CN1281537C - 一种具有特高折射率的光学玻璃及其熔制方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种具有特高折射率的光学玻璃，其特征在于，所述光学玻璃具有如下组分：SiO2 0～18.3%；B2O34～26.7%；TiO2 6～36.4%；ZnO 2.1～18.6%；BaO 16.3～40.5%；SrO、MgO、CaO 0～16.5%；Ta2O5 0～10.3%；La2O3、Bi2O3 6～30%；Y2O3、ZrO2、Nb2O5 5.4～26.9%；该光学玻璃能有效收集接近朗伯辐射体发射的光束而获得高效率的光纤导入功率，又可具有较大的耦合容差和间距，同时具有较好的抗失透性能和良好的物理化学机械性能。

Description

一种具有特高折射率的光学玻璃及其熔制方法
技术领域：
本发明涉及光学玻璃的制造领域，具体说是一种具有特高折射率的光学玻璃及其制造方法。
背景技术：
广泛应用于光通讯的半导体激光二极管，由于输出激光发散角大，须用极短焦距透镜将激光耦合到光纤中，在许多光——光耦合中也需要极短焦距的透镜，而高折射率1.8的光学玻璃不可能制成极短焦距透镜。
发明内容：
本发明的目的在于克服现有技术中的不足，提供一种具有特高折射率的光学玻璃。
本发明的技术方案是这样实现的：一种具有特高折射率的光学玻璃，其特征在于，所述的光学玻璃具有如下组分：
SiO2                           0～18.3％
B2O3                          4～26.7％
TiO2                           6～36.4％
ZnO                             2.1～18.6％
BaO                             16.3～40.5％
SrO、MgO、CaO                   0～16.5％
Ta2O5                         0～10.3％
La2O3、Bi2O3               6～30％
Y2O3、ZrO2、Nb2O5         5.4～26.9％
本发明中的所有百分数均为重量百分数。
一种具有特高折射率的光学玻璃的熔制方法，其特征在于：所述玻璃的熔制方法包括以下步骤，a、将原料混合；b、将原料分批加入附图1所示的熔制设备中；c、进行澄清、搅拌、除水的熔制过程；d、降至成型温度；e、浇注入预热的模具中；f、送入退火炉进行退火。
本发明能有效收集接近朗伯幅射体发射的光束而获得高效率的入纤功率，又可具有较大的耦合容差和间距，同时该光学玻璃具有较好的抗失透性能和良好的物理化学机械性能。利用特高折射率玻璃制成的透镜，以其大数值孔径的特点，能有效收集接近朗伯幅射体发射的光束而获得高效率的入纤功率，又可具有较大的耦合容差和间距。
通常折射率大于2的为特高折射率，本发明制备的光学玻璃折射率达2～2.1，其对不同波长光的折射率见下表，
  波长()   折射率
  4358   2.0703
  6563   2.0065
  7065   1.9954
附图说明：
图1本发明所采用熔制设备的示意图
图2本发明的光学玻璃在红外区1.55μm的吸收性能图
具体实施方式：
下面结合附图和实施例对本发明作进一步的描述，但本发明不仅限于这些例子。
一种具有特高折射率的光学玻璃，其特征在于，所述的光学玻璃具有如下组分：
SiO2                             0～18.3％
B2O3                           4～26.7％
TiO2                             6～36.4％
ZnO                               2.1～18.6％
BaO                               16.3～40.5％
SrO、MgO、CaO                     0～16.5％
Ta2O5                          0～10.3％
La2O3、Bi2O3                6～30％
Y2O3、ZrO2、Nb2O5          5.4～26.9％
其中TiO，La2O3，Bi2O3，Nb2O5，Y2O3，Ta2O5是使玻璃具有特高折射率的主要组分，加入少量B2O3，SiO2等以提高形成玻璃的能力；组分中的SrO、MgO、CaO可以是其中1种至3种，同样La2O3、Bi2O3及Y2O3、ZrO2、Nb2O5可以是其中1种至2种或1种至3种。
原料一般需混合3～6小时，彻底混合均匀，然后分10～16次加入到熔制设备内，在熔制设备内进行澄清、搅拌、除水的熔制过程。熔制设备操作温度1410～1520℃，熔制时间为18～32小时。
玻璃熔制设备(见附图1)通常为铂坩埚容器1，它置于能与大气环境隔离的密封套2内，密封套2上有排气孔4，容器1内设有搅拌器3。
熔制完成后熔制设备温度降至1000～1210℃的成型温度并浇注入预热的模具中。
同时，该光学玻璃对光的吸收少，光损耗低，附图2显示了该光学玻璃在红外区1.55μm的吸收性能。
实例1
原料组成如下，二氧化硅(SiO2)8.71％、三氧化二硼(B2O3)7.93％、氧化钡(BaO)37.09％、氧化锶(SrO)2.24％、氧化锌(ZnO)2.10％、二氧化锆(ZrO2)2.20％、三氧化二镧(La2O3)9.13％、三氧化二铋(Bi2O3)8.74％、二氧化钛(TiO2)14.8％、五氧化二铌(Nb2O5)7.06％。
将原料称取所需重量，混合3～6小时、彻底混合均匀。然后分10～16次加入到熔炉温度为1420～1520℃能与大气环境隔离的铂坩埚容器内(附图1)进行澄清、搅拌、除水，整个熔制过程约18～32小时。将温度降至成型温度1020～1210℃浇注入预热的模具中，徐冷后送入退火炉进行退火。
实例2
原料组成如下，二氧化硅(SiO2)7.90％、三氧化二硼(B2O3)11.40％、氧化钡(BaO)36.90％、氧化锶(SrO)2.10％、氧化钙(CaO)1.10％、氧化镁(MgO)1.90％、二氧化锆(ZrO2)3.80％、三氧化二镧(La2O3)8.30％、三氧化二铋(Bi2O3)2.19％、二氧化钛(TiO2)14.01％、五氧化二铌(Nb2O5)7.41％、五氧化二钽(Ta2O5)2.99％。
将原料称取所需重量，混合6小时、彻底混合均匀。然后分16次加入到熔炉温度为1410～1510℃能与大气环境隔离的铂坩埚容器内进行澄清、搅拌、除水，整个熔制过程约32小时。将温度降至成型温度1190℃浇注入预热的模具中，冷却后送入退火炉进行退火。
在以上两个实例中，预热的模具和退火炉的温度均为现有技术，预热的模具温度一般控制在250-300度之间，退火炉为700-900度之间。

Claims (7)

1，一种具有特高折射率的光学玻璃，其特征在于：所述光学玻璃具有如下组分，
SiO2                    0～18.3％
B2O3                   4～26.7％
TiO2                    6～36.4％
ZnO                      2.1～18.6％
BaO                      16.3～40.5％
SrO、MgO、CaO            0～16.5％
Ta2O3                 0～10.3％
La2O3、Bi2O3        6～30％
Y2O3、ZrO2、Nb2O5  5.4～26.9％
组分中SrO、MgO、CaO可以是其中的1种至3种；组分中La2O3、Bi2O3可以是其中的1种至2种；组分中Y2O3、ZrO2、Nb2O5可以是其中的1种至3种；
所有百分数为重量百分数。
2，一种如权利要求1所述的具有特高折射率的光学玻璃的熔制方法，其特征在于：所述玻璃的熔制方法包括以下步骤，a、将原料混合；b、将原料分批加入熔制设备中；c、进行澄清、搅拌、除水的熔制过程；d、降至成型温度；e、浇注入预热的模具中；f、送入退火炉进行退火。
3，如权利要求2所述的光学玻璃的熔制方法，其特征在于：原料混合时间为3-6小时。
4，如权利要求2所述的光学玻璃的熔制方法，其特征在于：原料分10～16批加入。
5，如权利要求2所述的光学玻璃的熔制方法，其特征在于：熔制设备为铂坩锅容器，它置于能与大气环境隔离的密封套内，密封套上有排气孔，容器内设有搅拌器。
6，如权利要求2所述的光学玻璃的熔制方法，其特征在于：熔制温度为1410～1520℃，熔制时间为18～32小时。
7，如权利要求2所述的光学玻璃的熔制方法，其特征在于：成型温度为1000～1210℃。
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