光学玻璃的应用及发展
第三章光学玻璃
被动式红外监控探测器依靠接收人体发出的红外辐射来进行监控报警。任何 温度在绝对零摄氏度以上的物体都会不断地向外界辐射红外线，人体的表面温度 为36℃，其大部分辐射能量集中在8-12μm的波长范围内。 在监控探测区域内，人体透过衣服的红外辐射能量被探测器的菲涅耳透镜聚 焦于热释电传感器上。当人体（入侵者）在这一探测范围中运动时，顺次地进入 菲涅耳透镜的某一视区，传感器输出信号的频率大约为0.1-10Hz ，这一频率范围 由探测器中的菲涅尔透镜、人体运动速度和热释电传感器本身的特性决定。
有色玻璃熔制举例
（1）碳黄色玻璃 硫碳着色。 即元素硫、硫化物或硫酸钠；石墨或焦炭作为还原剂。 原料要求含水量低，熔制温度通常较低，采用氯化物或氟 化物作为澄清剂。
（2）硒红宝石玻璃 硒和硫化镉着色。 二者的挥发、氧化。 硒加料；硫化镉，氧化锌。 熔制温度不超过1400℃，澄 清剂不能采用氧化砷或氧化锑， 而要采用氟化物。
如铁、钴、镍、铜、铬、锰等在可见光区域具有吸收带，若引入玻璃中将 因着色而降低透过率，故严格限制引入。 难熔颗粒要小些，易熔和密度小的颗粒可适当大些。 混料时间恰当。过小不均，过长分层。
（2）光学玻璃的熔炼
需要采取严格的熔炼制度，用来克服玻璃中的气泡、条纹、结石等常见缺陷， 保证产量和质量。 熔炼方法分坩埚法和池窑连续生产法。 不同熔制情况采取的熔制速度不同。 对于使用耐火材料坩埚熔制的玻璃，如果采取高速搅拌，会增加玻璃液对坩 埚的侵蚀；对于使用铂坩埚熔炼时，适当增加搅拌速度有利于均化过程。 连续熔制 将几个坩埚串联起来，使玻璃的形成、澄清、均化以及冷却四个阶段同时 在不同的坩埚中进行，具有产量大、周期短、成品率高等优点。是目前光学玻 璃生产工艺的主要发展趋势。 如熔化部采用陶瓷坩埚、均化部采用铂坩埚池炉、冷却部采用陶瓷坩埚。
光学玻璃的折射率与透过率的研究
光学玻璃的折射率与透过率的研究光学玻璃是一种用于制造镜片、透镜等光学仪器的材料，其优良的折射率和透过率使其成为光学领域中的重要材料之一。
本文将探讨光学玻璃的折射率与透过率的研究，并深入了解其应用。
光学玻璃的折射率是光线从一种介质射入另一种介质时发生折射的程度。
通常，使用的折射率是指白光在光学玻璃中的平均折射率。
这是由于光波长的不同，不同波长的光在光学玻璃中的折射程度也不同，因而产生颜色的分散。
光学玻璃的折射率可以通过光栅光谱仪等实验仪器进行测量。
光学玻璃的折射率与其化学成分及制备工艺密切相关。
一般来说，光学玻璃由硅酸盐、硼酸盐、磷酸盐等无机化合物组成，其中掺杂的金属氧化物和氧化铁等也会对折射率产生影响。
通过控制各种原料的比例和熔化温度，可以调节光学玻璃的折射率，以适应不同的光学器件的要求。
透过率是指光线通过材料时所发生的透射现象。
光学玻璃具有较高的透过率，这是因为其内部结构致使光线能够在其内部自由传播。
但是，在制造过程中，光学玻璃中常常会产生微小的缺陷，例如悬浮物、气泡等，这会影响光学玻璃的透过率。
因此，在制备过程中需要采取一系列的措施来减少这些缺陷的产生。
除了折射率和透过率，光学玻璃还具有其他重要的特性。
例如，光学玻璃的耐热性和化学稳定性决定了它在高温和化学腐蚀的环境下的应用能力。
一些光学玻璃还具有较低的热膨胀系数和较高的机械强度，适用于制造精密仪器。
在光学玻璃的应用领域中，折射率和透过率是两个最关键的参数。
例如，光学玻璃制成的镜片和透镜在光学仪器中的成像效果直接取决于其折射率。
在某些特定应用中，根据需要可以采用折射率较高或较低的光学玻璃。
另外，透过率决定了光线在玻璃中传播的效果，因此对于光学传感器等光电器件，透过率的要求尤为关键。
近年来，随着光学技术的不断发展，光学玻璃的研究也越发深入。
科研人员通过改变光学玻璃的化学成分、结构和制备工艺，不断提高折射率和透过率的性能。
同时，他们还着重研究光学玻璃的光学非线性和光学吸收等特性，以满足更高级的光学器件的应用需求。
光学玻璃的特点、应用和检测方法
光学玻璃的特点、应用和检测方法光学玻璃是用于制造光学元件的特殊玻璃材料，由于具有优异的光学性能和特性，在光学领域中起着十分重要的作用，在各个行业都有着重要应用。
一、光学玻璃的特点有哪些特点1：透明性光学玻璃具有良好的透明性，能够有效地传递可见光和其他电磁波，因此成为光学元件的理想材料，在光学领域有重要应用。
特点2：耐热性光学玻璃能够在较高的温度下保持较好的物理性能，对于高温应用场合具有良好的耐热性。
特点3：光学均匀性光学玻璃具有非常高的光学折射率均匀性和色散性能，对于制造精密光学器件来说，这个特性非常重要。
特点4：耐化学腐蚀性光学玻璃还具有较高的耐化学腐蚀性，能够在酸、碱等化学介质中稳定运行，从而满足光学仪器在各种环境中的正常运行。
二、光学玻璃的应用领域光学玻璃的应用广泛，根据不同的成分和性能又有所区分。
以下介绍几个主要应用领域：1.光学仪器光学玻璃主要用于制作透镜、棱镜、窗口、滤光片等光学元件，如今在望远镜、显微镜、摄像机、激光器等各种光学设备中得到广泛应用。
2.光学传感器光学玻璃可以用于制作各种类型的光学传感器，例如温度传感器、压力传感器、光电传感器等，在科学研究、工业自动化和医疗诊断等领域也有广泛应用。
3.光学涂层光学玻璃还可以作为基底材料，用于制作具有特定光学性能的光学涂层，如抗反射涂层、反射镀膜等，主要用于提高光学器件的效率和性能。
4.光纤通信光学玻璃也是现代通信领域中的重要材料，常用于制作光纤、光纤放大器和其他光纤组件。
5.光学纤维光学玻璃还可以用来制造光学纤维，广泛应用于数据通信、传感器、医疗设备等领域，具有高带宽、低损耗等优点。
三、光学玻璃的检测方法对光学玻璃进行检测，主要是对它进行质量评估和性能测试，一般包含以下检测方法：外观检测外观检测主要是通过人眼观察，检查玻璃表面是否有气泡、裂纹、划痕等缺陷，以及颜色均匀度等外观的质量指标。
光学性能检测光学性能检测主要包括透光性、折射率、色散、反射率等指标的测量。
光学玻璃的应用及发展
光学玻璃的应用及发展光学玻璃是一种具有高透光率和良好光学特性的特殊玻璃材料。
它在光学领域中拥有广泛的应用，主要用于制造光学仪器、光学器件和光学元件等。
随着科技的不断进步和应用需求的增加，光学玻璃在设备制造、医疗、通讯和军事等领域的应用也不断发展。
首先，光学玻璃在光学仪器制造方面有着重要的应用。
光学仪器是科学研究、医疗诊断和工业生产过程中必不可少的仪器设备。
光学玻璃可以制成高精度的光学透镜、棱镜和反射镜等，用于调节光线的传播和分光，从而实现观测、测量和光谱分析等功能。
其次，光学玻璃在光学器件制造方面也扮演着重要角色。
光学器件是光学仪器的核心部件，包括光栅、滤光片、偏振器件等。
这些器件能够通过对光线的操控实现光谱分析、光学成像和光纤通信等功能。
光学玻璃作为器件材料，具有优越的物理性能和制造工艺，能够满足精密制造的要求。
此外，光学玻璃在科学研究中也有广泛的应用。
科学研究需要准确的测量和观测仪器，光学玻璃的高质量和优良的光学特性使其成为理想的选择。
例如，光学玻璃透镜用于天文望远镜或显微镜，能够获得高质量的图像和观测结果。
此外，光学玻璃还可以应用于光学薄膜、光波导器件和激光系统等研究。
在医疗领域，光学玻璃也有着重要的应用价值。
例如，光学玻璃可以制成眼镜、隐形眼镜和手术器械等，用于矫正视力、治疗眼部疾病和进行眼科手术。
光学玻璃的高透过率和良好的抗磨损性能，使其能够满足医疗器械的要求，提供准确的光学效果和安全性能。
最后，光学玻璃在军事领域也有广泛的应用。
随着现代战争的高科技化和信息化，军事装备对于光学系统的需求越来越高。
光学玻璃透镜、棱镜和窗口等是制造高精度光学设备的关键部件。
此外，光学玻璃还可以制造红外光学元件，用于红外设备和导弹制导系统中的光学成像和目标识别。
总体而言，光学玻璃在光学仪器制造、光学器件制造、科学研究、医疗和军事等领域有着广泛的应用。
随着技术的发展和需求的增加，光学玻璃的应用也在不断发展。
未来，随着人们对精密光学系统和光通信技术的需求增加，光学玻璃的性能和制造工艺将得到更进一步的改进和提高，为各个领域带来更多应用机会。
光学功能玻璃中的压电效应研究与应用
光学功能玻璃中的压电效应研究与应用引言：光学功能玻璃作为一种具有特殊性能的新型材料，已经在许多领域展现出重要的应用价值。
其中，压电效应作为一项关键特性，在光学功能玻璃的研究和应用中起着至关重要的作用。
本文将针对光学功能玻璃中的压电效应进行深入研究，并探讨其在光学通信、光学传感、光学显示等领域的潜在应用。
一、光学功能玻璃中的压电效应概述压电效应是指某些晶体材料在外加压力作用下会产生电荷分离和极化效应的现象。
在光学功能玻璃中，压电效应的实现主要通过引入压电材料或压电分子来实现。
通过这种方式，可以使光学功能玻璃在外界压力的作用下发生形态、结构和性能的变化，进而实现光学信号的调控和控制。
二、光学功能玻璃中的压电效应研究进展1. 压电效应的理论研究对于光学功能玻璃中的压电效应，理论研究是理解和解释其机理的基础。
研究者通过分析材料的物理性质、晶格结构和化学组成等方面的变化，提出了一些基于分子力学和量子力学的模型和理论，解释了压电效应的产生机制。
2. 光学功能玻璃中压电效应的实验研究实验研究是验证和验证理论模型的有效方法。
研究者利用传统实验手段和现代仪器设备，对压电效应进行了详尽的研究。
通过精确的测量和观察，他们发现在光学功能玻璃中应用压力后，材料的折射率、散射、透明度等光学性质发生了显著变化，进一步验证了压电效应的存在和作用。
三、光学功能玻璃中的压电效应应用案例1. 光学通信领域在光学通信领域中，光学功能玻璃中的压电效应可应用于自适应光学设备的研发。
通过控制外界压力，可以实现光学信号的调控和传输的优化，提高光学通信系统的性能和可靠性。
2. 光学传感领域在光学传感领域中，光学功能玻璃中的压电效应可应用于压力传感器的研发。
通过利用压电效应产生的电荷分离和极化效应，可以实现对外界压力的准确测量和监测，从而实现对压力变化的响应和预警。
3. 光学显示领域在光学显示领域中，光学功能玻璃中的压电效应可应用于可变焦点镜头的研发。
2023年光学玻璃制造行业市场发展现状
2023年光学玻璃制造行业市场发展现状光学玻璃是一种高精度的特种玻璃材料，具有高精度、高透过率、高耐热性和低色散等特点，广泛应用于光学领域，如望远镜、显微镜、激光设备、光学仪器、光学透镜与棱镜等。
随着科技进步和产业升级，光学玻璃制造行业市场需求不断增大，发展潜力巨大。
一、市场趋势近年来，全球光学玻璃制造行业市场规模呈现出快速增长的趋势。
据市场研究机构的数据显示，2019年全球光学玻璃市场规模为50亿美元，预计到2025年将达到68亿美元，年均复合增长率为4.8%。
其中，亚太地区的光学玻璃市场占据了全球市场的主导地位，北美和欧洲市场也在快速发展。
二、应用领域光学玻璃广泛应用于各种领域，如：1. 光学仪器领域：如望远镜、显微镜、光学透镜、棱镜等，这些仪器需要高透过率和高精度的光学玻璃，用于保证仪器的成像清晰度和精度。
2. 激光设备领域：高功率激光设备需要耐热性能良好的光学玻璃，以保证激光设备稳定的工作和长寿命。
3. 光通讯领域：用于光通讯的光学器件需要使用高品质的光学玻璃，以保证光通讯的速度和稳定性。
4. 其他领域：光学玻璃还可用于光源、显示、照明、光学防护等方面的应用。
三、市场主要厂商全球光学玻璃制造行业市场主要厂商包括：1. 望远镜制造商：美国慕尼黑、德国蔡司、日本纳卡米查、中国天文光学仪器等。
2. 眼镜制造商：法国欧司朗、日本东京玻璃、德国斯柯达、中国大唐玻璃等。
3. 激光器制造商：美国康宁、日本AGC、日本大光学、中国钛白集团等。
四、市场竞争形势近年来，全球光学玻璃制造行业市场竞争愈加激烈。
在未来市场的竞争中，主要将体现在以下几个方面：1. 创新能力：随着现代科技的不断发展和应用，市场对光学玻璃的品质和性能需求将越来越高。
未来市场的竞争将主要在产品创新和技术升级方面，具有创新能力的企业将更有发展优势。
2. 供应链整合能力：光学玻璃的生产过程需要多个环节的协调，供应链整合能力对于企业的市场竞争力至关重要。
光学行业分析
光学行业分析光学行业是一个具有广阔发展前景的行业。
随着科技的飞速发展和人们生活质量的提高，光学产品的需求不断增加，市场规模日益扩大。
光学行业主要包括光学仪器、光学玻璃、光学镜片、光学膜、光学产品制造等几个方面。
首先，光学仪器是光学行业的重要组成部分，包括显微镜、天文望远镜、摄像机等。
光学仪器广泛应用于科研、医疗、通信、航空等领域，为各行各业提供了重要的工具和设备。
随着技术的不断进步和人们对高精度、高清晰度的需求，光学仪器市场需求量不断增加，市场前景广阔。
其次，光学玻璃是光学行业的重要材料之一。
光学玻璃具有透明、抗磨、高温抗变形等特点，广泛应用于激光器、光纤通信、LED照明等领域。
随着人们对光学玻璃质量的要求越来越高，市场对高品质光学玻璃的需求不断增加，为光学玻璃制造商提供了广阔的市场空间。
此外，光学镜片和光学膜是光学行业的重要产品之一。
光学镜片广泛应用于相机、望远镜、显微镜等光学仪器中，而光学膜则用于涂覆在光学元件表面以提高透光性和抗反射性能。
随着人们对镜片和膜片质量的要求不断提高，市场吸引了越来越多的企业投入生产，市场竞争激烈。
最后，光学产品制造是光学行业的重要环节。
光学产品制造技术的进步不仅提高了产品的精度和质量，还降低了生产成本，为光学产品的普及和应用提供了有力支撑。
随着科技的不断进步和市场需求的不断增加，光学产品制造行业有着广阔的市场前景。
综上所述，光学行业具有广阔的发展前景和巨大的市场潜力。
然而，光学行业竞争激烈，技术壁垒也比较高，企业想要在市场中立足，就需要不断创新，提高产品质量和技术水平。
同时，拓宽市场渠道、加强品牌建设也是企业发展的重要手段。
预计未来光学行业将继续保持快速发展的势头，成为走向更加美好未来的重要产业。
光学玻璃回收利用说明
光学玻璃是一种特殊用途的玻璃，通常用于制造光学元件，如透镜、棱镜和窗户等。
光学玻璃的回收利用是环保的一种做法，可以减少资源浪费和环境污染。
以下是光学玻璃回收利用的一些建议和说明：
收集和分类：设立专门的回收点或与回收中心合作，将废弃的光学玻璃进行收集。
在收集过程中，要对不同类型的光学玻璃进行分类，因为它们可能具有不同的成分和特性。
处理污染物：在回收前，要尽量清理光学玻璃表面的污染物，如油脂、灰尘等。
这有助于提高回收材料的质量和减少对环境的影响。
合理运输：运输过程中要小心处理，以防止光学玻璃的损坏。
可以采用适当的包装方式，确保在运输过程中不会发生碎裂或破损。
再利用：回收的光学玻璃可以经过专业的处理和加工，重新用于制造新的光学元件。
这有助于减少对原始材料的需求，并促进循环经济的发展。
创新应用：寻找创新的应用领域，将回收的光学玻璃用于新的产品或应用，可以进一步提高其价值和可持续性。
与制造商合作：与光学玻璃制造商合作，建立循环供应链，推动他们使用回收材料制造新产品。
教育和宣传：对公众进行教育，提高对光学玻璃回收的认知，鼓励人们积极参与。
宣传活动可以包括社交媒体、宣传册、讲座等形式。
总体来说，光学玻璃的回收利用需要综合考虑从收集、分类、处理到再利用的全过程。
通过这些努力，可以最大限度地减少资源浪费，降低环境影响，促进可持续发展。
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光学玻璃的发展及其应用王耀祥摘要: 随着光子学技术的发展, 利用玻璃和光的相互作用改变光的极化态、频率、相干性和单色性, 以及产生光子和探测光子的新型光功能玻璃成为光学玻璃发展的主要方向。
本文针对光学玻璃及其在光学和信息技术等相关应用领域的重要性和发展作了介绍, 重点阐述了非线性光学玻璃、梯度折射率光学玻璃、激光玻璃以及其他光功能玻璃的主要特性和发展状况, 并对我国的光学玻璃工业发展作了回顾。
关键词: 光学玻璃; 光功能玻璃; 光子学引言玻璃技术经历了5000 多年的发展历史。
直到近代, 为了适应军用光学仪器的发展, SCHO TT 公司的创始人O t to Scho t t 于1884 年发展了现代光学玻璃熔炼技术, 制造出世界上第一块高质量光学玻璃。
由于军事上的需要, 光学玻璃及其制造技术一直被各国视为关键技术, 并严格保密。
目前, 随着光学、信息技术、能源、航空航天技术、生物技术以及生命科学等学科的迅速发展, 光学玻璃由传统意义上的光学仪器用成像介质——透镜(主要是应用几何光学原理进行成像) 逐渐向新的应用领域迅速发展。
尤其是伴随着光子学技术的发展, 光子继电子之后成为信息的主要载体。
利用玻璃和光的相互作用改变光的极化态、频率、相干性和单色性, 以及产生光子和探测光子的新型光功能玻璃成为光学玻璃发展的主要方向。
1光学玻璃的发展1. 1普通光学玻璃普通光学玻璃主要是指传统意义上用于各种光学仪器(如光学镜头) 的无色光学玻璃和用于滤光片的有色光学玻璃。
目前普通光学玻璃有200 多种牌号, 化学元素周期表中已有2ö3 以上的元素被引入到光学玻璃中。
对于无色光学玻璃, 按其化学组成和光学常数特征, 主要分为冕类和火石类。
冕类玻璃的PbO 含量一般小于3% 时, 折射率相对较低(nd < 1. 6) , 色散较小(M d> 55) 或者折射率相对较高(nd> 1. 6) , 色散较小(M d> 50) ; 当PbO 含量大于3à时, 折射率相对较高(nd> 1. 6) , 色散较大(M d< 55)。
而每一大类又可根据玻璃化学组成中的特征成分以及折射率nd 和色散M d的范围, 进一步划分为许多亚类, 图1 为无色光学玻璃nd2M d的示意图。
有色光学玻璃是在玻璃组成中引入能够使玻璃着色的着色剂制得的。
其所具有的选择吸收的性质取决于玻璃中着色剂的数量和性质。
按光谱特性有色光学玻璃可分为3 类: 胶体着色玻璃(硒镉玻璃)、离子着色的选择性吸收玻璃和离子着色的中性暗色玻璃。
图2 为3 种典型有色光学玻璃的光谱透过率曲线。
Pppp2. 2新型光功能玻璃2. 2. 1 非线性光学玻璃由于玻璃的各向同性, 玻璃具有反演对称中心, 而具有反演对称中心的介质偶阶的非线性电极化率为零。
因此, 理论上玻璃中仅存在三阶非线性光学效应, 而不产生二阶非线性光学效应[1 ]。
但是,在1986 年, O sterber 等人发现含Ge 的石英玻璃光纤却可以表现出二阶非线性光学效应。
经过研究发现[2 ] , 通过电场ö温度场极化法、激光诱导法和电子束辐射法可使玻璃产生二阶非线性光学效应。
目前, 在玻璃光纤中, 利用激光诱导法已经实现了准相位匹配的二阶非线性光纤光栅。
一般情况下,高折射率和高平均色散的玻璃如高铅氧化物玻璃、碲酸盐玻璃和硫系玻璃具有高的三阶非线性光学系数V (3)。
由于量子尺寸效应缘故, 半导体纳米微粒CdS 和CdSe 掺杂玻璃也具有较高的V (3) , 这类玻璃可以用于四波混频、相位共轭及光开关。
另外, 采用溅射和离子注入等玻璃改性处理方法, 在玻璃中引入A u,A g 和Cu 等纳米金属粒子, 也可以得到高V (3) 值的非线性玻璃。
以高V (3) 值非线性光学玻璃作为基底,采用光刻和离子交换工艺产生低损耗非线性光波导, 可制备小尺寸密集型超快全光速调制集成光路波导器件,为以超大规模数据传输与处理为基础的信息高速公路通讯网络信息的快速处理和容量的提高提供实用性元件。
非线性光学材料和器件已成为光子学微结构和新型光子器件研究的前沿。
表1 列举了一些不同玻璃种类的三阶非线性光学特性。
2. 2. 2 梯度折射率光学玻璃由于梯度折射率光学玻璃材料具有特殊的光学特性, 因此在微小光学、集成光学、空间光学和信息光子学器件研究领域具有不可替代的优势。
梯度折射率材料(GR IN ) 按照折射率分布的方向分类,可分为径向、轴向和球面梯度3 Ppppp对轴向梯度透镜而言, 沿光轴Z 方向的折射率呈梯度分布, 而在垂直于光轴的平面内折射率恒定。
除色差外, 轴向梯度透镜的特征基本上与球面透镜相似。
利用轴向梯度折射率材料制成的球面轴向梯度折射率透镜, 对光学系统像差的纠正等效于普通光学材料制成的非球面透镜。
在许多光学系统中, 轴向梯度透镜可在保证成像质量的同时, 减少系统光学元件的数量, 这一点对空间光学有效载荷设计极为有用。
轴向梯度折射率材料在高能激光领域以及各种数码可变焦成像系统中的应用也具有特殊的意义。
由于离子交换法生产的折射率梯度在材料中分布较浅, 因此轴向梯度折射率材料的应用受到了很大限制。
直到20 世纪90 年代, 利用发展起来的熔融ö扩散法成功地制得了大体积轴向梯度光学玻璃[11 ] , 从而使轴向梯度光学玻璃的应用发展成为可能。
径向梯度透镜的折射率沿垂直于光轴方向变化, 且具有圆对称分布, 沿轴向折射率不发生变化。
长棒径向GR IN 透镜可将像成在棒透镜内部, 因此常用于像中继系统中, 例如各种内窥镜。
在小型复印机和传真机中利用其非常短的共轭距离, 通过透镜阵列可实现1∶1 成像。
另外, 四分之一周期长度的径向GR IN 透镜的焦点恰好在其两端面上,这为耦合技术带来了方便。
光纤耦合器、波分复用器、光开关、半导体激光器或激光二极管的准直以及光盘物镜均已采用这种透镜。
球面梯度透镜的折射率分布对原点具有球面对称形式, 而球面GR IN 透镜因其对球心呈球对称形式且无光轴存在, 因此利用它可完全消除径向GR IN 透镜中离轴空间光线(非子午光线) 产生的像差。
利用离子交换法制得的球面梯度透镜阵列已用于集成光学和微小光学等领域。
2. 2. 3 激光玻璃近年来, 伴随着高功率掺镱双包层光纤激光器的出现, 对传统的CO 2 气体激光器和YA G 固体激光器提出了严峻的挑战。
光纤激光器已从通信领域迅速地向其他应用领域(如材料处理及加工技术、激光检测和测量、激光雷达系统、传感技术和空间技术以及生物医学等) 扩展。
另一方面, 提高和改善光纤放大器的增益带宽也一直是光纤通信中的关键问题。
因此, 研究新型稀土离子掺杂玻璃材料已成为研究新型光纤激光器和光纤放大器等光纤光子器件的技术关键。
光纤激光器研究领域有两大热点: 频率上转换光纤激光器和双包层光纤激光器。
氟化物玻璃由于具有较低的声子能量, 能够降低玻璃在泵浦过程中的无辐射驰豫几率, 提高稀土离子中间亚稳态能级的荧光寿命, 从而有效提高上转换发光效率, 所以氟化物玻璃ZrF4 –2BaF2–2L aF3–2A lF3–2N aF 已成为上转换发光基质材料的主要研究对象。
掺杂ZBLAN光纤的稀土离子主要有P r3+ , Er3+ , Tm 3+ 和Ho3+等[14～15 ]。
在20 世纪90 年代初硫化物玻璃光纤开始兴起, 由于稀土离子掺杂硫化物玻璃具有大的受激辐射截面和极高的辐射跃迁率[17 ] , 获得的量子效率远高于氧化物和氟化物光纤, 所以稀土离子掺杂硫化物也已成为适宜于制造光纤激光器和光纤放大器的基质材料。
近年来出现了多种新基质材料掺杂的光纤放大器, 主要包括工作在S+ 波段(1450～1480 nm ) 的掺铥光纤放大器(TDFA ) ; 工作在S波段(1480～1510 nm ) 的增益迁移掺铥光纤放大器(GS2TDFA ) ; 工作在C+ L 波段或L 波段的掺铒碲基光纤放大器(EDTFA )。
这些新型光纤放大器中的增益介质基本上采用的是掺杂稀土的低声子能量玻璃2重金属氧化物玻璃系统中的碲酸盐璃、铋酸盐玻璃以及氟化物玻璃和硫系玻璃(见表3 所示) , 特别是碲酸盐玻璃基质光纤在实现超宽带通信方面应用前景广阔。
前4 种基质的玻璃光纤已有产品问世, 但用在光纤放大器上的硫系玻璃光纤迄今还没有实现实用化。
2. 2. 4其他光功能玻璃光子是继电子之后成为信息的主要载体, 其信息的获取、传输、存储、显示和处理技术在很大程度上依赖于先进的光功能材料和器件(先进光功能材料和器件已成为信息技术发展的基础和先导) 的发展。
表4 列出了另外一些应用于信息技术和其他领域的光功能玻璃。
我国光学玻璃发展展望20 世纪90 年代以后, 随着光学与信息科学和新材料科学的不断融合, 光学与电子科学的不断融合以及信息产业的崛起, 使光学玻璃在光传输、光储存和光电显示三大领域的应用更是突飞猛进。
光学玻璃被广泛应用于光电产品对信息采集、传输、存贮、转换和显示的各个方面, 这有力地促进了光学玻璃向更高层次的发展。
目前, 传统光学玻璃虽在生产上的增长开始减缓, 但在医学、航天、航空和常规武器装备等领域依然呈增长态势。
在光电信息领域, 传统的K9 光学玻璃及ZK 系列光学玻璃的需求量仍然巨大, 主要体现在三大领域: 一是光信号传输转换领域, 如数码照摄像机、液晶投影电视、影像扫描器、条码扫描器、数码复印机、激光打印机和可视电话等; 二是在光储存领域, 如CD2ROM ,DVD2ROM 和MD2PLA YER 等光读取头计算机硬盘玻璃基板等; 三·64·应用光学2005, 26 (5) 王耀祥: 光学玻璃的发展及其应用是在光电显示器领域, 包括背投电视投影管镜头和LCD 投影机光学引擎等。
在传统的光学玻璃方面,我国已经形成了技术成熟、品种齐全的各种规格光学玻璃, 并且能够规模化生产, 不仅能够满足国内需要, 而且大规模出口。
在新型光功能玻璃方面, 声光玻璃和磁光玻璃等一些光功能玻璃能够满足国内需要, 但尚未形成系列化。
径向梯度折射率透镜在国内也已经能够小规模化生产, 但对空间光学和光学可变焦系统方面有着巨大应用潜力的大尺寸轴向梯度折射率材料来说仍然是空白。
我国从事激光技术的科研人员自力更生发展了我国的激光玻璃, 为我国固体激光技术的发展打下了良好基础。
但光纤激光器和放大器用稀土离子掺杂光学玻璃仍然未能达到实用化和规模化生产。
在国内, 新型光功能玻璃的研究、发展能力与国外相比较弱, 这主要是由于我国在相关材料研究和相关器件的应用上仍处于劣势, 而且在相关应用领域的研究也比较落后。