集硫系玻璃制备的各种方法及相关仪器和设备。

2、制备Pr3+掺杂硫系玻璃，并进行物理性质测试。

3、测试Pr3+掺杂硫系玻璃的红外发光性能。

4、分析数据结果，撰写实验报告。

五、研究预期结果通过本研究，我们预期可以制备出具有良好性能的Pr3+掺杂硫系玻璃，并能对其物理和发光特性进行详细的测试和研究，为新型红外发光材料的制备提供参考，进一步拓展该领域的应用前景。

硫系玻璃的研究与应用摘要：硫系玻璃具有许多光、电学上的特殊性质，作为一种非氧化物玻璃越来越受到人们的关注，本文对其光学和热学性能、制备方法及其研究应用进展进行了较为详实的阐述。

关键词：硫系玻璃光学性能制备应用1 前言硫系玻璃常被认为是含有一种或多种除氧之外的氧族元素如S、Se、Te等，加上As、Ga之类的电负性较弱的元素而形成的非晶态(玻璃)材料的总称。

此外还可以加上Si、Sn、Pb、B、Zn、Ti、Ag等元素，如果加入一些卤族元素，则称之为硫卤玻璃。

与氧化物玻璃相比，硫系玻璃具有较大的质量和较弱的键强，既能形成极性键又能形成共价键，因此该玻璃并不遵循化学计量比，可以含有较多的S或Se，其中过量的S或Se可以形成共价型长链。

最早仅将As2S3制成玻璃态，用作光学材料是在二次大战以后，由于发展中、远红外热成像、红外被动光学系统等需要才逐渐受到重视。

由于硫系玻璃具有较长的透红外截止波长(>15μm)，故早在上世纪50年代硫系玻璃就开始被用作透红外材料，特别是1960年以后激光技术的迅速发展，促进了自紫外至远红外传输介质的开发，因此自上世纪60年代中期至80年代，实用价值在不断提高。

它的特点在于有较高的转变温度，较好的力学性能，制成的纤维有较好的可挠性，但硫系玻璃的折射率大，瑞利散射强，中红外区本征吸收较大。

硫系玻璃的电学性质研究得很多，而且也取得了有实用价值的新进展。

本文主要概述了硫系玻璃基本的光学、热学性质，综述了硫系玻璃的制造方法，并对其潜在的应用领域做出了阐述。

2 硫系玻璃的光学特性2.1 透过性能硫系玻璃在红外区有很高的透过率，但随成分的变化其光谱性能也不一样。

硫化物玻璃在可见光部分有部分透过，而硒锑化物玻璃在可见光部分没有透过，它们仅仅在近红外和中红外区有透过，在长波区的截止波长大约分别是：硫化物玻璃为12μm、硒化物为15μm、2～3之间，所以其空气/10%～25%，这也同时意味着有较大的瑞利散射。

第41卷，第2期红外7文章编号：1672-8785(2020)02-0007-06基于硫系玻璃的光学被动式红外无热化镜头设计葛琳琳王世先张瑞闫学纯(河南中光学集团有限公司利达光电股份有限公司，河南南阳473000)摘要：为了的,设计了一款工作在8〜14口＜波段的光学式无热化红外镜头。

该镜需调焦 度清晰成像。

系统选用型加工、适合大批量的新型硫系。

的光学镜用三片式结构，#理设计而成，是一款光学式无热化镜头。

该镜头的焦距为42mm,F数为0.9,配像元大小为14中、像元数为640X512的非制冷长波红外探测器。

这种镜一40°C〜50°C温度及在全清晰成像，制数(+odulationTransfer Function,+TF)在工作温度大于0.38@361p/mm，接近衍射极限。

关键词：光学系统设计；光学被动式；无热化；硫系玻璃；折/衍射中图分类号：TB133文献标志码：A DOI：10.3969/j.issn.1672-8785.2020.02.002Design of Optical Passive Infrared Non-thermal LensBased on Chalcogenide GlassGE Lin-lin，V8NG Shi-xian，ZHANG Rui，YAN Xue-chun(Lida Optoelectronics，CO#Ltd#Henan Co s tar Group CO#Ltd#J a ny a n g473000，China)Abstract:In order to improve the reliability of the produtt，an optical passive non-thermal infrared lens work­ing in the8—14|jm waveband is designed，which can image clearly in a wide temperature range without focu­sing.The system selects a new type of chalcogenide glass that can be processed by pressing and is suitable formass production.The optical lens adopts three-piece structure.It is a passive non-thermal lens which is basedon the principle of refraction/di f raction2The focal length of the system is42mm and the F-number is0.92The lens matches an uncooled longwave infrared detector with pixel size of14and pixel number of640X512.The lens can clearly image in the temperature range of一40C—50C and in the full field-of-view.Themodulation transfer function(MTF)is greater than0.38@36lp/mm at the operating temperature in the fullfield-of-view，which is close to the diffraction limit.Keywords：optical system design；optical passive；non-thermalization；chalcogenide glass；refraction/dif f rac­tion收稿日期:2020-02-07作者简介：葛琳琳(1989-)，女，安徽淮北人，硕士生，工程师，主要从事光学设计工作。

硫系玻璃透射曲线硫系玻璃的光学性能主要表现在透射曲线上。

透射曲线是指物质对不同波长光的透过率与波长之间的关系曲线。

硫系玻璃的透射曲线与常规玻璃的透射曲线有很大的区别。

下面我们将详细介绍硫系玻璃的透射曲线特点及其应用。

硫系玻璃的透射曲线主要表现在可见光谱和红外光谱范围内。

在可见光谱范围内，硫系玻璃的透过率较低，大约在400-600nm波长范围内达到最低点（透过率仅为10%左右），因此硫系玻璃的颜色呈现灰色或棕色。

而在红外光谱范围内，硫系玻璃的透过率非常高，可以达到90%以上，且波长越长，透过率越高。

因此，硫系玻璃是一种特殊的红外透明材料。

硫系玻璃的透射曲线特点还包括：波数范围窄，且在红外光谱范围内具有一定的选择性透过率。

硫系玻璃的红外光透射谱可以分为若干个区域，每个区域具有不同的透射特性。

其中，窗口区域是硫系玻璃最重要的透射区域之一。

窗口区域的波数范围在550-3800cm-1之间，是红外光谱分析中最常用的一个区域。

此外，硫系玻璃还具有一定的选择性透射率，可以针对不同的红外光谱分析需要进行调节。

硫系玻璃的透射曲线特点决定了它在光学领域中的广泛应用。

硫系玻璃主要用于红外光学、光纤通信、激光技术等领域。

其中，硫系玻璃在红外光学领域中的应用最为广泛。

硫系玻璃的高透过率和窄波数范围使它成为制造红外光学器件的理想材料。

硫系玻璃可以制备成各种光学元件，如红外光学窗口、棱镜、滤波器、反射镜等。

此外，硫系玻璃还可以制备成各种形状的光纤，如单模光纤、多模光纤、非线性光纤等，被广泛应用于光纤通信、激光技术、化学传感器等领域。

总之，硫系玻璃的透射曲线是其光学性能的重要体现，也是其应用的基础。

硫系玻璃不仅具有较好的透过率和选择性透射率，而且具有高熔点和热稳定性等优点，使其成为制造光学器件和光纤的理想材料，被广泛应用于光学、通信、化学等领域。

专利名称：一种用于中红外激光器的硫系玻璃光纤材料及其制备方法以及一种光纤
专利类型：发明专利
发明人：王荣平,严昆仑
申请号：CN201710795088.4
申请日：20170906
公开号：CN107572778A
公开日：
20180112
专利内容由知识产权出版社提供
摘要：本发明属于微纳材料和激光器制造领域，具体来说为一种用于中红外激光器的硫系玻璃光纤材料，所述的材料为含有+2价过渡金属离子掺杂ZnSe的硫系玻璃。

该材料克服了硫系玻璃本身不能发光且难以掺入高浓度的稀土发光离子和ZnSe不能拉制成光纤的缺陷，将硫系玻璃的中红外光高透过率、易拉制成光纤等特性和掺杂过渡金离子的ZnSe材料的中红外发光特性有效的结合起来，同时，本发明还提出了该光纤材料的制备方法，以及一种硫系玻璃光纤。

申请人：广东聚航新材料研究院有限公司,清远聚航光学材料有限公司
地址：511517 广东省清远市高新技术产业开发区科技创新园创兴大道18号天安智谷H01栋国籍：CN
代理机构：北京科家知识产权代理事务所(普通合伙)
代理人：陈娟
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第7卷　第3期2014年6月　 中国光学 Chinese Optics Vol.7　No.3　Jun.2014 收稿日期:2013⁃12⁃10;修订日期:2014⁃02⁃13 基金项目:国家高技术研究发展计划(863计划)资助项目文章编号　2095⁃1531(2014)03⁃0449⁃07硫系玻璃在现代红外热成像系统中的应用白　瑜1,2,3∗,廖志远1,李　华1,程习敏1,3,邢廷文1,蒋亚东2(1.中国科学院光电技术研究所,四川成都610209;2.电子科技大学光电信息学院,四川成都610054;3.中国科学院大学,北京100049)摘要:介绍了硫系红外玻璃的组成成分,分析了其独特的优势,建立了红外热成像系统中各个参数和温度之间关系的数学模型。

基于硫系玻璃折射率温度系数小、成本低的优点,将硫系玻璃应用于红外热成像探测系统,并给出了一种折射式的中波红外热成像消热差探测系统实例,评价结果表明,该系统在低温-40℃、常温20℃、高温60℃都取得了良好的成像质量,适用于像元数为320pixel ×256pixel,像元尺寸为30μm ×30μm 的中波红外凝视型焦平面阵列探测器。

关　键　词:红外探测;应用光学;光学设计;硫系玻璃中图分类号:TN213 文献标识码:A doi:10.3788/CO.20140703.0449Application of the chalcogenide glass in moderninfrared thermal imaging systemsBAI Yu 1,2,3∗,LIAO Zhi⁃yuan 1,LI Hua 1,CHENG Xi⁃min 1,3,XING Ting⁃wen 1,JIANG Ya⁃dong 2(1.Institute of Optics and Electronics ,Chinese Academy of Sciences ,Chengdu 610209,China ;2.School of Optoelectronic Information ,University of Electronic Science and Technology of China ,Chengdu 610054,China ;3.University of Chinese Academy of Sciences ,Beijing 100049,China )∗Corresponding author ,E⁃mail :baiyu 91258@ Abstract :The composition of novel chalcogenide infrared glass are introduced in this pared with other infrared glass,its advantages are analyzed.Mathematical model of relation between the temperature and other parameters in infrared detection imaging system is established.Benefitting from the less index tempera⁃ture coefficient and low cost of chalcogenide infrared glasses,a refractive mid⁃wave infrared(MWIR)detection thermalization imaging system is presented.The design results indicate that the system has good imaging quali⁃ty at the temperature of -40℃,20℃and 60℃.The system is compatible with staring focal plane array MWIR detector with 320pixel ×256pixel and pixel pitch of 30μm ×30μm.Key words :infrared detection;applied optics;optical design;chalcogenide glass1　引　言 随着温度的变化,红外热成像探测系统的曲率半径、元件厚度、元件间隔、非球面系数、光学材料折射率都会发生相应的改变,同时红外探测器的光敏面也随温度的变化而漂移,导致红外热成像探测系统的像面离焦,系统无法正常工作,因此,热补偿和热设计是红外热成像探测系统的关键技术之一。

红外技术及应用产品红外硫系玻璃汇聚创新力量，融合光电全产业链的第20届中国国际光电博览会（CIOE）将于2018年9月5-8日在深圳会展中心举办。

清远聚航光学材料有限公司将携红外硫系玻璃在1号馆 1109 1110展位隆重展出，诚挚邀请业界同仁莅临参观、交流及业务洽谈。

应用领域：监控设备及系统、海洋/船舶、消防/警用、传感器、红外产品。

产品类别：红外材料。

红外硫系玻璃清远聚航光学材料有限公司是红外光学材料的专业供应商，其中Ge-As-Se、Ge-Sb-Se、As-Se、As-S 系列是我公司批量生产的产品。

公司可提供玻璃材料直径范围6 mm-100 mm。

产品具有优越的折射率均匀性和批次折射率稳定性。

硫系红外玻璃具有宽广的红外透过窗口，可从可见光波段一直到14 μm，低的折射率温度系数和色散系数。

这使得硫系红外玻璃成为红外光学镜头中色差校正和避免热散焦现象的理想材料。

同时较低的玻璃转变温度和稳定的化学性质，使硫系玻璃精密模压成为可能，为大规模批量化生产提供了便利条件。

清远聚航光学材料有限公司生产的JH系列硫系红外玻璃具有出色的红外波段透过率，低的折射率温度系数和色散系数。

JH系列硫系红外玻璃与其他红外材料结合使用，是实现2-12 μm范围内红外光学镜头色差校正和避免热散焦的理想光学材料。

硫系玻璃的加工方式多样，可通过模压，机械加工，抛光等工艺制造成平面，球面，非球面的光学材料，从而广泛应用于红外成像和光电产业。

同时，硫系玻璃材料可以通过镀膜的方法来减少空气-材料之间的反射，从而大幅提高材料的红外透过率。

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