化学钢化光学窗口玻璃强度分析与检测

以脆性材料的断裂力学为基础,根据化学钢化光学窗口玻璃表面应力分布状态,分析了化学钢化对光学窗口玻璃强度的影响。将Weibull模型与玻璃微裂纹生长理论相结合,分析并提出了化学钢化光学窗口玻璃的强度检验和寿命预测方法,为化学钢化光学窗口玻璃的强度设计和检验提供指导。     

K9光学玻璃零件的火焰抛光研究

火焰抛光是一种运用于光学玻璃零件深加工的新技术,通过分析温度对光学零件表面粗糙度(透过率)的影响,以及温度对光学零件表面面型的影响,制定电加热的光学零件火焰抛光工艺方法,并通过正交实验制定K9光学零件的火焰抛光工艺参数。本项技术的实施可大幅度降低成本,并减轻劳动强度,提高工效,有推广应用价值。     

纳秒强激光诱导K9玻璃表面损伤实验

 使用脉宽约10 ns的Nd:YAG激光器,研究低加工缺陷条件下K9光学玻璃在单激光脉冲作用下的损伤形貌。利用软边光阑加长程衍射的方法实现光斑整形,利用微分干涉光学显微镜和扫描电镜对样品前后表面的损伤形貌进行观察和成像,对比研究了K9光学玻璃前后表面的损伤形貌,分析了损伤机制。研究结果显示：在红外纳秒激光辐照下,加工缺陷是K9光学玻璃产生初始损伤的主要诱因;前表面的损伤主要表现为微坑及高温等离子体产生的冲蚀变色和表面微裂纹;后表面出现了均匀的亚波长周期性光栅结构,这种周期性结构是后表面损伤增长的主要诱因。     

组合式力热动态载荷光学窗口的光学特性研究

针对在一定压差及温度梯度等复合环境下工作的大口径光学窗口,提出了一种由光学玻璃与亚克力板组成的光学窗口组合方案,并以热光学分析为基础,对光学窗口整体强度及热环境进行了理论分析计算,得出光学窗口玻璃最小厚度。利用有限元软件将压力场及轴向温度场映射至三维结构模型,计算得到直径为380 mm的光学窗口在不同玻璃厚度下力热耦合的面形变化及成像质量评价指标,并通过相应的环境性试验对仿真结果进行验证。实验结果表明:以K9光学玻璃为原材料的大口径光学窗口在此工作环境下的厚度不小于32.5 mm;当光学窗口厚度为35 mm时,其所受热力学影响可以忽略。因此,35 mm的大口径组合式光学窗口既能满足强度要求,又能满足多光谱相机成像质量要求,为该类窗口的设计提供了依据。     

飞秒激光和酸刻蚀方法制作凹面微透镜阵列

基于飞秒激光光刻技术和氢氟酸对光学玻璃的刻蚀,在K9光学玻璃表面制作了凹面微透镜阵列,并且可以以此为模板实现凸微透镜阵列的大量复制.用相位对比显微镜和扫描电子显微镜分析了微透镜阵列的表面轮廓,测试了微透镜阵列的光学衍射特征.该方法简单、透镜参量可控,制作的微透镜阵列能够用于分光、光束匀化、并行光刻等强激光领域.     

飞秒激光和酸刻蚀方法制作凹面微透镜阵列

基于飞秒激光光刻技术和氢氟酸对光学玻璃的刻蚀,在K9光学玻璃表面制作了凹面微透镜阵列,并且可以以此为模板实现凸微透镜阵列的大量复制.用相位对比显微镜和扫描电子显微镜分析了微透镜阵列的表面轮廓,测试了微透镜阵列的光学衍射特征.该方法简单、透镜参量可控,制作的微透镜阵列能够用于分光、光束匀化、并行光刻等强激光领域.     

MPCVD方法制备军用光学元件纳米金刚石膜

介绍了用MPCVD方法制备纳米金刚石膜的工艺。用MPCVD方法实验研究了在光学玻璃上镀纳米金刚石膜:膜层厚度为0 4551μm,粒度小于200nm,表面粗糙度小于29 5nm,最大透过率为80%;平均显微硬度为34 9GPa,平均体弹性模量为238 9GPa,均接近天然金刚石的力学性能。与衬底材料表面应力-2 78GPa相比,具有较好的抗压和耐磨效果。     

金刚石层厚度对复合片(PDC)残余应力的影响

 通过X射线应力测试和有限元分析相结合的方法,研究了金刚石层厚度对聚晶金刚石复合片（PDC）残余应力的影响,并根据实验测试结果推导出了PDC表面中心与边缘的应力随金刚石层厚度变化的关系式。随着金刚石层厚度由0.5 mm增加到2.0 mm,PDC表面中心的压应力从1 800 MPa下降至700 MPa左右,而边缘部分的应力逐渐由压应力转为拉应力。金刚石层加厚虽然对边缘部分的最大拉应力影响不大,但使PDC边缘拉应力区宽度由0.76 mm增加到了2.85 mm。金刚石层厚度的增加还使得PDC边缘界面附近y方向的最大拉应力和位于界面边缘处的最大剪应力显著加大,这是金刚石层较厚的PDC界面容易产生裂纹的主要原因。     

乙基含氢二氯硅烷处理光学零件

根据几年来的试验证明,用乙基含氢二氯硅烷处理光学零件,能使零件表面获得一层很薄的均匀透明憎水层,可以起到一定的防霉和防雾作用。并且,能够提高光学玻璃的化学稳定性,改善光学玻璃表面的机械性能(如不易损裂)等。乙基含氢二氯硅烷处理光学零件,工艺简单,容易操作。一、处理工艺使用乙基含氢二氯硅烷处理光学玻璃零件的方法有浸泡法、棉球蘸擦法和蒸洗法。     

环境温度变化不敏感的光学腔热屏蔽层设计

通过将光学腔与外围热屏蔽层之间的热传递模型等效为多级电阻电容(RC)积分电路,计算得到光学腔的温度对外界环境温度变化的响应特性。用此方法探讨了当热屏蔽层的质量被限定时,热屏蔽层与光学腔的距离、热屏蔽层的层数和厚度对光学腔的温度响应特性的影响。分析结果表明,热屏蔽层与光学腔的距离从40 mm减小至5mm,可使光学腔的温度响应时间增加1倍;当热屏蔽层的层数从1层增加至3层,且增加光学腔的最内层热屏蔽层的厚度,可使光学腔的温度对快速的环境温度变化的敏感度减小1个数量级以上。通过优化后的光学腔的热屏蔽层设计,有望提高锁定于光学腔的稳频激光的频率稳定度。     

光学面形的轮带光学抛光方法研究

鉴于光学零件高陡度凹曲面的抛光是光学加工的一个难题,轮带光学确定性抛光方法是解决此类零件抛光的有效方法之一;提出轮带光学抛光技术的原理和方法。研究了轮带光学抛光方法修形的可行性,采用五轴精密数控机床系统对一块直径Ф80 mm的K9玻璃平面样镜进行了修形试验,经过3次迭代修形使其面形精度均方根误差（RMS）由初始的0.109 提高到0.028 ,平均每次收敛率达到1.3。实验结果表明,应用轮带光学抛光技术进行光学镜面修形,面形收敛速度较快,加工精度较高。本实验验证了轮带光学抛光技术的修形能力,为高陡度光学零件的抛光提供了研究基础。     

Large optical second-order nonlinearity of poled WO3-TeO2 glass

Second-harmonic generation, one of the second-order nonlinear optical properties of thermally and electrically poled WO>(3)-TeO>(2) glasses, has been examined. We poled glass samples with two thicknesses (0.60 and 0.86 mm) at various temperatures to explore the effects of external electric field strength and poling temperature on second-order nonlinearity. The dependence of second-harmonic intensity on the poling temperature is maximum at a specific poling temperature. A second-order nonlinear susceptibility of 2.1 pm/V was attained for the 0.60-mm-thick glass poled at 250 degrees C. This value is fairly large compared with those for poled silica and tellurite glasses reported thus far. We speculate that the large third-order nonlinear susceptibility of WO>(3)- TeO>(2) glasses gives rise to the large second-order nonlinearity by means of a X((2)) = 3X((3)) E(dc) process.     

具有高机械强度的掺Er3+∶TeO2-Nb2O5玻璃的光谱性质研究

熔制了掺铒碲铌玻璃样品(100-XTeO2-XNb2O5(X=5,10,15,20 mol%)，测试了其密度、折射率、转变温度、析晶温度、维氏机械强度、吸收光谱、荧光光谱、荧光寿命等参量。利用Judd-Ofelt和McCumber理论分别计算了铒离子强度参量Ωt (t=2, 4, 6)和受激发射截面σemi的大小，研究了掺铒碲铌玻璃样品光谱参量对Nb2O5成分的依赖性，并与典型的碲锌钠玻璃（75TeO2-20ZnO-5Na2O）在热学、机械强度、光谱性质和放大品行四个方面进行了比较.     

化学处理增强光学材料的抗激光破坏强度

报道了用化学处理方法提高光学材料的抗激光破坏强度的实验结果,化学处理使和Ｋ２玻璃的激光损伤阈值分离提高３倍和４倍,对晶体和熔石英的化学处理也得取和较好的工对加固机理作了分析。     

新型多功能集成光学耐压保护窗口

针对特殊环境下光学系统的需求，设计了一种具有三层结构的新型光学耐压保护窗口，其外层为石英玻璃，内层为开有小孔的化学钢化K9玻璃，中间为夹有电阻丝的PVB（聚乙烯醇缩丁醛）胶层，电阻丝通过内层玻璃上的小孔引出。通过强度仿真优化得出了内层玻璃最佳开孔位置和孔直径，设计了这种三层结构的保护窗口的工艺流程，并对具有三层结构的保护窗口进行了性能测试和验证。结果表明，这种新型耐压窗口集成了透光、耐压、抗冲击、加热、表面快速脱水等功能。     

掺铒碲-钨-钠玻璃基质的光谱性质研究

制备了用于离子交换法制备光波导器件的掺铒碲-钨-钠玻璃基质。应用扎得-奥菲而特(Judd—Ofelt)理论计算了玻璃样品的三个强度参量,由强度参量计算了Er^3 离子的自发跃迁几率、荧光分支比等光谱参量;应用麦克库玻(McCumber)理论,计算了Er^3 离子在1．5μm的受激发射截面,荧光测试发现Er^3 离子的荧光半峰全宽可达65nm。比较了Er^3 离子在不同玻璃基质中的光谱特性。结果表明,Er^3 离子在碲-钨-钠玻璃中具有较高的受激发射截面和较宽的荧光半峰全宽,可以用于宽带光波导器件的制备。     

大尺寸轴向梯度折射率光学玻璃板的研制

研制了一种含钠光学玻璃和另一种含铊光学玻璃材料,并用离子交换方法使钠玻璃中钠离子与银盐中银离子交换;铊玻璃中铊离子与钾盐中钾离子交换,获得了两种高折射率梯度的轴向分布光学板.     

Laser-induced breakdown threshold and fracture versus the nanostructure of two-phase glass

The radiation hardness and mechanical strength of single-and two-phase glasses are studied for the case when nanosecond laser pulses (λ= 1.06 μm, τ_0.5 ≈ 12.5 ns) are focused inside the material. Laser interferometry is applied to measure the displacement of the free surface, find optical breakage thresholds, and carry out the fractographic analysis of damaged regions. It is shown that breakdown channels and damage regions develop in a nonlinear manner according to optical breakdown mechanisms, changing each other with an increase in the laser energy. The strength of the two-phase glass is found to be more than four times that of the single-phase glass, although their elastic properties differ insignificantly. Such a considerable difference in the hardness of these materials with chemically similar constitutents is attributed to the presence of the double-lattice nanometer-scale structure of the two-phase glass.