離子交換法制備含銀梯度折射率透鏡的研究.pdf

1、由于梯度折射率材料在光電系統(tǒng)、成像系統(tǒng)、光纖耦合系統(tǒng)及集成光學(xué)系統(tǒng)中有著重要的作用，引起人們的極大興趣。離子交換法是目前實(shí)現(xiàn)折射率梯度最成熟的方法，目前商品化的梯度折射率材料多采用鉈-鉀(鈉)離子交換制得，而鉈離子有極強(qiáng)的毒性，處理不當(dāng)會嚴(yán)重污染環(huán)境，增加了制備梯度折射率材料的成本和難度。隨著科技的發(fā)展，現(xiàn)有的梯度折射率材料制備技術(shù)受到了挑戰(zhàn)。因此，研究無毒的梯度折射率材料制備工藝十分重要。 本文所采用的Ag+/Na+離子交換法

2、是目前研究最多的一種工藝。由于直接熔煉含銀量高的玻璃有很大的難度，多采用兩步法(Ag+/Na+或Na+/Ag+離子交換)來制備含銀梯度折射率材料。本文系統(tǒng)的從基礎(chǔ)鈉玻璃配方、鈉玻璃熔煉工藝、離子交換熔鹽種類、離子交換溫度、離子交換時(shí)間等方面研究了含銀梯度折射率透鏡。采用SiO2-Al2O3-B2O3-Na20-RO(CaO,ZnO,mgD)一As2O5作為鈉玻璃基質(zhì)組分，設(shè)計(jì)出鈉含量為15—20mol﹪的鈉基質(zhì)玻璃；研究了鈉鋁硼硅酸鹽玻

3、璃的熔煉工藝，得到了光學(xué)性能良好、化學(xué)性能穩(wěn)定、無色透明的玻璃；將制得的鈉玻璃基質(zhì)切塊、磨棒、拉絲，所拉絲肉眼觀測不到析晶現(xiàn)象。所拉絲直徑為1.8mm。直徑為1.8mm的鈉玻璃棒在370℃硝酸銀熔鹽中進(jìn)行140小時(shí)的離子交換，制得數(shù)值孔徑在0.5左右的含銀梯度折射率負(fù)透鏡，成像質(zhì)量良好，且離子交換后玻璃輕微著色，交換后的玻璃透過率超過85﹪。延長離子交換時(shí)間，實(shí)現(xiàn)銀離子的填充，獲得含銀量高的玻璃進(jìn)行二次離子交換，可制得含銀的自聚焦透鏡，