KR102302281B1 - 친환경 적외광 투과 유리용 조성물 및 그를 이용한 광학유리 제조방법 - Google Patents

친환경 적외광 투과 유리용 조성물 및 그를 이용한 광학유리 제조방법 Download PDF

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Abstract

친환경 적외광 투과 유리용 조성물 및 그를 이용한 광학유리 제조방법을 개시한다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 적외선 파장대역의 광을 기 설정된 기준치 이상 투과시키는 광학유리를 제조하는 방법에 있어서, Ge, Ga 및 Se를 각각 기 설정된 함량만큼 혼합하여 기 설정된 용기에 장입하는 장입과정과 상기 기 설정된 용기를 제1 기 설정된 환경에서 용융하는 용융과정 및 상기 용융과정을 거친 용기를 제2 기 설정된 환경에서 서냉하는 서냉과정을 포함하는 것을 특징으로 하는 광학유리 제조방법을 제공한다.

Description

친환경 적외광 투과 유리용 조성물 및 그를 이용한 광학유리 제조방법{Eco-friendly Infrared Ray Transmitting Glass Composition and Optical Glass Manufacturing Method Using the Same}
본 발명은 칼코겐 원소 중 As 또는 Sb 등의 유해소재를 포함하지 않는 적외광 투과 유리용 조성물과 그를 이용하여 광학유리를 제조하는 방법에 관한 것이다.
이 부분에 기술된 내용은 단순히 본 실시예에 대한 배경 정보를 제공할 뿐 종래기술을 구성하는 것은 아니다.
적외선 카메라는 기존 군수 분야에서 야간 투시경과 같은 특수분야에 주로 사용되다가 점차 차량용 나이트 비전, 생체 인식, 화재 감시와 같은 민수 분야에서 그 수요가 급증하고 있는 추세이다. 특히 최근에 스마트폰에 장착되어 사용 가능한 모듈형 적외선 카메라의 상용화가 이루어져, 앞으로 다양한 전자 기기, 일상 생활 등에서 적외선 카메라가 적용될 가능성이 제시되고 있다.
적외선 카메라는 중적외선 대역(3 ㎛ 내지 5 ㎛) 카메라와 원적외선 대역(8 ㎛ 내지 12 ㎛) 카메라로 구분된다. 적외선 카메라는 흑체복사 원리에 의해 온도에 따라 물체가 발산하는 파장을 열화상 이미지로 시각화 하는 장비이다. 중적외선 카메라는 화재와 같은 고온의 물체에서 발산하는 파장을 이용하는 것이고, 원적외선 카메라는 항온 동물의 체온이 발산하는 흑체복사 스펙트럼의 피크 파장(~10 ㎛)을 이용할 수 있다.
적외선 카메라 내에는 적외광을 투과시키는 광학유리 소재의 렌즈가 포함된다. 렌즈는 적외광을 포커싱하여 적외선 카메라 내 센서가 적외광을 센싱할 수 있도록 한다.
종래의 적외광을 투과시키는 광학유리의 소재 내에는 중금속 성분인 비소(As) 및 안티몬(Sb)이 포함되어 왔다. 해당 성분이 종래의 광학유리의 소재 내에 포함되어야 충분한 광특성(예를 들어, 굴절률, 분산 또는 온도에 따른 굴절률 변화량 등)을 확보할 수 있었다. 그러나 이처럼 중금속 성분이 소재 내에 포함되기 때문에, 제조하는 과정, 해당 소재를 포함한 광학부품을 사용하는 과정 또는 사용연한이 지난 광학부품을 후처리하는 과정 등 다양한 과정에서 중금속 성분으로 인한 불편이 발생하고 있다.
본 발명의 일 실시예는, As(비소) 또는 Sb(안티몬) 등 유해원소를 포함하지 않은 친환경 적외광 투과 유리용 조성물 및 그를 이용한 광학유리 제조방법을 제공하는 데 일 목적이 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예는, 중금속 성분 없이도 충분한 광학 특성을 갖는 친환경 적외광 투과 유리용 조성물 및 그를 이용한 광학유리 제조방법을 제공하는 데 일 목적이 있다.
본 발명의 일 측면에 의하면, 적외선 파장대역의 광을 기 설정된 기준치 이상 투과시키는 광학유리를 제조하는 방법에 있어서, Ge, Ga 및 Se를 각각 기 설정된 함량만큼 혼합하여 기 설정된 용기에 장입하는 장입과정과 상기 기 설정된 용기를 제1 기 설정된 환경에서 용융하는 용융과정 및 상기 용융과정을 거친 용기를 제2 기 설정된 환경에서 서냉하는 서냉과정을 포함하는 것을 특징으로 하는 광학유리 제조방법을 제공한다.
본 발명의 일 측면에 의하면, 상기 장입과정은 상기 기 설정된 용기에 Se가 50 내지 70mol%만큼, Ge 및 Ga가 30 내지 50 mol%만큼 장입되며, Ge 및 Ga는 각각 3 내지 15 : 1 범위 내에서 장입되는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 일 측면에 의하면, 상기 용융과정은 상기 기 설정된 용기를 900 내지 1000 ℃의 온도에서 기 설정된 시간동안 흔들면서 용융하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 일 측면에 의하면, 상기 기 설정된 시간은 12시간인 것을 특징으로 한다.
본 발명의 일 측면에 의하면, 상기 서냉과정은 상기 용융과정을 거친 용기를 유리전이온도에서 기 설정된 시간 동안 서냉하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 일 측면에 의하면, 상기 기 설정된 시간은 3시간인 것을 특징으로 한다.
본 발명의 일 측면에 의하면, 적외선 파장대역의 광을 기 설정된 기준치 이상 투과시키는 유리용 조성물에 있어서, Ge를 22.5 내지 46.875mol%만큼, Ga를 1.875 내지 12.5mol%만큼, Se를 50 내지 70mol%만큼 포함하는 것을 특징으로 하는 유리용 조성물을 제공한다.
본 발명의 일 측면에 의하면, 적외선 파장대역의 광을 기 설정된 기준치 이상 투과시키는 광학유리를 제조하는 방법에 있어서, Ge, Ga, Se 및 Te를 각각 기 설정된 함량만큼 혼합하여 기 설정된 용기에 장입하는 장입과정과 상기 기 설정된 용기를 제1 기 설정된 환경에서 용융하는 용융과정 및 상기 용융과정을 거친 용기를 제2 기 설정된 환경에서 서냉하는 서냉과정을 포함하는 것을 특징으로 하는 광학유리 제조방법을 제공한다.
본 발명의 일 측면에 의하면, 상기 장입과정은 상기 기 설정된 용기에 Te가 xmol%만큼, Se가 (50-x) 내지 (70-x)mol%만큼, Ge 및 Ga가 30 내지 50 mol%만큼 장입되며, Ge 및 Ga는 각각 3 내지 15 : 1 범위 내에서 장입되는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 일 측면에 의하면, 상기 Te는 1 내지 7mol%만큼 상기 기 설정된 용기에 장입되는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 일 측면에 의하면, 상기 용융과정은 상기 기 설정된 용기를 900 내지 1000 ℃의 온도에서 기 설정된 시간동안 용융하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 일 측면에 의하면, 적외선 파장대역의 광을 기 설정된 기준치 이상 투과시키는 유리용 조성물에 있어서, Ge를 22.5 내지 46.875mol%만큼, Ga를 1.875 내지 12.5mol%만큼, Se를 43 내지 69mol%만큼, Te를 1 내지 7mol%만큼 포함하는 것을 특징으로 하는 유리용 조성물을 제공한다.
본 발명의 일 측면에 의하면, 적외선 파장대역의 광을 기 설정된 기준치 이상 투과시키는 광학유리를 제조하는 방법에 있어서, Ge, Ga, Se 및 S를 각각 기 설정된 함량만큼 혼합하여 기 설정된 용기에 장입하는 장입과정과 상기 기 설정된 용기를 제1 기 설정된 환경에서 용융하는 용융과정 및 상기 용융과정을 거친 용기를 제2 기 설정된 환경에서 서냉하는 서냉과정을 포함하는 것을 특징으로 하는 광학유리 제조방법을 제공한다.
본 발명의 일 측면에 의하면, 상기 장입과정은 상기 기 설정된 용기에 Te가 xmol%만큼, Se가 (50-x) 내지 (70-x)mol%만큼, Ge 및 Ga가 30 내지 50 mol%만큼 장입되며, Ge 및 Ga는 각각 3 내지 15 : 1 범위 내에서 장입되는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 일 측면에 의하면, 상기 S는 10 내지 50mol%만큼 상기 기 설정된 용기에 장입되는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 일 측면에 의하면, 적외선 파장대역의 광을 기 설정된 기준치 이상 투과시키는 유리용 조성물에 있어서, Ge를 22.5 내지 46.875mol%만큼, Ga를 1.875 내지 12.5mol%만큼, Se를 10 내지 57.5mol%만큼, S를 2.5 내지 50mol%만큼 포함하는 것을 특징으로 하는 유리용 조성물을 제공한다.
본 발명의 일 측면에 의하면, 적외선 파장대역의 광을 기 설정된 기준치 이상 투과시키는 유리용 조성물에 있어서, As(비소), Sb(안티몬), Pb(납), Br(브롬) 또는 La(란탄)과 같은 중금속 성분 제외하고 Ge, Ga, Se를 기 설정된 함량만큼 포함하거나, Ge, Ga 및 Se에 Te 또는 S를 기 설정된 함량만큼 포함하는 것을 특징으로 하는 유리용 조성물을 제공한다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명의 일 측면에 따르면, 중금속 성분을 포함하지 않아 친환경적인 특성을 갖는 장점이 있다.
또한, 본 발명의 일 측면에 따르면, 중금속 성분을 포함하지 않으면서도 광학부품으로 사용되기에 충분한 광학 특성을 가질 수 있는 장점이 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 원적외광 투과 광학유리를 제조하는 방법을 도시한 순서도이다.
도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 원적외광 투과 유리용 조성물을 구성하는 성분의 함량을 도시한 삼성분계이다.
도 3은 본 발명의 제1 실시예에 따른 조성물로 제조된 광학유리를 도시한 도면이다.
도 4는 본 발명의 제1 실시예에 따른 조성물로 제조된 광학유리의 내부결함을 측정한 도면이다.
도 5는 본 발명의 제1 실시예에 따른 조성물의 유리화를 확인하기 위한 특성을 도시한 그래프이다.
도 6은 본 발명의 제1 실시예에 따른 조성물의 원적외광 파장대역에서의 투과도를 도시한 그래프이다.
도 7은 본 발명의 제1 실시예에 따른 조성물의 열팽창 계수를 도시한 그래프이다.
도 8 및 도 9는 본 발명의 제1 실시예에 따른 조성물의 온도에 따른 열 특성 및 유리전이온도를 도시한 그래프이다.
도 10은 본 발명의 제1 실시예에 따른 조성물의 경도를 도시한 그래프이다.
도 11은 본 발명의 제1 실시예에 따른 조성물의 굴절률을 도시한 그래프이다.
도 12 및 도 13은 본 발명의 제1 실시예에 따른 조성물의 온도 및 파장에 따른 굴절률의 변화를 도시한 그래프이다.
도 14는 본 발명의 제2 실시예에 따른 원적외광 투과 유리용 조성물을 구성하는 성분의 함량을 도시한 도면이다.
도 15는 본 발명의 제2 실시예에 따른 조성물로 제조된 광학유리를 도시한 도면이다.
도 16은 본 발명의 제2 실시예에 따른 조성물로 제조된 광학유리의 내부결함을 측정한 도면이다.
도 17은 본 발명의 제2 실시예에 따른 조성물의 유리화를 확인하기 위한 특성을 도시한 그래프이다.
도 18은 본 발명의 제2 실시예에 따른 조성물의 원적외광 파장대역에서의 투과도를 도시한 그래프이다.
도 19는 본 발명의 제2 실시예에 따른 조성물의 열팽창 계수를 도시한 그래프이다.
도 20 및 21은 본 발명의 제2 실시예에 따른 조성물의 온도에 따른 열 특성 및 유리전이온도를 도시한 그래프이다.
도 22는 본 발명의 제2 실시예에 따른 조성물의 경도를 도시한 그래프이다.
도 23은 본 발명의 제2 실시예에 따른 조성물의 굴절률을 도시한 그래프이다.
도 24는 본 발명의 제2 실시예에 따른 조성물의 분산값을 도시한 도면이다.
도 25는 본 발명의 제3 실시예에 따른 원적외광 투과 유리용 조성물을 구성하는 성분의 함량을 도시한 도면이다.
도 26은 본 발명의 제3 실시예에 따른 조성물로 제조된 광학유리를 도시한 도면이다.
도 27은 본 발명의 제3 실시예에 따른 조성물로 제조된 광학유리의 내부결함을 측정한 도면이다.
도 28은 본 발명의 제3 실시예에 따른 조성물의 유리화를 확인하기 위한 특성을 도시한 그래프이다.
도 29 및 30은 본 발명의 제3 실시예에 따른 조성물의 원적외광 파장대역에서의 투과도를 도시한 그래프이다.
도 31은 본 발명의 제3 실시예에 따른 조성물의 열팽창 계수를 도시한 그래프이다.
도 32 및 33은 본 발명의 제3 실시예에 따른 조성물의 온도에 따른 열 특성 및 유리전이온도를 도시한 그래프이다.
도 34는 본 발명의 제3 실시예에 따른 조성물의 경도를 도시한 그래프이다.
도 35는 본 발명의 제3 실시예에 따른 조성물의 굴절률을 도시한 그래프이다.
도 36은 본 발명의 제3 실시예에 따른 조성물의 분산값을 도시한 도면이다.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시 예를 가질 수 있는 바, 특정 실시 예들을 도면에 예시하고 상세하게 설명하고자 한다. 그러나 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 각 도면을 설명하면서 유사한 참조부호를 유사한 구성요소에 대해 사용하였다.
제1, 제2, A, B 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다. 및/또는 이라는 용어는 복수의 관련된 기재된 항목들의 조합 또는 복수의 관련된 기재된 항목들 중의 어느 항목을 포함한다.
어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에서, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.
본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서 "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해서 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다.
일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
또한, 본 발명의 각 실시예에 포함된 각 구성, 과정, 공정 또는 방법 등은 기술적으로 상호간 모순되지 않는 범위 내에서 공유될 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 원적외광 투과 광학유리를 제조하는 방법을 도시한 순서도이다.
유리용 조성물은 후술할 제조공정을 거치며 원적외광 투과 광학유리로 제조된다. 원적외광 투과 유리는, 특히, 입사하는 광 중 원적외선 파장대역의 광에 대해서는 기 설정된 기준치 이상의 투과율을 갖는다. 원적외광 투과 유리는 군수분야 뿐만 아니라, 적외선 카메라, 스마트 기기 또는 가전 제품 내에 내장되는 등 민수분야에서도 다양한 형태로 채용되어 사용될 수 있다. 이때, 원적외광 투과 유리는 각 분야에서 사용되기 위해서는 유리 자체로도 사용될 수 있으나, 유리에서 렌즈 등 광학부품으로 성형되어 사용되는 경우가 더 많다. 이에 본 발명의 일 실시예에 따른 원적외광 투과 유리용 조성물을 형성하는 원료가 기 설정된 비율만큼 혼합되어 후술할 제조과정을 거침으로써, As(비소), Sb(안티몬), Pb(납), Br(브롬) 또는 La(란탄) 등 중금속이나 유해 원소를 포함하지 않고도 우수한 광학적·물리적 특성을 확보한 원적외광 투과 광학유리로 제조될 수 있다.
기 설정된 원재료들을 각각 기 설정된 함량만큼 혼합하여 기 설정된 용기에 장입한다(S110).
유리용 조성물을 구성하는 원재료는 주성분과 도펀트(Dopant)를 포함한다. 주성분은 원재료들이 원적외광 투과 유리용 조성물 또는 원적외광 투과 유리로 제조되기 위해 필수적으로 포함되어야 하는 성분이다. 주성분으로 Ge(저마늄), Ga(갈륨) 및 Se(셀레늄)이 포함된다. Se는 50 내지 70mol% 만큼 포함되며, Ge와 Ga는 나머지 함량 내에서 기 설정된 비율의 mol%만큼 포함된다. 여기서, Ge와 Ga의 기 설정된 비율은 3~15 : 1일 수 있다. 예를 들어, Se가 60mol% 만큼 포함되는 경우, Ge는 30 내지 37.5mol% 만큼 포함될 수 있으며, Ga는 2.5 내지 10mol% 만큼 포함될 수 있다. 선택된 성분들이 전술한 함량대로 원재료의 주성분으로 포함됨으로써, 유리형성영역을 확보할 수 있다. 또한, 선택된 성분들의 함량이 적절히 조정될 경우, 어떠한 중금속을 함유하지 않고도 최종적으로 제조되는 원적외광 렌즈는 우수한 원적외광 투과율 또는 굴절률 등의 광학적 특성을 확보할 수 있다.
유리용 조성물을 구성하는 원재료로서, 주성분과 함께 도펀트도 추가로 포함될 수 있다. 도펀트는 원재료와 함께 포함되어 제조될 광학유리의 나머지 광학적 특성은 유지한 채 굴절률이나 분산도와 같은 특정 광학적 특성을 향상시키기 위한 성분이다. 도펀트로는 Te(텔루륨) 또는 S(황)가 포함될 수 있다. 도펀트가 포함되는 함량만큼 Se가 덜 포함된다. 예를 들어, 전술한 예와 같이 Se가 60mol% 만큼 포함되는 경우에 있어 Te가 5mol% 포함될 경우, Se는 55mol% 만큼만 포함된다. 이처럼, 도펀트가 추가적으로 포함되며, 굴절률이나 분산도에서 보다 우수한 광학적 특성을 가질 수 있다.
주성분 또는 주성분과 도펀트를 포함한 각 원재료는 혼합되어 기 설정된 용기에 장입된다. 기 설정된 용기는 석영관일 수 있으며, 석영관 등의 용기에 원재료가 혼합되어 장입된다. 원재료가 장입되면 기 설정된 용기는 진공상태에서 실링된다. 진공상태가 아니라면 대기에 존재하는 산소 등과 결합하며 원재료의 특성이 변할 수 있다. 이에, 원재료는 기 설정된 용기에 장입되며, 진공상태에서 실링된다.
원재료가 장입된 용기는 제1 기 설정된 환경에서 용융된다(S120).
석영관은 제1 기 설정된 환경에서 용융된다. 여기서, 제1 기 설정된 환경은 900 내지 1000℃의 온도에 12시간 내외의 시간동안 노출된 환경일 수 있다. 석영관은 락킹 전기로와 같은 장치에 투입되어 900 내지 1000℃의 온도에 노출되며, 석영관 내 원재료들이 용융된다.
용융과정을 거친 용기는 제2 기 설정된 환경에서 서냉된다(S130).
석영관은 제2 기 설정된 환경에서 서냉된다. 여기서, 제2 기 설정된 환경은 유리전이온도에서 3시간 내외의 시간동안 노출된 환경일 수 있다. 유리 전이온도는 원재료의 특성에 따라 달라지며, 석영관은 석영관 내 장입된 원재료에 따라 결정되는 유리 전이온도에서 서냉된다. 석영관 내 원재료들이 유리전이온도에서 3시간 내외의 시간동안 서냉됨으로써, 원적외광 투과 광학유리로 제조된다.
도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 원적외광 투과 유리용 조성물을 구성하는 성분의 함량을 도시한 삼성분계이다.
본 발명의 제1 실시예에 따른 원적외광 투과 유리용 조성물(이하에서, '제1 조성물'이라 약칭함)은 포함될 수 있는 원재료의 함량 중 각각 다음의 함량만큼 포함된 조성물을 의미한다.
1) Ge: 37.5mol%, Ga: 2.5mol%, Se: 60mol% (210)
2) Ge: 35mol%, Ga: 5mol%, Se: 60mol% (220)
3) Ge: 32.5mol%, Ga: 7.5mol%, Se: 60mol% (230)
4) Ge: 30mol%, Ga: 10mol%, Se: 60mol% (240)
Se의 함량은 50 내지 70 mol% 중 60mol% 만큼 포함되었으며, Ge와 Ga는 40mol% 내에서 3:1 비율(240) 내지 15:1 비율(210) 만큼 포함되었다.
각 원재료를 전술한 함량만큼씩 포함한 제1 조성물들로 제조된 광학유리는 도 3에 도시되어 있다.
도 3은 본 발명의 제1 실시예에 따른 조성물로 제조된 광학유리를 도시한 도면이다. 여기서, 제조된 광학유리는 기 설정된 기준치, 예를 들어, 35mm 이상의 지름을 갖도록 성장하여, 잉곳형태를 가질 수 있다. 본 발명의 제1 실시예에 따른 조성물로 제조된 광학유리는 성장하며 최대 60mm 까지의 지름도 가질 수 있다.
도 3a 내지 3d는 각 제1 조성물(210 내지 240)로 구현된 유리를 도시한다. 도 3a 내지 3d를 참조하면, 각 제1 조성물은 유리로 구현됨에 있어 모두 결정화가 진행되지 않았음을 확인할 수 있었다.
도 4는 본 발명의 제1 실시예에 따른 조성물로 제조된 광학유리의 내부결함을 측정한 도면이다.
도 4a 내지 도 4d는 광학유리(210 내지 240)의 내부 결함을 측정한 사진이다. 내부 결함의 측정을 위해, 제조된 광학유리로 원적외광을 조사한다. 내부에 결함이 없을 경우, 원적외광의 투과율이 우수하여 중앙의 검은색 부분이 연하게 촬영된다. 반면, 내부에 결함이 있을 경우, 원적외광의 투과율이 떨어지며 중앙의 검은색 부분이 상대적으로 진하게 촬영된다. 도 4a 내지 도 4c를 참조하면, 광학유리(210 내지 230)는 내부에 결함이 발생하지 않아, 원적외광 투과율이 우수한 것을 확인할 수 있다. 한편, 도 4d를 참조하면, 광학유리(240)도 상대적으로 떨어지지만 원적외광 투과율이 우수한 것을 확인할 수 있다.
도 5는 본 발명의 제1 실시예에 따른 조성물의 유리화를 확인하기 위한 특성을 도시한 그래프이다.
도 5의 그래프는 각 제1 조성물이 35mm의 광학유리로 구현되었을 경우에서의 특성을 도시한 그래프이다. 광학유리(210 내지 240)는 모든 각도에서 결정화 피크(Peak)가 발견되지 않고 모두 유리화된 것을 확인할 수 있다. 즉, 내부에 결정화가 발생하지 않아 우수한 원적외광 투과율을 가질 수 있음을 확인할 수 있다.
도 6은 본 발명의 제1 실시예에 따른 조성물의 원적외광 파장대역에서의 투과도를 도시한 그래프이다.
도 6의 그래프는 각 제1 조성물이 4mm의 광학유리로 구현되었을 경우에서의 특성을 도시한 그래프이다. 각 광학유리(210 내지 240)는 원적외광 파장대역인 8 내지 12㎛ 대역에서 60% 이상의 평균 투과율을 가짐을 확인할 수 있었다. 보다 구체적으로 광학유리(210)는 61.87%, 광학유리(220)는 64.54%, 광학유리(230)는 64.40%, 광학유리(240)는 63.98%의 평균 투과율을 보였다.
12㎛ 대역에서 원적외광의 투과율이 작아지는 것은 Ge와 0의 결합에 의해 나타나는 것으로, Ga의 증가에 따라 상대적으로 Ge가 감소하면서 투과율이 작아지는 것을 확인할 수 있었다.
도 7은 본 발명의 제1 실시예에 따른 조성물의 열팽창 계수를 도시한 그래프이다.
각 광학유리(210 내지 240) 모두 약 350℃의 온도 변화에서도 상당히 낮은 열팽창 계수의 변화를 보였다. 온도에 따라 열팽창 계수가 급격히 변하게 된다면, 온도 변화에 따라 광학유리의 형상 변화가 발생하게 된다. 단지 유리라면 형상 변화에 상대적으로 덜 영향이 있을 수 있으나, 유리가 광학구성으로 제조된다면 광학구성의 광 특성이 변할 수 있다. 각 광학유리(210 내지 240)는 열팽창 계수로 12.9531×10-6K, 12.8806×10-6K, 12.3196×10-6K, 12.5219×10-6K로 성분의 함량 변화에 따른 경향성은 보이지 않았으며, 상당히 낮은 열팽창 계수를 갖는다. 이는 대중적으로 판매되고 있는 종래의 (중금속이 포함된) 원적외광 투과유리의 열 팽창계수와 대비하면 보다 명확해진다. 종래의 (중금속이 포함된) 원적외광 투과유리 중 우수한 열 팽창계수를 갖는 제품이 12.5×10-6K(Schott사 IRG 22)였으며, 그 외에는 14.0×10-6K(Schott사 IRG 25), 20.0×10-6K(Schott사 IRG 24) 또는 21.4×10-6K(Schott사 IRG 26) 등을 가졌다. 이를 참조하면, 각 광학유리(210 내지 240)는 우수한 열팽창 계수를 갖는 것을 확인할 수 있었다.
도 8 및 도 9는 본 발명의 제1 실시예에 따른 조성물의 온도에 따른 열 특성 및 유리전이온도를 도시한 그래프이다.
도 8은 각 광학유리(210 내지 240)에 TG-DTA 열 분석을 수행한 그래프이다. 도 8 및 도 9를 참조하면, 각 광학유리(210 내지 240)는 유리전이온도로 325.1℃, 317.3℃, 317.9℃ 및 316.9℃를 갖는다. 광학유리를 형성하는 원재료 내에서 Ga의 함량이 증가함에 따라, 유리 전이온도는 감소하는 경향을 보였다. 이는 네트워크의 연결손실과 약한 Ga 및 Se 결합 강도가 감소함에 따라 기인한다.
도 10은 본 발명의 제1 실시예에 따른 조성물의 경도를 도시한 그래프이다.
경도는 광학유리의 물리적 특성을 나타내는 성질로서, 외력에 의한 스크래치에 대해 얼마나 강인한지를 판단할 수 있다. 대중적으로 판매되고 있는 종래의 (중금속이 포함된) 원적외광 투과 광학유리는 평균적으로 150 내지 155HK를 갖는다. 반면, 광학유리(210 내지 240)는 모두 170HK 이상의 우수한 경도를 가지며 Ga가 5mol% 일 때를 기준으로 Ga가 더 포함될수록 경도가 높아지는 것을 확인할 수 있었다.
도 11은 본 발명의 제1 실시예에 따른 조성물의 굴절률을 도시한 그래프이다.
도 11은 광학유리(220) 및 광학유리(240)에 3 내지 12㎛ 대역 내에서 1㎛ 간격마다 굴절률을 측정한 그래프이다.
양 광학유리(220, 240)는 원적외광 파장대역(8 내지 12㎛) 내에서 2.50 내지 2.52 범위의 굴절률을 가져, 모두 2.4 이상의 굴절률을 가졌다. 10㎛ 파장대역에서 양 광학유리(220, 240)는 각각 2.50706 및 2.51320의 굴절률을 가졌으며, 8 내지 12㎛ 파장대역에서의 분산값으로 92.63 및 87.07 가져 저분산 특성을 보유하고 있음을 확인할 수 있었다.
도 12 및 도 13은 본 발명의 제1 실시예에 따른 조성물의 온도 및 파장에 따른 굴절률의 변화를 도시한 그래프이다.
도 12는 광학유리(220)의 파장대역 4㎛ 및 10㎛의 광에 대한 온도에 따른 굴절률 변화를 도시한 그래프이며, 도 13은 광학유리(240)의 파장대역 4㎛ 및 10㎛의 광에 대한 온도에 따른 굴절률 변화를 도시한 그래프이다.
양 광학유리(220, 240) 모두, 광학유리의 외부 온도가 -40 내지 120℃ 범위 내에서 변화하더라도 굴절률은 0.28 내지 0.4% 정도 변하는 데 그쳤다. 즉, 양 광학유리(220, 240)의 굴절률은 온도 변화에 강인함을 확인할 수 있었다.
또한, 10㎛의 광에 대해, 광학유리(220)는 dn/dT 값으로 63.6×10-6K를, 광학유리(240)는 dn/dT 값으로 63.6×10-6K를 보유하고 있음을 확인할 수 있었다. 대중적으로 판매되고 있는 종래의 (중금속이 포함된) 원적외광 투과유리의 dn/dT 값이 61.1×10-6K(Schott사 IRG 25) 내지 67.1×10-6K(Schott사 IRG 22)인 것을 참조하면, 상용화된 제품과 차이가 거의 없음을 확인할 수 있었다.
전술한 자료들을 참조할 때, 제1 조성물로 제조된 광학유리(210 내지 240)는 중금속을 포함하지 않음에도 우수한 물리적 특성(경도), 우수한 굴절률과 분산값 및 통상적인 유리전이온도와 투과율을 확보하고 있음을 확인할 수 있었다.
도 14는 본 발명의 제2 실시예에 따른 원적외광 투과 유리용 조성물을 구성하는 성분의 함량을 도시한 도면이다.
본 발명의 제2 실시예에 따른 원적외광 투과 유리용 조성물(이하에서, '제2 조성물'이라 약칭함)은 포함될 수 있는 원재료의 함량 중 각각 다음의 함량만큼 포함된 조성물을 의미한다.
1) Ge: 35mol%, Ga: 5mol%, Se: 60mol% (220)
2) Ge: 35mol%, Ga: 5mol%, Se: 59mol%, Te : 1mol% (GGSe-1Te)
3) Ge: 35mol%, Ga: 5mol%, Se: 57mol%, Te : 3mol% (GGSe-3Te)
4) Ge: 35mol%, Ga: 5mol%, Se: 55mol%, Te : 5mol% (GGSe-5Te)
5) Ge: 35mol%, Ga: 5mol%, Se: 53mol%, Te : 7mol% (GGSe-7Te)
Te의 함량은 xmol%만큼 포함되었고, Se의 함량은 (60-x)mol% 만큼 포함되었으며, Ge와 Ga는 40mol% 내에서 7:1 비율 만큼 포함되었다. 이때, Te의 함량(x)은 1 내지 7mol%만큼 포함될 수 있다. 도펀트로 Te가 포함될 경우, 제2 조성물로 제조된 광학유리의 굴절률이 향상된다. 굴절률이 향상될 경우, 입사광의 포커싱 능력이 향상되어, 색수차를 감소시킬 수 있다. 또한, 광학유리가 광학구성으로 가공될 경우, 높은 굴절률에 의해 특정 장치 내에 포함될 광학구성의 개수가 감소할 수 있다.
다만, 전술한 제2 조성물의 원재료 함량은 이하에서 설명할 제2 조성물로 제조된 광학유리의 특성을 설명하기 위한 일 예일 뿐이며, 반드시 전술한 함량에 한정되는 것은 아니다. 제1 조성물에서와 같이, Te와 Se는 50 내지 70mol%의 함량을 가질 수 있으며, Se 함량을 제외한 나머지 함량에서 Ga 및 Ga는 3 내지 15 : 1 의 비율로 포함될 수 있다. 이하에서는 편의상 전술한 비율의 제2 조성물(220, GGSe-1Te, GGSe-3Te, GGSe-5Te, GGSe-7Te)을 기준으로 설명하나, 반드시 이에 한정되는 것은 아니다.
각 원재료를 전술한 함량만큼씩 포함한 제2 조성물들로 제조된 광학유리는 도 15에 도시되어 있다.
도 15는 본 발명의 제2 실시예에 따른 조성물로 제조된 광학유리를 도시한 도면이다. 여기서, 제조된 광학유리는 기 설정된 기준치, 예를 들어, 35mm 이상의 지름을 갖도록 성장하여, 잉곳형태를 가질 수 있다. 본 발명의 제2 실시예에 따른 조성물로 제조된 광학유리는 성장하며 최대 60mm 까지의 지름도 가질 수 있다.
도 15a 내지 15d는 각 제2 조성물(GGSe-1Te, GGSe-3Te, GGSe-5Te, GGSe-7Te)로 구현된 유리를 도시한다. 도 15a 내지 15d를 참조하면, 각 제2 조성물은 유리로 구현됨에 있어 모두 결정화가 진행되지 않았음을 확인할 수 있었다.
도 16은 본 발명의 제2 실시예에 따른 조성물로 제조된 광학유리의 내부결함을 측정한 도면이다.
도 16a 내지 도 16d를 참조하면, 광학유리(GGSe-1Te, GGSe-3Te, GGSe-5Te, GGSe-7Te)는 내부에 결함이 발생하지 않아, 원적외광 투과율이 우수한 것을 확인할 수 있다.
도 17은 본 발명의 제2 실시예에 따른 조성물의 유리화를 확인하기 위한 특성을 도시한 그래프이다.
도 17의 그래프는 각 제2 조성물이 35mm의 광학유리로 구현되었을 경우에서의 특성을 도시한 그래프이다. 광학유리(GGSe-1Te, GGSe-3Te, GGSe-5Te, GGSe-7Te)는 모든 각도에서 결정화 피크가 발견되지 않고 모두 유리화된 것을 확인할 수 있다. 즉, 내부에 결정화가 발생하지 않아 우수한 원적외광 투과율을 가질 수 있음을 확인할 수 있다.
도 18은 본 발명의 제2 실시예에 따른 조성물의 원적외광 파장대역에서의 투과도를 도시한 그래프이다.
도 18의 그래프는 각 제2 조성물이 4mm의 광학유리로 구현되었을 경우에서의 특성을 도시한 그래프이다. 각 광학유리(GGSe-1Te, GGSe-3Te, GGSe-5Te, GGSe-7Te)는 원적외광 파장대역인 8 내지 12㎛ 대역에서 60% 이상의 평균 투과율을 가짐을 확인할 수 있었다. 보다 구체적으로, 광학유리(GGSe-1Te)는 65.80%, 광학유리(GGSe-3Te)는 64.14%, 광학유리(GGSe-5Te)는 63.87%, 광학유리(GGSe-7Te)는 64.23%의 평균 투과율을 보였다.
도 19는 본 발명의 제2 실시예에 따른 조성물의 열팽창 계수를 도시한 그래프이다.
각 광학유리(GGSe-1Te, GGSe-3Te, GGSe-5Te, GGSe-7Te) 모두 약 350℃의 온도 변화에서도 상당히 낮은 열팽창 계수의 변화를 보였다. 각 광학유리(GGSe-1Te, GGSe-3Te, GGSe-5Te, GGSe-7Te)는 열팽창 계수로 12.7955×10-6K, 12.7527×10-6K, 12.8338×10-6K, 13.2806×10-6K로 Te의 함량에 따라 커지는 경향을 보였으며, 상당히 낮은 열팽창 계수를 갖는다. 이는 대중적으로 판매되고 있는 종래의 (중금속이 포함된) 원적외광 투과유리의 그것과도 큰 차이가 없음을 확인할 수 있다. 종래의 (중금속이 포함된) 원적외광 투과유리 중 우수한 열 팽창계수를 갖는 제품이 12.5×10-6K(Schott사 IRG 22)였으며, 그 외에는 14.0×10-6K(Schott사 IRG 25), 20.0×10-6K(Schott사 IRG 24) 또는 21.4×10-6K(Schott사 IRG 26) 등을 가졌다. 이를 참조하면, 각 광학유리(GGSe-1Te, GGSe-3Te, GGSe-5Te, GGSe-7Te)는 상용화된 제품과 유사하거나 그보다 우수한 열팽창 계수를 갖는 것을 확인할 수 있었다.
도 20 및 21은 본 발명의 제2 실시예에 따른 조성물의 온도에 따른 열 특성 및 유리전이온도를 도시한 그래프이다.
도 20은 각 광학유리(GGSe-1Te, GGSe-3Te, GGSe-5Te, GGSe-7Te)에 TG-DTA 열 분석을 수행한 그래프이다. 도 20 및 도 21을 참조하면, 각 광학유리(GGSe-1Te, GGSe-3Te, GGSe-5Te, GGSe-7Te)는 유리전이온도로 326.9℃, 324.4℃, 313.3℃ 및 310.3℃를 갖는다. 광학유리를 형성하는 원재료 내에서 Te의 함량이 증가함에 따라, 유리 전이온도는 감소하는 경향을 보였다. ZTe > Zse (Z는 원자 수)로 인한 밀도의 선형 증가와 Se의 원자 반경보다 큰 Te의 원자 반경으로 인해, Te의 양이 증가하면 유리 전이온도가 감소한다.
도 22는 본 발명의 제2 실시예에 따른 조성물의 경도를 도시한 그래프이다.
광학유리(GGSe-1Te, GGSe-3Te, GGSe-5Te, GGSe-7Te)는 모두 170HK 이상의 우수한 경도를 가지며 Te의 함량이 증가할수록 경도가 감소하는 것을 확인할 수 있었다.
도 23은 본 발명의 제2 실시예에 따른 조성물의 굴절률을 도시한 그래프이다.
각 광학유리(GGSe-1Te, GGSe-3Te, GGSe-5Te, GGSe-7Te)는 원적외광 파장대역(8 내지 12㎛) 내에서 2.51 내지 2.61 범위의 굴절률을 가져, 모두 2.5 이상의 우수한 굴절률을 가졌다. 도펀트인 Te의 함량이 증가할수록 광학유리의 굴절률이 증가하였다. 특히, 10㎛ 파장대역에서 각 광학유리(GGSe-1Te, GGSe-3Te, GGSe-5Te, GGSe-7Te)는 2.5204, 2.5394, 2.5623 및 2.5852의 굴절률을 가지며, 도펀트가 함유되지 않은 것에 대비하여 상당히 굴절률이 향상된 것을 확인할 수 있었다.
도 24는 본 발명의 제2 실시예에 따른 조성물의 분산값을 도시한 도면이다.
도 24에 도시된 표는 각 광학유리(GGSe-1Te, GGSe-3Te, GGSe-5Te, GGSe-7Te)의 파장대역 별 굴절률을 가리킨다. 이를 참조하여, 각 광학유리(GGSe-1Te, GGSe-3Te, GGSe-5Te, GGSe-7Te)의 8 내지 12㎛ 파장 대역에서의 분산값은 다음과 같이 연산될 수 있다.
Figure 112020098373893-pat00001
여기서, v는 8 내지 12㎛ 파장 대역에서의 분산값을, n은 각 파장대역에서의 굴절률을 의미한다. 분산값을 보면, 각 광학유리(GGSe-1Te, GGSe-3Te, GGSe-5Te, GGSe-7Te)는 분산값으로 각각 94.67, 97.43, 100.99 및 103.88을 가졌으며, 도펀트인 Te의 함량이 증가할수록 분산값이 증가함을 확인할 수 있었다.
즉, 도펀트로 Te가 포함된 광학유리의 경우, 상당히 우수한 굴절률을 확보하는 동시에, 우수한 저분산 특성을 갖는 것을 확인할 수 있었다.
도 25는 본 발명의 제3 실시예에 따른 원적외광 투과 유리용 조성물을 구성하는 성분의 함량을 도시한 도면이다.
본 발명의 제3 실시예에 따른 원적외광 투과 유리용 조성물(이하에서, '제3 조성물'이라 약칭함)은 포함될 수 있는 원재료의 함량 중 각각 다음의 함량만큼 포함된 조성물을 의미한다.
1) Ge: 35mol%, Ga: 5mol%, Se: 60mol% (220)
2) Ge: 35mol%, Ga: 5mol%, Se: 57.5mol%, S : 2.5mol% (GGSe-2.5S)
3) Ge: 35mol%, Ga: 5mol%, Se: 55mol%, S : 5mol% (GGSe-5S)
4) Ge: 35mol%, Ga: 5mol%, Se: 52.5mol%, S : 7.5mol% (GGSe-7.5S)
5) Ge: 35mol%, Ga: 5mol%, Se: 50mol%, S : 10mol% (GGSe-10S)
6) Ge: 35mol%, Ga: 5mol%, Se: 40mol%, S : 20mol% (GGSe-20S)
7) Ge: 35mol%, Ga: 5mol%, Se: 30mol%, S : 30mol% (GGSe-30S)
8) Ge: 35mol%, Ga: 5mol%, Se: 20mol%, S : 40mol% (GGSe-40S)
9) Ge: 35mol%, Ga: 5mol%, Se: 10mol%, S : 50mol% (GGSe-50S)
10) Ge: 35mol%, Ga: 5mol%, Se: 0mol%, S : 60mol% (GGSe-60S)
S의 함량은 xmol%만큼 포함되었고, Se의 함량은 (60-x)mol% 만큼 포함되었으며, Ge와 Ga는 40mol% 내에서 7:1 비율 만큼 포함되었다. 이때, S의 함량(x)은 2.5 내지 60mol%만큼 포함될 수 있다. 도펀트로 S가 포함될 경우, 제3 조성물로 제조된 광학유리의 분산값이 증가하기에, 고분산값을 갖는 광학구성으로 가공될 수 있다.
마찬가지로, 전술한 제3 조성물의 원재료 함량은 이하에서 설명할 제3 조성물로 제조된 광학유리의 특성을 설명하기 위한 일 예일 뿐이며, 반드시 전술한 함량에 한정되는 것은 아니다. 제1 조성물에서와 같이, Se와 S는 50 내지 70mol%의 함량을 가질 수 있으며, Se 함량을 제외한 나머지 함량에서 Ga 및 Ga는 3 내지 15 : 1 의 비율로 포함될 수 있다. 이하에서는 편의상 전술한 비율의 제3 조성물(GGSe-2.5S 내지 GGSe-60S)을 기준으로 설명하나, 반드시 이에 한정되는 것은 아니다.
각 원재료를 전술한 함량만큼씩 포함한 제3 조성물들로 제조된 광학유리는 도 26에 도시되어 있다.
도 26은 본 발명의 제3 실시예에 따른 조성물로 제조된 광학유리를 도시한 도면이다. 여기서, 제조된 광학유리는 기 설정된 기준치, 예를 들어, 35mm 이상의 지름을 갖도록 성장하여, 잉곳형태를 가질 수 있다. 본 발명의 제3 실시예에 따른 조성물로 제조된 광학유리는 성장하며 최대 60mm 까지의 지름도 가질 수 있다.
도 26a 내지 26d는 각 제3 조성물(GGSe-10S 내지 GGSe-40S)로 구현된 유리를 도시한다. 도 26a 내지 26d를 참조하면, 각 제3 조성물은 유리로 구현됨에 있어 모두 결정화가 진행되지 않았음을 확인할 수 있었다.
도 27은 본 발명의 제3 실시예에 따른 조성물로 제조된 광학유리의 내부결함을 측정한 도면이다.
도 27a 내지 도 27d를 참조하면, 광학유리(GGSe-10S 내지 GGSe-40S)는 내부에 결함이 발생하지 않아, 원적외광 투과율이 우수한 것을 확인할 수 있다.
도 28은 본 발명의 제3 실시예에 따른 조성물의 유리화를 확인하기 위한 특성을 도시한 그래프이다.
도 28의 그래프는 각 제3 조성물이 35mm의 광학유리로 구현되었을 경우에서의 특성을 도시한 그래프이다. 광학유리(GGSe-10S 내지 GGSe-40S)는 모든 각도에서 결정화 피크가 발견되지 않고 모두 유리화된 것을 확인할 수 있다. 즉, 내부에 결정화가 발생하지 않아 우수한 원적외광 투과율을 가질 수 있음을 확인할 수 있다.
도 29 및 30은 본 발명의 제3 실시예에 따른 조성물의 원적외광 파장대역에서의 투과도를 도시한 그래프이다.
도 29 및 30의 그래프는 각 제3 조성물이 4mm의 광학유리로 구현되었을 경우에서의 특성을 도시한 그래프이다. 각 광학유리(GGSe-2.5S 내지 GGSe-40S)는 원적외광 파장대역인 8 내지 12㎛ 대역에서 50% 이상의 평균 투과율을 가짐을 확인할 수 있었다. 보다 구체적으로, 광학유리(GGSe-2.5S)는 63.2%, 광학유리(GGSe-5S)는 64.2%, 광학유리(GGSe-7.5S)는 62.4%, 광학유리(GGSe-10S)는 62%, 광학유리(GGSe-20S)는 59.5%, 광학유리(GGSe-30S)는 56.8%, 광학유리(GGSe-40S)는 53.7%의 평균 투과율을 보였다. S의 함량이 감소할수록 투과율이 증가하는 경향을 보였다. 광학유리에 무반사 코팅 등이 진행될 경우, 보다 높은 투과율을 가질 수 있다.
도 31은 본 발명의 제3 실시예에 따른 조성물의 열팽창 계수를 도시한 그래프이다.
각 광학유리(GGSe-10S 내지 GGSe-40S) 모두 약 350℃의 온도 변화에서도 상당히 낮은 열팽창 계수의 변화를 보였다. 각 광학유리(GGSe-10S 내지 GGSe-40S)는 열팽창 계수로 12.2702×10-6K, 12.5033×10-6K, 11.9670×10-6K, 12.1307×10-6K로 경향성을 보이지는 않았으며, 상당히 낮은 열팽창 계수를 갖는다. 이는 대중적으로 판매되고 있는 종래의 (중금속이 포함된) 원적외광 투과유리의 열팽창 계수와 대비하면 보다 명확해진다. 종래의 (중금속이 포함된) 원적외광 투과유리 중 우수한 열 팽창계수를 갖는 제품이 12.5×10-6K(Schott사 IRG 22)였으며, 그 외에는 14.0×10-6K(Schott사 IRG 25), 20.0×10-6K(Schott사 IRG 24) 또는 21.4×10-6K(Schott사 IRG 26) 등을 가졌다. 이를 참조하면, 각 광학유리(GGSe-10S 내지 GGSe-40S)는상용화된 제품과 유사하거나 그보다 우수한 열팽창 계수를 갖는 것을 확인할 수 있었다.
도 32 및 33은 본 발명의 제3 실시예에 따른 조성물의 온도에 따른 열 특성 및 유리전이온도를 도시한 그래프이다.
도 32은 각 광학유리(GGSe-10S 내지 GGSe-40S)에 TG-DTA 열 분석을 수행한 그래프이다. 도 32 및 도 33을 참조하면, 각 광학유리(GGSe-10S 내지 GGSe-40S)는 유리전이온도로 321.2℃, 324.7℃, 313.3℃ 및 331.5℃를 갖는다. 광학유리를 형성하는 원재료 내에서 S의 함량이 증가함에 따라, 유리 전이온도는 증가하는 경향을 보였다. S의 함량이 증가함에 따라, 배위수(Coordination number) 2 인 GeSe2 유닛 대신 배위수(Coordination number) 4 인 GeS4 유닛이 보다 많이 구성되어 네트워크의 연결성이 향상되기 때문이다. 또한, Ge-Se 결합의 강도(230 kJ/mol)보다 Ge-S 결합의 강도(279 kJ/mol)가 강하기 때문이다.
도 34는 본 발명의 제3 실시예에 따른 조성물의 경도를 도시한 그래프이다.
광학유리(GGSe-10S 내지 GGSe-40S)는 모두 175HK 이상의 우수한 경도를 가지며 S의 함량이 증가할수록 경도가 증가하는 것을 확인할 수 있었다.
도 35는 본 발명의 제3 실시예에 따른 조성물의 굴절률을 도시한 그래프이다.
각 광학유리(GGSe-2.5S, GGSe-5S, GGSe-7.5S)는 원적외광 파장대역(8 내지 12㎛) 내에서 2.46 내지 2.5 범위의 굴절률을 가져, 모두 2.45 이상의 우수한 굴절률을 가졌다. 도펀트인 S의 함량이 감소할수록 광학유리의 굴절률이 증가하였다.
도 36은 본 발명의 제3 실시예에 따른 조성물의 분산값을 도시한 도면이다.
도 36에 도시된 표는 각 광학유리(GGSe-2.5S, GGSe-5S, GGSe-7.5S)의 파장대역 별 굴절률을 가리킨다. 이를 참조하여, 각 광학유리(GGSe-2.5S, GGSe-5S, GGSe-7.5S)의 8 내지 12㎛ 파장 대역에서의 분산값은 다음과 같다. 각 광학유리(GGSe-2.5S, GGSe-5S, GGSe-7.5S)는 분산값으로 각각 87.2, 85.8 및 82.3의 비교적 저분산 특성을 가졌으며, 도펀트인 S의 함량이 감소할수록 분산값이 증가함을 확인할 수 있었다.
즉, 도펀트로 S가 포함된 광학유리의 경우, S의 함량이 감소할 수록 우수한 굴절률을 확보하는 동시에, 우수한 저분산 특성을 갖는 것을 확인할 수 있었다.
이상의 설명은 본 실시예의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 실시예가 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 실시예의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 실시예들은 본 실시예의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 실시예의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 실시예의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 실시예의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
도 1에서는 각 과정을 순차적으로 실행하는 것으로 기재하고 있으나, 이는 본 발명의 일 실시예의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것이다. 다시 말해, 본 발명의 일 실시예가 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 일 실시예의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 각 도면에 기재된 순서를 변경하여 실행하거나 각 과정 중 하나 이상의 과정을 병렬적으로 실행하는 것으로 다양하게 수정 및 변형하여 적용 가능할 것이므로, 도 1은 시계열적인 순서로 한정되는 것은 아니다.
한편, 도 1에 도시된 과정들은 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체에 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드로서 구현하는 것이 가능하다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체는 컴퓨터 시스템에 의하여 읽혀질 수 있는 데이터가 저장되는 모든 종류의 기록장치를 포함한다. 즉, 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체는 마그네틱 저장매체(예를 들면, 롬, 플로피 디스크, 하드디스크 등) 및 광학적 판독 매체(예를 들면, 시디롬, 디브이디 등)와 같은 저장매체를 포함한다. 또한 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체는 네트워크로 연결된 컴퓨터 시스템에 분산되어 분산방식으로 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드가 저장되고 실행될 수 있다.

Claims (16)

  1. 적외선 파장대역의 광을 기 설정된 기준치 이상 투과시키며, 경도 및 굴절률을 각각 기 설정된 기준치 이상 갖는 유리용 조성물에 있어서,
    비소(As) 및 안티몬(Sb)를 제외한, Ge를 22.5 내지 46.875mol%만큼, Ga를 1.875 내지 12.5mol%만큼, Se를 50 내지 70mol%만큼으로 구성되는 것을 특징으로 하는 유리용 조성물.
  2. 적외선 파장대역의 광을 기 설정된 기준치 이상 투과시키며, 경도 및 굴절률을 각각 기 설정된 기준치 이상 갖는 광학유리를 제조하는 방법에 있어서,
    비소(As) 및 안티몬(Sb)를 제외한, Ge를 22.5 내지 46.875mol%만큼, Ga를 1.875 내지 12.5mol%만큼, Se를 50 내지 70mol%만큼 혼합하여 기 설정된 용기에 장입하는 장입과정;
    상기 기 설정된 용기를 제1 기 설정된 환경에서 용융하는 용융과정; 및
    상기 용융과정을 거친 용기를 제2 기 설정된 환경에서 서냉하는 서냉과정
    을 포함하는 것을 특징으로 하는 광학유리 제조방법.
  3. 삭제
  4. 제2항에 있어서,
    상기 용융과정은,
    상기 기 설정된 용기를 900 내지 1000 ℃의 온도에서 기 설정된 시간동안 용융하는 것을 특징으로 하는 광학유리 제조방법.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 기 설정된 시간은,
    12시간인 것을 특징으로 하는 광학유리 제조방법.
  6. 제2항에 있어서,
    상기 서냉과정은,
    상기 용융과정을 거친 용기를 유리전이온도에서 기 설정된 시간 동안 서냉하는 것을 특징으로 하는 광학유리 제조방법.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 기 설정된 시간은,
    3시간인 것을 특징으로 하는 광학유리 제조방법.
  8. 적외선 파장대역의 광을 기 설정된 기준치 이상 투과시키며, 굴절률을 기 설정된 기준치 이상 갖는 유리용 조성물에 있어서,
    비소(As) 및 안티몬(Sb)를 제외한, Ge를 22.5 내지 46.875mol%만큼, Ga를 1.875 내지 12.5mol%만큼, Se를 43 내지 69mol%만큼, Te를 1 내지 7mol%만큼으로 구성되는 것을 특징으로 하는 유리용 조성물.
  9. 적외선 파장대역의 광을 기 설정된 기준치 이상 투과시키는 광학유리를 제조하는 방법에 있어서,
    비소(As) 및 안티몬(Sb)를 제외한, Ge를 22.5 내지 46.875mol%만큼, Ga를 1.875 내지 12.5mol%만큼, Se를 43 내지 69mol%만큼, Te를 1 내지 7mol%만큼 혼합하여 기 설정된 용기에 장입하는 장입과정;
    상기 기 설정된 용기를 제1 기 설정된 환경에서 용융하는 용융과정; 및
    상기 용융과정을 거친 용기를 제2 기 설정된 환경에서 서냉하는 서냉과정
    을 포함하는 것을 특징으로 하는 광학유리 제조방법.
  10. 삭제
  11. 삭제
  12. 제9항에 있어서,
    상기 용융과정은,
    상기 기 설정된 용기를 900 내지 1000 ℃의 온도에서 기 설정된 시간동안 용융하는 것을 특징으로 하는 광학유리 제조방법.
  13. 적외선 파장대역의 광을 기 설정된 기준치 이상 투과시키며, 굴절률을 기 설정된 기준치 이상 갖는 유리용 조성물에 있어서,
    비소(As) 및 안티몬(Sb)를 제외한, Ge를 22.5 내지 46.875mol%만큼, Ga를 1.875 내지 12.5mol%만큼, Se를 10 내지 57.5mol%만큼, S를 2.5 내지 50mol%만큼으로 구성되는 것을 특징으로 하는 유리용 조성물.
  14. 적외선 파장대역의 광을 기 설정된 기준치 이상 투과시키는 광학유리를 제조하는 방법에 있어서,
    비소(As) 및 안티몬(Sb)를 제외한, Ge를 22.5 내지 46.875mol%만큼, Ga를 1.875 내지 12.5mol%만큼, Se를 10 내지 57.5mol%만큼, S를 2.5 내지 50mol%만큼 혼합하여 기 설정된 용기에 장입하는 장입과정;
    상기 기 설정된 용기를 제1 기 설정된 환경에서 용융하는 용융과정; 및
    상기 용융과정을 거친 용기를 제2 기 설정된 환경에서 서냉하는 서냉과정
    을 포함하는 것을 특징으로 하는 광학유리 제조방법.



  15. 삭제
  16. 삭제
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