多温场调控析晶法制备基于硫系微晶玻璃的径向型红外梯度折射率透镜 - 硫系玻璃 | 宁波大学红外材料及器件实验室
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多温场调控析晶法制备基于硫系微晶玻璃的径向型红外梯度折射率透镜
作者: irglass 时间: 2024-05-16 浏览:177 次

       近日,我室研究生项阳(第一作者),陈飞飞研究员(通讯作者)等在Optics Express期刊发表了题为“Radial IR-GRIN lens prepared by multi-temperature fields manipulated gradient crystallization within chalcogenide glass”的论文(2024, 32: 19567-19577. IF=3.8)。文章链接:https://doi.org/10.1364/OE.526077

       梯度折射率(GRIN)透镜是一种折射率随空间变化的光学器件。具有GRIN特性的材料可以有效校正光学系统中的像差和色差,从而实现改进尺寸、重量、功耗和成本(SWaP-C)的目标,推动开发重量更轻、体积更小的光学系统。近年来,随着红外(IR)成像技术的快速发展以及GRIN技术在IR光学系统中的潜在应用,IR-GRIN透镜引起了研究人员广泛的关注。

       硫系玻璃在制造轴向型IR-GRIN透镜方面已取得了一定的成功。然而,对于更适合光学设计的径向型IR-GRIN透镜的研究仍然很少。本研究介绍了一种新的方法,通过在Ge-In-S-CsCl(GIC)玻璃中创建高折射率In2S3纳米晶梯度分布,制备径向型IR-GRIN透镜。通过调多温场调控析晶法,成功实现了GIC玻璃中心析晶并向玻璃边缘梯度衰减,实现了中心到边缘折射率差(Δn)超过0.1(5.78 μm)的径向GRIN轮廓。此外,此IR-GRIN透镜在可见光以及红外波段保持优异的透明性,并且在中红外波段具有负的阿贝值,这与常规红外材料的色散有很大的不同,为光学设计人员消色差设计提供了更多的材料选择。

图1. (a) 多温度场调控制梯度析晶法示意图。 (b) 预期GRIN透镜中的径向结晶示意图。

图2. (a) C1和C2为不同制备条件下获得的IR-GRIN样品实物图;(b) 样品C1边缘和中心的XRD图谱;(c) 样品C1中如(a)所示3个不同位置的FTIR透射光谱;(d) 样品C2在边缘和中心的IR折射率色散曲线;插图显示了该样品边缘和中心之间的折射率差Δn的色散曲线。