光学玻璃
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。
光学玻璃分级
光学玻璃分级光学玻璃是一种具有特殊光学性能的玻璃材料，广泛应用于光学器件、光学仪器和光学设备等领域。
根据光学玻璃的光学性能和应用范围的不同，可以将光学玻璃分为不同的级别。
下面将介绍几种常见的光学玻璃级别。
一、光学玻璃一级品光学玻璃一级品是指具有非常高的光学性能和质量的玻璃材料。
它们具有高的透光率、低的色散、低的散射和优良的光学均匀性。
光学玻璃一级品主要用于制造高精密光学元件，如透镜、棱镜、窗口等。
这些元件在光学仪器和光学设备中具有重要的应用，对光学性能的要求非常高。
二、光学玻璃二级品光学玻璃二级品相对于一级品来说，在光学性能和质量上有一定的差距。
它们的透光率、色散、散射和光学均匀性可能没有一级品那么好，但仍然具有较好的光学性能。
光学玻璃二级品主要用于制造一些对光学性能要求适中的光学元件，如平面镜、滤光片等。
这些元件在一些常规的光学仪器和光学设备中得到广泛应用。
三、光学玻璃三级品光学玻璃三级品相对于一、二级品来说，在光学性能和质量上有一定的差距。
它们的透光率、色散、散射和光学均匀性可能没有一、二级品那么好，但仍然具有一定的光学性能。
光学玻璃三级品主要用于制造一些对光学性能要求较低的光学元件，如光学窗口、观察窗等。
这些元件在一些普通的光学仪器和光学设备中得到广泛应用。
四、光学玻璃四级品光学玻璃四级品相对于前面的级别来说，在光学性能和质量上有较大的差距。
它们的透光率、色散、散射和光学均匀性可能没有前面的级别那么好，但仍然具有一定的光学性能。
光学玻璃四级品主要用于制造一些对光学性能要求不高的光学元件，如光学滤光片、光学保护窗等。
这些元件在一些一般的光学仪器和光学设备中得到广泛应用。
光学玻璃根据其光学性能和应用范围的不同，可以分为不同的级别。
这些级别的光学玻璃在不同的光学器件和光学设备中发挥着重要的作用。
无论是高精密的光学元件还是一般的光学元件，选择适合的光学玻璃级别都是保证光学性能和质量的关键。
因此，在选择和应用光学玻璃时，需要根据具体的需求和要求来确定合适的级别，以达到最佳的光学效果。
光学玻璃加工工艺流程介绍
光学玻璃加工工艺流程介绍嘿，朋友们！今天咱来聊聊光学玻璃加工工艺流程，这可真是个有趣又神奇的事儿呢！你想想看，那些亮晶晶的光学玻璃，从一块普通的材料变成能让我们看清世界、探索奥秘的重要元件，这中间得经历多少奇妙的过程呀！首先呢，得挑选出合适的原材料。
这就好比是要选出最棒的食材来烹饪一道美味佳肴，得精挑细选才行呢。
然后把这些原材料进行熔化，让它们从固态变成液态，就像冰化成了水一样。
这时候可需要精准的温度控制啦，温度太高或太低可都不行，不然就没法得到高质量的玻璃液啦。
接下来，就是成型的环节啦。
就好像捏泥巴一样，要把玻璃液按照我们想要的形状给弄出来。
有各种各样的方法呢，比如浇注啦、压制啦等等。
这可得有一双巧手和丰富的经验才行，不然弄出来的形状不规整，那不就白瞎啦！成型之后，还得进行退火处理。
这就像是让一个刚跑完步的人慢慢平静下来，消除掉内部的应力。
要是不做这一步，那玻璃可就容易出现裂缝或者变形哦，那可就糟糕啦！再然后呢，就是对光学玻璃进行精细的加工啦。
这就像是给一件艺术品进行雕琢一样，要让它变得更加完美。
打磨呀、抛光呀，让玻璃的表面变得光滑如镜，能清晰地反射出影像。
这可是个细致活儿，需要师傅们有极大的耐心和精湛的技艺呢。
加工完了还不算完哦，还得进行检验呢。
就像是给一个学生考试一样，看看它到底合不合格。
有没有瑕疵呀，光学性能好不好呀，都得一一检查清楚。
只有通过了检验的光学玻璃，才能被用到各种仪器设备中去呢。
你说这光学玻璃加工工艺流程是不是很神奇呀？从一块普通的材料，经过这么多道工序，最终变成了能帮助我们看清世界的重要元件。
这中间凝聚了多少人的智慧和汗水呀！所以呀，我们可不能小瞧了这些小小的光学玻璃，它们背后的故事可精彩着呢！总之呢，光学玻璃加工工艺流程就是一个充满挑战和惊喜的过程。
每一步都需要精心对待，才能最终得到高质量的光学玻璃。
这就像是一场漫长的旅程，只有一步一个脚印地走下去，才能到达胜利的彼岸。
让我们一起为这些默默奉献的光学玻璃加工者们点赞吧！。
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。
光学玻璃参数详解
光学玻璃是一种用于制造光学元件（如透镜、棱镜、窗口等）的特殊玻璃。
它的参数决定了光学性能和适用范围。
以下是一些常见的光学玻璃参数及其详解：1. 折射率（Refractive Index）：折射率是光线从真空中进入玻璃时的折射比值。
它决定了光线在玻璃中传播的速度和方向。
不同类型的光学玻璃具有不同的折射率，一般在1.4到2.0之间。
2. 色散（Dispersion）：色散是光线经过光学玻璃时，不同波长的光被折射的程度不同，导致光的分散现象。
色散性能用于描述玻璃的色散效果，一般通过Abbe数来表示。
Abbe数越大，色散越小，即色差越小。
3. 热膨胀系数（Thermal Expansion Coefficient）：热膨胀系数表示光学玻璃随温度变化时的尺寸变化。
高热膨胀系数的玻璃对温度变化更敏感，可能导致光学元件的变形或破裂。
4. 导热系数（Thermal Conductivity）：导热系数表示光学玻璃传导热量的能力。
高导热系数的玻璃可以更好地散热，防止光学元件过热损坏。
5. 抗光蚀性（Optical Durability）：抗光蚀性表示光学玻璃抵抗环境中光蚀和化学侵蚀的能力。
高抗光蚀性的玻璃可以更长时间地保持光学性能。
6. 透过率（Transmittance）：透过率表示光线通过光学玻璃时的光强损失程度。
高透过率的玻璃可以提供更高的光传输效率。
这些参数对于光学元件的设计和应用非常重要。
根据具体的需求，选择合适的光学玻璃参数可以优化光学系统的性能和效果。
在选择光学玻璃时，一般会参考厂商提供的技术数据和规格表，以便选择适合的光学玻璃材料。
光学玻璃知识介绍
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主要厂家及产品
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光学玻璃主要生产厂家 国内： 成都光明 / 国际： Schott Hoya / Ohara http://www.ohara-inc.co.jp 各个厂家对所生产的各种牌号玻璃的成分和工艺是严 格保密的。根据折射率与色散系数，各厂家的大部分 玻璃牌号可以替代，但它们的物理、化学特性未必相 同。 • 同样牌号的玻璃，不同厂家代表的光学常数未必相同， 比如成都光明的F1相当于schott、Hoya的F5和Ohara的 PBM1，而schoot、Hoya的F1相当于成都光明的F13
元素
He He-Ne H K
波长(nm)
587.56 632.8 656.27 768.19 17
2、色散和阿贝数 中部色散为nF-nC或nF’-nC’ 色散系数（即阿贝数）υd 定义如下： υd = （n d – 1)/(nF-nC) 另一色散系数 υe = （n e – 1)/(nF’-nC’)
• • • •
5
玻璃种类
• 特种玻璃：光学玻璃 石英玻璃 玻璃纤维 玻璃管（棒） 材 工艺玻璃 显象管玻璃 绝缘子玻璃 医用玻璃 眼镜玻 璃 水晶玻璃 超薄玻璃 灯具玻璃 等等 • 深加工玻璃：钢化玻璃 防弹玻璃 夹层玻璃 汽车玻璃 镜 片玻璃 镀膜玻璃 喷雕彩绘玻璃 夹丝玻璃 热融玻璃 防火 玻璃 吸热玻璃 热反射玻璃 透紫外玻璃 光致变色玻璃 等 • 器皿玻璃：玻璃瓶罐 玻璃杯（盆）玻璃餐具 仪器玻璃 等 • 浮法玻璃 • 格法、平板、压延玻璃
3
•
•
•
以二氧化硅SiO2为主要成分的玻璃属于硅酸盐 玻璃，以三氧化二硼B2O3为主要成分的属于硼硅酸 盐玻璃，以五氧化二硼P2O5为主要成分的属于磷酸 盐玻璃。 一般常用的光学玻璃是硅酸盐玻璃： （1）含有Na2SIO3,CaSiO3和 SiO2 ，主要成分是 SiO2，玻璃态物质，没有固定的熔点 （2）主要反应材料：石灰石，纯碱，石英 （3）主要的反应方程式： Na2CO3+SiO2===Na2SiO3+CO2↑ CaCO3+SiO2===CaSiO3+CO2↑
光学玻璃知识介绍
5、光吸收系数
是指光通过任何物质时，一部分光能被介 质所吸收。玻璃虽是透明物质，也有吸收，只是他 的吸收系数比非透明物质小很多。
6、条纹度
条纹度是指因折射率显著不同而造成的透明的、 丝状的疵病程度。条纹属于光学玻璃内部化学成分 上的不均匀，产生的原因是在熔炼过程中各种成分 混合和搅拌不均匀造成
• 7、气泡度
• 玻璃中的气泡是指包含在玻璃内部的气体，它是由于 玻璃在熔炼的过程中气体来不及逸出或很难排除而产 生。
• 气泡的危害较大，会使光线发生散射或产生杂光，引 起光能损失、降低成像质量。
三、无色光学玻璃特性
光学玻璃性能一览表 序号 玻璃牌号 RC(S)
1
FK1
3
2
FK2
3
3
QK1
2
4
QK2
1
5
QK3
2
元素 Hg Hg Cd Hg
波长(nm) 404.66 435.84 480.00 546.07
光谱线 氦黄线d 氢红线C 氦红线r
元素 He H He
波长(nm) 587.56 656.27 706.52
OHARA给了9条光谱线折射率：
光谱线
元素
波长(nm)
光谱线
i
Hg
365.015
d
h
Hg
404.656
υe = （n e – 1)/(nF’-nC’)
折射率、色散系数与标准数值的允许差值
同一批玻璃中折射率和色散系数的一致性
3、光学均匀性：是指同一块玻璃内部折射率变化的不均 匀程度
4、应力双折射
玻璃在没有受到应力作用时是各向同性的，但由于 玻璃的加热或冷却过程不均匀就会产生应力，使玻 璃失去各向同性的性质，在光学上引起双折射现象。
常用光学玻璃
常用光学玻璃
常用光学玻璃是指在光学领域中广泛应用的玻璃材料。
这些玻璃可以作为透镜、棱镜、窗户等光学元件使用。
常用光学玻璃的选择取决于所需的光学特性，例如折射率、色散、透过率等。
以下是一些常用的光学玻璃：
1. BK7玻璃：这是一种常用的硼硅酸玻璃，具有优异的光学性能和机械性能。
它的折射率是1.5168，色散较小，适合制作成各种光学元件。
2. 石英玻璃：石英玻璃是一种非常透明的玻璃，具有高的折射率和低的色散。
它还具有良好的耐热性和耐腐蚀性，因此常用于制作高温或化学反应中的光学元件。
3. 硫酸玻璃：硫酸玻璃是一种常用的光学玻璃，具有高的折射率和较大的色散。
它还具有优异的耐热性和耐腐蚀性，因此常被用于制作高性能光学元件。
4. 硼硅酸铅玻璃：硼硅酸铅玻璃是一种具有高折射率和大色散的玻璃。
它还具有良好的耐热性和机械性能，因此被广泛用于制作高性能光学元件。
5. K9玻璃：K9玻璃是一种硼硅酸玻璃，具有中等的折射率和色散，在价格和性能之间取得了良好的平衡。
因此，它被广泛用于制作各种常规光学元件。
总之，在选择常用光学玻璃时，需要根据具体的应用需求来选择合适的材料。
不同的光学玻璃具有不同的特性和优缺点，因此需要进
行综合比较和评估。
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光学玻璃
用于制造光学仪器或机械系统的透镜、棱镜、反射镜、窗口等的玻璃材料。
简介
包括无色光学玻璃(通常简称光学玻璃)、有色光学玻璃、耐辐射光学玻璃、防辐射玻璃和光学石英玻璃等。
光学玻璃具有高度的透明性、化学及物理学(结构和性能)上的高度均匀性，具有特定和精确的光学常数。
它可分为硅酸盐、硼酸盐、磷酸盐、氟化物和硫系化合物系列。
品种繁多，主要按他们在折射率(nD)-阿贝值(VD)图中的位置来分类。
传统上nD>1.60，VD>50和nD<1.60，VD>55的各类玻璃定为冕(K)玻璃，其余各类玻璃定为火石(F)玻璃。
冕玻璃一般作凸透镜，火石玻璃作凹透镜。
通常冕玻璃属于含碱硼硅酸盐体系，轻冕玻璃属于铝硅酸盐体系，重冕玻璃及钡火石玻璃属于无碱硼硅酸盐体系，绝大部分的火石玻璃属于铅钾硅酸盐体系。
随着光学玻璃的应用领域不断拓宽，其品种在不断扩大，其组成中几乎包括周期表中的所有元素。
通过折射、反射、透过方式传递光线或通过吸收改变光的强度或光谱分布的一种无机玻璃态材料。
具有稳定的光学性质和高度光学均匀性。
按光学特性分为
①无色光学玻璃。
对光学常数有特定要求，具有可见区高透过、无选择吸收着色等特点。
按阿贝数大小分为冕类和火石类玻璃，各类又按折射率高低分为若干种，并按折射率大小依次排列。
多用作望远镜、显微镜、照相机等的透镜、棱镜、反射镜等。
②防辐照光学玻璃。
对高能辐照有较大的吸收能力，有高铅玻璃和CaO-B2O2系统玻璃，前者可防止γ射线和X射线辐照，后者可吸收慢中子和热中子，主要用于核工业、医学领域等作为屏蔽和窥视窗口材料。
③耐辐照光学玻璃。
在一定的γ射线、X射线辐照下，可见区透过率变化较少，品种和牌号与无色光学玻璃相同，用于制造高能辐照下的光学仪器和窥视窗口。
④有色光学玻璃。
又称滤光玻璃。
对紫外、可见、红外区特定波长有选择吸收和透过性能，按光谱特性分为选择性吸收型、截止型和中性灰3类；按着色机理分为离子着色、金属胶体着色和硫硒化物着色3类，主要用于制造滤光器。
⑤紫外和红外光学玻璃。
在紫外或红外波段具有特定的光学常数和高透过率，用作紫外、红外光学仪器或用作窗口材料。
⑥光学石英玻璃。
以二氧化硅为主要成分，具有耐高温、膨胀系数低、机械强度高、化学性能好等特点，用于制造对各种波段透过有特殊要求的棱镜、透镜、窗口和反射镜等。
此外，还有用于大规模集成电路制造的光掩膜板、液晶显示器面板、影像光盘盘基薄板玻璃；光沿着磁力线方向通过玻璃时偏振面发生旋转的磁光玻璃；光按一定方向通过传输超声波的玻璃时，发生光的衍射、反射、汇聚或光频移的声光玻璃等。
光学玻璃的发展
光学玻璃的发展和光学仪器的发展是密不可分的。
光学系统新的改革往往向光学玻璃提出新的要求，因而推动了光学玻璃的发展，同样，新品种玻璃的试制成功也也往往反过来促进了光学仪器的发展。
最早被人们用来制作光学零件的光学材料是天然晶体，据称古代亚西利亚用水晶作透镜，而在古代中国则应用天然电气石（茶镜）和黄水晶。
考古家证明公元三千年前在埃及和我们（战国时代）人们已能制造玻璃。
但是玻璃作为眼镜和镜子还是十三世纪在威尼斯开始的。
恩格斯在“自然辨证法”中对此曾给予很高的评价，认为这是当时的卓越发明之一。
此后由于天文学家与航海学的发展需要，伽利略、牛顿、笛卡儿等也用玻璃制造了望远镜和显微镜。
从十六世纪开始玻璃已成为制造光学零件的主要材料了。
到了十七世纪，光学系统的消色差成为光学仪器的中心问题。
这时由于改进了玻璃成分，在玻璃中引入了氧化铅，赫尔才于1729年获得第一对消色差透镜，从此，光学玻璃就被分为冤牌和燧石玻璃两个大类。
1768年纪南在法国首先用粘土棒搅拌的方法制得了均匀的光学玻璃，从而开始建立了独立的光学玻璃制造工业。
在十九世纪中叶，几个发达的资本主义国家都先后建立了自己的光学玻璃工厂，如法国帕腊-芒图公司（1872年）、英国钱斯公司（1848）、德国萧特公司(1848)等。
十九世纪光学仪器有很大发展。
第一次世界大战前夕，德国为了迅速发展军用光学仪器，要求打破光学玻璃品种贫乏的限制。
这时，著名物理学家阿员参加了萧特厂的工作。
他在玻璃中加入了新的氧化物如BaO，B2O3,ZnO，P2O3等，并且研究了它他对玻璃光学常数的影响。
在这基础上，发展了钡冤、硼冤、锌冤等类型玻璃，同时也开始试制了特殊相对部分色散的燧石玻璃。
在这时期内，光学玻璃品种有了很大的扩展，因而在光学仪器方面出现了较完整的照相机及显微镜物镜。
直至二十世纪三十年代以前，大部分工作仍在萧特厂基础上进行。
到1934年获得了一系列重冤玻璃，如德国号SK-16（620/603）及SK-18（639/555）等。
到此为止，可以认为是光学玻璃发展的一个阶段。
二次世界大战前后，随着各种光学仪器如航空摄影，紫外与红外光谱仪器、高级照相物镜等的发展，对光学玻璃又产生了新的需要。
这时，光学玻璃也就相应地有了新的发展。
1942年，美国摩莱（Morey）及以后苏联与德国的科学工作者都相继把稀士及稀散氧化物引入玻璃中，因而扩大了玻璃品种，得到了一系列高折射率低色散的光学玻璃，如德国LaK,LaF，苏联CTK及ТЬФ等品种系列。
与此同时，也进行了低折射率大色散玻璃的研究并得到一系列氟钛硅酸盐系统的光学玻璃，如苏联ЛФ-9，ЛФ-12，德国F-16等品种。
由于各种新品种光学玻璃在加工或使用性能上或多或少地存在着缺陷，因此在研究扩展光学玻璃领域的同时，还针对改善各种新品种光学玻璃的物理和物理化学性质。
以及生产工艺进行了许多工作。
综观以上历史发展的过程，可以预言今后光学玻璃的发展方向是：
①制得特别高折射率的玻璃；
②制得特殊相对部分色散的玻璃；
③发展红外及紫外光学玻璃；
④取代玻璃中某些不良的成分如放射性的THO2，有毒的BcO，Sb2O3等；
⑤提高玻璃的化学稳定性；
⑥提高玻璃透明度和防止玻璃幅射着色；
⑦改进工艺过程，降低新品种玻璃价格。