1. 研究目的与意义（文献综述）

近年来，随着光学、材料和医学等科学研究技术的迅速发展，设计制备优良的透红外硫系玻璃以及探索其新的工程应用一直是科学工作者研究的热点。美国海军实验室（NRL）从90年代中期开始做了大量关于红外材料的研究工作，近红外区NIR(0.7–2μm):分析及应用技术已经相对成熟，近红外光谱分析在农业与食品工业中的质量检测和成分分析有十分重要的应用。中红外区MIR(2–15μm):涵盖了3–5μm和8–12μm两个重要的大气窗口，在通信、遥感、生物医学、国防、化学分析等方面有重要的应用。远红外区FIR(15μm–1mm):目前主要应用其热效应和应用于天文观测中。目前对于中红外和远红外的探索还远远不够，其在计量学、传感传能和生物医学领域的重要应用已经掀起了持续的研究热潮，因此透红外材料是促进多科学领域及交叉领域发展的一项关键技术。

1960 年 Flaschen等人制备了 As-S-I 第一个硫卤玻璃体系，之后陆续有 Te 配合 Se 或卤素 I, Br, Cl形成玻璃的报道，但都未引起人们的重视。1985 年章向华、Lucas发现了并制备了纯碲卤(T-X) (X=I, Br, Cl)系玻璃光纤，该玻璃在 8-14μm 大气窗口范围的理论光传输损耗较低，在作为10.6μm 波段功率激光传输应用方面具有潜在的价值，1988年 Sanghera 等人第一次提到用“Chalcohalide”来代表硫卤玻璃，从此新的玻璃系统硫卤玻璃受到人们的广泛关注。硫卤玻璃是较为理想的红外光学材料，卤素的加入增加了玻璃的转变温度，扩大了玻璃的光谱透过范围。1998 年以后硫卤玻璃的发展主要集中在掺重金属卤化物合成的玻璃，重金属卤化物极大的极化率提高了玻璃结构的填充密度，导致更高的非线性光学极化，另外得到的硫卤玻璃光损耗明显降低。硫卤玻璃存在一个致命的缺点，抗潮解能力差，制备的玻璃极易吸水，无法长时间放置。随着对中远红外材料的需要，对硫系玻璃的红外透过范围提出了更高的要求，Te基硫系玻璃由于其宽广的红外透过窗口再度成为透红外材料研究的热点。

2. 研究的基本内容与方案

硫系玻璃是由元素周期表中除氧（o）和钋（po）以外的第 via 族中的硫（s）、硒（se）、碲（te）三种元素和其它玻璃网络体（如砷、锑、锗等）相互组合构成的二元或三元化合物玻璃¹。硫系玻璃具有良好的化学稳定和热稳定性，良好的中远红外透过性能，高折射率，高非线性折射率系数。不同的玻璃组份有不同的杂质类型和转化温度，需要不同的提纯方法。

在原料提纯过程中，我们可以在现有的基础上从两个方面进行优化。第一，优化设计玻璃基质的组分。选择合适的硫系玻璃组分（如中红外s，se为主，远红外te为主），分析硫系玻璃中s，se，te等网络形成体含量对玻璃结构稳定性的决定性作用。第二，玻璃蒸馏提纯工艺研究。对se，te等原料进行真空提纯，消除fe，cd等难熔金属杂质的影响；对原料中的氧化杂质和o、c，si杂质，采用金属 mg，al 等除氧剂进行除氧；对羟基 oh，h-s, h-se, h-te等，采用添加一定数量的吸水卤化物除氢玻璃蒸馏提纯工艺研究；对ge，sb，ga等重金属的提纯，采用基于真空技术的气相蒸发和液相沉积提纯方法，从而获得高纯度的基质材料

实验用硫系玻璃的制造方法主要是摇摆炉制造法，将提纯后的玻璃原料放置在石英安瓿瓶瓶内，抽真空到 10^-2～10^-4pa后用火焰进行封接， 然后将石英安瓿料瓶在摇摆炉内进行高温长时间熔制，待熔化均匀后，将安瓿瓶取出在冷介质中进行淬冷，完成玻璃的成型。

安瓿瓶摇摆炉熔制技术是最常用的硫系玻璃熔制技术，该技术既防止了周围环境对硫系玻璃性能的影响，又有效地控制了玻璃成分的挥发。不同的玻璃成玻程度不同，熔制时间、出炉温度设置不一样。te 元素具有较强的金属性，成玻性能差，所以在高温 850℃保温 18h 以保证熔融物的混合均匀；s元素不稳定，容易爆炸，所以经过高温保温之后只在出炉前 10min 停摇；se 基玻璃成玻性能好，熔制的温度、时间没有特别要求。

玻璃的性能测试：

（1）密度测试

（2）x射线衍射（xrd）测试

3. 研究计划与安排

4. 参考文献（12篇以上）

1 snopatin, g. e., shiryaev, v. s., plotnichenko, v. g., dianov, e. m. amp; churbanov, m. f. high-purity chalcogenide glasses for fiber optics. inorganic materials 45, 1439 (2009).

2 boussard-plédel, c. chalcogenide waveguides for infrared sensing, in the book “chalcogenide glasses: preparation, properties and applications”. (2014).

3 kumar, p. amp; sharma, i. 441-442.

4 popescu, m. a. non-crystalline chalcogenides. (springer netherlands, 2002).