近日，我室研究生陈晓东（第一作者）和刘自军研究员（通讯作者）等在期刊Optics Express (IF=3.2) 发表了题为“Fabrication and performance of high refractive index achromatic gradient index chalcogenide glass”的研究论文 (Optics Express, 33(4), 7841-7851, 2025, https://doi.org/10.1364/OE.555911)。

       梯度指数（GRIN）玻璃利用一种特殊定制的内部折射率，结合光学元件设计的表面曲率，以增强色差和球差的校正。此外，GRIN技术可以显著提高成像质量，更好地匹配高性能检测器。在红外光学领域，渐变折射率透镜的应用意义在于它为传统光学系统带来了创新性的改进，显著推动了红外成像、传感和光谱分析等应用的发展。通过在单一透镜中实现连续、精确的折射率变化，GRIN透镜能够取代多个传统透镜组合，从而大幅降低系统重量和体积，提高设备的集成度和便携性；同时，其独特的折射率渐变设计使得光学设计师可以更灵活地校正像差和其他光学畸变，优化系统的成像质量和传输效率，特别是在中远红外波段内实现宽带、高透过率的性能表现。

       因此，本研究制备了一系列高折射率玻璃，在中波和长波红外光谱中均表现出良好的透光率。这些玻璃也显示出类似的玻璃化转变温度，满足热压扩散过程的要求。成功制备了扩散长度为10 mm的GRIN玻璃，并使其内部的GRIN轮廓弯曲。通过Zemax软件对制备的GRIN玻璃进行仿真，在更轻更薄的条件下，GRIN透镜有效地限制了光斑的扩散，均方根半径限制在小于波长的一半，从而有效地纠正了色差。本研究为光学工程师的红外光学设计提供了更多的材料选择，并为色差校正提供了新的方法。

图1 热压扩散制备GRIN玻璃示意图

图2 GRIN透镜仿真布局图