近日，我室研究生郑文峰（第一作者）和刘自军研究员（通讯作者）、沈祥研究员（通讯作者）在Journal of the American Ceramic Society（IF=4.186）期刊上发表了题为“Customized linear refractive index GRIN prepared by rapid sintering of multilayer chalcogenide glass powders”的论文。文章链接：https://doi.org/10.1111/jace.19780。

       近年来，军用探测和制导设备以及民用安全监控摄像机对红外热成像模块的需求出现了爆炸式增长。不断的设备迭代要求成像模块更紧凑，同时保持或提高性能在这方面，紧凑型成像系统需要具有高折射率和消色差特征的透镜来提高图像质量，而传统的均匀折射率透镜没有这些特性。梯度折射率透镜近年来已成为紧凑成像和消色度成像领域的研究热点。目前的研究重点是开发GRIN材料和改进制备技术。

       本研究采用火花等离子烧结法制备了多层硫系玻璃（ChGs）粉末的红外GRIN材料。ChGs粉末来源于Ge20Se80-xTex系列玻璃（x = 0-28 mol%），最大折射率差（Δn）为0.25。相似的玻璃化转变温度（ΔTg < 10℃）促进多层粉末的有效烧结。快速烧结六层、八层和十层不同成分的粉末，每层厚度分别为600、300和200µm。如此微小的层厚使得GRIN材料呈现出接近线性的折射率变化。能谱线扫描较好地表征了GRIN的梯度变化。10层GRIN折射率梯度与拟合目标线的最大偏差仅为±0.016。烧结后的GRIN具有良好的红外透明度，对中波和长波红外成像具有重要意义。

FIGURE 1 (A) Schematic diagram of SPS sintered ChGs powders. Ten layers of ChGs powders with different compositions were stacked axially in a graphite mold, each with a thickness of 200 µm. (B) Schematic diagram of a sintered GRIN sample. ChGs, chalcogenide glass; GRIN, gradient refractive index.

FIGURE 2 Cross-sectional high-resolution SEM images of 6- (A), 8- (B), and 10-layer (C) powder-sintered GRIN. GRIN, gradient refractive index.

FIGURE 3 (A) Te elemental distribution (blue dots) and corresponding refractive index distribution (red line) for six-layer sintered GRIN. (B) Te elemental distribution (black dots), corresponding refractive index distribution (red line), and their linear fitting results (green lines) for 10-layer sintered GRIN. The gradient distribution of the refractive index gradient (black line), the linear fitting results (red line), and their deviation curves (green line) for six-layer (C) and 10-layer (D) sintered GRIN, respectively. GRIN, gradient refractive index.