2025年3月8日，国际权威期刊《Materials & Design》发表了宁波大学红外材料与器件实验室的最新研究成果——“Large-scale As-Sb-S chalcogenide glasses with ultrahigh gradient refractive index”。研究生范培宽为论文第一作者，高成伟副研究员与林常规研究员为共同通讯作者，宁波大学为唯一通讯单位。
红外成像技术在军事侦察、安防监控及医疗诊断等领域具有重要应用，但传统红外光学系统依赖复杂非球面透镜阵列，存在体积大、成本高、集成度低等问题。梯度折射率（GRIN）透镜通过内部折射率梯度分布与表面曲率协同设计，可简化光学结构并显著校正色差与球差。然而，现有红外GRIN材料面临折射率差低（Δn < 0.15）、加工尺寸受限、层间界面缺陷多等瓶颈，制约其广泛应用。
大梯度折射率红外硫系玻璃制备技术
研究团队基于As-Sb-S硫系玻璃体系，通过成分调控与工艺创新，成功开发出兼具高折射率差与大扩散深度的红外GRIN透镜。核心成果包括：
- 高折射率差：通过精准调控As/Sb比例，制备系列As40−xSbxS60玻璃，其折射率差Δn达0.33（波长2 μm），较传统材料提升2倍以上。
- 大尺寸成型：采用层压精密模压技术，制备直径40 mm的平面与球面GRIN透镜，层间压缩变形均匀（压缩比72.3%），无界面气泡与裂纹。
- 深度梯度扩散：创新高温熔体扩散工艺，实现玻璃间轴向扩散深度6000 μm，结合拉曼光谱与元素分析证实折射率梯度与Sb浓度分布高度一致。
该GRIN透镜在宽红外波段（2–12μm）透光率超60%，阿贝数（V）分布稳定，可有效降低多波段色差；其轻量化特性可替代传统多透镜组合，简化光学系统设计。该成果为高性能红外成像系统的小型化与低成本化提供了全新解决方案，在热成像导引头、车载夜视仪、红外医疗设备等领域具有广阔应用。团队表示，未来将进一步优化材料纯度与工艺效率，推动其在军民两用市场的产业化落地。
论文信息
标题：Large-scale As-Sb-S chalcogenide glasses with ultrahigh gradient refractive index
期刊：Materials & Design 252 (2025) 113815
链接：https://doi.org/10.1016/j.matdes.2025.113815
资助声明
本研究获浙江省领雁研发攻关计划（2025C01166）、宁波市重点研发计划（2021Z062）及宁波大学王宽诚育才基金资助。