一种激光雷达窗口玻璃及制备方法与流程

本发明属于玻璃制造，涉及一种激光雷达窗口玻璃及制备方法。

背景技术：

1、激光雷达目前已经在航空航天、国防军工、交通运输、能源等众多领域得到广泛的应用。在21世纪无人驾驶技术的快速发展的推动下，激光雷达设备的发展备受关注。车载激光雷达向目标发射探测信号，然后通过激光雷达探测器前面设置的接收镜组将反射回的反射光聚焦到探测器上，将从目标反射回来的信号与发射信号进行比较并作适当处理后，就可获得目标的有关信息，如目标距离、高度、速度等参数，从而对目标进行探测、跟踪、识别。激光雷达组件中的光学玻璃包括透镜、反射镜、窄带滤光片、窗口玻璃等。其中激光雷达平面窗口片（laser flat windows）是一种平行平面板，可在不阻挡视线的情况下保护电子传感器或检测器，并且除了起到保护的作用，同时还要保证高的透过率和优良的透射波前。

2、市场上常见的激光雷达窗口玻璃基底材料为精退火k9光学玻璃以及紫外熔融石英，但石英玻璃制备条件苛刻，生产成本高，这些问题在很大程度上限制了石英玻璃的应用，国内目前也没有办法实现大面积石英玻璃的量产。而硼硅酸盐玻璃可以很好的替代石英玻璃在激光雷达窗口玻璃中的应用，但是并没有合适的硼硅酸盐玻璃生产技术。

技术实现思路

1、本发明的目的就是为了解决上述技术中存在的不足，提供了一种激光雷达窗口玻璃及制备方法，本产品具有在近红外波段透过率高，热膨胀系数低、制备成本低于纯石英玻璃等特点，为激光雷达窗口玻璃在国内量产提供技术基础。

2、为了实现上述目的，本发明提供的技术方案是：

3、提供一种激光雷达窗口玻璃及制备方法，其特征在于该玻璃质量百分比的组分：sio2：84-88％，b2o3：8-12％，al2o3：1-4%，na2o：1-4％，k2o：0.05-0.2％，nacl：0.1-1.5％。

4、上述技术方案中，优选的，所述的玻璃组成中b2o3的原料为h3bo3，na2o的原料为na2co3，k2o的原料为k2co3。

5、上述技术方案中，优选的，所述的sio2的粒径为50-300um，h3bo3的粒径为20-200um，al2o3的粒径为20-300 um ，na2co3和k2co3的粒径为20-200um。

6、上述技术方案中，优选的，所述的窗口玻璃原料熔融温度＞1600℃，通过常规硅酸盐玻璃制造工艺制成一种激光雷达窗口玻璃。

7、上述技术方案中，优选的，制成的激光雷达窗口玻璃的近红外波段包括但不限于905nm和1550nm，透过率t >90%。

8、上述技术方案中，优选的，所述的窗口玻璃的热膨胀系数为2.6±0.1×10﹣6/k。

9、本发明的有益效果在于：（1）窗口玻璃光学性能满足激光雷达窗口玻璃性能要求的基础上，本发明玻璃样品的高温黏度低于熔融石英，生产成本大幅度降低。

10、实施方式

11、下面通过具体实施例进一步描述本发明的技术方案，但这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。

12、一种激光雷达窗口玻璃，该玻璃包含一下质量百分比的组分：sio2：84-88％，b2o3：8-12％，al2o3：1-4%，na2o：1-4％，k2o：0.05-0.2％，nacl：0.1-1.5％。

13、作为优选方式，所述的玻璃组成中b2o3的原料为h3bo3，na2o的原料为na2co3，k2o的原料为k2co3。所述的sio2的粒径为50-300um，h3bo3的粒径为20-200um，al2o3的粒径为20-300 um ，na2co3和k2co3的粒径为20-200um。

14、所述的玻璃配方熔融温度＞1600℃，通过常规硅酸盐玻璃制造工艺制成一种激光雷达窗口玻璃。

15、制成的激光雷达窗口玻璃在近红外波段包括但不限于905nm和1550nm，透过率t >90%。

16、制成的激光雷达窗口玻璃，的热膨胀系数为2.6±0.1×10﹣6/k。

17、一种激光雷达窗口玻璃的制备方法是通过以下步骤完成的：

18、（1）按照表1的重量百分比，称取原料进行混合；将混合均匀的物料投放到熔炉内，高温炉体中升温至1660-1700℃熔制，保温3h，进行充分熔制澄清；

19、（3）将熔制后的物料倒入模具内进行成型（直径为100mm，高度为80mm的圆柱体）；将成型后的玻璃置于退火炉中退火（退火炉温度为550℃，自然冷却），退火后进行切割、磨抛，得到一种激光雷达窗口玻璃（直径为100mm的圆片）。

20、实施例1-6

21、表1:实施例1-6中各原料重量百分数配比

22、

23、对比文件1 cn 114213006 a，公开了一种硼硅2 .5高性能单片防火薄玻璃sio2：89~91份；b2o3：4~6份；al2o3：1~3份；na2o：1~2.5份；k2o：0~0 .1份；bao：0~0.05份；cao：0~0.05份微晶玻璃，其技术参数如下： ① 软化温度：880℃； ② 抗热冲击500℃；③ 热膨胀系数≤2 .6× 10﹣6/k； ④ 300-780nm可见光透光率90~92%； ⑤ 维氏硬度800~930hv； ⑥玻璃表面碱析出量＜70μg/m2。

24、与之对比，采用本发明制备的硼硅酸盐玻璃具有近红外波段透过率高，热膨胀系数低、制备成本低于纯石英玻璃等特点，2mm的样品，905nm和1550nm波段的透过率t＞90%。

25、上述实施例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围。凡根据本发明精神所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

技术特征：

1. 一种激光雷达窗口玻璃，其特征在于该窗口玻璃包含以下质量百分比的组份：sio284-88％，b2o3 8-12％，al2o3 3.5-5%，na2o 3-5%，k2o 0.015-0.3%，nacl 0.1-1.5％。

2.根据权利要求1所述的一种激光雷达窗口玻璃的制备方法，其特征在于：制备该窗口玻璃所述的玻璃组份中b2o3的原料为h3bo3，na2o的原料为na2co3，k2o的原料为k2co3；

3. 根据权利要求2所述的一种激光雷达窗口玻璃及制备方法，其特征在于：制成的窗口玻璃在近红外波段包括但不限于905nm和1550nm，透过率t >90%。

4.根据权利要求2所述的一种激光雷达窗口玻璃及制备方法，其特征在于：所述窗口玻璃的热膨胀系数为2.6±0.1×10﹣6/k。

技术总结
本发明公开了一种激光雷达窗口玻璃及其制备方法，所述基底材料为硼硅酸盐玻璃，按下列重量百分比的原料组成：SiO2：84‑88％，B2O3：8‑12％，Al2O3：1‑4%，Na2O：1‑4％，K2O：0.05‑0.2％，NaCl：0.1‑1.5％。其制备方法：按照重量百分比，称取原料进行混合；将混合均匀的物料投放到熔炉内＞1600℃进行熔制；将熔制后的物料倒入模具内进行成型；将成型后的玻璃置于退火炉中退火，退火后进行切割、磨抛，得到可以作为激光雷达窗口玻璃基底材料的硼硅酸盐玻璃。本发明的硼硅酸盐玻璃具有在近红外波段透过率高，热膨胀系数低、制备成本低于纯石英玻璃等特点。

技术研发人员：彭寿,柯震坤,单传丽,石丽芬,曹欣,崔介东,倪嘉,仲召进,王萍萍,高强,赵风阳,王巍巍,杨勇,韩娜,李金威,李常青,周刚,胡文涛,王鹏,张晓雨
受保护的技术使用者：中建材玻璃新材料研究院集团有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/2/19