CN115368001A - 一种透镜的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种透镜的制备方法，属于透镜技术领域，该方法包括步骤S1通过固相法制备如下比例0.15La2O3‑0.15Al2O3‑0.2TiO2‑0.5Nb2O5的粉体，之后将粉体烧结成块状前驱体；步骤S2：将块状前驱体置于激光悬浮炉中，使其在悬浮状态下利用激光加热熔化成液滴，之后冷却得到非晶态透明椭球；步骤S3：将步骤2制得的非晶态透明椭球破碎研磨成粉体，封装于石墨模具中，之后热压烧结得到透镜；所制备的透镜的折射率可达2.2，高于现有普通透镜的折射率是1.5‑1.63；此外，本发明通过在透镜表面进一步涂覆SiO2溶胶形成增透膜，提高透镜的透过率。
Description
技术领域
本发明属于透镜技术领域，特别涉及一种透镜的制备方法。
背景技术
折射率和透过率作为基本的物理参数，是光学元件最重要的性能指标。折射率是指当光穿过透明材料时，入射角正弦值和折射角正弦值的比值；折射率越大，光的会聚作用越强。具有高折射率的光学元件，例如高折射率的透镜镜片，其效果能达到数枚普通镜片组合的效果；此外，透镜折射率越大，焦距越短，因此，高折射率的透镜能够有效缩短光学设备长度，大大缩小设备体积。目前普通透镜的折射率是1.5-1.63，还需进一步提高。
发明内容
本发明的目的在于提供一种透镜的制备方法，至少解决现有透镜的折射率不高的问题。
本发明采用的技术方案如下：本发明提供了一种透镜的制备方法，包括如下步骤：
步骤S1、通过固相法制备如下比例0.15La2O3-0.15Al2O3-0.2TiO2-0.5Nb2O5的粉体，之后将粉体烧结成块状前驱体。
在本公开的一种示例性实施例中，步骤S1中块状前驱体的制备方法如下：将无水乙醇、氧化镧、氧化铝、二氧化钛和五氧化二铌混合球磨为混合粉体，之后进行干燥处理；接着，以酒精作为粘结剂将混合粉体配置成浆料，将浆料装入压片模具中压实，之后脱模，再放入马弗炉中烧结得到块状前驱体，即陶瓷片。优选的，烧结温度为1300℃，烧结时间为2小时。
步骤S2：将块状前驱体置于激光悬浮炉中，使其在悬浮状态下利用激光加热熔化成液滴，之后冷却得到非晶态透明椭球。
在本公开的一种示例性实施例中，步骤S2中，通过调节激光的功率将温度升高到1600℃以上，并维持15s-60s。
上述步骤S2中，块状前驱体加热熔化、冷却过程都在悬浮状态下完成，不与容器接触，因而冷却时不会形成非均质形核，能够使得制得的非晶的内部结构保持液态时的状态。
步骤S3：将步骤2制得的非晶态透明椭球破碎研磨成粉体，封装于石墨模具中，之后热压烧结得到透镜。
在本公开的一种示例性实施例中，步骤S3具体如下：将非晶态透明椭球破碎研磨至＜38μm粉体；之后将粉体封装于石墨模具中，将石墨模具置于真空热压炉中热压烧结；优选的，真空热压炉压力设置为30Mpa，并以3℃/min的速度升温，温度最高升到720℃，之后保温12小时，制得透镜。
进一步，本发明还可以包括：
步骤S4：通过辊涂工艺在透镜的表面涂覆至少一层SiO2溶胶形成增透膜。增透膜利用光的干涉原理，使透镜表面镀膜的上下表面反射的光发生干涉来减少光的反射。
在本公开的一种示例性实施例中，步骤S4中SiO2溶胶的制备方法如下：取正硅酸乙酯、无水乙醇、氨水充分混合均匀，再加入去离子水混合均匀，在室温下充分搅拌，放置于密闭容器中，在30℃的恒温箱中保存24小时。
本发明的有益效果在于：本发明提供了一种透镜的制备方法，所制备的透镜的折射率可达2.2，高于现有普通透镜的折射率是1.5-1.63；此外，本发明通过在透镜表面进一步涂覆SiO2溶胶形成增透膜，提高透镜的透过率。
附图说明
图1是本发明实施例步骤S1制得的块状前驱体的展示图。
图2是本发明实施例步骤S2激光悬浮炉中样块完全熔融形成稳定的悬浮椭球体液滴的展示图。
图3是本发明实施例步骤S2冷却后获得的非晶态透明椭球的展示图。
图4是本发明实施例步骤S3中所用石墨模具的结构展示图。
图5是本发明实施例步骤S3制得的透镜的展示图。
图6是本发明实施例未涂覆增透膜时透镜折射率随波长的变化曲线图。
图7是本发明实施例未涂覆增透膜时在可见光波段的透过率曲线图。
具体实施方式
下面通过具体实施例对本发明的技术方案做详细介绍，但本发明的内容不仅仅局限于下面的实施例。以下实施例中所使用的实验方法如无特殊说明，均为常规方法。以下实施例中所用的材料、试剂等，如无特殊说明，均可从商业途径得到。
实施例1
步骤S1，取500ml无水乙醇、0.15mol氧化镧、0.15mol氧化铝、0.2mol二氧化钛和0.5mol五氧化二铌混合球磨为混合粉体，之后置于干燥箱中干燥处理；取0.4g混合粉体，用1ml酒精配置成浆料，将浆料装入压片模具中压实，压力为2MPa，保压1min；之后，脱模得到直径为10mm、厚度为1mm的圆片；再将脱模得到的圆片放入马弗炉中烧结，烧结温度为1300℃，烧结时间为2小时；得到块状前驱体即陶瓷片（如图1所示）。
步骤S2：从块状前驱体上切取20mg样块置于激光悬浮炉中，调节激光悬浮炉喷嘴气流大小，使样块处于悬浮状态；之后开启激光悬浮炉的激光发生开关，通过调节激光的功率将温度升高到样块熔点1600℃，并维持20s；待样块完全熔融形成稳定的悬浮椭球体液滴（如图2所示），关闭激光，悬浮椭球体液滴冷却得到直径2.8mm的非晶态透明椭球（如图3所示），待装置冷却后将透明椭球取出。
步骤S3：将非晶态透明椭球破碎研磨至＜38μm粉体，能通过400目筛；之后将粉体封装于圆柱状石墨模具中，石墨模具中央设有半球形填料孔，石墨模具外径为100mm，半球形填料孔直径为15mm（如图4所示）；接着，将石墨模具置于真空热压炉中热压烧结；真空热压炉压力设置为30Mpa，并以3℃/min的速度升温，温度最高升到720℃，之后保温12小时，制得透镜（（如图5所示）。
步骤S4：取正硅酸乙酯5ml、无水乙醇50ml、氨水10ml充分混合均匀，再加入20ml去离子水混合均匀，在室温下充分搅拌，放置于密闭容器中，在30℃的恒温箱中保存24小时制得SiO2溶胶。通过辊涂工艺在透镜的表面涂覆一层SiO2溶胶形成增透膜。
图6是实施例1未涂覆增透膜时透镜折射率随波长的变化曲线图，从图中可以看出，透镜在可见光波段的折射率在2.2以上，远超过普通玻璃的折射率1.6。
图7是实施例1未涂覆增透膜时在可见光波段的透过率，从图中可以看出，在可见光波段透过率在65%左右，为了进一步提高透过率，本发明通过辊涂法，将SiO2溶胶涂覆于透镜表面，使得透镜在可见光波段的透过率达到90%。
可以理解，本发明是通过一些实施例进行描述的，本领域技术人员知悉的，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，可以对这些特征和实施例进行各种改变或等效替换。另外，在本发明的教导下，可以对这些特征和实施例进行修改以适应具体的情况及材料而不会脱离本发明的精神和范围。因此，本发明不受此处所公开的具体实施例的限制，所有落入本申请的权利要求范围内的实施例都属于本发明所保护的范围内。
Claims (8)
1.一种透镜的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤S1、通过固相法制备如下比例0.15La2O3-0.15Al2O3-0.2TiO2-0.5Nb2O5的粉体，之后将粉体烧结成块状前驱体；
步骤S2：将块状前驱体置于激光悬浮炉中，使其在悬浮状态下利用激光加热熔化成液滴，之后冷却得到非晶态透明椭球；
步骤S3：将步骤2制得的非晶态透明椭球破碎研磨成粉体，封装于石墨模具中，之后热压烧结得到透镜。
2.根据权利要求1所述的透镜的制备方法，其特征在于，步骤S1中块状前驱体的制备方法如下：将无水乙醇、氧化镧、氧化铝、二氧化钛和五氧化二铌混合球磨为混合粉体，之后进行干燥处理；接着，以酒精作为粘结剂将混合粉体配置成浆料，将浆料装入压片模具中压实，之后脱模，再放入马弗炉中烧结得到块状前驱体。
3.根据权利要求2所述的透镜的制备方法，其特征在于，烧结温度为1300℃，烧结时间为2小时。
4.根据权利要求1所述的透镜的制备方法，其特征在于，步骤S2中，通过调节激光的功率将温度升高到1600℃以上，并维持15s-60s。
5.根据权利要求1所述的透镜的制备方法，其特征在于，步骤S3具体如下：将非晶态透明椭球破碎研磨至＜38μm粉体；之后将粉体封装于石墨模具中，将石墨模具置于真空热压炉中热压烧结。
6.根据权利要求5所述的透镜的制备方法，其特征在于，真空热压炉压力设置为30Mpa，并以3℃/min的速度升温，温度最高升到720℃，之后保温12小时，制得透镜。
7.根据权利要求1-6任一项所述的透镜的制备方法，其特征在于，还包括步骤S4：通过辊涂工艺在透镜的表面涂覆至少一层SiO2溶胶形成增透膜。
8.根据权利要求7所述的透镜的制备方法，其特征在于，SiO2溶胶的制备方法如下：取正硅酸乙酯、无水乙醇、氨水充分混合均匀，再加入去离子水混合均匀，在室温下充分搅拌，放置于密闭容器中，在30℃的恒温箱中保存24小时。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication | ||
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Application publication date: 20221122 |