本發明屬于功能玻璃陶瓷材料技術領域，具體涉及一種無砷無鉛的具有梯度折射率的紅外硫系玻璃陶瓷及其制備方法。

背景技術：

紅外熱成像技術的基礎是紅外探測器和紅外透鏡材料。近年來，隨著紅外焦平面陣列技術及其加工工藝的日益完善，紅外探測器的尺寸、重量和成本急劇下降，使得紅外熱成像系統的應用范圍越來越廣泛，使用環境愈加復雜。特別是航空飛行器、單兵作戰系統以及各類手持式設備等swap(size,weight,andpower)應用平臺，要求紅外熱成像系統向小型化(s)和輕量化(w)發展。相較于從上世紀50年代就開始飛速發展的紅外探測器技術，一直以來更新停滯的紅外光學透鏡材料成為制約紅外熱成像系統發展的新障礙。舉例來說，當紅外焦平面陣列的像素尺寸較大(>25μm)時，紅外系統能夠容忍光學成像部件在調制傳遞函數(mtf)上的部分偏差，而現今的紅外焦平面陣列像素尺寸可小至5μm，紅外光學系統的設計標準達到了光學衍射極限，因此需要新的紅外光學設計與透鏡材料來配合，以提升系統的整體性能。

在傳統光學器件中，透鏡組性能常受其光學鏡片的限制，光學鏡片決定了系統的重量和成本，并迫使設計者在重量、成本，與焦距、視場、分辨率、有效作用距離(量程)之間做出折衷。通常，光線在每個鏡片的表面彎曲(折射)，但在透鏡內部直線傳播，透鏡數目越多，失真越大，如要糾正像差則會導致光學設計更加龐大、沉重與復雜，或造成更大的光強衰減、更低的成像質量和制造困難等問題。因此，要真正實現小型化、輕量化的高性能紅外熱成像系統，還需要改變紅外透鏡材料的內部折射率，使光以彎曲軌跡折射，減少透鏡使用數量，從而降低系統重量與體積。在此背景下，梯度折射率的紅外透鏡材料重新開始引起關注。

梯度折射率材料是指內部折射率呈非均勻變化的一種光學材料。按照材料折射率變化的不同情況，一般可分為軸向、徑向、徑軸向混合、球面等梯度折射率對稱分布材料。其中在光纖通訊系統及微型光學系統等領域具有重要應用價值的徑向梯度折射率材料研究最為廣泛，而對于光學成像系統十分重要的軸向梯度折射率材料的研究剛起步。從紅外光學理論設計結果可以知道，在保持同樣的熱成像效果下，采用軸向梯度折射率紅外透鏡能夠將鏡片數量從3片減少為2片，并大大降低鏡片尺寸，減小光學系統的重量與尺寸。然而，目前市場上仍無可用的軸向梯度折射率紅外透鏡材料，相關的紅外光學設計與材料研發也處在研究探索階段。可見，研發軸向梯度折射率紅外透鏡材料是發展紅外梯度折射率光學及其器件的關鍵所在。

目前常用的紅外透鏡材料主要有鍺單晶、硒化鋅(znse)晶體和硫系玻璃。其中，鍺單晶材料是紅外熱像儀前端光學系統最常用的透鏡材料，znse晶體是多光譜透明紅外透鏡或窗口材料的首選，但是晶體材料的本質使它們很難通過組分設計及后續處理等手段在較大范圍內調控性能，比如梯度折射率制備。近年來，硫系玻璃則因其寬廣的性能可調特性被認為是新型紅外光學系統或光子器件設計與研發的優異侯選材料之一。得益于其無定形材料的本質，硫系玻璃提供了一條通往梯度折射率紅外光學透鏡材料的特殊途徑，有望通過材料組分設計及后續處理制備出新型swap紅外系統所需的梯度折射率紅外透鏡材料。

現有梯度折射率紅外硫系玻璃主要由平片擴散和晶化處理兩種方法制得。平片擴散法，是指將不同組分的均勻玻璃以一定的方式排布，在較高溫度(軟化溫度左右)下受壓黏連，保溫一段時間使其界面間元素相互擴散，形成連續漸變的組分及折射率變化，從而得到梯度折射率玻璃材料。美國lightpath公司成功地利用該方法研制了牌號為gadium的可見梯度折射率氧化物玻璃[r.k.wade,b.v.hunter,b.walters,andp.fournier,properties,specifications,andtolerancesofgradiumglasses,spie,1997,3130:63-74.]。2014年，美國海軍實驗室最先報道了利用層狀玻璃擴散法制備梯度折射率紅外硫系玻璃的相關研究工作[d.gibson,s.bayya,j.sanghera,v.nguyen,d.scribner,v.maksimovic,j.gill,a.yi,j.deegan,andb.unger,"layeredchalcogenideglassstructuresforirlenses,"proc.ofspieinfraredtechnologyandapplicationsxl,2014,9070:90702i]。平片擴散法制備梯度折射率硫系玻璃的過程與硫系玻璃鏡片模壓過程相似，但難度更大。除了需要解決常規模壓過程中硫系蒸汽控制、鏡片與模具黏連、變形等難題以外，還要防止玻璃在排布過程中層與層之間存在空隙或凹面，以及進行硫系玻璃平片精密加工，避免最終所得的梯度折射率玻璃中出現氣泡、夾雜等缺陷。此外，層狀玻璃擴散法無法訂制復雜的折射率分布變化，只能夠依靠元素的濃度擴散獲得較相同的折射率梯度變化曲線。

晶化處理法是指在硫系玻璃基質中析出高折射率納米晶來改變折射率，最終通過空間選擇性晶化處理，制得紅外梯度折射率硫系玻璃陶瓷材料。晶化處理法的優勢在于可以通過晶化處理自由地剪裁折射率分布、梯度折射率尺寸可控，這些自由度能為復雜光學設計定制出合適的梯度折射率鏡片；特別是通過控制晶粒尺寸和析出晶相，可以實現較大的折射率變化(δn>0.25)；然而，其難點就在于要實現玻璃可控晶化。中弗羅里達大學creol光學中心的k.richardson等人[k.richardson,j.d.musgraves,p.wachtel,d.werner,andc.riverobaleine,"engineeringnovelinfraredglassceramicsforadvancedopticalsolutions,"spieadvancedopticsfordefenseapplications:uvthroughlwir,2016,9822,:982205]基于gese2-as2se3-pbse系統制得了納米尺度晶粒梯度分布的紅外硫系玻璃陶瓷棒，并利用截斷法測試了不同位置玻璃片的折射率，可以發現樣品折射率隨著結晶度的增大而增大，初步驗證了該方法的可行性。不過，該玻璃組成含有砷和鉛等對有害的元素，有損害人體與環境的較大風險。而且，該工作中析出了多種晶相(as2s3、pbse等)，晶粒之間相互聚合甚至嵌套，這種顯微結構使得材料很難可控地制備出預設的grin結構，重復性難以把控。

技術實現要素：

本發明所要解決的技術問題是：針對現有技術的不足，提供一種無砷無鉛的梯度折射率紅外硫系玻璃陶瓷及其制備方法。該梯度折射率紅外硫系玻璃陶瓷材料的紅外透過范圍為2～14μm，折射率變化梯度范圍為0.10～0.20，軸向梯度長度在0.5～10cm可控，口徑1～30cm可選，是一種擁有高折射率梯度和梯度范圍可控的新型紅外光學材料，在小型化輕量化的紅外光學系統中具有很好的應用前景。

本發明解決上述技術問題所采用的技術方案為：一種梯度折射率紅外硫系玻璃陶瓷，該硫系玻璃陶瓷中含有ga2se3納米晶或in2se3納米晶，該硫系玻璃陶瓷的摩爾組成按化學式表示為：(1-x)ge28sb12se60·xm，其中x＝0.1～0.4，m為ga或in金屬元素。

作為優選，所述的ga2se3納米晶或in2se3納米晶的尺寸為50～200nm，不影響中紅外透過。

上述梯度折射率紅外硫系玻璃陶瓷的制備方法，采用熔融淬冷法熔制基礎玻璃，然后將熔制得到的基礎玻璃進行析晶熱處理，即得到梯度折射率紅外硫系玻璃陶瓷，具體包括以下制備步驟：

(1)按照化學式(1-x)ge28sb12se60·xm的摩爾組成，計算并對各原料進行稱量，其中x＝0.1～0.4，m為ga或in金屬元素，然后將各原料混合均勻；

(2)將混合均勻的原料裝入石英管中抽真空，使得石英管中的真空度小于10^-3pa，然后熔封石英管；

(3)將熔封好的石英管放入搖擺爐中，以1～3℃/min的速率升溫至600～650℃，保溫1～2h后再以1～3℃/min的速率升溫至960～990℃，搖擺熔制10～20h，而后以1～3℃/min的速率降溫至800～900℃，靜置30～60min后取出石英管，將石英管放入冰水或用壓縮空氣淬冷，然后再迅速放入退火爐中保溫，保溫溫度比玻璃轉變溫度低10～40℃，保溫3～24h之后隨爐冷卻，再切片拋光即得到基礎玻璃；

(4)對得到的基礎玻璃在梯度爐中進行析晶熱處理，析晶熱處理的起始端溫度為320～400℃，線性梯度為2～10℃/cm，梯度范圍為0.5～10cm，析晶熱處理時間為20～40h，在基礎玻璃中析出具有梯度分布的ga2se3納米晶或in2se3納米晶，得到梯度折射率紅外硫系玻璃陶瓷。

作為優選，步驟(3)中，在退火爐中的保溫溫度為290～350℃。

作為優選，步驟(1)中，各原料的引入形式為鍺、銻、硒、鎵或銦單質。

進一步地，引入的所有單質原料的純度均為5n，以保證制得的硫系玻璃陶瓷材料的純度和組份的均勻性。

與現有技術相比，本發明的優點在于：

(1)本發明公開的梯度折射率紅外硫系玻璃陶瓷不含砷和鉛等強環境毒害的元素，引入鎵或銦元素促進玻璃均勻成核，在紅外硫系玻璃陶瓷中析出的ga2se3納米晶或in2se3納米晶具有較高的折射率，能夠實現大的折射率梯度，δn可達0.20；該梯度折射率紅外硫系玻璃陶瓷材料的紅外透過范圍為2～14μm，折射率變化梯度范圍為0.10～0.20，軸向梯度長度在0.5～10cm可控，口徑1～30cm可選，是一種擁有高折射率梯度和梯度范圍可控的新型紅外光學材料，在小型化輕量化的紅外光學系統中具有很好的應用前景；

(2)本發明公開的梯度折射率紅外硫系玻璃陶瓷的制備方法，通過梯度爐的溫度梯度來調控最終所得玻璃陶瓷中ga2se3納米晶或in2se3納米晶的梯度分布，能夠通過溫度梯度分布和區間來有效控制玻璃陶瓷的折射率梯度構型與長度，確保制得的玻璃陶瓷具有較大的折射率梯度。

附圖說明

圖1為本發明梯度折射率紅外硫系玻璃陶瓷的顯微結構示意圖；

圖2為實施例1的梯度折射率紅外硫系玻璃陶瓷的折射率分布圖。

具體實施方式

以下結合附圖實施例對本發明作進一步詳細描述。

實施例1的梯度折射率紅外硫系玻璃陶瓷，該硫系玻璃陶瓷中含有ga2se3納米晶，該硫系玻璃陶瓷的摩爾組成按化學式表示為：0.9ge28sb12se60·0.1ga，其制備方法為：采用熔融淬冷法熔制基礎玻璃，然后將熔制得到的基礎玻璃進行析晶熱處理，即得到梯度折射率紅外硫系玻璃陶瓷，具體包括以下制備步驟：

(1)按照化學式0.9ge28sb12se60·0.1ga的摩爾組成，以純度為5n的ge、ga、sb、se為原料，計算各原料重量，在充滿惰性氣體的手套箱中用精密電子天平對各原料進行稱量并將各原料混合均勻；

(2)準備一內徑為30mm的石英管，將該石英管在王水中浸泡2h并用去離子水洗凈后烘干，再將混合均勻的原料裝入該石英管中，抽真空，當石英管中的真空度小于10^-3pa時用氧炔焰熔封石英管；

(3)將熔封好的石英管放入搖擺爐中，以1℃/min的速率升溫至610℃，保溫1h后再以2℃/min的速率升溫至960℃，搖擺熔制16h，而后以2℃/min的速率降溫至800℃，靜置30min后取出石英管，將石英管用壓縮空氣淬冷，然后再迅速放入290℃的退火爐中保溫，保溫溫度比玻璃轉變溫度低20℃，保溫20h之后隨爐冷卻，再切成厚度為10mm的圓片并拋光即得到基礎玻璃；

(4)對得到的基礎玻璃在梯度爐中進行析晶熱處理，析晶熱處理的起始端溫度為320℃，線性梯度為5℃/cm，梯度范圍為1cm，析晶熱處理時間為20h，最后再隨爐冷卻，在基礎玻璃中析出具有梯度分布的ga2se3納米晶，得到實施例1的梯度折射率紅外硫系玻璃陶瓷樣品，其顯微結構示意圖如圖1所示。圖1中，1為ga2se3納米晶，2為基礎玻璃。

通過tem觀測，實施例1的梯度折射率紅外硫系玻璃陶瓷樣品中ga2se3納米晶的尺寸約50nm。通過傅立葉紅外光譜儀測試，樣品在2～14μm的透過率不受析出的晶粒影響。將10mm厚的樣品切成5片，拋光后每片玻璃陶瓷的厚度約為1.2mm，用紅外橢偏儀測量每片玻璃陶瓷的折射率，得到實施例1的玻璃陶瓷的折射率。實施例1的梯度折射率紅外硫系玻璃陶瓷的折射率分布圖如圖2所示，測試結果表明實施例1的梯度折射率紅外硫系玻璃陶瓷的最大折射率變化δn為0.10。

實施例2的梯度折射率紅外硫系玻璃陶瓷，該硫系玻璃陶瓷中含有ga2se3納米晶，該硫系玻璃陶瓷的摩爾組成按化學式表示為：0.8ge28sb12se60·0.2ga，其制備方法為：采用熔融淬冷法熔制基礎玻璃，然后將熔制得到的基礎玻璃進行析晶熱處理，即得到梯度折射率紅外硫系玻璃陶瓷，具體包括以下制備步驟：

(1)按照化學式0.8ge28sb12se60·0.2ga的摩爾組成，以純度為5n的ge、ga、sb、se為原料，計算各原料重量，在充滿惰性氣體的手套箱中用精密電子天平對各原料進行稱量并將各原料混合均勻；

(2)準備一內徑為20mm的石英管，將該石英管在王水中浸泡2h并用去離子水洗凈后烘干，再將混合均勻的原料裝入該石英管中，抽真空，當石英管中的真空度小于10^-3pa時用氧炔焰熔封石英管；

(3)將熔封好的石英管放入搖擺爐中，以1℃/min的速率升溫至630℃，保溫1h后再以2℃/min的速率升溫至980℃，搖擺熔制18h，而后以2℃/min的速率降溫至820℃，靜置30min后取出石英管，將石英管放入冰水中淬冷后取出，然后再迅速放入305℃的退火爐中保溫，保溫溫度比玻璃轉變溫度低10℃，保溫8h之后隨爐冷卻，再切成厚度為20mm的圓片并拋光即得到基礎玻璃；

(4)對得到的基礎玻璃在梯度爐中進行析晶熱處理，析晶熱處理的起始端溫度為330℃，線性梯度為10℃/cm，梯度范圍為2cm，析晶熱處理時間為20h，最后再隨爐冷卻，在基礎玻璃中析出具有梯度分布的ga2se3納米晶，得到實施例2的梯度折射率紅外硫系玻璃陶瓷樣品，其顯微結構示意圖如圖1所示。圖1中，1為ga2se3納米晶，2為基礎玻璃。

通過tem觀測，實施例2的梯度折射率紅外硫系玻璃陶瓷樣品中ga2se3納米晶的尺寸約100nm。通過傅立葉紅外光譜儀測試，樣品在2～14μm的透過率不受析出的晶粒影響。將20mm厚的樣品切成10片，拋光后每片玻璃陶瓷的厚度約為1.2mm，用紅外橢偏儀測量每片玻璃陶瓷的折射率，得到實施例2的玻璃陶瓷的折射率。測試結果表明，實施例2的梯度折射率紅外硫系玻璃陶瓷的最大折射率變化δn為0.16。

實施例3的梯度折射率紅外硫系玻璃陶瓷，該硫系玻璃陶瓷中含有ga2se3納米晶，該硫系玻璃陶瓷的摩爾組成按化學式表示為：0.7ge28sb12se60·0.3ga，其制備方法為：采用熔融淬冷法熔制基礎玻璃，然后將熔制得到的基礎玻璃進行析晶熱處理，即得到梯度折射率紅外硫系玻璃陶瓷，具體包括以下制備步驟：

(1)按照化學式0.7ge28sb12se60·0.3ga的摩爾組成，以純度為5n的ge、ga、sb、se為原料，計算各原料重量，在充滿惰性氣體的手套箱中用精密電子天平對各原料進行稱量并將各原料混合均勻；

(2)準備一內徑為15mm的石英管，將該石英管在王水中浸泡2h并用去離子水洗凈后烘干，再將混合均勻的原料裝入該石英管中，抽真空，當石英管中的真空度小于10^-3pa時用氧炔焰熔封石英管；

(3)將熔封好的石英管放入搖擺爐中，以1℃/min的速率升溫至650℃，保溫1h后再以2℃/min的速率升溫至990℃，搖擺熔制24h，而后以2℃/min的速率降溫至850℃，靜置30min后取出石英管，將石英管放入冰水中淬冷后取出，然后再迅速放入325℃的退火爐中保溫，保溫溫度比玻璃轉變溫度低30℃，保溫5h之后隨爐冷卻，再切成厚度為20mm的圓片并拋光即得到基礎玻璃；

(4)對得到的基礎玻璃在梯度爐中進行析晶熱處理，析晶熱處理的起始端溫度為345℃，線性梯度為8℃/cm，梯度范圍為2cm，析晶熱處理時間為20h，最后再隨爐冷卻，在基礎玻璃中析出具有梯度分布的ga2se3納米晶，得到實施例3的梯度折射率紅外硫系玻璃陶瓷樣品，其顯微結構示意圖如圖1所示。圖1中，1為ga2se3納米晶，2為基礎玻璃。

通過tem觀測，實施例3的梯度折射率紅外硫系玻璃陶瓷樣品中ga2se3納米晶的尺寸約200nm。通過傅立葉紅外光譜儀測試，樣品在2～14μm的透過率不受析出的晶粒影響。將20mm厚的樣品切成10片，拋光后每片玻璃陶瓷的厚度約為1.2mm，用紅外橢偏儀測量每片玻璃陶瓷的折射率，得到實施例3的玻璃陶瓷的折射率。測試結果表明，實施例3的梯度折射率紅外硫系玻璃陶瓷的最大折射率變化δn為0.18。

實施例4的梯度折射率紅外硫系玻璃陶瓷，該硫系玻璃陶瓷中含有in2se3納米晶，該硫系玻璃陶瓷的摩爾組成按化學式表示為：0.9ge28sb12se60·0.1in，其制備方法為：采用熔融淬冷法熔制基礎玻璃，然后將熔制得到的基礎玻璃進行析晶熱處理，即得到梯度折射率紅外硫系玻璃陶瓷，具體包括以下制備步驟：

(1)按照化學式0.9ge28sb12se60·0.1in的摩爾組成，以純度為5n的ge、in、sb、se為原料，計算各原料重量，在充滿惰性氣體的手套箱中用精密電子天平對各原料進行稱量并將各原料混合均勻；

(2)準備一內徑為30mm的石英管，將該石英管在王水中浸泡2h并用去離子水洗凈后烘干，再將混合均勻的原料裝入該石英管中，抽真空，當石英管中的真空度小于10^-3pa時用氧炔焰熔封石英管；

(3)將熔封好的石英管放入搖擺爐中，以1℃/min的速率升溫至620℃，保溫1h后再以2℃/min的速率升溫至980℃，搖擺熔制20h，而后以2℃/min的速率降溫至820℃，靜置30min后取出石英管，將石英管放入冰水中淬冷后取出，然后再迅速放入295℃的退火爐中保溫，保溫溫度比玻璃轉變溫度低15℃，保溫24h之后隨爐冷卻，再切成厚度為30mm的圓片并拋光即得到基礎玻璃；

(4)對得到的基礎玻璃在梯度爐中進行析晶熱處理，析晶熱處理的起始端溫度為315℃，線性梯度為4℃/cm，梯度范圍為3cm，析晶熱處理時間為30h，最后再隨爐冷卻，在基礎玻璃中析出具有梯度分布的in2se3納米晶，得到實施例4的梯度折射率紅外硫系玻璃陶瓷樣品，其顯微結構示意圖如圖1所示。圖1中，1為in2se3納米晶，2為基礎玻璃。

通過tem觀測，實施例4的梯度折射率紅外硫系玻璃陶瓷樣品中in2se3納米晶的尺寸約80nm。通過傅立葉紅外光譜儀測試，樣品在2～14μm的透過率不受析出的晶粒影響。將30mm厚的樣品切成15片，拋光后每片玻璃陶瓷的厚度約為1.2mm，用紅外橢偏儀測量每片玻璃陶瓷的折射率，得到實施例4的玻璃陶瓷的折射率。測試結果表明，實施例4的梯度折射率紅外硫系玻璃陶瓷的最大折射率變化δn為0.16。

實施例5的梯度折射率紅外硫系玻璃陶瓷，該硫系玻璃陶瓷中含有in2se3納米晶，該硫系玻璃陶瓷的摩爾組成按化學式表示為：0.8ge28sb12se60·0.2in，其制備方法為：采用熔融淬冷法熔制基礎玻璃，然后將熔制得到的基礎玻璃進行析晶熱處理，即得到梯度折射率紅外硫系玻璃陶瓷，具體包括以下制備步驟：

(1)按照化學式0.8ge28sb12se60·0.2in的摩爾組成，以純度為5n的ge、in、sb、se為原料，計算各原料重量，在充滿惰性氣體的手套箱中用精密電子天平對各原料進行稱量并將各原料混合均勻；

(2)準備一內徑為20mm的石英管，將該石英管在王水中浸泡2h并用去離子水洗凈后烘干，再將混合均勻的原料裝入該石英管中，抽真空，當石英管中的真空度小于10^-3pa時用氧炔焰熔封石英管；

(3)將熔封好的石英管放入搖擺爐中，以1℃/min的速率升溫至620℃，保溫1h后再以2℃/min的速率升溫至990℃，搖擺熔制20h，而后以2℃/min的速率降溫至850℃，靜置30min后取出石英管，將石英管放入冰水中淬冷后取出，然后再迅速放入305℃的退火爐中保溫，保溫溫度比玻璃轉變溫度低35℃，保溫18h之后隨爐冷卻，再切成厚度為20mm的圓片并拋光即得到基礎玻璃；

(4)對得到的基礎玻璃在梯度爐中進行析晶熱處理，析晶熱處理的起始端溫度為320℃，線性梯度為6℃/cm，梯度范圍為2cm，析晶熱處理時間為40h，最后再隨爐冷卻，在基礎玻璃中析出具有梯度分布的in2se3納米晶，得到實施例5的梯度折射率紅外硫系玻璃陶瓷樣品，其顯微結構示意圖如圖1所示。圖1中，1為in2se3納米晶，2為基礎玻璃。

通過tem觀測，實施例5的梯度折射率紅外硫系玻璃陶瓷樣品中in2se3納米晶的尺寸約150nm。通過傅立葉紅外光譜儀測試，樣品在2～14μm的透過率不受析出的晶粒影響。將20mm厚的樣品切成10片，拋光后每片玻璃陶瓷的厚度約為1.2mm，用紅外橢偏儀測量每片玻璃陶瓷的折射率，得到實施例5的玻璃陶瓷的折射率。測試結果表明，實施例5的梯度折射率硫系玻璃陶瓷材料的最大折射率變化δn為0.18。

實施例6的梯度折射率紅外硫系玻璃陶瓷，該硫系玻璃陶瓷中含有in2se3納米晶，該硫系玻璃陶瓷的摩爾組成按化學式表示為：0.7ge28sb12se60·0.3in，其制備方法為：采用熔融淬冷法熔制基礎玻璃，然后將熔制得到的基礎玻璃進行析晶熱處理，即得到梯度折射率紅外硫系玻璃陶瓷，具體包括以下制備步驟：

(1)按照化學式0.7ge28sb12se60·0.3in的摩爾組成，以純度為5n的ge、in、sb、se為原料，計算各原料重量，在充滿惰性氣體的手套箱中用精密電子天平對各原料進行稱量并將各原料混合均勻；

(2)準備一內徑為12mm的石英管，將該石英管在王水中浸泡2h并用去離子水洗凈后烘干，再將混合均勻的原料裝入該石英管中，抽真空，當石英管中的真空度小于10^-3pa時用氧炔焰熔封石英管；

(3)將熔封好的石英管放入搖擺爐中，以1℃/min的速率升溫至650℃，保溫1h后再以2℃/min的速率升溫至990℃，搖擺熔制24h，而后以2℃/min的速率降溫至900℃，靜置30min后取出石英管，將石英管放入冰水中淬冷后取出，然后再迅速放入310℃的退火爐中保溫，保溫溫度比玻璃轉變溫度低25℃，保溫6h之后隨爐冷卻，再切成厚度為10mm的圓片并拋光即得到基礎玻璃；

(4)對得到的基礎玻璃在梯度爐中進行析晶熱處理，析晶熱處理的起始端溫度為325℃，線性梯度為10℃/cm，梯度范圍為1cm，析晶熱處理時間為30h，最后再隨爐冷卻，在基礎玻璃中析出具有梯度分布的in2se3納米晶，得到實施例6的梯度折射率紅外硫系玻璃陶瓷樣品，其顯微結構示意圖如圖1所示。圖1中，1為in2se3納米晶，2為基礎玻璃。

通過tem觀測，實施例6的梯度折射率紅外硫系玻璃陶瓷樣品中in2se3納米晶的尺寸約200nm。通過傅立葉紅外光譜儀測試，樣品在2～14μm的透過率不受析出的晶粒影響。將10mm厚的樣品切成5片，拋光后每片玻璃陶瓷的厚度約為1.2mm，用紅外橢偏儀測量每片玻璃陶瓷的折射率，得到實施例6的玻璃陶瓷的折射率。測試結果表明，實施例6的梯度折射率硫系玻璃陶瓷材料的最大折射率變化δn為0.20。