红外硫系玻璃光学特性检测及影响因素分析

硫系玻璃具有较小的热差系数和较宽的光谱透过率,适合模压成型,在红外镜头中的应用越来越广泛。针对红外材料光学特性检测与表征难题,设计了检测与表征方法并建立了相应的检测装置。给出样片的透射谱、反射谱、传输损耗、调制传递函数(MTF)、近红外透射图像,以及由硫系玻璃装配成功的某导航镜头的MTF。结果表明,可以利用样片的透射光谱、近红外透射图像和中远红外MTF表征样品内部缺陷和均匀性。该研究为硫系玻璃检测规范与标准的建立打下了坚实基础。     

硫系玻璃及其在红外光学系统中的应用

硫系玻璃是指以元素周期表VIA族中S,Se,Te为主并引入一定量的其它类金属元素所形成的玻璃,它具有优良的透中红外和极佳的消热差性能,被视为新一代温度自适应红外光学系统核心透镜材料,可广泛应用于军用(夜视枪瞄、红外肩扛导弹、战机夜视巡航等)和民用(汽车夜视、安防监控等)红外光学系统中。回顾了硫系玻璃发展历程,从商业硫系玻璃产品、制备工艺技术、玻璃精密模压技术及在红外光学系统应用4个方面总结了硫系玻璃目前的发展现况,并对其发展前景进行了展望。     

硫系玻璃在红外成像系统应用进展

随着红外热像仪在民用领域的广泛应用,低成本高性能的产品正得到业界的重视。本文主要介绍了硫系玻璃在红外光学设计领域的应用前景。相对于红外领域常用的材料单晶锗,硫系玻璃不但具有低成本,折射率随温度变化小(dn/dt)的特点,而且,由于它是非晶态材料,可以用精密的模压工艺来代替用于晶体材料的单点金刚石车削工艺,其批量加工的成本得到了大幅的降低,产品的稳定性,一致性也得到了明显的提高。     

远红外Ge-Te-Ag硫系玻璃的光学性能研究

用熔融淬冷法制备了一系列Ge-Te-Ag硫系玻璃,并确定了玻璃态的成玻区。通过阿基米德排水法、X射线衍射(XRD)、差示扫描量热(DSC)、可见/近红外吸收(UV-VIS-NIR)光谱和傅里叶红外透射(FTIR)光谱等技术,研究了玻璃态的物理特性、热学特性以及光学特性。研究表明,玻璃态的密度随着Ag含量的增加而增大;Ag的掺入改善了玻璃态的形成能力和热稳定性;随着Ag含量的增加,玻璃态的短波吸收限发生了红移,而红外截止波长基本没变化;玻璃态有着较宽的红外透过范围(1.8～20.0μm),表明其在远红外领域具有很大的应用前景。     

红外硫系玻璃内部环状条纹检测及其算法研究

当前红外硫系玻璃越来越广泛应用于红外热像仪等光学系统,玻璃内部光学均匀性检测对于红外玻璃的质量控制和工艺改进变得尤为重要。本文提出了一种简易的红外光学均匀性检测装置,获得了玻璃内部环状条纹的原始图像。通过图像增强、边缘检测、去除小区域,及膨胀腐蚀算法等处理之后,得到环状条纹圆心位置,圆环半径等量化特征参数,获得了满意的效果,从而有助于红外玻璃光学均匀性检测装置的改进,也为玻璃工艺的改良提供基础数据。     

远红外Ge-Ga-Te-Cu硫系玻璃光学性能研究

采用传统的熔融-淬冷法制备了一系列Cu改良后的GeTe4-Ga2Te3玻璃样品,利用X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、差热分析(DTA)、分光光度计和红外透射光谱仪等研究了系统玻璃组成、结构和光学特性,应用经典的Tauc方程计算了样品光学带隙允许的间接跃迁。实验结果表明,玻璃的密度和摩尔体积都随着Cu含量的增加而减小,短波吸收截止边发生红移,光学带隙减小;(GeTe4)68(Ga2Te3)26Cu6玻璃具有最好的热稳定性,ΔT(=Tx-Tg,即玻璃的析晶温度值Tx与玻璃转变温度值Tg的差值)为103℃所有的玻璃样品都有很宽的红外透过窗口,红外截止波长都超过了20μm,表明Te基硫系玻璃材料在远红外应用方面有着巨大的潜在开发     

基于神经网络的红外焦平面光学非均匀性校正改进算法

基于场景的非均匀校正依然是红外领域的一个研究热门.神经网络算法是一种较为典型的场景校正算法.本文主要针对神经网络算法本身不能校正光学引入的非均匀性问题,提出了新的改进算法,通过对神经网络输入层的预处理,消除图像的低频噪声,此外,为了消除预处理对图像对比度的影响,本文增加了神经网络的层数,使用双层神经网络对算法进行更新,从而消除了图像对比度下降的现象.实验结果表明,改进的神经网络算法能够有效的改善图像质量,消除图像中光学引入的非均匀性.     

硫系玻璃红外光纤的特性和应用研究

本文综述了硫系玻璃红外光纤的材料特性和应用研究,并展望了该材料的发展前景。     

基于硫系玻璃的光学被动式红外无热化镜头设计

研究了一种锑化铟红外焦平面器件盲元分析方法,即无需将器件背面减薄就可进行盲元测试与分析。用该封装装配方式将器件倒置,实现从芯片正面吸收光的照射。在完成互连、灌胶以及每一步磨抛工艺步骤后,都可以进行测试和分析。结果表明,该方法能够有效地分析和定位每步工序过程中产生的盲元情况,解决了现有技术手段中对红外焦平面器件因产生盲元导致像元失效无法准确定位出现在哪步工艺的问题。     

硫系玻璃的制备、特性及应用

硫系玻璃具有许多光、电学上的特殊性质，本文对其制备方法、光学特性、热学性能以及其潜在的应用前景进行了较为详实的介绍。     

基于硫系玻璃的中波红外光学系统无热化设计

硫系玻璃作为优良的消色差和消热差红外材料,是红外光学系统中关键光学元件的理想候选材料,文中利用硫系玻璃实现中波红外光学系统无热化设计。首先分析了温度变化对红外光学系统的影响;其次分析了常用硫系玻璃的各方面特性,并总结了硫系玻璃的优点;最后利用硫系玻璃,镜筒材料选择最常用的铝合金材料,设计了一个工作于中波红外的二次成像全球面无热化成像系统。设计结果表明:在0～100 ℃温度范围内,光学系统的成像质量优异,具有良好的无热化能力。使用硫系玻璃可实现低成本高性能中波红外光学系统。     

High-field conduction in some chalcogenide glasses

Current voltage (I–V) characteristics have been studied at various temperatures in amorphous thin films of Ge₂₂Se_78−xBi_x and Ge_xSe_80−xTe₂₀ where 0≤x≤10. At low electric fields, ohmic behaviour is observed. However, at high electric fields (E≡10⁴ V cm⁻¹) the current becomes superohmic. Analysis of the data shows the existence of space charge-limited current (SCLC) in a-Ge₂₂Se_78−x Bi_x in which In (IIV) vs V curves are found to be straight lines with decreasing slopes at high temperatures, in accordance with the theory of SCLC for a uniform distribution of traps. However, in the case of a-Ge_xSe_80−xTe₂₀, no SCLC is observed. Instead, in I vs V^1/2 curves are found to be straight lines with decreasing slopes at high temperatures. A more detailed analysis shows that the mechanism of conduction is of Poole–Frenkel type in this system. Copyright © 2000 John Wiley & Sons, Ltd.     

硫系玻璃的粘弹性及模压工艺的仿真

为了对红外玻璃的精密模压工艺进行仿真分析,利用热机械分析方法,对红外玻璃在高温下的粘弹性进行了研究。利用热机械分析仪观察玻璃在高温下的蠕变响应,对所获得的蠕变数据进行重新计算和整理,拟合获得了所需的PRONY级数的参数,并将其输入ANSYS软件,进行模压仿真。实验结果表明,玻璃在高温下会呈现出典型的粘弹性属性,其弹性模量在较长的时间后会下降5个数量级。选择微米结构进行仿真的结果表明,当模压时间超过13 min后,时间对模具腔体的填充率的影响不大。仿真分析还发现,温度和压力的大小对模压工艺的填充率有明显影响。     

新型挤压法制备硫系玻璃光纤及其性能研究

选用组分为Ge15Sb20S65和Ge25Sb5Se70的两组硫系玻璃,制备了多种尺寸的高质量硫系玻璃,分析了两组玻璃的物理、热学和光学性能;利用复合层叠挤压法制备了硫系玻璃光纤预制棒,避免了钻孔法或其他机械加工引起的预制棒界面缺陷,且光纤端面结构可随模具尺寸自由设计,挤压后光纤预制棒结构整齐,内外界面整洁光滑;利用高温聚合物保护的预制棒具有良好的机械性能,用光纤拉丝机将具有保护层的预制棒拉制成光纤;利用普通光纤抛光机进行端面抛光,光纤端面结构均匀,界面无明显缺陷。傅里叶红外光纤光谱仪(FTIR)测试光纤损耗谱表明,在波长4.8μm处光纤的最低损耗为2.63dB/m。