摘要：目的随着红外技术的发展,硫系玻璃已作为红外光学元件得到一定使用,然而硫系玻璃在3~5μm波段的透射率不能满足使用要求,并且红外薄膜用于探测器中易遭受强激光的辐照而损伤。针对硫系玻璃(As_(40)Se_(60))基底镀制薄膜易脱落、透射率低,以及抗激光能力差等问题,设计并制备出在3~5μm波段具有良好透射率、在1064 nm处具有抗激光能力的薄膜。方法制备ZnSe、ZnS和YbF_(3)单层膜,测量其光学常数并进行膜系设计。优化设计出的红外多层薄膜结构为S|0.61H0.21L0.32M0.26L0.2M0.32L0.28M-0.17L0.35M0.28L0.13M0.61L|A,其中H代表ZnSe、M代表ZnS、L代表YbF_(3)、S代表硫系玻璃、A代表空气,数字为膜层的光学厚度,设计波长λ_(0)=4000 nm,薄膜的厚度为2055 nm,光谱性能为:在3~5μm波段双面镀膜时的平均透射率为95.67%,峰值透射率为99.11%,(1064±40)nm波段单面镀膜时的平均透射率为7.62%。在制备过程中,从膜基材料的热膨胀系数差异入手进行优化,工艺参数为:烘烤温度70℃,离子能量100 eV,离子束流20 mA,此参数下薄膜样品的残余应力为−30.0 MPa。结果所制备薄膜的附着性能符合要求,在3~5μm波段双面镀膜时平均透射率为95.38%,峰值透射率为99.07%,在(1064±40)nm范围内单面镀膜时的平均透射率为4.46%,在1064 nm处的激光损伤阈值为7.6 J/cm^(2)。结论在硫系玻璃基底制备薄膜时,从膜基材料的热膨胀系数差异入手,合理优化烘烤温度与离子参数,可以降低薄膜的残余应力,提高薄膜的附着性能。

摘要：由于硫系玻璃具有良好的光学性质,在非线性光学等方面研究广泛,但基于硫系玻璃光电探测器的相关研究却很少。本文利用真空共热蒸发技术制备了不同掺银比例的硫系玻璃薄膜作为半导体膜层结构,并设计构建了金属-绝缘体-半导体结构的自供电光电探测器,探究了该光电探测器的响应光谱范围。结果表明,该探测器对可见光到近红外区域的光均有响应。针对掺银硫系玻璃光电探测器在635 nm波长激光下,研究了探测器响应电压与激发功率之间的关系。当激光功率小于10 mW时,探测器响应电压与激发功率线性相关;当激光功率大于10 mW时,探测器响应电压逐渐饱和。探测器的上升和衰减时间分别为3.932 s和1.522 s。本研究为硫系玻璃材料在自供电光电探测器领域的应用提供了证明。

摘要：采用真空热蒸发以及退火工艺制备了支持局域表面等离激元的微纳结构薄膜,在此薄膜上蒸镀了硫系玻璃Ge_(28)Sb_(12)Se_(60)薄膜。应用Z-扫描技术,在飞秒激光脉冲激发下研究其光学非线性增强的色散特性,在650 nm和850 nm波段观察到了非线性吸收增强;非线性折射率随着波长的增加由负变正。通过扫描电子显微镜和透过光谱表征和分析了硫系玻璃Ge_(28)Sb_(12)Se_(60)薄膜非线性吸收增强的原理,非线性吸收随着波长的增加由单光子吸收为主逐渐转变为双光子吸收为主;银膜的微纳结构导致硫系玻璃薄膜的共振中心频率发生了偏移。实验制备的用于增强硫系玻璃非线性的微纳结构制作简单,无需复杂光刻工艺,为非线性光子学器件的设计提供了新的思路。

摘要：为了丰富当前可用红外材料的种类,满足新一代红外成像光学系统的轻薄化设计需求,充分利用硫系玻璃组分可调和色散参数可选两大特殊优势,开发了新型硫系玻璃材料,并且在同一系统指标要求下,分别对基于传统红外材料和基于新型硫系玻璃设计的红外光学系统进行了性能对比。基于高折射率硫系玻璃的中波双视场红外光学系统,有效实现了去锗化设计,与基于传统红外材料的红外光学系统相比较,光学系统质量减轻了35%,长度减少了15%,透过率提高了10%。基于叠层梯度折射率(gradient refractive index,GRIN)硫系玻璃的共光路、共焦面双波段红外光学系统,在非制冷型中/短波红外成像光学系统中首次实现了胶合透镜的设计,与基于传统红外材料的双波段红外光学系统相比较,光学系统质量减轻了40%,长度减少了30%,透过率提高了15%;在制冷型中/长波红外光学系统中,具有不同折射率差值Δn的GRIN硫系玻璃展现出卓越的色差校正能力,与基于传统红外材料的双波段红外光学系统相比较,光学系统质量减轻了20%,长度减少了20%,透过率提高了18%。设计结果表明,新型硫系玻璃的出现,是对现有红外材料的有益补充,为新一代红外成像光学系统提供了更为丰富的材料选择和更多的设计自由度,是实现轻薄化透射式红外光学系统的重要技术途径。

摘要：As_(40)Se_(60)硫系玻璃基底沉积红外光学薄膜存在牢固性不足的缺点,以膜层牢固性为研究对象来解决膜层附着力问题。首先选择了合适的膜层材料,完成了膜系的设计及优化;然后以沉积温度为影响因素进行单因素实验,研究了ZnS连接层的镀制工艺和残余应力,采用无离子源辅助的办法降低了连接层的残余应力,提高了膜层附着力;最终解决了较高温度下的薄膜脱膜问题,研制了一种透过波段为8~12μm的红外增透膜,并确定了镀制工艺运用于实际生产。所制备的薄膜平均透过率为98%、平均反射率为0.6%,附着力、高低温、湿热实验满足GJB2845-1995标准中的要求。

摘要：设计了一种工作波段为8~12μm、有效焦距为5mm、F数为2、视场角为110°的无热化长波红外广角镜头.根据红外无热化光学设计的基本原理,用了常规红外材料硫化锌、硒化锌和硫系玻璃材料制备的六片镜片,通过合理地分配各个镜片的光焦度以及相互间空气间隔等参量,在全视场角为110°的范围内实现接近衍射极限的成像效果.为了更好地控制系统像差,设计利用了硫系玻璃易于精密模压制备非球面的优点,在两片硫系玻璃镜片上设计了3处非球面.设计结果显示：系统在-40℃~60℃的温度范围内均可实现品质良好的红外成像,光学调制函数全视场内均大于0.4,同时在110°视场角时畸变控制在5%以下;实现了在较大视场角条件下控制红外广角镜头的畸变以及系统无热化等设计要求.该系统体积紧凑、质量较轻,整体设计符合民用红外车载镜头的使用要求.

摘要：夜间行车时,由于光线不足,视距较短,驾驶员驾车的危险性增加。汽车夜视系统能增加驾驶员夜间行车的视距,且不受雨雪等恶劣条件的影响,因此,颇受关注。夜间行车时环境温度变化较大,温度变化严重影响夜视系统的成像质量,无热化设计是夜视系统的发展方向之一。硫系玻璃具有较小的折射率温度系数和良好的红外透过性能,同时具备模压成型等优点,是用于无热化汽车夜视系统设计的优良候选材料。详细分析了硫系玻璃的光热特性,比较了硫系玻璃应用于汽车夜视系统的优势,给出了它在夜视系统中的多个应用实例。

摘要：硫系玻璃具有折射率温度系数低、透过谱段范围宽、光学均匀性好、性能可调和易于加工等优点,被视作新一代温度自适应红外热成像系统用核心元件材料,在红外追踪、红外制导、安防监控、辅助驾驶等多个领域具有广阔的应用前景。为了解决极端服役环境对红外材料的需求,硫系玻璃制备技术研究主要涉及以下三个方面:(1)设计开发大尺寸高纯硫系玻璃的制备方法;(2)进行气氛熔制技术探索研究以解决大尺寸硫系玻璃的工程应用需求;(3)将高能球磨、热压等方式引入到硫系玻璃陶瓷制备上,拓展红外光学材料可选范围,提升硫系玻璃极端环境适应能力。本文基于上述三个方面综述了红外硫系玻璃制备技术的研究进展。

摘要：针对硫系玻璃材料热稳定性高、光谱透射率好、适合模压成型等特点,提出一种采用硫系玻璃的长波红外光学系统设计方法。理论分析了被动式光学补偿和机械补偿的设计过程。根据被动光学补偿原理求解系统初始光焦度分配,借助被动机械补偿方法设计了一种大相对孔径红外消热差光机系统。系统焦距为90 mm,F数为0.9,适配长波（8-14μm）非制冷红外焦平面探测器,其像素为640 pixel×512 pixel,像素大小为17μm。在-40℃-50℃温度范围内工作时,系统各视场调制传递函数（MTF）均接近衍射极限。设计结果表明,利用硫系玻璃相互匹配并结合机械补偿方法可以实现系统被动无热化,能够得到性价比较高的红外成像光学系统。

摘要：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。