近日，我室沈旭妮（第一作者）与刘自军研究员（通讯作者）在《Optica Express》期刊上发表题为“Direct thermal bonding of infrared optics using viscous chalcogenide glasses”的研究论文。（Vol. 34, Issue 6, pp. 9568-9578 (2026)） 

       文章链接：https://doi.org/10.1364/OE.592007

       该研究聚焦红外光学系统中双胶合透镜缺乏可靠粘合材料的关键瓶颈，系统开发了As32Se48-xTexI20（x=0~30 at%）硫系玻璃体系作为红外热粘合材料。传统有机胶粘剂在红外波段存在强烈吸收，且其低折射率（1.4~1.7）与红外透镜材料（2.4~4）严重失配，限制了红外消色差双胶合透镜的实现。研究团队从材料设计源头出发，通过碘（I）与碲（Te）的双重组分调控，成功攻克了上述难题。实验方案如图1所示。

图1 热粘合工艺流程及双胶合透镜样品

       该研究首先利用碘（I）引入实现低温粘合。碘作为单价网络终止剂，有效切断硫系玻璃网络的共价交联，将平均配位数降至2.12，使刚性网络转化为柔性结构。拉曼光谱证实碘引入后As-Se-I网络显著软化，玻璃转变温度降至约100°C、软化温度约120°C。粘合温度（140°C）远低于As2Se3透镜的Tg（178°C），有效避免热损伤。其次，碲（Te）替代实现折射率宽幅可调。Te对Se的等结构取代在保持网络拓扑不变的前提下，实现了折射率从2.49到2.94的宽范围可调（Δn=0.45），覆盖绝大多数红外光学材料范围，拓宽了热粘合的兼容窗口。

       为验证粘合效果，团队以IRG22/IRG26双胶合透镜为对象开展了光学设计与实验。Zemax仿真表明，有空气间隙时均方根光斑半径达12.335μm和15.765μm，色散严重；而粘合后各波长光斑均落入艾里斑内，半径锐减至1.467μm和2.288μm，实现了优异的消色差效果如图2所示。

图2 粘合前后消色差效果对比图

       粘合后的双胶合透镜实际测量的总透过率达61%，相较空气间隙构型的45%显著提升；扣除两面外表面菲涅耳损耗后，内部透过率达95.7%，其透过光谱如图3所示。粘合界面拉伸强度为0.25 MPa，满足低温红外可靠性要求。

图3 双胶合透镜实际红外透过图

       该工作首次系统验证了硫系粘接玻璃用于中长波红外光学双胶合透镜热粘合的可行性，为红外光学系统消色差设计提供了可靠的材料与工艺方案，也为多元件透镜组装、晶圆级封装及梯度折射率光学等应用开辟了新可能。