CN115368014B - 用于高对比度光纤倒像器的光吸收料玻璃及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种用于高对比度光纤倒像器的光吸收料玻璃及其制备方法，属于光纤传像元件制造领域。该光吸收料玻璃由以下摩尔百分含量的组分组成：SiO2 60‑69.9，Al2O3 1.0‑10.0，B2O3 10.1‑15.0，Na2O 1.0‑8.0，K2O 3.0‑10.0，MgO 0.1‑1.0，CaO 0.5‑5.0，ZnO 0‑0.1，TiO2 0‑0.1，ZrO2 0.1‑1.0，Fe2O3 3.0‑6.5，Co2O3 0.1‑0.5，V2O5 0.51‑1.5，MoO3 0.1‑1.0。本发明的光吸收料玻璃具有良好的光吸收能力，应用在光纤倒像器中，能够提升光纤倒像器的对比度。

Description

用于高对比度光纤倒像器的光吸收料玻璃及其制备方法
技术领域
本发明涉及光纤传像元件制造领域，特别涉及一种用于高对比度光纤倒像器的光吸收料玻璃及其制备方法。
背景技术
众所周知，微光夜视技术对夜间的观察起着非常重要的作用，在夜视领域被广泛应用的微光夜视仪，具有在夜间低照度条件下观察及瞄准的能力，具有分辨力高、体视感好的特点，是士兵夜间作战的主要装备，能够保证士兵在夜间完成探测、瞄准和击中作战目标的任务。在微光夜视技术发展早期，由于受成本约束，对成像分辨率和像质要求均比较低，但是随着光纤传像元器件的发展以及各类电子产品性能提升和价格的降低，高对比度的微光夜视仪需求逐步实现技术可行，从普通对比度到低标准对比度，再到目前的高对比度，高对比度已经成为主流发展趋势。
微光夜视仪的高对比度是指的画面的明暗反差程度，且对比度对视觉效果的影响非常关键，增加对比度，画面中亮的地方会更亮，暗的地方会更暗，明暗反差增强；对比度越大，传像越清晰醒目，而对比度小，则会让整个传像画面都灰蒙蒙的，高对比度对于传像的清晰度、细节表现等都有很大的帮助。提高对比度的方法有两种：一是提高亮度以增加对比度，此方法相对简单，不过受到像管寿命、元件漏光等问题，亮度不能无限量的提高，而虚高的亮度也会使得传像因高亮而失真，带来不好的效果；二是让黑色更黑，降低最低亮度，使得明暗反差更加明显。
光纤传像元件包括光纤面板、光纤倒像器、光纤光锥、光纤传像束等，是一种性能优异的光电成像元器件，其最典型的应用是作为微光像增强器的光学输入、输出窗口，对提高成像器件的品质起着重要的作用。光纤传像元件的传像机理是利用光学纤维的全反射原理实现的，构成光纤传像元件的光学纤维是由低折射率的皮料玻璃管、高折射率的芯料玻璃棒和光吸收料玻璃丝利用棒管结合和真空拉制工艺经热熔压制备而成的。由于光学纤维完全由皮料玻璃紧密地熔合在一起，各相邻之间的光学纤维靠的近，导致相邻纤维间会出现串光，或者由于制备过程中温度场或者拉制受力不均匀可能导致的皮层玻璃管壁厚不均匀等问题，最终导致输入光线会在全反射过程中穿透皮层发生光渗透现象，造成漏光，或者光纤纤维的芯料或皮料接触界面因为存在缺陷或污染物而破坏了光的全反射条件，使光线在此发生了散射，这些散射光进入到相邻纤维中，就造成了串光。杂散光的存在是直接影响光纤传像元件的对比度等成像质量的重要因素，为了解决上述难题，通常采用在相邻的光学纤维的空隙处填充光吸收料玻璃丝，利用光吸收料玻璃丝来吸收杂散光以提高光纤传像元件的成像质量。在排列好的光学纤维的间隙中插入光吸收纤维丝，从而起到吸收串光、漏光等作用，但是不能完全实现光绝缘，其中关键就是光吸收料玻璃材料的问题。普通的光吸收料玻璃在0.5mm厚度下对可见光范围仍然具有较高的透过率，随着厚度减薄，透过率会逐渐增加，而传统的光纤传像元件的光吸收料普遍存在杂散光吸收效率低、成像对比度差等问题，特别是应用于光纤传像元件中的纤维丝径不大于4μm的光学纤维丝，光吸收料中的着色离子有可能会扩散到皮层玻璃中去，无法满足高对比度光纤传像元件的应用需求。
因此，微光夜视仪能否捕捉到足够清晰的细节信息，与光纤传像元件的对比度有很大关系，对比度是光纤传像产品中的一个重要性能指标，随着光纤传像技术的不断发展，对产品的各项性能要求越来越高，而光纤倒像器则是保障微光夜视仪成像质量的关键材料，但是目前光纤倒像器产品的光吸收料玻璃普遍存在杂散光吸收效率低、成像对比度差等问题。
发明内容
为了解决现有技术存在的问题，本发明提供了一种具有良好的光吸收性能的用于高对比度光纤倒像器的光吸收料玻璃。
为了实现上述目的，本发明采取的技术方案是：
本发明提供一种用于高对比度光纤倒像器的光吸收料玻璃的组合物，由以下摩尔百分含量的组分组成：
Figure BDA0003841224330000031
Figure BDA0003841224330000041
优选的，所述的光吸收料玻璃的组合物，由以下摩尔百分含量的组分组成：
Figure BDA0003841224330000042
优选的，所述的光吸收料玻璃的组合物，由以下摩尔百分含量的组分组成：
Figure BDA0003841224330000043
Figure BDA0003841224330000051
本发明还提供使用上述的组合物制备高对比度光纤倒像器的光吸收料玻璃的方法，包括以下步骤：
(1)原料配备：按照配比称取石英砂、氧化铝、硼酸或硼酐、碳酸钠、碳酸钾、碱式碳酸镁、碳酸钙、氧化锌、二氧化钛、氧化锆、三氧化二铁、三氧化二钴、五氧化二钒和氧化钼，混合均匀，得到原料混合物；
(2)玻璃熔融：将原料混合物放入坩埚中进行高温熔融，待原料混合物熔融后澄清，将熔融澄清后的玻璃液在模具中浇铸成规定规格的玻璃，待玻璃冷却凝固后进行退火处理，即可得到光吸收料玻璃。
所述高温熔融包括在1450-1550℃温度下熔融3-5小时，所述原料混合物在熔融过程中进行1-2次的搅拌；
所述澄清的温度为1300-1400℃，所述澄清的时间为1-2小时；
所述退火处理为在500-549℃下保温2-3小时，再用20-24小时降温至室温；
所述方法还包括，待浇铸完成后玻璃液还未完全凝固时，用震荡器将玻璃熔液振动均匀，以去除玻璃熔体中的内部孔洞和气泡。所述的光吸收料玻璃熔融后具有玻璃内部无结石、无气泡孔洞，在820℃保温6小时不析晶，抗析晶性能好，化学稳定性优良等优点。
本发明还提供一种用于高对比度光纤倒像器的光吸收料玻璃，按照所述的方法制备得到。
所述光吸收料玻璃在0.3±0.01mm厚度下，在400-700nm波长范围内具有强烈均匀的光吸收能力和光谱吸收效果，光谱透过率≤0.1％。
本发明又提供一种使用所述的光吸收料玻璃制备高对比度光纤倒像器的方法，包括以下步骤：
(1)将高折射率的芯料玻璃棒和低折射率的皮料玻璃管匹配，棒管结合进行单丝拉制；
(2)将拉制成的单丝按要求排列成一次复合棒，并将光吸收料玻璃拉制成的光吸收丝均匀插入到一次复合棒中，再拉制成一次复丝，所述一次复丝包括棒管结合拉制成的单丝和光吸收料玻璃拉制成的光吸收丝；
(3)将一次复丝再按要求排列成二次复合棒，将二次复合棒拉制成丝径为4μm以下的二次复丝，将二次复丝排列成板段，板段经热熔压成型后形成光学纤维坯板，即为高对比度光纤倒像器。
本发明经过光吸收丝的插入和调节，缩小了光学纤维的丝径，提高了光纤倒像器的对比度。
进一步地，该方法制备的高对比度光纤倒像器在距刀口0.1mm处串光小于1.0％；
进一步地，该方法制备的高对比度光纤倒像器的固定图案噪声性能指标优良，在10倍显微镜下观察无明显复丝边界；
进一步地，该方法制备的高对比度光纤倒像器在400-700nm波长范围内透过率＞70％。
本发明再提供一种按照所述的方法制备的高对比度光纤倒像器在微光像增强器中的应用。
本发明的光吸收料玻璃可应用于高对比度光纤倒像器中，该高对比度光纤倒像器可应用于微光像增强器中。
本发明的光吸收料玻璃适合用来制备光纤传像元件时用作玻璃纤维的壁外吸收玻璃材料，特别适合用于制备高对比度光纤倒像器。光纤传像元件包括光纤面板、光纤倒像器、光纤光锥、光纤传像束等。
本发明中，SiO2是玻璃形成骨架的主体，是玻璃骨架中起主要作用的成分。SiO2的摩尔百分比(mol.％)为60-69.9。SiO2含量低于60mol.％，不易获得与皮料玻璃相似的热膨胀系数，同时会降低玻璃的耐化学稳定性；SiO2含量高于69.9mol.％时，玻璃的高温黏度会增加，造成玻璃熔制温度过高。
Al2O3属于玻璃的中间体氧化物，Al3+有两种配位状态，即位于四面体或八面体中，当玻璃中氧足够多时，形成铝氧四面体[AlO4]，与硅氧四面体形成连续的网络，当玻璃中氧不足时，形成铝氧八面体[AlO6]，为网络外体而处于硅氧结构网络的空穴中，所以在一定含量范围内可以和SiO2是玻璃网络形成的主体。Al2O3含量大于10.0mol.％会显著增加玻璃高温黏度，使玻璃的熔制温度升高，因此，Al2O3的摩尔百分比(mol.％)为1.0-10.0。
B2O3为玻璃形成氧化物，也是构成玻璃骨架的成分，同时又是一种降低玻璃熔制黏度的助溶剂。硼氧三角体[BO3]和硼氧四面体[BO4]为结构组元，在不同条件下硼可能以三角体[BO3]或硼氧四面体[BO4]存在，在高温熔制条件时，一般难于形成硼氧四面体，而只能以三面体的方式存在，但在低温时，在一定条件下B3+有夺取游离氧形成四面体的趋势，使结构紧密而提高玻璃的低温黏度，但由于其有高温降低玻璃黏度和低温提高玻璃黏度的特性，也是降低玻璃折射率的主要成分，由此决定了其含量范围较小。B2O3的摩尔百分比(mol.％)为10.1-15.0，B2O3的含量大于15.0mol.％，会降低玻璃的折射率，同时使玻璃的分相倾向增加。
Na2O是玻璃结构网络外体氧化物，Na2O的含量大于8.0mol.％时会增加玻璃的热膨胀系数，同时提高玻璃的折射率，因此Na2O的摩尔百分比(mol.％)为1.0-8.0。
K2O是玻璃结构网络外体氧化物，K2O的含量大于10.0mol.％时会增加玻璃的热膨胀系数，同时提高玻璃的折射率，因此K2O的摩尔百分比(mol.％)为3.0-10.0。
MgO是玻璃结构网络外体氧化物，MgO的含量大于1.0mol.％时会增加玻璃的析晶倾向，同时会降低玻璃的密度，提高玻璃的折射率，因此，MgO的摩尔百分比(mol.％)为0.1-1.0。
CaO是玻璃结构网络外体氧化物，CaO的含量大于5.0mol.％，会降低玻璃耐化学稳定性，提高玻璃的折射率，增大玻璃的析晶倾向，因此，CaO的摩尔百分比(mol.％)为0.5-5.0。
ZnO是用来调节玻璃析晶温度和耐化学稳定性的，ZnO的摩尔百分比为0-0.1mol.％，ZnO的含量大于0.1mol.％，会降低玻璃的耐化学稳定性，增加析晶倾向。
TiO2是用来调节玻璃耐化学稳定性和析晶性的，TiO2的摩尔百分比(mol.％)为0-0.1，TiO2的含量大于0.1mol.％，会降低玻璃的耐化性，增加析晶倾向。
ZrO2是用来调节玻璃耐化学稳定性和析晶性的，ZrO2的摩尔百分比(mol.％)为0.1-1.0，ZrO2的含量大于1.0mol.％，会降低玻璃的耐化性，增加析晶倾向。
Fe2O3是光吸收玻璃的光吸收着色剂，Fe2O3的摩尔百分比(mol.％)为3.0-6.5，在本发明中Fe2O3是起主要作用的光吸收剂，Fe3+离子具有很好的吸光性能，且吸光范围主要集中在可见光至红外区域，Fe2O3的含量大于6.5mol.％，会降低玻璃耐化学稳定性，增大玻璃的析晶倾向，Fe2O3的含量小于3.0mol.％，会使得Fe2O3的着色在高温拉丝过程中变得不稳定甚至褪色，直接影响光吸收效果，对提高光纤倒像器的传像质量具有严重影响，无法满足提高光纤倒像器对比度的应用需求。
Co2O3是光吸收玻璃的着色剂，Co2O3的摩尔百分比(mol.％)为0.1-0.5，Co2O3能与铁离子结合起来，在玻璃中形成稳定的形态，从而使光吸收料着色更稳定。Co2O3的含量大于0.5mol.％时，会降低玻璃耐化学稳定性，增大玻璃的析晶倾向。
V2O5是光吸收玻璃的着色剂，V2O5的摩尔百分比(mol.％)为0.51-1.5，V2O5能固化铁离子着色，从而使光吸收料着色更稳定。V2O5的含量大于1.5mol.％时，会降低玻璃耐化学稳定性，增大玻璃的析晶倾向。
MoO3是一种过渡金属氧化物，也是光吸收玻璃的着色剂，MoO3的摩尔百分比(mol.％)为0.1-1.0，MoO3能与铁离子、钴离子等相结合，在玻璃中形成稳定的着色，利用复合吸收作用，可以保证吸收400nm-700nm波长范围的杂散光，获得较好的光吸收效果，使光吸收曲线在可见光区域不出现明显的透过峰，但MoO3的含量大于1.0mol.％，会降低玻璃耐化学稳定性，增大玻璃的析晶倾向。
与现有技术相比，本发明的高对比度光纤倒像器所用的光吸收料玻璃具有以下特性：
(1)具有良好的光吸收性能，在0.3±0.01mm厚度下，在400-700nm波长范围内具有强烈均匀的光吸收能力和光谱吸收效果，光谱透过率≤0.1％；
(2)具有与皮料玻璃相似的热膨胀系数和粘度特性，玻璃的热膨胀系数(82±2)×10-7/℃；
(3)具有良好的化学稳定性和抗析晶性能，光吸收料玻璃熔融后内部无结石、无气泡孔洞，在820℃保温6小时不分相、不析晶，抗析晶性能好，化学稳定性优良；
采用上述光吸收料玻璃制备的高对比度光纤倒像器具有以下优点：
(1)该高对比度光纤倒像器在距刀口0.1mm处串光小于1.0％；
(2)该高对比度光纤倒像器具有优良的固定图案噪声性能，在10倍显微镜下观察无明显复丝边界；
(3)该高对比度光纤倒像器在400-700nm波长范围内透过率＞70％。
(4)采用本发明的光吸收料玻璃应用在光纤倒像器上，能有效提高光学纤维间杂散光的吸收，以降低纤维间的串光，从而达到提升光纤倒像器成像的对比度和清晰度的效果。
附图说明
图1为本发明实施例提供的组成光纤传像元件的光学纤维内部结构示意图；
图2为本发明实施例提供的光学纤维结构示意图；
图3为采用本发明实施例1制备的高对比度光纤倒像器的对比度测试图。
其中，1为光吸收料玻璃，2为芯料玻璃，3为皮料玻璃。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面结合附图和具体实施方式对本发明做进一步详细的说明，但不作为对本发明的限定。
参见图1和图2，皮层玻璃管和纤芯玻璃棒匹配后拉制成单丝，单丝包括外部的皮层玻璃3和内部的纤芯玻璃2，多个单丝经过紧密排列成横截面为正六边形的六方体，在相邻的单丝之间设有光吸收料玻璃1拉制而成的光吸收丝，六方体中插入光吸收丝后组成一次复合棒，一次复合棒拉制成如图1所示的一次复丝。采用本发明的光吸收料玻璃的壁外插丝方法能有效吸收光学纤维内部的串光。
在本文中，所有的“摩尔百分比mol.％”是基于最终的玻璃组合物的总摩尔量，在表1中详细列出了实施例的玻璃化学组成(mol.％)。其中，玻璃在400nm-700nm的光透过率采用透过率测试仪来测定，玻璃片厚度0.3mm±0.01mm；析晶温度采用梯度析晶炉测定；30-300℃的线膨胀系数α30/300[10-7/℃]采用卧式膨胀仪测量，以平均线膨胀系数表示，采用ISO7991规定的方法测量。
表1实施例的化学组成(mol.％)和玻璃性能
Figure BDA0003841224330000111
Figure BDA0003841224330000121
以下实施例中所用原料及原料要求如下：
石英砂或水晶粉(高纯，150μm筛上物为1％以下、45μm筛下物为30％以下、Fe2O3含量小于1ppm)、氧化铝粉(分析纯，平均粒径50μm)、硼酸或硼酐(400μm筛上物为10％以下、63μm筛下物为10％以下)、碳酸钠(工业纯碱)、碳酸钾(分析纯，纯度≥99.0％)、碱式碳酸镁(化学纯，平均粒径50μm)、碳酸钙(分析纯，平均粒径250μm)、氧化锌(分析纯)、二氧化钛(分析纯)、氧化锆(分析纯)、三氧化二铁(分析纯)、三氧化二姑(分析纯)、氧化钒(分析纯)、氧化钼(分析纯)。
实施例1
光吸收料玻璃的制备：
首先，按表1实施例1玻璃成份选择原料，并使其配料满足表1的玻璃化学组成。然后使用石英坩埚在1500℃温度下熔融4小时，在玻璃熔制过程中，对玻璃进行1至2次的搅拌，使玻璃熔制均匀，待玻璃熔融后将玻璃熔体在1350℃温度下澄清2小时，将熔融玻璃液浇铸成规定的规格，待浇铸完成后玻璃液还未完全凝固时，用震荡器将玻璃熔液振动均匀以去除玻璃熔体中的内部孔洞和气泡，待玻璃棒冷却凝固后进行退火处理，退火处理为在530℃下保温2小时后用24小时降温至室温，即得到本发明的光吸收料玻璃。在表1中显示了试样的基本性能，厚度0.3mm的样品的可见光透过率为0％，热膨胀系数为80×10-7/℃。
使用所述的光吸收料玻璃制备高对比度光纤倒像器的方法，包括以下步骤：
(1)将高折射率的芯料玻璃棒和低折射率的皮料玻璃管匹配，棒管结合进行单丝拉制；
(2)将拉制成的单丝按要求排列成一次复合棒，并将光吸收料玻璃拉制成的光吸收丝均匀插入到一次复合棒中，再拉制成一次复丝，所述一次复丝包括棒管结合拉制成的单丝和光吸收料玻璃拉制成的光吸收丝；
(3)将一次复丝再按要求排列成二次复合棒，将二次复合棒拉制成丝径为4μm以下的二次复丝，将二次复丝排列成板段，板段经热熔压成型后形成光学纤维坯板，即为高对比度光纤倒像器。
参见图3，采用本发明的光吸收料玻璃制备的光纤倒像器的对比度测试显示，所制备的高对比度光纤倒像器在距刀口0.1mm处串光为0.90％，即其在距刀口0.1mm处的对比度小于1.0％。且该高对比度光纤倒像器在10倍显微镜下观察无明显复丝边界，该高对比度光纤倒像器在400-700nm波长范围内透过率为71％。
实施例2
光吸收料玻璃的制备：
玻璃实际组成参照表1实施例2，使用与实施例1相同的原料及原料要求，然后使用石英坩埚在1450℃温度下熔融5小时，在玻璃熔制过程中，对玻璃进行1至2次的搅拌，使玻璃熔制均匀，待玻璃熔融后将玻璃熔体在1400℃温度下澄清1小时，将熔融玻璃液浇铸成规定的规格，并振动均匀后进行退火处理，退火处理为在525℃下保温2.5小时后用20小时降温至室温，即得到本发明的光吸收料玻璃。在表1中显示了试样的基本性能，厚度0.3mm的样品的可见光透过率为0％，热膨胀系数为81×10-7/℃。
高对比度光纤倒像器的制备方法如实施例1，所制备的高对比度光纤倒像器在距刀口0.1mm处串光为0.96％，且该高对比度光纤倒像器在10倍显微镜下观察无明显复丝边界，该高对比度光纤倒像器在400-700nm波长范围内透过率为72％。
实施例3
光吸收料玻璃的制备：
玻璃实际组成参照表1实施例3，使用与实施例1相同的原料及原料要求，然后使用石英坩埚在1550℃温度下熔融3小时，在玻璃熔制过程中，对玻璃进行1至2次的搅拌，使玻璃熔制均匀，待玻璃熔融后将玻璃熔体在1300℃温度下澄清2小时，将熔融玻璃液浇铸成规定的规格，并进行退火处理，退火处理为在540℃下保温3小时后用21小时降温至室温，即得到本发明的光吸收料玻璃。在表1中显示了试样的基本性能，厚度0.3mm的样品的可见光透过率为0％，热膨胀系数为84×10-7/℃。
高对比度光纤倒像器的制备方法如实施例1，所制备的高对比度光纤倒像器在距刀口0.1mm处串光为0.89％，且该高对比度光纤倒像器在10倍显微镜下观察无明显复丝边界，该高对比度光纤倒像器在400-700nm波长范围内透过率为71％。
实施例4
光吸收料玻璃的制备：
玻璃实际组成参照表1实施例4，使用与实施例1相同的原料及原料要求，然后使用石英坩埚在1480℃温度下熔融5小时，在玻璃熔制过程中，对玻璃进行1至2次的搅拌，使玻璃熔制均匀，待玻璃熔融后将玻璃熔体在1380℃温度下澄清1.5小时，将熔融玻璃液浇铸成规定的规格，并进行退火处理，退火处理为在500℃下保温2小时后用22小时降温至室温，即得到本发明的光吸收玻璃。在表1中显示了试样的基本性能，厚度0.3mm的样品的可见光透过率为0％，热膨胀系数为84×10-7/℃。
高对比度光纤倒像器的制备方法如实施例1，所制备的高对比度光纤倒像器在距刀口0.1mm处串光为0.82％，且该高对比度光纤倒像器在10倍显微镜下观察无明显复丝边界，该高对比度光纤倒像器在400-700nm波长范围内透过率为71％。
实施例5
光吸收料玻璃的制备：
玻璃实际组成参照表1实施例5，使用与实施例1相同的原料及原料要求，然后使用石英坩埚在1460℃温度下熔融4小时，在玻璃熔制过程中，对玻璃进行1至2次的搅拌，使玻璃熔制均匀，待玻璃熔融后将玻璃熔体在1350℃温度下澄清2小时，将熔融玻璃液浇铸成规定的规格，并进行退火处理，退火处理为在549℃下保温3小时后用20小时降温至室温，即得到本发明的光吸收料玻璃。在表1中显示了试样的基本性能，厚度0.3mm的样品的可见光透过率为0％，热膨胀系数为83×10-7/℃。
高对比度光纤倒像器的制备方法如实施例1，所制备的高对比度光纤倒像器在距刀口0.1mm处串光为0.86％，且该高对比度光纤倒像器在10倍显微镜下观察无明显复丝边界，该高对比度光纤倒像器在400-700nm波长范围内透过率为71％。
实施例6
光吸收料玻璃的制备：
玻璃实际组成参照表1实施例5，使用与实施例1相同的原料及原料要求，然后使用石英坩埚在1470℃温度下熔融5小时，在玻璃熔制过程中，对玻璃进行1至2次的搅拌，使玻璃熔制均匀，待玻璃熔融后将玻璃熔体在1370℃温度下澄清2小时，将熔融玻璃液浇铸成规定的规格，并进行退火处理，退火处理为在540℃下保温3小时后用24小时降温至室温，即得到本发明的光吸收料玻璃。在表1中显示了试样的基本性能，厚度0.3mm的样品的可见光透过率为0％，热膨胀系数为82×10-7/℃。
高对比度光纤倒像器的制备方法如实施例1，所制备的高对比度光纤倒像器在距刀口0.1mm处串光为0.92％，且该高对比度光纤倒像器在10倍显微镜下观察无明显复丝边界，该高对比度光纤倒像器在400-700nm波长范围内透过率为72％。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种用于高对比度光纤倒像器的光吸收料玻璃的组合物，其特征在于，由以下摩尔百分含量的组分组成：
Figure FDA0004026307350000011
2.根据权利要求1所述的组合物，其特征在于，由以下摩尔百分含量的组分组成：
Figure FDA0004026307350000012
Figure FDA0004026307350000021
3.根据权利要求1所述的组合物，其特征在于，由以下摩尔百分含量的组分组成：
Figure FDA0004026307350000022
Figure FDA0004026307350000031
4.使用权利要求1、2或3所述的组合物制备用于高对比度光纤倒像器的光吸收料玻璃的方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)原料配备：按照配比称取石英砂、氧化铝、硼酸或硼酐、碳酸钠、碳酸钾、碱式碳酸镁、碳酸钙、氧化锌、二氧化钛、氧化锆、三氧化二铁、三氧化二钴、五氧化二钒和氧化钼，混合均匀，得到原料混合物；
(2)玻璃熔融：将原料混合物放入坩埚中进行高温熔融，待原料混合物熔融后澄清，将熔融澄清后的玻璃液在模具中浇铸成规定规格的玻璃，待玻璃冷却凝固后进行退火处理，即可得到光吸收料玻璃。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述高温熔融包括在1450-1550℃温度下熔融3-5小时，所述原料混合物在熔融过程中进行1-2次的搅拌；
所述澄清的温度为1300-1400℃，所述澄清的时间为1-2小时；
所述退火处理为在500-549℃下保温2-3小时，再用20-24小时降温至室温；
所述方法还包括，待浇铸完成后玻璃液还未完全凝固时，用震荡器将玻璃熔液振动均匀，以去除玻璃熔体中的内部孔洞和气泡。
6.一种用于高对比度光纤倒像器的光吸收料玻璃，其特征在于，按照权利要求4或5所述的方法制备得到。
7.根据权利要求6所述的光吸收料玻璃，其特征在于，所述光吸收料玻璃在0.3±0.01mm厚度下，在400-700nm波长范围内具有强烈均匀的光吸收能力和光谱吸收效果，光谱透过率≤0.1％。
8.使用权利要求6或7所述的光吸收料玻璃制备高对比度光纤倒像器的方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)将高折射率的芯料玻璃棒和低折射率的皮料玻璃管匹配，棒管结合进行单丝拉制；
(2)将拉制成的单丝按要求排列成一次复合棒，并将光吸收料玻璃拉制成的光吸收丝均匀插入到一次复合棒中，再拉制成一次复丝，所述一次复丝包括棒管结合拉制成的单丝和光吸收料玻璃拉制成的光吸收丝；
(3)将一次复丝再按要求排列成二次复合棒，将二次复合棒拉制成丝径为4μm以下的二次复丝，将二次复丝排列成板段，板段经热熔压成型后形成光学纤维坯板，即为高对比度光纤倒像器。
9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述的高对比度光纤倒像器在距刀口0.1mm处串光小于1.0％，在10倍显微镜下观察无明显复丝边界，在400-700nm波长范围内透过率＞70％。
10.一种按照权利要求8或9所述的方法制备的高对比度光纤倒像器在微光像增强器中的应用。
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Assignee: China building materials Photon Technology Co.,Ltd.

Assignor: CHINA BUILDING MATERIALS ACADMEY

Contract record no.: X2023980036201

Denomination of invention: Light absorbing glass and its preparation method for high contrast fiber optic inverters

Granted publication date: 20230407

License type: Common License

Record date: 20230602