校正透射近、中和远红外光谱的透镜的色差和热像差的玻璃.pdf

摘要
申请专利号：	CN201380020943.4	申请日：	2013.04.19
公开号：	CN104411649A	公开日：	2015.03.11
当前法律状态：	授权	有效性：	有权
法律详情：	授权\|\|\|实质审查的生效IPC(主分类):C03C3/32申请日:20130419\|\|\|公开
IPC分类号：	C03C3/32; G02B3/00	主分类号：	C03C3/32
申请人：	肖特公司
发明人：	内森·亚伦·卡莉
地址：	美国纽约州
优先权：	13/452,271 2012.04.20 US
专利代理机构：	北京思益华伦专利代理事务所(普通合伙)11418	代理人：	赵飞; 郭红丽
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内容摘要

本发明涉及一种用于消除热效应和色差效应的透镜系统中的硫族化物玻璃组合物，以及由此提供了一种消色差和消热差的光学元件，其能在很宽的温度范围内有效保持消色差性能。所述玻璃组合物是基于锗、砷和/或镓的硫化物的，并可进一步包含(例如)银、锌或碱金属的卤化物。或者，所述玻璃组合物是基于镓以及优选锗的硒化物的，并且包含(例如)锌、铅或碱金属的氯化物或溴化物。

权利要求书

权利要求书
1.  一种硫族化物玻璃组合物，其包含(以总摩尔数的摩尔％计)：
(a)

其中，
Hal＝氟、氯、溴和/或碘，
R1＝Li、Na、K、Rb和/或Cs，
R2＝Ag和/或Cu，
M1＝Mg、Ca、Sr和/或Ba，
M2＝Zn、Cd、Hg和/或Pb，以及
Ln＝La、Ce、Pr、Nd、Pm、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Ty、Lu、Y和Sc；或者
(b)

其中，
Hal1＝氯和/或溴，
R1＝Li、Na、K、Rb和/或Cs，
R2＝Ag和/或Cu，
M1＝Mg、Ca、Sr和/或Ba，
M2＝Zn、Cd、Hg和/或Pb，以及
Ln＝La、Ce、Pr、Nd、Pm、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Ty、Lu、Y和Sc；以及
其中，在(a)和(b)的每一个中，镓的一部分可被铟取代，以及在(a)中，砷的一部分可被锑取代。

2.  根据权利要求1所述的硫族化物玻璃组合物，其中，所述组合物包含(以摩尔％计)：

3.  根据权利要求1所述的硫族化物玻璃组合物，其中，所述组合物包含(以摩尔％计)：

4.  根据权利要求2所述的硫族化物玻璃组合物，其中，所述组合物包含(以摩尔％计)：

5.  根据权利要求3所述的硫族化物玻璃组合物，其中，所述组合物包含(以摩尔％计)：

6.  根据权利要求2所述的硫族化物玻璃组合物，其中，所述组合物包含58.00-75.00摩尔％的硫。

7.  根据权利要求2或权利要求6所述的硫族化物玻璃组合物，其中，所述组合物包含0-20.00摩尔％的镓。

8.  根据权利要求2、6或7中的任意一项所述的硫族化物玻璃组合物，其中，所述镓的一部分可被铟取代。

9.  根据权利要求2和6-8中的任意一项所述的硫族化物玻璃组合物，其中，所述组合物包含35.00-40.00摩尔％的砷。

10.  根据权利要求2和6-9中的任意一项所述的硫族化物玻璃组合物，其中，所述砷的一部分可被锑取代。

11.  根据权利要求2和6-10中的任意一项所述的硫族化物玻璃组合物，其中，所述组合物包含0-25.00摩尔％的锗。

12.  根据权利要求2和6-11中的任意一项所述的硫族化物玻璃组合物，其中，所述组合物包含0-10.00摩尔％的Hal。

13.  根据权利要求3所述的硫族化物玻璃组合物，其中，所述组合物包含 35.00-65.00摩尔％的硒。

14.  根据权利要求3或权利要求13所述的硫族化物玻璃组合物，其中，所述组合物包含15-25.00摩尔％的锗。

15.  根据权利要求3、13或14所述的硫族化物玻璃组合物，其中，所述组合物包含5-22.00摩尔％的镓。

16.  根据权利要求3和13-15中的任意一项所述的硫族化物玻璃组合物，其中，所述镓的一部分可被铟取代。

17.  根据权利要求3和13-16中的任意一项所述的硫族化物玻璃组合物，其中，所述组合物包含5-15.00摩尔％的Hal1。

18.  一种夜视设备，其包括：红外光学元件、影像增强器或加强器、以及磷光或荧光显示器，其特征在于：所述红外光学元件包括由根据权利要求1-17中任意一项所述的硫族化物玻璃组合物制成的透镜。

19.  一种红外或热成像系统，包括：红外光学元件、用于探测红外光并将其转换为电信号的多个热传感器、以及将电信号转换为视觉影像的信号处理单元，其特征在于：所述红外光学元件包括由根据权利要求1-17中任意一项所述的硫族化物玻璃组合物制成的透镜。

20.  一种双合透镜，包括：与校正透镜配对的红外透镜，其中，所述红外透镜由ZnSe、ZnS、Ge、GaAs、BaF2或硫族化物玻璃制成、以及所述校正透镜由根据权利要求1-17中任意一项所述的硫族化物玻璃组合物制成。

21.  一种红外透镜系统，包括：第一红外透镜，以及包含校正透镜对的焦点校正双合透镜，其中，所述第一红外透镜由ZnSe、ZnS、Ge、GaAs、BaF2或硫族化物玻璃制成，所述校正透镜对中的一个的功率为正而另一个的功率为负，以及所述校正透镜对中的至少一个由根据权利要求1-17中任意一项所述的硫族化物玻璃组合物制成。

22.  根据权利要求1、2、4和6-12中的任意一项所述的包含S的硫族化物玻璃组合物，其中，所述玻璃组合物可任选地进一步包含Se，以及所述Se/S的比值为最高1.0。

23.  根据权利要求1、3、5和13-17中的任意一项所述的包含Se的硫族化物玻璃组合物，其中，所述玻璃组合物可任选地进一步包含S，以及所述S/Se的比值为最高1.0。

24.  根据权利要求22或23所述的硫族化物玻璃组合物，其中，S的量与Se的量相加所得到的和大于2倍的Ge的量与1.5倍的Ga的量相加所得到的和。

25.  一种硫族化物玻璃组合物，其包含(以摩尔％计)：

其中，
Hal＝氟、氯、溴和/或碘(优选Br和/或I，其Br/I的比值为0-0.8)，
R1＝Li、Na、K、Rb和/或Cs，
R2＝Ag和/或Cu，
M1＝Mg、Ca、Sr和/或Ba，
M2＝Zn、Cd和/或Hg，
Ln＝La、Ce、Pr、Nd、Pm、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Ty、Lu、Y和Sc。

说明书

说明书校正透射近、中和远-红外光谱的透镜的色差和热像差的玻璃
技术领域
本发明涉及一种能够用于制造以下光学透镜的玻璃组合物，所述光学透镜校正用于透射近-、中-和/或远-红外光谱范围内、并且优选也在至少一部分可见光谱范围内、的光线的透镜的光学像差，特别是色差和热效应导致的像差。
背景技术
红外透镜在近-红外光谱范围(例如700nm至1.8μm)、中-红外光谱范围(例如3.0-5.0μm)和/或远-红外光谱范围(例如8.0-13.0μm)内透射光线。通常，红外透镜(IR透镜)的特征是在SWIR、MWIR或LMIR内、即短波(SWIR)区(波长为1-3μm)、中波(MWIR)区(波长为3-5μm)和长波(LWIR)区(波长为8-12μm)内透射光线。红外透镜在包括微光(夜视)成像仪(例如夜视镜)、热成像仪以及能够看穿遮蔽物(例如雾、烟、尘埃)的系统中应用广泛。
夜视设备，例如夜视镜，通常依靠的是可见光谱范围和近-红外光谱范围内的弱反射光。这些设备利用的是可收集通过透镜的可见光和红外光并放大所述光线的影像增强器，来产生可见像。夜视镜通常包括：在可见光谱范围和近-红外光谱范围内透射光线的红外物镜、放大光子并将其转换为电子的影像增强器或加强器、以及接收电子并产生放大影像的磷光或荧光显示器。例如可参见Filipovich(US 4,653,879)。
热成像仪利用的是发射的红外光，特别是发射的热能，而不是反射的红外光。因此，通常在中-红外光谱范围和/或远-红外光谱范围使用热成像仪。例如，人、动物以及正在运转的机器自身产生的热量，该热量以红外辐射的方式发射出去。其它物体、岩石和建筑物吸收来自(例如)太阳的热量，之后将该热量以红外光的形式辐射出去。因此，出于监控、安全保障的目的，热成像仪在民用和军事领域应用广泛，例如，记录人和车辆的影像、测定过热点、监测工业机械和加工设备。
红外或热成像系统通常包括：包含用于收集并聚焦所透射的红外光的IR透镜的光学器件、用于探测红外光并将其转换为电信号的多个热传感器、以及将电信号转换为视觉影像的信号处理单元。例如可参见lzumi(US 7,835,071)。
包括红外透镜的光学透镜易受到几种光学像差的影响。例如，大部分成像系统需要将具有许多波长的光聚焦到距离透镜相同距离的焦点上。但是，所有已知材料的折射率是根据波长函数变化。折射率的这种变化、被称为色散、产生了像差，该像差被称为色差，有时也被称为彩色镶边(color fringing)。
有两种类型的色差。由于透镜的焦距是根据折射率的函数变化，因此透镜透射的不同波长光具有不同的焦距，结果产生了纵向色差或轴向色差。因此，多波长光并不聚焦于相同的焦面。所以，例如，蓝光的焦距比红光的焦距短。
当不同波长光被透镜差异性放大时，产生了横向色差。因此，波长将在沿着相同焦面的不同位置处聚焦。
克服色差的一个方法是使用多个透镜，以削弱折射率色散对影像的影响。通过将具有不同色散特性的两种不同的透镜材料进行组合，从而制得消色差透镜或消色差双合透镜。消色差透镜的作用是使两种不同波长光均聚焦到同一焦面，从而降低了色差。
复消色差透镜包含多种材料，其设计成将三种或以上的波长光聚焦到相同平面。这样的透镜能够对色差进行更好的校正，并且也降低了球面像差(即，当通过透镜的光线在透镜的边缘的折射多于其在透镜中心时所产生的像差)。因此，使用这样的双合或三(或以上)合透镜能够减少色差现象，从而改善光学系统的显色性。
对于主要透射可见光谱的透镜而言，使用双合透镜或三合透镜是习惯作法。技术人员能够从大范围的可用玻璃类型中，选择两种、或在很多情况下三种乃至以上的材料，并调整透镜的设计以得到所需的光学性能。但是，对于红外透镜而言，这样的多个透镜排列的设计更加困难。在中-以及远-红外光谱范围具有透过性的光学材料的数目是非常有限的。当要求同时具备在可见区(400nm至800nm)或近-红外区(700nm至1.8μm)的透过性以及在中-红外区(3.0-5.0μm)和/或远-红外区(8.0-13.0μm)的透过性时，这样的设计甚至更加复杂。
除了色散以外，大部分红外-透过性材料的折射率的温度依赖性很强，并且有很高的热膨胀系数。这两个因素都引起了透镜的焦距随着温度的变化而变化，从而导致了热散焦。因此，除了通过提供消色差红外透镜系统来解决色差的问题以外，也希望能够提供其光学性能相对于温度变化稳定的消热差红外透镜系统。
有关现有技术中试图实现红外透镜系统的消热差的描述例如可参见文献Jamieson,T.H,Athermalization of Optical instruments from the Optomechanical Viewpoint,Proc.SPIE,CR.43,131(1992).。
此外，Arriola(US 5,737,120)公开了一种消色差和消热差的双元件物镜，该物镜透射长波红外(LWIR)光谱区(8-12μm)内的光线。该物镜的一个透镜元件由硒化锌(ZnSe)制成，并且具有正的光学功率。另一个透镜元件由锗(Ge)制成，并且具有负的光学功率。正的透镜元件的热光系数(dn/dT更低)低于负的透镜元件。热光系数的这种差异提供了该透镜系统的消热差，而非是色彩校正。为了提供色彩校正，Arrioia在任一透镜元件的一个表面附加了衍射光学表面。
从光学的角度来看，就试图满足消色差和消热差复合IR透镜的要求而言，银(Ag)、铊(Tl)以及碱金属(Na、K、Rb和Cs)的卤化物(F、Cl、Br和I)是有吸引力的材料。但是，这些材料的机械耐久性极低，毒性高以及在为碱金属的情况下对湿度高度敏感。因此，使用这些材料通常被看作是不切实际的。
其它可能能够满足所需条件的多晶材料包括：碱土金属(Ca、Sr、Ba)与氟的多晶化合物、以及锌(Zn)与IV族元素“硫族化物”(S、Se)的化合物。已知这些材料具有足够的化学和机械耐久性。但是，它们特有的折射率和色散的组合使得其不适合用于实际的消色差光学器件。而且，氟化物在波长超过10μm时常常缺乏足够的透射性。由IV族元素(Si和Ge)组成的本征半导体材料，或者III族和V族元素的化合物(例如GaAs和InSb)，并不能同时提供足够的中/远-红外的透过性以及可见/近-红外的透过性。
由于晶体化合物的化学成分是不变的，因此在双元件透镜系统中，是不可能通过改变其成分而调整它们的性能以实现消色差性能的。另一方面，能够提供红外和可见光透过性的玻璃是有可能通过成分调整(compositional tailoring)，而被用于平衡复合IR透镜中其它玻璃或晶体材料的色差效应(chromatic effects)。但是，迄今为止，还没有获得其性能能够被调整到满足用于宽波段光学器件的消色差和消热差的光学元件的要求的玻璃。使用大量晶体化合物、常使用大于5个独立光学元件、有可能实现消色差和消热差的性能。但是，由于增大机械复杂程度、以及需要许多专门设计的防反射涂层，这样的设计价格高昂，或者由于在各个界面上存在大量反射损失，这样的设计性能不佳。此外，大部分可用的晶体材料、例如KBr或KRS5(溴碘化铊；TlBr-TlI)、的机械和化学稳定性差，并且可能具有高的毒性。
发明内容
因此，本发明的一个方面提供了用于透镜系统的玻璃组合物，特别是硫族化物玻璃组合物，所述透镜系统能够同时平衡在一个复合光学元件内的多个透镜的热效应和色差效应，以获得在很宽的温度范围内能有效保持消色差性能的红外光学系统，优选适用于在宽波段的光学器件中的红外光学系统。
在说明书和随附的权利要求书的进一步的研究的基础上，本发明的更多方面和优点对于本领域技术人员而言是显而易见的。
根据本发明的一个方面，提供了一种基于硫与锗、砷和/或镓化合的玻璃组合物，其可以进一步包含：银、铜(Cu+1)、镉、锌、铅(Pb+2)、碱金属、碱土金属或稀土金属的卤化物，其中，所述玻璃组合物透射近-、中-和/或远-红外光。所述基于硫与锗、砷和/或镓化合的玻璃体系提供了具有相对较低折射率的组合物。而且，尽管其在近-和远-红外光区的折射率色散可能高，但是这些玻璃组合物在中-红外光谱范围显示出了相对较低的折射率色散。可选的卤化物不仅提供了增强玻璃的红外线透过性的能力，而且提供了有助于控制折射率色散和热膨胀的能力。
根据本发明的另一方面，提供了一种基于硫与锗、砷和/或镓化合的硫族化物玻璃组合物，其包含(以摩尔％计)：

其中，
Hal＝氟、氯、溴和/或碘，
R1＝Li、Na、K、Rb和/或Cs，
R2＝Ag和/或Cu，
M1＝Mg、Ca、Sr和/或Ba，
M2＝Zn、Cd、Hg和/或Pb，
Ln＝La、Ce、Pr、Nd、Pm、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Ty、Lu、Y和Sc；以及
其中，镓的一部分可被铟取代，以及砷的一部分可被锑取代。
当基于硫与锗、砷和/或镓化合的玻璃体系的厚度为10mm时，优选可透射至少75％的波长为500nm至11000nm的入射光，更优选至少70％的波长为650nm至12000nm的入射光，特别优选至少70％的波长为500nm至14000nm的入射光。
优选在500nm至11000nm的波长处，更优选在650nm至12000nm的波长处，特别优选在500nm至14000nm的波长处，基于硫与锗、砷和/或镓化合的玻璃体系的消光系数为<0.1cm-1。
根据本发明的另一方面，提供了一种基于硒与镓化合的玻璃组合物，其包含：大量的银、铜(Cu+1)、镉、锌、汞、铅(Pb+2)、碱金属、碱土金属或稀土金属的氯化物和/或溴化物，其中，所述玻璃组合物透射近-、中-和/或远-红外光。这些玻璃提供了增强的红外线透射能力、以及更低的远-红外色散，但是，为了实现高的可见光透射能力，需要添加明显更多的卤化物。
根据本发明的另一方面，提供了一种基于硫与镓以及任选的锗化合的硫族化物玻璃组合物，其包含(以摩尔％计)：

其中，
Hal1＝氯和/或溴，
R1＝Li、Na、K、Rb和/或Cs，
R2＝Ag和/或Cu，
M1＝Mg、Ca、Sr和/或Ba，
M2＝Zn、Cd、Hg和/或Pb，
Ln＝La、Ce、Pr、Nd、Pm、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Ty、Lu、Y和Sc；以及
其中，镓的一部分可被铟取代。
当基于硒与镓化合并且包含氯化物或溴化物的玻璃体系的厚度为10mm时，优选可透射至少75％的波长为500nm至11000nm的入射光，更优选至少70％的波长为650nm至12000nm的入射光，特别优选至少70％的波长为500nm至14000nm的入射光。
优选在500nm至11000nm的波长处，更优选在650nm至12000nm的波长处，特别优选在500nm至14000nm的波长处，基于硒与镓化合并且包含氯化物或溴化物的玻璃体系的消光系数为<0.1cm-1。
对于硫基组合物和硒基组合物而言，除了良好的化学和机械耐久性以及所希望得到的光透射性以外，其最令人感兴趣的性能是折光率色散、热膨胀系数、以及折射率的热依赖性。
折光率色散优选尽可能低。折光率色散的量是通过可见光中的阿贝数Vd来计量的，其中Vd的计算方法为：Vd＝(nd-1)/(nF-nC)，其中，nd、nF和nC为物质在 d谱线、F谱线、C谱线(F谱线：486.13nm，d谱线：587.56nm，C谱线：656.27nm)的折射率。通常使用在3000、4000和5000nm处的指标，来计算中-红外光谱范围(3-5μm)的阿贝数；而使用在8000、10000和12000nm处的指标，来计算远-红外光谱范围(8-12μm)的阿贝数。
通常，阿贝数越高，折光率色散越低。根据本发明的玻璃组合物在可见光谱范围的阿贝数优选为至少15，例如20-30，更优选大于25。在中-红外光谱范围内，所述玻璃的阿贝数优选为至少100，例如100-300，更优选为至少180，特别优选为大于200。在远-红外光谱范围内，所述玻璃的阿贝数优选为至少60，例如60-185，更优选为至少100，特别优选为大于120。
类似地，根据本发明的玻璃组合物的热膨胀系数α也优选尽可能低。因此，根据本发明的玻璃的热膨胀系数优选小于50×10-6/K，例如15×10-6/K-25×10-6/K。
折射率的热依赖性也是优选尽可能低，其中折射率的热依赖性以dn/dT(折射率的温度系数)来计量。因此，根据本发明的玻璃的dn/dT值优选为小于30×10-6/K，例如，5×10-6/K-30×10-6/K。
根据本发明的一个方面，提供了一种基于硫与锗、砷和/或镓化合的玻璃组合物，其包含(以摩尔％计)：

其中，
Hal＝氟、氯、溴和/或碘，
R1＝Li、Na、K、Rb和/或Cs，
R2＝Ag和/或Cu，
M1＝Mg、Ca、Sr和/或Ba，
M2＝Zn、Cd、Hg和/或Pb，
Ln＝La、Ce、Pr、Nd、Pm、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Ty、Lu、Y和Sc。
根据另一方面，本发明包括一种基于硫与锗、砷和/或镓化合的玻璃组合物，其包含(以摩尔％计)：

根据本发明的另一方面，提供了一种基于硒与镓化合的玻璃组合物，该玻璃组合物包含(以摩尔％计)：

其中，
Hal1＝氯和/或溴，
R1＝Li、Na、K、Rb和/或Cs，
R2＝Ag和/或Cu，
M1＝Mg、Ca、Sr和/或Ba，
M2＝Zn、Cd、Hg和/或Pb，以及
Ln＝La、Ce、Pr、Nd、Pm、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Ty、Lu、Y和Sc。
根据另一方面，提供了一种基于硒与镓化合的玻璃组合物，其包含(以摩尔％计)：

以总摩尔数计(例如，当不包含In和Sb时，以S、Ga、As、Ge、R1、R2、 M1、M2、Ln和Hal的总摩尔数计)，所述的硫基组合物中硫的含量为58.00-90.00摩尔％，优选为58.00-75.00摩尔％。根据另一方面，根据本发明的硫基玻璃组合物包含65.00-75.00摩尔％的硫，例如60.00-65.00摩尔％的硫、或70.00-75.00摩尔％的硫、或65.00-70.00摩尔％的硫。
同样地，以总摩尔数计(例如，以S、Ga、As、Ge、R1、R2、M1、M2、Ln和Hal的总摩尔数计)，所述的硫基组合物中的镓的含量为0-25.00摩尔％。根据另一方面，根据本发明的硫基玻璃组合物包含0-20.00摩尔％的镓，例如0-10.00摩尔％的镓、或5.00-15.00摩尔％的镓、或5.00-10.00摩尔％的镓、或6摩尔％、7摩尔％、8摩尔％或9摩尔％的镓。
根据另一方面，根据本发明的硫基玻璃组合物中的一部分镓可以被铟取代，特别是在更低的可见光透射性能够被接受的情况下。铟的存在倾向于降低可见光的透射性。但是，以总摩尔数计(例如，以S、Ga、In、As、Ge、R1、R2、M1、M2、Ln和Hal的总摩尔数计)，镓和铟的总量仍然优选为0-25摩尔％。例如，根据本发明的硫基玻璃组合物可包含0-5摩尔％的铟和20-25摩尔％的镓，或者0-12摩尔％的铟和0-12摩尔％的镓，或者20-25摩尔％的铟和0-5摩尔％的镓。
以总摩尔数计(例如，以S、Ga、As、Ge、R1、R2、M1、M2、Ln和Hal的总摩尔数计)，硫基玻璃组合物中的砷的含量为0-40.00摩尔％。根据另一方面，根据本发明的硫基玻璃组合物例如包含0-10.00摩尔％的砷、或10.00-25.00摩尔％的砷、或25.00-35.00摩尔％的砷、或35.00-40.00摩尔％的砷。
根据另一方面，根据本发明的硫基玻璃组合物中的一部分砷可以被锑取代，特别是在更低的可见光透射性能够被接受的情况下。锑的存在倾向于降低可见光的透射性。但是，以总摩尔数计(例如，以S、Ga、As、Sb、Ge、R1、R2、M1、M2、Ln和Hal的总摩尔数计)，砷和锑的总量仍然优选为0-40.00摩尔％。例如，根据本发明的硫基玻璃组合物可包含0-10摩尔％的锑和0-30摩尔％的砷、或者0-20摩尔％的锑和0-20摩尔％的砷、或者0-30摩尔％的锑和0-10摩尔％的砷。
以总摩尔数计(例如，以S、Ga、As、Ge、R1、R2、M1、M2、Ln和Hal的总摩尔数计)，硫基组合物中锗的含量为0-35.00摩尔％。根据另一方面，根据本发明的硫基玻璃组合物包含0-25.00摩尔％的锗，例如5.00-25.00摩尔％的锗、或 10.00-20.00摩尔％的锗、或20.00-25.00摩尔％的锗。
以总摩尔数计(例如，以S、Ga、As、Ge、R1、R2、M1、M2、Ln和Hal的总摩尔数计)，硫基组合物中镓、砷、锗的总含量为10.00-42.00摩尔％。根据另一方面，根据本发明的硫基玻璃组合物例如包含总含量为20.00-40.00摩尔％、或25.00-40.00摩尔％、或30.00-40.00摩尔％的镓、砷、锗。
以总摩尔数计(例如，以S、Ga、As、Ge、R1、R2、M1、M2、Ln和Hal的总摩尔数计)，硫基组合物中的卤素(Hal)的含量为0-13.5摩尔％。根据另一方面，根据本发明的硫基玻璃组合物包含0-10.00摩尔％的Hal，例如1.00-10.00摩尔％的Hal、或2.00-9.00摩尔％的Hal、或3.00-5.00摩尔％的Hal。
卤化物的选择能够影响玻璃组合物的临界冷却速度。卤化物M2Hal2(M2＝Zn、Cd或Pb)和R2Hal(R2＝Ag或Cu)通常能够以更低的冷却速度制备玻璃，因此是优选的。而用卤化物R1Hal(R1＝Li、Na、K、Rb或Cs)和M1Hal2(M1＝Mg、Ca、Sr或Ba)制备的玻璃倾向于需要更快速冷却。在给定的冷却速度下，与R1Hal和M1Hal2相比，使用卤化物M2Hal2和R2Hal能够获得更高的卤素总含量。
在改进可见光的透射性以及短波长色散(通过Kramers-Kronig关系相联系)方面，添加氯是最有效的。在增加热膨胀以及由此降低dn/dT(通过Lorenz-Loreniz关系相联系)方面，添加溴的效果略优于氯。溴也可略微增加红外线透射性，但是溴的增加可见光/近红外光谱透射性的效果要低于氯。碱性元素的特性也会影响热膨胀。相比于更小的离子(Li)，更大的碱离子(Cs)通常倾向于增大热膨胀。另一方面，碱性元素的特性对透射性或色散的影响非常有限。
以总摩尔数计(例如，以Se、Ga、Ge、R1、R2、M1、M2、Ln和Hal1的总摩尔数计，或以Se、Ga、In、Ge、R1、R2、M1、M2、Ln和Hal1的总摩尔数计)，硒基组合物中硒的含量为30.00-68.00摩尔％。根据另一方面，根据本发明的硒基玻璃组合物包含30.00-65.00摩尔％的硒，例如，30.00-60.00摩尔％的硒，或30.00-55.00摩尔％的硒，或30.00-40.00摩尔％的硒，或40.00-55.00摩尔％的硒。
以总摩尔数计(例如，以Se、Ga、Ge、R1、R2、M1、M2、Ln和Hal的总摩尔数计)，硒基组合物中的锗的含量为0-25.00摩尔％。根据另一方面，根据本发明的硒基玻璃组合物包含15-25.00摩尔％的锗，例如，15.00-20.00摩尔％的锗，或20.00-25.00摩尔％的锗，或19.00-23.00摩尔％的锗。需要指出的是，优选在硒基组合物中添加锗，因为其倾向于防止相分离。如果其中不含有锗，那么应当使用大量的(例如)氯/溴来防止相分离。
同样地，以总摩尔数计(例如，以Se、Ga、Ge、R1、R2、M1、M2、Ln和Hal的总摩尔数计)，硒基组合物中的镓的含量为5-30.00摩尔％。根据另一方面，根据本发明的硫基玻璃组合物包含5-22.00摩尔％的镓，例如5-20.00摩尔％的镓、或5.00-15.00摩尔％的镓、或5.00-10.00摩尔％的镓、或6摩尔％、7摩尔％、8摩尔％或9摩尔％的镓。
根据另一方面，根据本发明的硒基玻璃组合物中的一部分镓可以被铟取代，特别是在更低的可见光透射性能够被接受的情况下。铟的存在倾向于降低可见光的透射性。但是，例如，以Se、Ga、In、Ge、R1、R2、M1、M2、Ln和Hal1的总摩尔数计，镓和铟的总量仍然优选为5-30.00摩尔％。例如，根据本发明的硫基玻璃组合物可包含0-10摩尔％的铟和20-30摩尔％的镓、或者5-15摩尔％的铟和5-15摩尔％的镓、或者20-30摩尔％的铟和0-10摩尔％的镓。
以Se、Ga、Ge、R1、R2、M1、M2、Ln和Hal1的总摩尔数计，硒基组合物中的镓和锗的总含量优选为20.00-40.00摩尔％。根据另一方面，根据本发明的硫基玻璃组合物例如包含总含量为21.00-40.00摩尔％、或25.00-35.00摩尔％、或25.00-30.00摩尔％的镓、砷、锗。
以Se、Ga、In、Ge、R1、R2、M1、M2、Ln和Hal1的总摩尔数计，硒基组合物中的Hal1的含量为5-25摩尔％。根据另一方面，根据本发明的硫基玻璃组合物包含5-15.00摩尔％的Hal1，例如5.00-10.00摩尔％的Hal1、或6.00-9.00摩尔％的Hal1、或7.00-9.00摩尔％的Hal1。
如上文所述，卤化物的选择能够影响玻璃组合物的冷却速度。卤化物M2Hal2(M2＝Zn、Cd、Hg或Pb)和R2Hal(R2＝Ag或Cu)通常以更低的冷却速度制备玻璃，因此是优选的，而用卤化物R1Hal(R1＝Li、Na、K、Rb或Cs)和M1Hal2(M1＝Mg、Ca、Sr或Ba)制备的玻璃倾向于需要更快速冷却。在给定的冷却速度下，与R1Hal和M1Hal2相比，使用卤化物M2Hal2和R2Hal能够获得更高的卤素总含量。
如上文所述，在改进可见光的透射性以及短波长色散(通过Kramers-Kronig关系相联系)方面，添加氯是最有效的。在增加热膨胀以及dn/dT(二者通过Lorenz-Loreniz关系相联系)方面，添加溴的效果略优。溴的增加透射性的效果也略高于氯，但是，溴对可见光透射性的影响要低于氯。碱性元素的特性也会影响热膨胀。相比于更小的离子(Li)，更大的碱离子(Cs)通常倾向于增大热膨胀。另一方面，碱性元素的特性对透射性或色散的影响非常有限。但是，当需要大量的卤素(Hal)时，Cs要优于Na和K。
根据另一方面，硫基组合物中进一步包含硒，对于组合物而言可以是有利的。同样地，硒基组合物中进一步包含硫，对于组合物而言可以是有利的。硫和硒的组合提高了玻璃的稳定性，并使其光学性能介于所述的硫基组合物和硒基组合物的光学性能之间。例如在任一硫基组合物中，Se/S的比值约为0-1.0。而在硒基组合物中，S/Se的比值约为0-1.0。
根据另一方面，在硫基组合物和硒基组合物中，使用比Ga含量更高的S或Se，能够提高稳定性。例如，S的含量与Se的含量相加所得到的和优选大于2倍的Ge的含量与1.5倍的Ga的含量相加所得到的和，S的含量与Se的含量相加优选等于Ge与Ga的含量相加所得到的和的约2倍。
根据本发明的另一方面，提供了一种基于硒与铅以及锗、锑中的任一或锗、锑的组合化合的硫族化物玻璃组合物，其包含(以摩尔％计)：

其中，
Hal＝氟、氯、溴和/或碘(优选Br和/或I，其Br/I的比值为0-0.8)，
R1＝Li、Na、K、Rb和/或Cs，
R2＝Ag和/或Cu，
M1＝Mg、Ca、Sr和/或Ba，
M2＝Zn、Cd和/或Hg，
Ln＝La、Ce、Pr、Nd、Pm、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Ty、Lu、Y和Sc。
该基于硒与铅化合的硫族化物玻璃组合物体系在SWIR、MWIR和LWIR光谱范围(1.0-15微米)显示了低的dn/dT和低的色散，并且与包含碱性元素的体系相比，更耐水的撞击。
附图说明
参照附图能够更好地理解和领会本发明的各种其它特征以及相应的优点。附图中相同的附图标记标出了各图中同样的或相似的部件，其中：
图1示出了根据本发明的包含校正透镜的双合透镜系统；以及
图2示出了根据本发明的包含由两个玻璃制成的校正透镜的三合透镜系统。
具体实施方式
如上文所述，由于热膨胀和dn/dT，用于红外波长的光学材料在透镜的焦距方面发生了热-诱导的改变。在消色差双合透镜中，色散得以合并，以在2个波长处提供等量效能。为了使透镜消热差(即，降低热效应)，需要使热膨胀系数(CTE)和dn/dT平衡。因此，使用以下公式，技术人员能够估算实现消热差和消色差体系的必要条件：
α(CTE)=1L(DLDT),β=dndt,]]>以及δ=βn-1-α]]>(焦度的热变化)。
双合透镜的功率K等于单个透镜的功率之和，即K1+K2＝K(双合)。对于消色差透镜，K1/V1+k2/V2＝0(即K2＝-K1V2/V1)，其中V表示的是阿贝数。对于消热差透镜，K1δ1+K2δ2＝Kαh，其中αh是外壳材料(即固定透镜的外壳)的热膨胀系数。将上述公式进行结合，可以得到δ2＝[V1(αh-δ1)/V2]+αh。因此，校正的双合透镜优选满足该标准。
图1示出了一个双合透镜，其中，红外透镜1与根据本发明的硫族化物玻璃组合物制得的校正透镜2配对。尽管它们也能够被一个小的气隙分离开，但是红外透镜1与校正透镜2优选熔接在一起。透镜1可由用于红外透镜的任意常用材料制成，例如，ZnSe、ZnS、Ge、GaAs、BaF2以及硫族化物玻璃，优选ZnSe或ZnS。ZnSe红外透镜优选与由根据本发明的硒基玻璃组合物制成的校正透镜配对，因为这些玻璃的透射性能相似。由于类似的原因，ZnS红外透镜优选与由根据本发明的硫基玻璃组合物制成的校正透镜配对。
如图1所示，由于折射率的变化导致了较短波长的焦距变得更短，因此通过红外透镜1的光线发生了色散。之后该光线通过校正透镜2，该校正透镜2通过优先增大第一个透镜在较短波长处产生的焦距来校正光透射，从而抵消了第一个透镜的影响。
图2示出了根据本发明的另一实施方案，其中，为了使焦距留在未受影响的单波长处但是改变系统的色散或热性能以抵消主要聚焦元件的影响，在所述体系中增加了一对透镜。这对现有系统中的校正难题是最有效的。例如，通过插入一个透镜对可以校正了锗-基光学系统中的热散焦，其中该透镜对在室温下具有无穷大的焦距，但是随着温度的增加焦距变为负值，或者随着温度的降低焦距变为正值，从而校正了锗元素所引入的误差。
因此，可以使用中心波长处的总功率为0(无焦点的)但是具有不同的V和δ以在不改变总焦距的情况下校正主透镜的缺陷的两个透镜(一个为负和一个为正)，对现有的透镜进行校正。因此，两个校正透镜的功率相互抵消，即K1+K2+K3＝K1，K2＝-K3(K1为现有透镜的功率，K2和K3为双合透镜的功率)。使用上述公式检查消色差和消热差过程，双合透镜的2个玻璃优选满足以下公式(优先选择小的K2)：[V2V3/V1(V3-V2)＝(αh-δ1)/(δ2-δ3)]。
因此，在图2中，红外透镜1与包含透镜元件2和透镜3(一个功率为负，另一个功率为正)的双合透镜组合使用。与功率为负的透镜元件相比，功率为负的透镜元件的色散(V更小)和δ应当更高。透镜2和透镜3优选是熔接在一起的。透镜1可由用于红外透镜的任意常用材料制成，例如，ZnSe、ZnS、Ge、GaAs、BaF2以及已知的硫族化物玻璃，优选ZnSe或ZnS。透镜2和透镜中的至少一个由根据本发明的硫族化物玻璃组合物制成。其它透镜可由根据本发明的硫族化物玻璃组合物制成，或者由用于红外透镜的任意常用材料制成，例如，ZnSe、ZnS、Ge、GaAs、BaF2以及已知的硫族化物玻璃。例如，透镜1由ZnS制成，透镜2由根据本发明的硫族化物玻璃组合物制成，以及透镜3由ZnSe制成。
示例
可通过以下常规方法充分制备本发明的玻璃：将适量的各成分混合以形成配料组成，之后将该配料组成倒入石英玻璃安瓿，并通过辐射加热(例如，600℃至高达1050℃(取决于所选择的组合物)，通常2-4小时(也取决于组合物和熔融物粘度))，以使其熔化，同时摇晃熔融物以使其搅动并提高均一性。之后通常将安瓿中的玻璃从熔炉移出，使其通过在室温空气下的对流冷却至温度接近于其玻璃转换温度的温度。然后将安瓿和玻璃样品置于温度为比玻璃转换温度高约20℃的加热炉中约2小时，再以30℃/小时的速度冷却。下述实施例与这些步骤相同。
如上文所示，本申请的示例是在石英玻璃安瓿中熔化的。众所周知，硫族化物组合物、特别是基于锗或镓的硫化物的组合物、在其接近其熔化温度时具有高蒸汽压。在熔化过程中产生的压力可超过石英容器的破裂压力，从而导致安瓿的破裂。同样地，与安瓿的热膨胀相比，这些玻璃的热膨胀也相对更大。在玻璃对安瓿的内部的润湿作用的情况下，淬火过程中引起的应力可导致安瓿和/或其中的玻璃铸块的破裂。因此，为了防止破裂，基于安瓿以及玻璃铸块的尺寸和组分的设计，必须合理选择在熔化和淬火操作过程中的温度和加热速度。控制这些因素的需求与仍然能够在淬火时提供足够高的熔化温度和冷却速度共同限制了安瓿和可制备的玻璃样品的尺寸。
相信无需进一步描述，本领域技术人员就能使用前述说明书，最大程度地利用本发明。因此，下述优选的具体实施方案应被理解为仅仅是示例性的，而不应当被理解为是对说明书剩余部分在任何方面的限制。
表1A、1B、1C、1D、1E和1F列出了根据本发明的玻璃组合物的实施例。表1A-1D列出的是硫基玻璃组合物的实施例，表1E和1F列出的是硒基玻璃组合物的实施例。
表1A根据本发明的硫基玻璃组合物(摩尔％)的实施例

表1B根据本发明的硫基玻璃组合物(摩尔％)的其他示例

表1C根据本发明的硒基玻璃组合物(摩尔％)的示例

表1D根据本发明的硒基玻璃组合物(摩尔％)的示例

表1E根据本发明的硒基玻璃组合物(摩尔％)的其他示例

表1F根据本发明的硒基玻璃组合物(摩尔％)的其他示例

通过用本发明的常规或具体描述的反应物和/或操作条件来替换前述实施例的反应物和/或操作条件，也能够成功地重复前述实施例。
根据前述说明书，本领域技术人员能够容易地确定本发明的必要技术特征，并且能够在不偏离其精神和范围的基础上对本发明进行各种变化和改进，以使其适用于各种用途和环境。
本文所引用的所有的申请、专利及出版物的全部公开内容，均以引用的方式并入本文中。

资源描述

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1、(10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请号 201380020943.4 (22)申请日 2013.04.19 13/452,271 2012.04.20 US C03C 3/32(2006.01) G02B 3/00(2006.01) (71)申请人肖特公司地址美国纽约州 (72)发明人内森亚伦卡莉 (74)专利代理机构北京思益华伦专利代理事务所 ( 普通合伙 ) 11418 代理人赵飞郭红丽 (54) 发明名称校正透射近、中和远 - 红外光谱的透镜的色差和热像差的玻璃 (57) 摘要本发明涉及一种用于消除热效应和色差效应的透镜系统中的硫族化物玻璃组合物。

2、，以及由此提供了一种消色差和消热差的光学元件，其能在很宽的温度范围内有效保持消色差性能。所述玻璃组合物是基于锗、砷和 / 或镓的硫化物的，并可进一步包含( 例如 ) 银、锌或碱金属的卤化物。或者，所述玻璃组合物是基于镓以及优选锗的硒化物的，并且包含 ( 例如 ) 锌、铅或碱金属的氯化物或溴化物。 (30)优先权数据 (85)PCT国际申请进入国家阶段日 2014.10.20 (86)PCT国际申请的申请数据 PCT/US2013/037395 2013.04.19 (87)PCT国际申请的公布数据 WO2013/159009 EN 2013.10.24 (51)。

3、Int.Cl. (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请权利要求书6页说明书15页附图2页 (10)申请公布号 CN 104411649 A (43)申请公布日 2015.03.11 CN 104411649 A 1/6 页 2 1. 一种硫族化物玻璃组合物，其包含 ( 以总摩尔数的摩尔计 ) ： (a) 其中， Hal 氟、氯、溴和 / 或碘， R1 Li、 Na、 K、 Rb 和 / 或 Cs， R2 Ag 和 / 或 Cu， M1 Mg、 Ca、 Sr 和 / 或 Ba， M2 Zn、 Cd、 Hg 和 / 或 Pb，以及 Ln La、 Ce、 Pr、 N。

4、d、 Pm、 Sm、 Eu、 Gd、 Tb、 Dy、 Ho、 Er、 Tm、 Ty、 Lu、 Y 和 Sc ；或者 (b) 权利要求书 CN 104411649 A 2 2/6 页 3 其中， Hal1氯和 / 或溴， R1 Li、 Na、 K、 Rb 和 / 或 Cs， R2 Ag 和 / 或 Cu， M1 Mg、 Ca、 Sr 和 / 或 Ba， M2 Zn、 Cd、 Hg 和 / 或 Pb，以及 Ln La、 Ce、 Pr、 Nd、 Pm、 Sm、 Eu、 Gd、 Tb、 Dy、 Ho、 Er、 Tm、 Ty、 Lu、 Y 和 Sc ；以及其中，在 (a) 和 (b) 。

5、的每一个中，镓的一部分可被铟取代，以及在 (a) 中，砷的一部分可被锑取代。 2. 根据权利要求 1 所述的硫族化物玻璃组合物，其中，所述组合物包含 ( 以摩尔计 ) ： 3. 根据权利要求 1 所述的硫族化物玻璃组合物，其中，所述组合物包含 ( 以摩尔权利要求书 CN 104411649 A 3 3/6 页 4 计 ) ： 4. 根据权利要求 2 所述的硫族化物玻璃组合物，其中，所述组合物包含 ( 以摩尔计 ) ： 5. 根据权利要求 3 所述的硫族化物玻璃组合物，其中，所述组合物包含 ( 以摩尔计 ) ：权利要求书 CN 104411649。

6、 A 4 4/6 页 5 6.根据权利要求2所述的硫族化物玻璃组合物，其中，所述组合物包含58.00-75.00摩尔的硫。 7. 根据权利要求 2 或权利要求 6 所述的硫族化物玻璃组合物，其中，所述组合物包含 0-20.00 摩尔的镓。 8.根据权利要求2、 6或7中的任意一项所述的硫族化物玻璃组合物，其中，所述镓的一部分可被铟取代。 9.根据权利要求2和6-8中的任意一项所述的硫族化物玻璃组合物，其中，所述组合物包含 35.00-40.00 摩尔的砷。 10. 根据权利要求 2 和 6-9 中的任意一项所述的硫族化物玻璃组合物，其中，所述砷的一部分可被锑取代。。

7、11.根据权利要求2和6-10中的任意一项所述的硫族化物玻璃组合物，其中，所述组合物包含 0-25.00 摩尔的锗。 12.根据权利要求2和6-11中的任意一项所述的硫族化物玻璃组合物，其中，所述组合物包含 0-10.00 摩尔的 Hal。 13. 根据权利要求 3 所述的硫族化物玻璃组合物，其中，所述组合物包含 35.00-65.00 摩尔的硒。 14.根据权利要求3或权利要求13所述的硫族化物玻璃组合物，其中，所述组合物包含 15-25.00 摩尔的锗。 15. 根据权利要求 3、 13 或 14 所述的硫族化物玻璃组合物，其中，所述组合物包含 5-22.00 摩尔。

8、的镓。 16. 根据权利要求 3 和 13-15 中的任意一项所述的硫族化物玻璃组合物，其中，所述镓的一部分可被铟取代。 17. 根据权利要求 3 和 13-16 中的任意一项所述的硫族化物玻璃组合物，其中，所述组权利要求书 CN 104411649 A 5 5/6 页 6 合物包含 5-15.00 摩尔的 Hal1。 18. 一种夜视设备，其包括：红外光学元件、影像增强器或加强器、以及磷光或荧光显示器，其特征在于：所述红外光学元件包括由根据权利要求 1-17 中任意一项所述的硫族化物玻璃组合物制成的透镜。 19. 一种红外或热成像系统，包括：红外。

9、光学元件、用于探测红外光并将其转换为电信号的多个热传感器、以及将电信号转换为视觉影像的信号处理单元，其特征在于：所述红外光学元件包括由根据权利要求 1-17 中任意一项所述的硫族化物玻璃组合物制成的透镜。 20. 一种双合透镜，包括：与校正透镜配对的红外透镜，其中，所述红外透镜由 ZnSe、 ZnS、 Ge、 GaAs、 BaF2或硫族化物玻璃制成、以及所述校正透镜由根据权利要求 1-17 中任意一项所述的硫族化物玻璃组合物制成。 21. 一种红外透镜系统，包括：第一红外透镜，以及包含校正透镜对的焦点校正双合透镜，其中，所述第一红外透镜由 ZnSe、。

10、ZnS、 Ge、 GaAs、 BaF2或硫族化物玻璃制成，所述校正透镜对中的一个的功率为正而另一个的功率为负，以及所述校正透镜对中的至少一个由根据权利要求 1-17 中任意一项所述的硫族化物玻璃组合物制成。 22. 根据权利要求 1、 2、 4 和 6-12 中的任意一项所述的包含 S 的硫族化物玻璃组合物，其中，所述玻璃组合物可任选地进一步包含 Se，以及所述 Se/S 的比值为最高 1.0。 23. 根据权利要求 1、 3、 5 和 13-17 中的任意一项所述的包含 Se 的硫族化物玻璃组合物，其中，所述玻璃组合物可任选地进一步包含 S，以及所述 S/Se 的比值为。

11、最高 1.0。 24. 根据权利要求 22 或 23 所述的硫族化物玻璃组合物，其中， S 的量与 Se 的量相加所得到的和大于 2 倍的 Ge 的量与 1.5 倍的 Ga 的量相加所得到的和。 25. 一种硫族化物玻璃组合物，其包含 ( 以摩尔计 ) ：其中， Hal 氟、氯、溴和 / 或碘 ( 优选 Br 和 / 或 I，其 Br/I 的比值为 0-0.8)，权利要求书 CN 104411649 A 6 6/6 页 7 R1 Li、 Na、 K、 Rb 和 / 或 Cs， R2 Ag 和 / 或 Cu， M1 Mg、 Ca、 Sr 和 / 或 Ba， M2 Zn、。

12、Cd 和 / 或 Hg， Ln La、 Ce、 Pr、 Nd、 Pm、 Sm、 Eu、 Gd、 Tb、 Dy、 Ho、 Er、 Tm、 Ty、 Lu、 Y 和 Sc。权利要求书 CN 104411649 A 7 1/15 页 8 校正透射近、中和远 - 红外光谱的透镜的色差和热像差的玻璃技术领域 0001 本发明涉及一种能够用于制造以下光学透镜的玻璃组合物，所述光学透镜校正用于透射近-、中-和/或远-红外光谱范围内、并且优选也在至少一部分可见光谱范围内、的光线的透镜的光学像差，特别是色差和热效应导致的像差。背景技术 0002 红外透镜在近 - 红外光谱范围 ( 。

13、例如 700nm 至 1.8m)、中 - 红外光谱范围 ( 例如 3.0-5.0m) 和 / 或远 - 红外光谱范围 ( 例如 8.0-13.0m) 内透射光线。通常，红外透镜 (IR 透镜 ) 的特征是在 SWIR、 MWIR 或 LMIR 内、即短波 (SWIR) 区 ( 波长为 1-3m)、中波 (MWIR) 区 ( 波长为 3-5m) 和长波 (LWIR) 区 ( 波长为 8-12m) 内透射光线。红外透镜在包括微光 ( 夜视 ) 成像仪 ( 例如夜视镜 )、热成像仪以及能够看穿遮蔽物 ( 例如雾、烟、尘埃 ) 的系统中应用广泛。 0003 夜视设备，例如夜视镜。

14、，通常依靠的是可见光谱范围和近 - 红外光谱范围内的弱反射光。这些设备利用的是可收集通过透镜的可见光和红外光并放大所述光线的影像增强器，来产生可见像。夜视镜通常包括：在可见光谱范围和近-红外光谱范围内透射光线的红外物镜、放大光子并将其转换为电子的影像增强器或加强器、以及接收电子并产生放大影像的磷光或荧光显示器。例如可参见 Filipovich(US 4,653,879)。 0004 热成像仪利用的是发射的红外光，特别是发射的热能，而不是反射的红外光。因此，通常在中 - 红外光谱范围和 / 或远 - 红外光谱范围使用热成像仪。例如，人、动物以及正在运转的机器。

15、自身产生的热量，该热量以红外辐射的方式发射出去。其它物体、岩石和建筑物吸收来自 ( 例如 ) 太阳的热量，之后将该热量以红外光的形式辐射出去。因此，出于监控、安全保障的目的，热成像仪在民用和军事领域应用广泛，例如，记录人和车辆的影像、测定过热点、监测工业机械和加工设备。 0005 红外或热成像系统通常包括：包含用于收集并聚焦所透射的红外光的 IR 透镜的光学器件、用于探测红外光并将其转换为电信号的多个热传感器、以及将电信号转换为视觉影像的信号处理单元。例如可参见 lzumi(US 7,835,071)。 0006 包括红外透镜的光学透镜易受到几种光学像差。

16、的影响。例如，大部分成像系统需要将具有许多波长的光聚焦到距离透镜相同距离的焦点上。但是，所有已知材料的折射率是根据波长函数变化。折射率的这种变化、被称为色散、产生了像差，该像差被称为色差，有时也被称为彩色镶边 (color fringing)。 0007 有两种类型的色差。由于透镜的焦距是根据折射率的函数变化，因此透镜透射的不同波长光具有不同的焦距，结果产生了纵向色差或轴向色差。因此，多波长光并不聚焦于相同的焦面。所以，例如，蓝光的焦距比红光的焦距短。 0008 当不同波长光被透镜差异性放大时，产生了横向色差。因此，波长将在沿着相同焦面的不同位置处聚。

17、焦。说明书 CN 104411649 A 8 2/15 页 9 0009 克服色差的一个方法是使用多个透镜，以削弱折射率色散对影像的影响。通过将具有不同色散特性的两种不同的透镜材料进行组合，从而制得消色差透镜或消色差双合透镜。消色差透镜的作用是使两种不同波长光均聚焦到同一焦面，从而降低了色差。 0010 复消色差透镜包含多种材料，其设计成将三种或以上的波长光聚焦到相同平面。这样的透镜能够对色差进行更好的校正，并且也降低了球面像差 ( 即，当通过透镜的光线在透镜的边缘的折射多于其在透镜中心时所产生的像差)。因此，使用这样的双合或三(或以上 ) 合透镜能够减少色差现。

18、象，从而改善光学系统的显色性。 0011 对于主要透射可见光谱的透镜而言，使用双合透镜或三合透镜是习惯作法。技术人员能够从大范围的可用玻璃类型中，选择两种、或在很多情况下三种乃至以上的材料，并调整透镜的设计以得到所需的光学性能。但是，对于红外透镜而言，这样的多个透镜排列的设计更加困难。在中-以及远-红外光谱范围具有透过性的光学材料的数目是非常有限的。当要求同时具备在可见区 (400nm 至 800nm) 或近 - 红外区 (700nm 至 1.8m) 的透过性以及在中 - 红外区 (3.0-5.0m) 和 / 或远 - 红外区 (8.0-13.0m) 的透过性时，。

19、这样的设计甚至更加复杂。 0012 除了色散以外，大部分红外 - 透过性材料的折射率的温度依赖性很强，并且有很高的热膨胀系数。这两个因素都引起了透镜的焦距随着温度的变化而变化，从而导致了热散焦。因此，除了通过提供消色差红外透镜系统来解决色差的问题以外，也希望能够提供其光学性能相对于温度变化稳定的消热差红外透镜系统。 0013 有关现有技术中试图实现红外透镜系统的消热差的描述例如可参见文献 Jamieson,T.H,Athermalization of Optical instruments from the Optomechanical Viewpoint,Proc.SPI。

20、E,CR.43,131(1992).。 0014 此外， Arriola(US 5,737,120) 公开了一种消色差和消热差的双元件物镜，该物镜透射长波红外(LWIR)光谱区(8-12m)内的光线。该物镜的一个透镜元件由硒化锌(ZnSe) 制成，并且具有正的光学功率。另一个透镜元件由锗(Ge)制成，并且具有负的光学功率。正的透镜元件的热光系数 (dn/dT 更低 ) 低于负的透镜元件。热光系数的这种差异提供了该透镜系统的消热差，而非是色彩校正。为了提供色彩校正， Arrioia 在任一透镜元件的一个表面附加了衍射光学表面。 0015 从光学的角度来看，就试图满足消色差。

21、和消热差复合 IR 透镜的要求而言，银 (Ag)、铊 (Tl) 以及碱金属 (Na、 K、 Rb 和 Cs) 的卤化物 (F、 Cl、 Br 和 I) 是有吸引力的材料。但是，这些材料的机械耐久性极低，毒性高以及在为碱金属的情况下对湿度高度敏感。因此，使用这些材料通常被看作是不切实际的。 0016 其它可能能够满足所需条件的多晶材料包括：碱土金属 (Ca、 Sr、 Ba) 与氟的多晶化合物、以及锌 (Zn) 与 IV 族元素 “硫族化物” (S、 Se) 的化合物。已知这些材料具有足够的化学和机械耐久性。但是，它们特有的折射率和色散的组合使得其不适合用于实际的消色差。

22、光学器件。而且，氟化物在波长超过 10m 时常常缺乏足够的透射性。由 IV 族元素 (Si 和 Ge) 组成的本征半导体材料，或者 III 族和 V 族元素的化合物 ( 例如 GaAs 和 InSb)，并不能同时提供足够的中 / 远 - 红外的透过性以及可见 / 近 - 红外的透过性。 0017 由于晶体化合物的化学成分是不变的，因此在双元件透镜系统中，是不可能通过改变其成分而调整它们的性能以实现消色差性能的。另一方面，能够提供红外和可见光透说明书 CN 104411649 A 9 3/15 页 10 过性的玻璃是有可能通过成分调整 (compositional tail。

23、oring)，而被用于平衡复合 IR 透镜中其它玻璃或晶体材料的色差效应 (chromatic effects)。但是，迄今为止，还没有获得其性能能够被调整到满足用于宽波段光学器件的消色差和消热差的光学元件的要求的玻璃。使用大量晶体化合物、常使用大于 5 个独立光学元件、有可能实现消色差和消热差的性能。但是，由于增大机械复杂程度、以及需要许多专门设计的防反射涂层，这样的设计价格高昂，或者由于在各个界面上存在大量反射损失，这样的设计性能不佳。此外，大部分可用的晶体材料、例如 KBr 或 KRS5( 溴碘化铊； TlBr-TlI)、的机械和化学稳定性差，并。

24、且可能具有高的毒性。发明内容 0018 因此，本发明的一个方面提供了用于透镜系统的玻璃组合物，特别是硫族化物玻璃组合物，所述透镜系统能够同时平衡在一个复合光学元件内的多个透镜的热效应和色差效应，以获得在很宽的温度范围内能有效保持消色差性能的红外光学系统，优选适用于在宽波段的光学器件中的红外光学系统。 0019 在说明书和随附的权利要求书的进一步的研究的基础上，本发明的更多方面和优点对于本领域技术人员而言是显而易见的。 0020 根据本发明的一个方面，提供了一种基于硫与锗、砷和 / 或镓化合的玻璃组合物，其可以进一步包含：银、铜 (Cu+1)、镉、锌、铅。

25、 (Pb+2)、碱金属、碱土金属或稀土金属的卤化物，其中，所述玻璃组合物透射近 -、中 - 和 / 或远 - 红外光。所述基于硫与锗、砷和 / 或镓化合的玻璃体系提供了具有相对较低折射率的组合物。而且，尽管其在近 - 和远 - 红外光区的折射率色散可能高，但是这些玻璃组合物在中 - 红外光谱范围显示出了相对较低的折射率色散。可选的卤化物不仅提供了增强玻璃的红外线透过性的能力，而且提供了有助于控制折射率色散和热膨胀的能力。 0021 根据本发明的另一方面，提供了一种基于硫与锗、砷和 / 或镓化合的硫族化物玻璃组合物，其包含 ( 以摩尔计 ) ：说明书 CN。

26、 104411649 A 10 4/15 页 11 其中， Hal 氟、氯、溴和 / 或碘， R1 Li、 Na、 K、 Rb 和 / 或 Cs， R2 Ag 和 / 或 Cu， M1 Mg、 Ca、 Sr 和 / 或 Ba， M2 Zn、 Cd、 Hg 和 / 或 Pb， Ln La、 Ce、 Pr、 Nd、 Pm、 Sm、 Eu、 Gd、 Tb、 Dy、 Ho、 Er、 Tm、 Ty、 Lu、 Y 和 Sc ；以及其中，镓的一部分可被铟取代，以及砷的一部分可被锑取代。 0022 当基于硫与锗、砷和 / 或镓化合的玻璃体系的厚度为 10mm 时，优选可透射至少 75的波长为。

27、500nm 至 11000nm 的入射光，更优选至少 70的波长为 650nm 至 12000nm 的入射光，特别优选至少 70的波长为 500nm 至 14000nm 的入射光。 0023 优选在 500nm 至 11000nm 的波长处，更优选在 650nm 至 12000nm 的波长处，特别优选在 500nm 至 14000nm 的波长处，基于硫与锗、砷和 / 或镓化合的玻璃体系的消光系数为 0.1cm-1。 0024 根据本发明的另一方面，提供了一种基于硒与镓化合的玻璃组合物，其包含：大量的银、铜 (Cu+1)、镉、锌、汞、铅 (Pb+2)、碱金属。

28、、碱土金属或稀土金属的氯化物和 / 或溴化物，其中，所述玻璃组合物透射近 -、中 - 和 / 或远 - 红外光。这些玻璃提供了增强的红外线透射能力、以及更低的远 - 红外色散，但是，为了实现高的可见光透射能力，需要添加明显更多的卤化物。 0025 根据本发明的另一方面，提供了一种基于硫与镓以及任选的锗化合的硫族化物玻璃组合物，其包含 ( 以摩尔计 ) ：说明书 CN 104411649 A 11 5/15 页 12 其中， Hal1氯和 / 或溴， R1 Li、 Na、 K、 Rb 和 / 或 Cs， R2 Ag 和 / 或 Cu， M1 Mg、 Ca、 Sr 。

29、和 / 或 Ba， M2 Zn、 Cd、 Hg 和 / 或 Pb， Ln La、 Ce、 Pr、 Nd、 Pm、 Sm、 Eu、 Gd、 Tb、 Dy、 Ho、 Er、 Tm、 Ty、 Lu、 Y 和 Sc ；以及其中，镓的一部分可被铟取代。 0026 当基于硒与镓化合并且包含氯化物或溴化物的玻璃体系的厚度为 10mm 时，优选可透射至少 75的波长为 500nm 至 11000nm 的入射光，更优选至少 70的波长为 650nm 至 12000nm 的入射光，特别优选至少 70的波长为 500nm 至 14000nm 的入射光。 0027 优选在 500nm 至 11000nm。

30、的波长处，更优选在 650nm 至 12000nm 的波长处，特别优选在 500nm 至 14000nm 的波长处，基于硒与镓化合并且包含氯化物或溴化物的玻璃体系的消光系数为 0.1cm-1。 0028 对于硫基组合物和硒基组合物而言，除了良好的化学和机械耐久性以及所希望得到的光透射性以外，其最令人感兴趣的性能是折光率色散、热膨胀系数、以及折射率的热依赖性。 0029 折光率色散优选尽可能低。折光率色散的量是通过可见光中的阿贝数 Vd来计量的，其中 Vd的计算方法为： Vd (nd-1)/(nF-nC)，其中， nd、 nF和 nC为物质在 d 谱线、 F 谱线。

31、、 C 谱线(F谱线： 486.13nm， d谱线： 587.56nm， C谱线： 656.27nm)的折射率。通常使用在3000、 4000 和 5000nm 处的指标，来计算中 - 红外光谱范围 (3-5m) 的阿贝数；而使用在 8000、 10000 和 12000nm 处的指标，来计算远 - 红外光谱范围 (8-12m) 的阿贝数。 0030 通常，阿贝数越高，折光率色散越低。根据本发明的玻璃组合物在可见光谱范围的阿贝数优选为至少 15，例如 20-30，更优选大于 25。在中 - 红外光谱范围内，所述玻璃的阿贝数优选为至少 100，例如 100-30。

32、0，更优选为至少 180，特别优选为大于 200。在远 - 红外光谱范围内，所述玻璃的阿贝数优选为至少 60，例如 60-185，更优选为至少 100，特别优选为大于 120。说明书 CN 104411649 A 12 6/15 页 13 0031 类似地，根据本发明的玻璃组合物的热膨胀系数也优选尽可能低。因此，根据本发明的玻璃的热膨胀系数优选小于 5010-6/K，例如 1510-6/K-2510-6/K。 0032 折射率的热依赖性也是优选尽可能低，其中折射率的热依赖性以 dn/dT( 折射率的温度系数 ) 来计量。因此，根据本发明的玻璃的 dn/dT。

33、值优选为小于 3010-6/K，例如， 510-6/K-3010-6/K。 0033 根据本发明的一个方面，提供了一种基于硫与锗、砷和 / 或镓化合的玻璃组合物，其包含 ( 以摩尔计 ) ：其中， Hal 氟、氯、溴和 / 或碘， R1 Li、 Na、 K、 Rb 和 / 或 Cs， R2 Ag 和 / 或 Cu， M1 Mg、 Ca、 Sr 和 / 或 Ba， M2 Zn、 Cd、 Hg 和 / 或 Pb， Ln La、 Ce、 Pr、 Nd、 Pm、 Sm、 Eu、 Gd、 Tb、 Dy、 Ho、 Er、 Tm、 Ty、 Lu、 Y 和 Sc。 0034 根据另一方面，本。

34、发明包括一种基于硫与锗、砷和 / 或镓化合的玻璃组合物，其包含 ( 以摩尔计 ) ：说明书 CN 104411649 A 13 7/15 页 14 0035 根据本发明的另一方面，提供了一种基于硒与镓化合的玻璃组合物，该玻璃组合物包含 ( 以摩尔计 ) ：其中， Hal1氯和 / 或溴， R1 Li、 Na、 K、 Rb 和 / 或 Cs， R2 Ag 和 / 或 Cu，说明书 CN 104411649 A 14 8/15 页 15 M1 Mg、 Ca、 Sr 和 / 或 Ba， M2 Zn、 Cd、 Hg 和 / 或 Pb，以及 Ln La、 Ce、 Pr、 Nd。

35、、 Pm、 Sm、 Eu、 Gd、 Tb、 Dy、 Ho、 Er、 Tm、 Ty、 Lu、 Y 和 Sc。 0036 根据另一方面，提供了一种基于硒与镓化合的玻璃组合物，其包含 ( 以摩尔计 ) ： 0037 以总摩尔数计 ( 例如，当不包含 In 和 Sb 时，以 S、 Ga、 As、 Ge、 R1、 R2、 M1、 M2、 Ln 和 Hal 的总摩尔数计 )，所述的硫基组合物中硫的含量为 58.00-90.00 摩尔，优选为 58.00-75.00 摩尔。根据另一方面，根据本发明的硫基玻璃组合物包含 65.00-75.00 摩尔的硫，例如 60.00-65.00 摩尔的。

36、硫、或 70.00-75.00 摩尔的硫、或 65.00-70.00 摩尔的硫。 0038 同样地，以总摩尔数计 ( 例如，以 S、 Ga、 As、 Ge、 R1、 R2、 M1、 M2、 Ln 和 Hal 的总摩尔数计 )，所述的硫基组合物中的镓的含量为 0-25.00 摩尔。根据另一方面，根据本发明的硫基玻璃组合物包含 0-20.00 摩尔的镓，例如 0-10.00 摩尔的镓、或 5.00-15.00 摩尔的镓、或 5.00-10.00 摩尔的镓、或 6 摩尔、 7 摩尔、 8 摩尔或 9 摩尔的镓。 0039 根据另一方面，根据本发明的硫基玻璃组合物中的一部。

37、分镓可以被铟取代，特别是在更低的可见光透射性能够被接受的情况下。铟的存在倾向于降低可见光的透射性。但是，以总摩尔数计 ( 例如，以 S、 Ga、 In、 As、 Ge、 R1、 R2、 M1、 M2、 Ln 和 Hal 的总摩尔数计 )，镓和铟的总量仍然优选为 0-25 摩尔。例如，根据本发明的硫基玻璃组合物可包含 0-5 摩尔的铟和 20-25 摩尔的镓，或者 0-12 摩尔的铟和 0-12 摩尔的镓，或者 20-25 摩尔的铟和 0-5 摩尔的镓。 0040 以总摩尔数计 ( 例如，以 S、 Ga、 As、 Ge、 R1、 R2、 M1、 M2、 Ln 和 Hal。

38、的总摩尔数计 )，硫基玻璃组合物中的砷的含量为 0-40.00 摩尔。根据另一方面，根据本发明的硫基玻璃组合物例如包含 0-10.00 摩尔的砷、或 10.00-25.00 摩尔的砷、或 25.00-35.00 摩尔的说明书 CN 104411649 A 15 9/15 页 16 砷、或 35.00-40.00 摩尔的砷。 0041 根据另一方面，根据本发明的硫基玻璃组合物中的一部分砷可以被锑取代，特别是在更低的可见光透射性能够被接受的情况下。锑的存在倾向于降低可见光的透射性。但是，以总摩尔数计 ( 例如，以 S、 Ga、 As、 Sb、 Ge、 R1、 R2。

39、、 M1、 M2、 Ln 和 Hal 的总摩尔数计 )，砷和锑的总量仍然优选为 0-40.00 摩尔。例如，根据本发明的硫基玻璃组合物可包含 0-10 摩尔的锑和 0-30 摩尔的砷、或者 0-20 摩尔的锑和 0-20 摩尔的砷、或者 0-30 摩尔的锑和 0-10 摩尔的砷。 0042 以总摩尔数计 ( 例如，以 S、 Ga、 As、 Ge、 R1、 R2、 M1、 M2、 Ln 和 Hal 的总摩尔数计 )，硫基组合物中锗的含量为 0-35.00 摩尔。根据另一方面，根据本发明的硫基玻璃组合物包含 0-25.00 摩尔的锗，例如 5.00-25.00 摩尔的锗、。

40、或 10.00-20.00 摩尔的锗、或 20.00-25.00 摩尔的锗。 0043 以总摩尔数计 ( 例如，以 S、 Ga、 As、 Ge、 R1、 R2、 M1、 M2、 Ln 和 Hal 的总摩尔数计 )，硫基组合物中镓、砷、锗的总含量为 10.00-42.00 摩尔。根据另一方面，根据本发明的硫基玻璃组合物例如包含总含量为 20.00-40.00 摩尔、或 25.00-40.00 摩尔、或 30.00-40.00 摩尔的镓、砷、锗。 0044 以总摩尔数计 ( 例如，以 S、 Ga、 As、 Ge、 R1、 R2、 M1、 M2、 Ln 和 Hal 的总摩尔。

41、数计 )，硫基组合物中的卤素 (Hal) 的含量为 0-13.5 摩尔。根据另一方面，根据本发明的硫基玻璃组合物包含 0-10.00 摩尔的 Hal，例如 1.00-10.00 摩尔的 Hal、或 2.00-9.00 摩尔的 Hal、或 3.00-5.00 摩尔的 Hal。 0045 卤化物的选择能够影响玻璃组合物的临界冷却速度。卤化物M2Hal2(M2Zn、 Cd或 Pb) 和 R2Hal(R2 Ag 或 Cu) 通常能够以更低的冷却速度制备玻璃，因此是优选的。而用卤化物 R1Hal(R1 Li、 Na、 K、 Rb 或 Cs) 和 M1Hal2(M1 Mg、 Ca、 S。

42、r 或 Ba) 制备的玻璃倾向于需要更快速冷却。在给定的冷却速度下，与 R1Hal 和 M1Hal2相比，使用卤化物 M2Hal2和 R2Hal 能够获得更高的卤素总含量。 0046 在改进可见光的透射性以及短波长色散 ( 通过 Kramers-Kronig 关系相联系 ) 方面，添加氯是最有效的。在增加热膨胀以及由此降低 dn/dT( 通过 Lorenz-Loreniz 关系相联系 ) 方面，添加溴的效果略优于氯。溴也可略微增加红外线透射性，但是溴的增加可见光 / 近红外光谱透射性的效果要低于氯。碱性元素的特性也会影响热膨胀。相比于更小的离子 (Li)，更大的碱离子 (C。

43、s) 通常倾向于增大热膨胀。另一方面，碱性元素的特性对透射性或色散的影响非常有限。 0047 以总摩尔数计(例如，以Se、 Ga、 Ge、 R1、 R2、 M1、 M2、 Ln和Hal1的总摩尔数计，或以Se、 Ga、 In、 Ge、 R1、 R2、 M1、 M2、 Ln 和 Hal1的总摩尔数计 )，硒基组合物中硒的含量为 30.00-68.00 摩尔。根据另一方面，根据本发明的硒基玻璃组合物包含 30.00-65.00 摩尔的硒，例如， 30.00-60.00 摩尔的硒，或 30.00-55.00 摩尔的硒，或 30.00-40.00 摩尔的硒，或 40.00-55.。

44、00 摩尔的硒。 0048 以总摩尔数计 ( 例如，以 Se、 Ga、 Ge、 R1、 R2、 M1、 M2、 Ln 和 Hal 的总摩尔数计 )，硒基组合物中的锗的含量为 0-25.00 摩尔。根据另一方面，根据本发明的硒基玻璃组合物包含 15-25.00 摩尔的锗，例如， 15.00-20.00 摩尔的锗，或 20.00-25.00 摩尔的锗，或 19.00-23.00 摩尔的锗。需要指出的是，优选在硒基组合物中添加锗，因为其倾向于防止说明书 CN 104411649 A 16 10/15 页 17 相分离。如果其中不含有锗，那么应当使用大量的 ( 例如 ) 氯。

45、 / 溴来防止相分离。 0049 同样地，以总摩尔数计 ( 例如，以 Se、 Ga、 Ge、 R1、 R2、 M1、 M2、 Ln 和 Hal 的总摩尔数计 )，硒基组合物中的镓的含量为 5-30.00 摩尔。根据另一方面，根据本发明的硫基玻璃组合物包含 5-22.00 摩尔的镓，例如 5-20.00 摩尔的镓、或 5.00-15.00 摩尔的镓、或 5.00-10.00 摩尔的镓、或 6 摩尔、 7 摩尔、 8 摩尔或 9 摩尔的镓。 0050 根据另一方面，根据本发明的硒基玻璃组合物中的一部分镓可以被铟取代，特别是在更低的可见光透射性能够被接受的情况下。铟的存在倾。

46、向于降低可见光的透射性。但是，例如，以 Se、 Ga、 In、 Ge、 R1、 R2、 M1、 M2、 Ln 和 Hal1的总摩尔数计，镓和铟的总量仍然优选为 5-30.00 摩尔。例如，根据本发明的硫基玻璃组合物可包含 0-10 摩尔的铟和 20-30 摩尔的镓、或者 5-15 摩尔的铟和 5-15 摩尔的镓、或者 20-30 摩尔的铟和 0-10 摩尔的镓。 0051 以 Se、 Ga、 Ge、 R1、 R2、 M1、 M2、 Ln 和 Hal1的总摩尔数计，硒基组合物中的镓和锗的总含量优选为 20.00-40.00 摩尔。根据另一方面，根据本发明的硫基玻璃组合物例。

47、如包含总含量为 21.00-40.00 摩尔、或 25.00-35.00 摩尔、或 25.00-30.00 摩尔的镓、砷、锗。 0052 以 Se、 Ga、 In、 Ge、 R1、 R2、 M1、 M2、 Ln 和 Hal1的总摩尔数计，硒基组合物中的 Hal1的含量为 5-25 摩尔。根据另一方面，根据本发明的硫基玻璃组合物包含 5-15.00 摩尔的 Hal1，例如 5.00-10.00 摩尔的 Hal1、或 6.00-9.00 摩尔的 Hal1、或 7.00-9.00 摩尔的 Hal1。 0053 如上文所述，卤化物的选择能够影响玻璃组合物的冷却速度。卤化物 M2。

48、Hal2(M2 Zn、 Cd、 Hg 或 Pb) 和 R2Hal(R2 Ag 或 Cu) 通常以更低的冷却速度制备玻璃，因此是优选的，而用卤化物 R1Hal(R1 Li、 Na、 K、 Rb 或 Cs) 和 M1Hal2(M1 Mg、 Ca、 Sr 或 Ba) 制备的玻璃倾向于需要更快速冷却。在给定的冷却速度下，与 R1Hal 和 M1Hal2相比，使用卤化物 M2Hal2和 R2Hal 能够获得更高的卤素总含量。 0054 如上文所述，在改进可见光的透射性以及短波长色散(通过Kramers-Kronig关系相联系 ) 方面，添加氯是最有效的。在增加热膨胀以及 dn/dT( 二者通过 Lorenz-Loreniz 关系相联系 ) 方面，添加溴的效果略优。溴的增加透射性的效果也略高于氯，但是，溴对可见光透射性的影响要低于氯。碱性元素的特性也会影响热膨胀。相比于更小的离子 (Li)，更大的碱离子 (Cs) 通常倾向于增大热膨胀。另一方面，碱性元素的特性对透射性或色散的影响非常有限。但是，当需要大量的卤素 (Hal) 时， Cs 要优于 Na 和 K。 0055 根据另一方面，硫基组合物中进一步包含硒，对于组合物而言可以是有利的。同样地，硒基组合物中进一步包含硫，对于组合物而言可以是有利的。硫和硒的组合提高了玻璃的稳定性，。

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