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。     

光学玻璃的强度设计方法研究

玻璃没有固定的特征强度值,其强度主要由其表面裂纹的分布所决定,玻璃的强度设计需采取保守设计思想.以玻璃强度基本理论为基础,给出并分析了断裂几率预测法、最小寿命预测法和寿命-断裂几率综合预测法三种玻璃强度设计方法.这些方法可为设计者提供给定玻璃的使用强度、断裂几率及预期寿命,还可为光学元件及其装配结构设计提供指导.     

光学玻璃应力双折射叠加

为解决在光学玻璃应力双折射测量中遇到的双折射叠加问题,利用光学等效原理,使用一个线性双折射模型和一个旋转器来代替叠加模型。对叠加的情况做了分析和计算,得到了叠加后的特征延迟、主应力方向和旋转角随两个应力模型主应力方向夹角变化的曲线。理论分析表明,应力双折射叠加不是应力双折射的简单相加,而是与叠加模型各自的应力双折射值和主应力方向的夹角有关。实验结果与理论计算相吻合。应力双折射叠加对实际光学玻璃测试造成不良影响,使测量精度降低,特别是有透光支撑机构或折射液容器的情况下,应力双折射叠加的影响不可忽略。     

光学玻璃应力双折射叠加

为解决在光学玻璃应力双折射测量中遇到的双折射叠加问题,利用光学等效原理,使用一个线性双折射模型和一个旋转器来代替叠加模型。对叠加的情况做了分析和计算,得到了叠加后的特征延迟、主应力方向和旋转角随两个应力模型主应力方向夹角变化的曲线。理论分析表明,应力双折射叠加不是应力双折射的简单相加,而是与叠加模型各自的应力双折射值和主应力方向的夹角有关。实验结果与理论计算相吻合。应力双折射叠加对实际光学玻璃测试造成不良影响,使测量精度降低,特别是有透光支撑机构或折射液容器的情况下,应力双折射叠加的影响不可忽略。     

K9基片的亚表面损伤探测及化学腐蚀处理技术研究

研究了几种类型的腐蚀液对K9基片化学腐蚀的影响。通过腐蚀液对基片纵向腐蚀速度的变化初步判断了K9基片重沉积层的深度。考察了腐蚀前后基片表面参数的变化以及腐蚀对激光损伤阈值的影响。研究表明,特定的腐蚀液能够对K9基片进行平稳可控的腐蚀,并且腐蚀能提高其激光损伤阈值,其主要原因是去除了重沉积层及表面、亚表面缺陷中的污染物,但过多的腐蚀会暴露本来为重沉积层所掩盖的划痕等亚表面缺陷,所以腐蚀并非越深越好。同时,表面各种杂质与缺陷的去除能够提高材料的机械强度,从而也有利于提高材料的激光损伤阈值。     

K9基片的亚表面损伤探测及化学腐蚀处理技术研究

 研究了几种类型的腐蚀液对K9基片化学腐蚀的影响。通过腐蚀液对基片纵向腐蚀速度的变化初步判断了K9基片重沉积层的深度。考察了腐蚀前后基片表面参数的变化以及腐蚀对激光损伤阈值的影响。研究表明,特定的腐蚀液能够对K9基片进行平稳可控的腐蚀,并且腐蚀能提高其激光损伤阈值,其主要原因是去除了重沉积层及表面、亚表面缺陷中的污染物,但过多的腐蚀会暴露本来为重沉积层所掩盖的划痕等亚表面缺陷,所以腐蚀并非越深越好。同时,表面各种杂质与缺陷的去除能够提高材料的机械强度,从而也有利于提高材料的激光损伤阈值。     

激光聚焦位置对K9光学玻璃损伤的影响

利用脉宽为10 ns、波长为1 064 nm的激光脉冲聚焦通过K9玻璃的方法,研究了玻璃的损伤形貌与高强度纳秒激光脉冲聚焦位置的关系。当激光脉冲聚焦在样品中心时,吸收能量随着入射能量的增加呈线性增长,玻璃的破坏范围不断扩大;当激光脉冲聚焦在样品表面时,吸收能量随着入射能量的增加呈先增长而后减小最终趋于平稳,玻璃表面的破坏范围也是先增大而后减小趋于平稳,这主要是由于空气被击穿而吸收大量能量引起的。     

激光聚焦位置对K9光学玻璃损伤的影响

 利用脉宽为10 ns、波长为1 064 nm的激光脉冲聚焦通过K9玻璃的方法,研究了玻璃的损伤形貌与高强度纳秒激光脉冲聚焦位置的关系。当激光脉冲聚焦在样品中心时,吸收能量随着入射能量的增加呈线性增长,玻璃的破坏范围不断扩大;当激光脉冲聚焦在样品表面时,吸收能量随着入射能量的增加呈先增长而后减小最终趋于平稳,玻璃表面的破坏范围也是先增大而后减小趋于平稳,这主要是由于空气被击穿而吸收大量能量引起的。     

激光数字光学平面玻璃表面检测系统技术研究

干涉波面数字化和测量分析处理方法是激光数字平面检测系统中的核心技术,只有掌握了此核心技术的关键内容,才能够真正实现对光学平面的快速高精度检测。对光学干涉波面的拟合函数系的选择、拟合算法、系统像差以及被测表面平面误差类型进行了理论分析和算法优化,并进行了实验测试,完成了系统的构建。发现了Zernike多项式阶选择法则,提出被测光学表面误差类型的判别标准以及一种全新的在“Zernike像差空间”确定激光数字光学平面检测系统精度的理论和方法,为实现检测自动化奠定了理论基础。     

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。     

Three-point bending fracture characteristics of bulk metallic glasses

This paper presents the SEM micrographs for the three-point bending fracture surfaces of Zr-based, Ce-based and Mg-based bulk metallic glasses (BMGs), which show the dimple structures in the three kinds of BMGs. The shapes of the giant plastic deformation domain on the fracture surface are similar but the sizes are different. The fracture toughness KC and the dimple structure size of the Zr-based BMG are both the largest, and those of the Mg-based BMG are the smallest. The fracture toughness KC and the dimple structure size of the Ce-based BMG are between those of the Zr-based and the Mg-based BMG. Through analyzing the data of different fracture toughnesses of the BMGs, we find that the plastic zone width follows w = (KC/σY)2/(6π).     

含TiO_2的R_2O－PbO－SiO_2系统玻璃化学稳定性的研究

本文通过以ＴｉＯ＿２取代部分ＰｂＯ的量，研究和讨论了ＴｉＯ＿２对Ｒ＿２Ｏ－ＰｂＯ－ＳｉＯ＿２系统玻璃化学稳定性的影响规律，并给出了在该系统中的ＴｉＯ＿２的最佳引入量。     

Optical properties of polyvinyl alcohol doped (Se80Te20)100–xAgx (0 ≤ x ≤ 4) composites

Polyvinyl alcohol (PVA) doped (Se₈₀Te₂₀)_100–xAg_x (0 ≤ x ≤ 4) thin films were prepared by the spin-coating technique on a quartz substrate. The optical parameters of PVA-doped (Se₈₀Te₂₀)_100–xAg_x (0 ≤ x ≤ 4) composites at the same chalcogen concentration (S₀ = 0.1 mg ml^?1) and PVA/(Se₈₀Te₂₀)₉₆Ag₄ composites at three different chalcogen concentrations viz. S₁ = 0.3 mg ml^?1, S₂ = 0.6 mg ml^?1 and S₃ = 1 mg ml^?1 have been studied. The semi-crystalline nature of the as-deposited thin filmsisdetermined by X-ray diffraction. The transmission and reflection spectra of PVA-doped Se–Te–Ag thin films were obtained in a 350–650 nm spectral region. The optical-band gap has been calculated from the transmission and reflection data. The refractive index has been calculated by the measured reflection data. It has been found that the optical-band gap increases, but the refractive index, extinction coefficient, and the real and imaginary parts of the dielectric constant decrease, with increase in Agcontent in PVA-doped (Se₈₀Te₂₀)_100–xAg_x (0 ≤ x ≤ 4) thin films. Such type of behavior is explained on the basis of decrease in density of the defect states. However, the optical-band gap has been found to be decreased and all other optical parameters show increase in their values with increase in concentration of (Se₈₀Te₂₀)₉₆Ag₄ glass in PVA-doped composites. The results have been explained on the basis of cluster-size formation at the time of dissolution. This study shows that the optical properties of new composites are affected by the change in silver and chalcogen concentration.     

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。     

BK7玻璃保护层掺钕磷酸盐玻璃波导特性

实验研究了基于KNO3稀释AgNO3混合熔盐离子交换法制备的镀有BK7玻璃保护层的N31型掺钕磷酸玻璃平面波导。采用棱镜耦合技术测试了其波导的有效折射率,应用IWBK方法拟合了其折射率分布。实验结果表明:在一定的扩散时间(5～7h)和交换温度(360～380℃)范围内,KNO3与AgNO3混合熔盐比对波导制备的影响起主导作用,引起的表面折射率的变化可达到0.025;BK7玻璃保护层对热离子交换掺钕磷酸盐玻璃表面起到了很好的保护作用,获得了良好的导模传输特性,其光传输损耗约为0.9dB/cm。     

Host dependent thermal stability and frequency upconversion of Er^3＋-doped heavy metal oxyfluoride germanate glasses

The upconversion properties of Er^3＋-doped heavy metal oxyfluoride germanate glasses under 975 nm excitation have been investigated. The intense green （551 and 529 nm） and relatively weak red （657 nm） emissions corresponding to the transitions ^4S3/2→^4I15/2, ^2H11/2→^4 I15/2 and ^4F9/2 →^4I15/2, respectively, were simultaneously observed at room temperature. The content of PbF2 has an important influence on the upconversion luminescence emission. With increasing content of PbF2, the intensities of green （529 nm） and red （657 nm） emissions increase slightly, while the green emission （551 nm） increases markedly. These results suggest that PbF2 has an influence on the green （551 nm） emission more than on the green （529 nm） and red （657 nm） emissions.