CN117602829A - 高分辨力超窄扭丝区光纤倒像器用玻璃及其制备方法 - Google Patents

高分辨力超窄扭丝区光纤倒像器用玻璃及其制备方法 Download PDF

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CN117602829A CN202311579601.8A CN202311579601A CN117602829A CN 117602829 A CN117602829 A CN 117602829A CN 202311579601 A CN202311579601 A CN 202311579601A CN 117602829 A CN117602829 A CN 117602829A
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Abstract

本发明公开了一种高分辨力超窄扭丝区光纤倒像器用玻璃及其制备方法,该玻璃由以下摩尔百分含量的组分组成:SiO278.1‑80.0%,Al2O33.1‑7.0%,B2O32.0‑8.0%,Li2O 0‑1.0%,Na2O 0‑2.9%,K2O 5.1‑10.0%,CaO 1.1‑3.0%,SrO 0‑1.0%,ZnO 1.1‑2.0%,TiO20‑1.0%,CeO20.05‑0.2%,MgF20‑2.0%,CaF20.05‑2.0%。本发明具有化学性能优良,玻璃成分稳定,折射率低,抗析晶性能优良的特点。适用于制备高分辨力超窄扭丝区光纤倒像器的皮层玻璃。

Description

高分辨力超窄扭丝区光纤倒像器用玻璃及其制备方法
技术领域
本发明涉及光纤传像元件制造领域,特别涉及一种高分辨力超窄扭丝区光纤倒像器用玻璃及其制备方法。
背景技术
头盔夜视仪是为士兵适应更复杂的夜间作战环境,实现更早发现、更清楚看到全天候作战的目标应运而生的。头盔夜视仪就是将微光夜视仪安装在头盔上,主要应用在飞行员,夜间驾驶员,特种兵作战等方面,已成为士兵的重要武器装备。但是将夜视仪安装在驾驶员标准飞行头盔前方,这就导致夜视仪、头盔和头部的联合重心由正常的头部重心向前上方偏移。有些系统在头盔后部安装平衡物或夜视仪的电池,能纠正部分重心偏移,但会增加头部所负担的总重量,也限制了头盔中的头部运动,极大地减小了驾驶员的潜在观察范围。而且头盔夜视仪由于质量过大、重心不稳、外形轮廓增大、抗噪能力有限、舒适性差等问题,已成为影响飞行员健康及飞行安全的重要因素。为继续保持夜视技术的优势以及适应部队士兵高机动作战的整体要求,头盔夜视仪在不断向小型化、轻量化、集成化方向发展,其目标就是减小体积、减小重量、使物镜目镜突出量小,重心更贴近面部,增大视场,增加通视能力,使其更适合长时间头戴使用。光纤倒像器是头盔夜视仪中的核心光学元器件,是一种性能优异的光电成像元器件,具有数值孔径大,传光效率高,分辨率高,传像真实清晰,在光学上具有零厚度,结构简单,体积小,重量轻,气密性好,畸变小,斑点少,级间耦合损失小,耦合效率高能改善边缘像质等特点,是作为微光像增强器的光学输出窗口,对提高成像器件的品质起着重要的作用,是当今世界光电子行业的高科技尖端产品。
为了满足头盔夜视仪小型化、轻量化以及分辨率和成像清晰度的发展要求,一直希望通过缩小光纤倒像器高度、体积和重量以减小头盔夜视仪的总体重量和体积的目标,如果光纤倒像器的重量能够降低30%,与头盔夜视仪配套的相关结构、元器件以及电池结构等的整体重量就能够降低50%以上,能极大的满足士兵作战时灵活性和机动性的要求,对提升部队夜间作战能力起到非常重要的作用。因此,研发一种超窄扭丝区光纤倒像器成为满足头盔夜视仪小型化、轻量化的迫切需求。
超窄扭丝区光纤倒像器是光纤倒像器的扭丝区经过压缩后制备而成的,但是正常光纤倒像器的扭丝区经过压缩,会使得光纤倒像器的边缘纤维拉伸变形更严重,光学纤维间还会发生滑移,特别是边缘光学纤维的皮层厚度会拉伸变薄,而由于光学纤维完全是由皮层玻璃紧密熔合在一起,各相邻之间的光学纤维靠的非常近,而皮层玻璃由于扭区的压缩会导致纤维拉伸变形不均匀,从而使得入射光进入到光学纤维芯料玻璃中的光线在相邻纤维间的皮层发生串光的现象,导致输入的光线会在全反射过程中穿透皮层发生渗透现象,导致边缘光学纤维的全反射机理消失,直接影响光学纤维的传光和传像性能。特别是随着光纤倒像器扭丝区压缩的越窄扭丝区,会给超窄扭丝区倒像器的制备工艺带来极大困难,在制备过程中不仅要考虑边缘分辨力,还要考虑制备过程中,工艺中材料的匹配性、成分的相互扩散等影响,因此,超窄扭丝区光纤倒像器的制备难度非常大。
超窄扭丝区光纤倒像器是利用光学纤维的全反射原理实现的,构成超窄扭丝区光纤倒像器的光学纤维是由低折射率的皮层玻璃、高折射率的芯料玻璃和光吸收料玻璃利用棒管结合拉制工艺和真空控制生产的,再将成千上万根微米级的光学纤维丝平行规则排列后,经热熔形成的光学纤维板板段,光学纤维板毛坯板段经后期滚圆、切割、端面磨抛等冷加工工序加工而成的一种高分辨率的图像传像元件。由于光学纤维完全是由皮层玻璃紧密地熔合在一起,各相邻之间的光学纤维靠的非常近,而皮层厚度不均会导致入射光进入到光学纤维芯的光线在相邻纤维间的皮层发生串光的现象,从而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而造成漏光;而如果皮层玻璃的抗析晶性能差会使得光学纤维在拉制的过程中发生界面析晶现象,直接影响光学纤维的传光和传像性能,这些都与皮层玻璃管有直接的关系。
为了满足光纤传像元件的特殊制作工艺要求,实现皮层玻璃在经过单丝、一次复丝、二次复丝、热熔压成型等多次高温拉丝、高温熔压后依旧保持玻璃本身特性不发生变化,必须具有良好的抗析晶性能,抗析晶能力强,化学稳定性好等特点。随着近几年微光夜视的迅猛发展,超窄扭丝区光纤倒像器的生产规模不断扩大,应用数量和性能需求逐渐提高,所需要的皮层玻璃管的数量、性能和质量也逐渐提高,随着对超窄扭丝区光纤倒像器生产过程的强化,对产品质量的严格要求以及各公司间的激烈竞争,尤其是对玻璃的抗析晶性能和应变点温度具有较高要求的皮层玻璃材料的需求日益紧迫。
发明内容
本发明的目的是针对上述现有技术的缺陷,提供一种化学性能优良,玻璃成分稳定,折射率低,抗析晶性能优良的高分辨力超窄扭丝区光纤倒像器用玻璃。
为了实现上述目的本发明采取的技术方案是:
一种高分辨力超窄扭丝区光纤倒像器用玻璃的组合物,由以下摩尔百分含量的组分组成:
本发明还提供了一种优选的技术方案,一种高分辨力超窄扭丝区光纤倒像器用玻璃的组合物,由以下摩尔百分含量的组分组成:
本发明还提供了一种更优选的技术方案,一种高分辨力超窄扭丝区光纤倒像器用玻璃的组合物由以下摩尔百分含量的组分组成:
本发明又提供使用所述的组合物制备高分辨力超窄扭丝区光纤倒像器用玻璃的方法,包括以下步骤:
(1)玻璃熔化:将石英砂、氢氧化铝、硼酸或硼酐、碳酸锂、碳酸钠、碳酸钾或硝酸钾、碳酸钙、碳酸锶、氧化锌、二氧化钛、氧化铈、氟化镁和氟化钙按照配料要求分别称量,并混合均匀,然后放入窑炉中的玻璃熔化池中熔化;
(2)澄清均化:待原料熔化至玻璃熔融液后,玻璃熔融液从玻璃熔融池流入澄清池中,玻璃熔融液经澄清均化去除和吸收小气泡后,玻璃液流入搅拌池中充分搅拌均匀,再流入料盆中降温;
(3)拉管成型:待玻璃液冷却降温后,将玻璃液从料盆中流至下料道,再到成型嘴,玻璃液经过成型嘴后由拉管机牵引拉制出均匀成型的玻璃管;
(4)切割退火:将拉制成型后的玻璃管按要求切割裁切成一定长度,然后将切割后的玻璃管放入退火炉中退火处理。
所述窑炉中的玻璃熔化温度为1500-1600℃,熔融时间为12-24小时。
所述澄清池中玻璃澄清温度为1400-1470℃,澄清均化时间为4-6小时。
所述退火温度为605-615℃。
本发明又提供一种所述的高分辨力超窄扭丝区光纤倒像器用玻璃作为皮层玻璃在光纤传像元件上的应用。
本发明高分辨力超窄扭丝区光纤倒像器用玻璃的组合物中,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的摩尔百分比为78.1-80.0mol.%,SiO2含量低于78.1mol.%,不易获得低折射率的玻璃,同时会降低玻璃的耐化学稳定性;SiO2含量高于80.0mol.%时,玻璃的高温黏度会增加,造成玻璃熔制温度过高,玻璃的制备成本过高,不利于玻璃的生产。
Al2O3属于玻璃的中间体氧化物,Al3+在玻璃中有两种配位状态,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SiO2一样成为玻璃网络形成主体。Al2O3的摩尔百分比为3.1-7.0mol.%,优选为3.5-6.5mol.%,是解决超窄扭丝区光纤倒像器边缘分辨力不下降问题的主要成分,当Al2O3的含量低于3.1mol.%,会增加玻璃的脆性,玻璃的应变点温度也不够高,不利于玻璃纤维的拉伸变形,会使得制备的超窄扭丝区光纤倒像器的边缘分辨力降低;当Al2O3的含量大于7.0mol.%时,会使得玻璃的熔制温度显著升高,同时显著增加玻璃的高温粘度,不利于光学纤维丝的拉制成型和纤维丝径尺寸的控制。
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熔剂。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,但由于它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B2O3的含量范围较小。B2O3的摩尔百分比为2.0-8.0mol.%,B2O3的含量低于2.0mol.%,无法起到助熔的作用,同时会降低玻璃的化学稳定性;B2O3的含量大于8.0mol.%,会降低玻璃的应变点温度以及延长玻璃料性,不利于光学纤维的拉制成型和纤维丝径尺寸的控制,同时使玻璃的分相倾向增加。
Li2O是碱金属氧化物,是玻璃结构网络外体氧化物,Li2O的摩尔百分比为0-1.0mol.%,主要起降低玻璃熔制黏度的作用,Li2O的含量大于1.0mol.%,会增大玻璃的析晶倾向。
Na2O是碱金属氧化物,是玻璃结构网络外体氧化物,Na2O的摩尔百分比为0-2.9mol.%,Na2O的含量大于2.9mol.%,会增加玻璃的折射率和热膨胀系数,增大玻璃的析晶倾向。
K2O是碱金属氧化物,是玻璃结构网络外体氧化物,K2O的摩尔百分比含量为5.1-10.0mol.%,优选7.1-10.0mol.%,K2O的含量小于5.1mol.%,起不到调节玻璃高温熔制黏度的作用,K2O的含量大于10.0mol.%,会增加玻璃的折射率和热膨胀系数,增大玻璃的析晶倾向。
CaO是碱土金属氧化物,是玻璃结构的网络外体氧化物,CaO的摩尔百分比为1.1-3.0mol.%,CaO的含量大于3.0mol.%,会降低玻璃耐化学稳定性,增大玻璃的析晶倾向。
SrO是碱土金属氧化物,是玻璃结构网络外体氧化物,SrO的摩尔百分比为0-1.0mol.%,SrO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。
ZnO是用来降低玻璃的熔制温度的,ZnO的摩尔百分比为1.1-2.0mol.%,ZnO的含量大于2.0mol.%,会降低玻璃的耐化学稳定性,增加玻璃的折射率和析晶倾向。
TiO2在玻璃熔液中以呈现Ti3+和Ti4+两种价态,在硅酸盐玻璃中通常以Ti4+价态存在,这时其3d轨道是空的,不能发生d轨道中电子之间的“d-d”跃迁,所以Ti4+价态在玻璃中呈现无色,然而,由于Ti4+能强烈地吸收紫外线,其吸收带通常可以进入可见光区的紫蓝色部分,致使玻璃实际呈现棕黄色,特别是Ti4+有加强过渡元素着色的作用,致使玻璃原料中即便含有少量的过渡元素,所得的玻璃仍然会呈现较深的颜色,这种作用对铁元素尤为明显。TiO2的摩尔百分比为0-1.0%,TiO2是用来调节玻璃的折射率和透过率的,TiO2的含量大于1.0mol.%,会降低玻璃的透过率,增加玻璃的折射率。
CeO2是玻璃熔制澄清剂,CeO2的摩尔百分比为0.05-0.2%,CeO2的含量大于0.2mol.%,会降低玻璃的透过率并增加玻璃的析晶倾向。
MgF2和CaF2是用来调节玻璃折射率和高温粘度特性的,MgF2的摩尔百分比为0-2.0mol.%,MgF2含量大于2.0mol.%,会增加玻璃的析晶倾向;CaF2的含量为0.05-2.0mol.%,CaF2含量大于2.0mol.%,反而不利于玻璃液中小气泡的消除,同时会增加玻璃的析晶倾向。
本发明的玻璃属于硅酸盐玻璃,玻璃中不含有变价元素的氧化物如As2O3、PbO、BaO、Fe2O3等,即使含有及其微少的量也是由于其它玻璃原料所带入,但是对玻璃原材料的引入时这些变价元素的含量要严格控制在1ppm以下。
与现有技术相比,本发明提供的技术方案带来的有益效果是:
(1)具有低折射率,其折射率为1.48~1.51;
(2)在30~300℃范围的平均线热膨胀系数为(80±5)×10-7/℃,该玻璃具有足够长的粘度范围,玻璃的应变点温度为580-620℃,低折射率玻璃的膨胀软化温度为680-710℃;
(3)低折射率玻璃在107.6泊的粘度时的温度为780-810℃;
(4)该低折射率玻璃在850-900℃保温6小时不析晶不分相,抗析晶性能优良。
本发明的玻璃具有化学性能优良,玻璃成分稳定,折射率低的特点,适合于用作制备超窄扭丝区光纤倒像器的皮层玻璃,且其高温粘度特性适用于机械拉管成型。
附图说明
图1为本发明实施例提供的低折射率玻璃与纤芯玻璃的粘度拟合曲线;
图中:1为纤芯玻璃,2为低折射率玻璃。
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,下面对本发明实施方式作进一步地详细描述。
参见图1,低折射率玻璃2的高温粘度拟合曲线和纤芯玻璃1的高温粘度拟合曲线在扭转粘度点107.6dPa.s处的温度相同,这样才能有利于光纤倒像器的扭丝区的压缩,才能制备出高分辨力的超窄扭丝区光纤倒像器。如果两者在107.6dPa.s的扭转粘度点时的温度不相同或者扭转粘度点温度偏离较远,那么所制备的光纤倒像器经压缩扭区后会导致边缘分辨力降低,达不到高分辨力的效果。低折射率玻璃在107.6dPa.s的粘度时的温度为780-810℃。
本发明提供的皮层玻璃管组合物是由SiO2-Al2O3-B2O3-RO-R2O玻璃系统组成的,引入一定量的Al2O3提高玻璃的应变点温度,从而提高制备的超窄扭丝区光纤倒像器压缩扭区后边缘纤维的抗拉伸性能,确保超窄扭丝区光纤倒像器的边缘纤维经过扭丝区的压缩后不发生破损,避免产生斑点缺陷或边缘分辨力降低;引入碱金属氧化物RO和碱土金属氧化物R2O来改善玻璃的抗析晶性能和高温粘度特性;并引入CeO2作为玻璃澄清剂以消除玻璃内部气泡;引入一定量的ZnO和TiO2来调节玻璃的粘度,多组份氧化物的设计能有效改善玻璃的抗析晶性能;同时引入一定量的氟化物改善玻璃的折射率,最终得到一种满足制备超窄扭丝区光纤倒像器的玻璃配方。
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,对本发明高分辨力超窄扭丝区光纤倒像器用玻璃所测定的参数及测定方法和仪器如下:
(1)折射率nD为λ=589.3nm时玻璃的折射率,采用折射率测试仪来测定;
(2)30-300℃的平均线热膨胀系数α30/300[×10-7/℃]采用卧式膨胀仪测量,采用GB/T 16920-2015规定的方法测量;
(3)玻璃应变点温度采用GB/T 28196-2011规定的弯梁法来测量。
在表1中详细列出了实施例的玻璃化学组成(mol.%)。
表1高分辨力超窄扭丝区光纤倒像器用玻璃实施例的化学组成(mol.%)和性能
实施例1
按表1实施例1玻璃成份选择原料,使其配料满足表1的玻璃化学组成,然后按照以下步骤制备低折射率玻璃:
(1)玻璃熔化:将石英砂、氢氧化铝、硼酸或硼酐、碳酸锂、碳酸钠、碳酸钾或硝酸钾、碳酸钙、碳酸锶、氧化锌、二氧化钛、氧化铈、氟化镁和氟化钙按照配料要求分别称量,并混合均匀,然后放入窑炉中的玻璃熔化池中1600℃熔化12小时;
(2)澄清均化:待原料熔化至玻璃熔融液后,玻璃熔融液从玻璃熔融池流入1470℃澄清池中,澄清均化4小时,玻璃熔融液经澄清均化去除和吸收小气泡后,玻璃液流入搅拌池中充分搅拌均匀,再流入料盆中降温;
(3)拉管成型:待玻璃液冷却降温后,将玻璃液从料盆中流至下料道,再到成型嘴,玻璃液经过成型嘴后由拉管机牵引拉制出均匀成型的玻璃管;
(4)切割退火:将拉制成型后的玻璃管按要求切割裁切成一定长度,然后将切割后的玻璃管放入615℃退火炉中退火处理。
实施例2
按表1实施例2玻璃成份选择原料,使其配料满足表1的玻璃化学组成,然后按照以下步骤制备低折射率玻璃:
(1)玻璃熔化:将石英砂、氢氧化铝、硼酸或硼酐、碳酸锂、碳酸钠、碳酸钾或硝酸钾、碳酸钙、碳酸锶、氧化锌、二氧化钛、氧化铈、氟化镁和氟化钙按照配料要求分别称量,并混合均匀,然后放入窑炉中的玻璃熔化池中1500℃熔化24小时;
(2)澄清均化:待原料熔化至玻璃熔融液后,玻璃熔融液从玻璃熔融池的流入1430℃澄清池中,澄清均化6小时,玻璃熔融液经澄清均化去除和吸收小气泡后,玻璃液流入搅拌池中充分搅拌均匀,再流入料盆中降温;
(3)拉管成型:待玻璃液冷却降温后,将玻璃液从料盆中流至下料道,再到成型嘴,玻璃液经过成型嘴后由拉管机牵引拉制出均匀成型的玻璃管;
(4)切割退火:将拉制成型后的玻璃管按要求切割裁切成一定长度,然后将切割后的玻璃管放入610℃退火炉中退火处理。
实施例3
按表1实施例3玻璃成份选择原料,使其配料满足表1的玻璃化学组成,然后按照以下步骤制备低折射率玻璃:
(1)玻璃熔化:将石英砂、氢氧化铝、硼酸或硼酐、碳酸锂、碳酸钠、碳酸钾或硝酸钾、碳酸钙、碳酸锶、氧化锌、二氧化钛、氧化铈、氟化镁和氟化钙按照配料要求分别称量,并混合均匀,然后放入窑炉中的玻璃熔化池中1550℃熔化18小时;
(2)澄清均化:待原料熔化至玻璃熔融液后,玻璃熔融液从玻璃熔融池的流入1450℃澄清池中,澄清均化5小时,玻璃熔融液经澄清均化去除和吸收小气泡后,玻璃液流入搅拌池中充分搅拌均匀,再流入料盆中降温;
(3)拉管成型:待玻璃液冷却降温后,将玻璃液从料盆中流至下料道,再到成型嘴,玻璃液经过成型嘴后由拉管机牵引拉制出均匀成型的玻璃管;
(4)切割退火:将拉制成型后的玻璃管按要求切割裁切成一定长度,然后将切割后的玻璃管放入605℃退火炉中退火处理。
实施例4
按表1实施例4玻璃成份选择原料,使其配料满足表1的玻璃化学组成,然后按照以下步骤制备低折射率玻璃:
(1)玻璃熔化:将石英砂、氢氧化铝、硼酸或硼酐、碳酸锂、碳酸钠、碳酸钾或硝酸钾、碳酸钙、碳酸锶、氧化锌、二氧化钛、氧化铈、氟化镁和氟化钙等原料按照配料要求分别称量,并混合均匀,然后放入窑炉中的玻璃熔化池中1560℃熔化16小时;
(2)澄清均化:待原料熔化至玻璃熔融液后,玻璃熔融液从玻璃熔融池的流入1450℃澄清池中,澄清均化4小时,玻璃熔融液经澄清均化去除和吸收小气泡后,玻璃液流入搅拌池中充分搅拌均匀,再流入料盆中降温;
(3)拉管成型:待玻璃液冷却降温后,将玻璃液从料盆中流至下料道,再到成型嘴,玻璃液经过成型嘴后由拉管机牵引拉制出均匀成型的玻璃管;
(4)切割退火:将拉制成型后的玻璃管按要求切割裁切成一定长度,然后将切割后的玻璃管放入610℃退火炉中退火处理。
实施例5
按表1实施例5玻璃成份选择原料,使其配料满足表1的玻璃化学组成,然后按照以下步骤制备低折射率玻璃:
(1)玻璃熔化:将石英砂、氢氧化铝、硼酸或硼酐、碳酸锂、碳酸钠、碳酸钾或硝酸钾、碳酸钙、碳酸锶、氧化锌、二氧化钛、氧化铈、氟化镁和氟化钙按照配料要求分别称量,并混合均匀,然后放入窑炉中的玻璃熔化池中1580℃熔化24小时;
(2)澄清均化:待原料熔化至玻璃熔融液后,玻璃熔融液从玻璃熔融池的流入1400℃澄清池中,澄清均化6小时,玻璃熔融液经澄清均化去除和吸收小气泡后,玻璃液流入搅拌池中充分搅拌均匀,再流入料盆中降温;
(3)拉管成型:待玻璃液冷却降温后,将玻璃液从料盆中流至下料道,再到成型嘴,玻璃液经过成型嘴后由拉管机牵引拉制出均匀成型的玻璃管;
(4)切割退火:将拉制成型后的玻璃管按要求切割裁切成一定长度,然后将切割后的玻璃管放入605℃退火炉中退火处理。
本发明还提供了一种用机械拉管成型方法制备玻璃在光纤传像元件中的应用。
本发明的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,其所用皮层玻璃为本发明的低折射率玻璃。采用本发明的技术方案,既满足了机械拉管成型设备工艺,又满足光纤传像元件的皮层玻璃及其产品制作工艺要求的玻璃配方及其熔制成型工艺,改进了传统的光纤传像元件皮层玻璃的人工挑料吹制拉管低效率、高成本、低质量的作业方式。
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)

1.一种高分辨力超窄扭丝区光纤倒像器用玻璃的组合物,其特征在于,由以下摩尔百分含量的组分组成:
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:
3.根据权利要求2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:
4.使用权利要求1-3任一项所述的组合物制备高分辨力超窄扭丝区光纤倒像器用玻璃的方法,其特征在于,包括以下步骤:
(1)玻璃熔化:将石英砂、氢氧化铝、硼酸或硼酐、碳酸锂、碳酸钠、碳酸钾或硝酸钾、碳酸钙、碳酸锶、氧化锌、二氧化钛、氧化铈、氟化镁和氟化钙按照配料要求分别称量,并混合均匀,然后放入窑炉中的玻璃熔化池中熔化;
(2)澄清均化:待原料熔化至玻璃熔融液后,玻璃熔融液从玻璃熔融池流入澄清池中,玻璃熔融液经澄清均化去除和吸收小气泡后,玻璃液流入搅拌池中充分搅拌均匀,再流入料盆中降温;
(3)拉管成型:待玻璃液冷却降温后,将玻璃液从料盆中流至下料道,再到成型嘴,玻璃液经过成型嘴后由拉管机牵引拉制出均匀成型的玻璃管;
(4)切割退火:将拉制成型后的玻璃管按要求切割裁切成一定长度,然后将切割后的玻璃管放入退火炉中退火处理。
5.根据权利要求4所述的方法,其特征在于,所述窑炉中的玻璃熔化温度为1500-1600℃,熔融时间为12-24小时。
6.根据权利要求5所述的方法,其特征在于,所述澄清池中玻璃澄清温度为1400-1470℃,澄清均化时间为4-6小时。
7.根据权利要求6所述的方法,其特征在于,所述退火温度为605-615℃。
8.一种高分辨力超窄扭丝区光纤倒像器用玻璃,其特征在于,按照权利要求4-7任一项所述的方法制备得到。
9.根据权利要求8所述的高分辨力超窄扭丝区光纤倒像器用玻璃,其特征在于,所述玻璃折射率为1.48~1.51;在30~300℃范围的平均线热膨胀系数为(80±5)×10-7/℃,所述玻璃的应变点温度580-620℃,所述玻璃的膨胀软化温度为680-710℃,所述玻璃在107.6dPa.s的粘度时的温度为780-810℃,所述玻璃在850-900℃保温6小时不析晶不分相。
10.一种权利要求8或9所述的高分辨力超窄扭丝区光纤倒像器用玻璃作为皮层玻璃在光纤传像元件上的应用。
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