光学玻璃材料知识

光学玻璃的熔炼过程为：炉料→硅酸盐的形成 （800～900℃）→玻璃的形成（1000 ～1250℃） → 澄清→均匀化→冷却→成型→退火（400 ～600℃ ） →型料
光学玻璃包括无色光学玻璃、有色光学玻璃和特种 光学玻璃 。
无色光学玻璃的分类和化学成分
无色光学玻璃按色散系数大小分为冕牌和火石两大 类，各以K和F表示。火石玻璃的νd<50，冕牌玻璃 的νd>50。
级别 A00 A0 A B C D E
直径Φ≥0.05mm气泡总截面（mm2/100cm3) ≤0.003～0.03 ＞0.03～0.10 ＞0.10～0.25 ＞0.25～0.50 ＞0.50～1.00 ＞1.00～2.00 ＞2.00～4.00
质量指标——光吸收系数
光吸收系数是用球形光度计按GB/T 7962.9规定的测试方 法进行测量，玻璃光吸收系数等于1cm光路上被玻璃吸 收的白光光通量与开始进入该光路前入射光光通量之比， 分为8级，见下表
级别
Δnmax
H1
±2×10-6
H2
±5×10-6
H3
±10×10-6
H4
±20×10-6
质量指标——应力双折射
1、中部应力

玻璃毛坯应力双折射以最长边中部单位长度上的光程差δ表示，按GB/T 7962.5规
定的测试方法进行测量，分为5级，见下表
级别
1 1a 2 3 4
玻璃中部光程差δ（nm/cm）
级别
α/ α0
星点图象
1
1
中央是一个明亮的圆斑，外面是些同心的圆环，这 些圆环无断裂、尾翘、畸角及扁圆变形现象
2
1
中央是一个明亮的圆斑，外面是些变形的圆环，这 些圆环同样无断裂、尾翘、畸角
3
1.1
4
1.2
———— ————
质量指标——光学均匀性
2、尺寸大于150mm的玻璃毛坯
尺寸大于150mm的玻璃毛坯的光学均匀性以一块玻璃 中各部分折射率偏差最大值Δnmax来表示，按GB/T 7962.4规定的测试方法进行测量，分为4级，见下表
比达到80%时所对应的波长， λ3是玻璃透射比
达到5%时对应的波长，并以10nm为单位表示。
例如：玻璃透射比达到80%所对应的波长为
368nm，玻璃透射比达到5%所对应的波长为
313nm，着色度λ80/λ5为37/31
化学性能——抗潮湿大气作用稳定性 RC（S）（表面法）
根据对潮湿大气作用的稳定性，分为三级： 1级—在温度50℃，相对湿度80%的条件下，玻
耐碱性级别AR是基于在一定的碱性溶液环境下（氢氧化钠， c=0.01mol/l，PH=12）腐蚀掉0.1μm表层厚度所需的时间来划分的，测 试温度50℃。
耐磷酸盐性级别PR是基于在一定的磷酸盐溶液环境下（Na5P3O10， c=0.01mol/l，PH=10）腐蚀掉0.1μm表层厚度所需的时间来划分的，测 试温度50℃。
等级
1
2
3
4
5
6
质量减（%） ≤0.04 0.05～0.09 0.10～0.24 0.25～0.59 0.60～1.09 ≥1.10
化学性能——耐酸作用稳定性 DA（粉末法）
与DW的测定方法相同，在烧瓶内装入0.01mol/l 的硝酸水溶液进行处理，根据其质量减（%）分 类成下表所示的等级。
等级
光学冷加工工艺基础培训
——光学玻璃材料篇
光学材料分类
光学材料包括光学玻璃、普通夹板玻璃、 特殊玻璃、光学晶体、光学塑料和偏振材 料。
其中最常用的是光学玻璃、光学晶体、光 学塑料。
光学玻璃
光学玻璃是由硅、硼、磷、铅、钾、钠、钡、砷、 铝等多种氧化物在高温下形成的复杂的盐熔体；经 过冷却得到各向同性的无定形物体。而大多数的光 学玻璃是以二氧化硅为主要成份的硅酸盐玻璃。
光学性能——应力光学系数B
玻璃中的机械应力会导致光产生双折射，应力 光学系数表示有效应力与应力双折射产生的光 程差之间的关系：
δ=B·d · F
式中： δ——光程差，nm；

B——应力光学系数，/Pa；

d——光在玻璃中通过的路程，cm；

F——施压应力，Pa。
光学性能——内透射比τ
对无铅、砷、镉及其它放射性元素的玻璃牌号，用 “H-”作为前缀来表示。
光学性能——折射率
光学下班折射率按下列谱线，给出5位小数的 折射率：
汞紫外线 汞紫线 汞蓝线 镉蓝线 氢蓝线 汞绿线 氦黄线 镉红线 氢红线
光谱线
I
h
g F′ F
e
d C′ C
元素 Hg Hg Hg cd H Hg He cd H
SCHOTT NCR

FA= m/d/（ m0/d0）×100 越大，越软
式中：
m 、m0—m为称量研磨前后的试样质量求损耗质量； m0 为测定日本光学玻璃工业会指定的标准试样（BSC7） 的损耗质量；

d、 重
d0
—d为试样的比重，d0为标准试样（BSC7）的比

无色光学玻璃的质量指标
Δnd Δνd 均匀性 双折射 光吸收系数 条纹度 气泡度
2 4 6 10 40（粗退火条料）60（粗退火板料）
2、边缘应力
玻璃毛坯应力双折射以其距边缘5%直径或边长处单位厚度上的光程差δ表示，按 GB/T 7962.6规定的测试方法进行测量，分为5级，见下表
级别
S1 S2 S3 S4 S5
玻璃边缘光程差δ（nm/cm）
3 5 10 20
80
质量指标——条纹度
无色光学玻璃的分类
玻璃类别名称 氟冕玻璃 轻冕玻璃 冕玻璃 磷冕玻璃 钡冕玻璃 重冕玻璃 镧冕玻璃 特冕玻璃 冕火石玻璃
代号 FK QK K PK BaK ZK LaK TK KF
玻璃类别名称 轻火石玻璃 火石玻璃 钡火石玻璃 重钡火石玻璃 重火石玻璃 镧火石玻璃 重镧火石玻璃 钛火石玻璃 特种火石玻璃
国内外各指标的符号对照
项目 环保代号 耐潮性（表面法） 耐水性（粉末法） 耐酸性（表面法） 耐酸性（粉末法） 耐碱性 磨耗度 相对研磨硬度
成都光明 H-
RC（S） DW
RA（S） DA
Fa
HOYA E-
DW
DA DNAOH/DSTPP
FA
OHARA S-
W(s) RW(p)
SR RA(p)
PR Aa
波长nm 365.01 404.66 435.84 479.99 486.13 546.07 578.56 643.85 656.27
光学性能——色散
中部色散用nF- nC或nF′- nC′表示，色散系数 （即阿贝数）vd定义如下：
vd=（nd-1）/（nF-nC） 还列出ve为： ve=（ne-1）/（nF′-nC′）
代号 QF F BaF ZBaF ZF LaF ZLaF TiF TF
无色光学玻璃的命名
每种光学玻璃牌号按其所属玻璃类别名称的代号再 加序号组成。此外，还用六位数字作代码来表征每 个牌号，其中前三个数字表示该牌号玻璃折射率小 数点后头三位数，后三位数字表示该牌号玻璃阿贝 数。例如K9，nd=1.51680，vd=64.20，可表示为 K9—517642。
级别 光吸收系数不大于 级别
00
0.001
3
0
0.002
4
1
0.004
5
2
0.006
6
光吸收系数不大于 0.008 0.01 0.015 0.3
国内外玻璃牌号对照
项目 玻璃牌号
成都光明 K ZK QK
LaK BaK
F QF ZF LaF BaF ZLaF ZBaF
HOYA BSC
BACD FC
TAC/LAC BAC/BACD
璃抛光表面形成水解斑点的时间超过20H； 2级—在相同试验条件下，形成水解斑点的时间
在5～20H之间； 3级—在相同试验条件下，形成RA（S）（表面法）
根据对酸溶液作用的稳定性，分为三级： 1—在0.1N、50℃的醋酸溶液作用下，玻璃抛光
F FEL FD/FDS NBF/NBFD BAF NBFD BAFD
OHARA BSL
BSM/BAL FSL
LAL/YGH BAL PBM PBL TIH
LAM/LAH BAM/BAL
LAH BAH/BAM
SCHOTT BK SK FK LAK
BAK/SK F
LLF/LF SF LAF BAF
LASF BAF/BASF
1
2
3
4
5
6
质量减（%） ≤0.19 0.20～0.34 0.35～0.64 0.65～1.19 1.20～2.19 ≥2.20
化学性能——耐碱作用稳定性AR 耐磷酸盐作用稳定性PR
耐碱性表示光学玻璃在接触温热的碱性液体（如研磨粉）时的敏感性；
耐磷酸盐性则描述了光学玻璃在接触含磷酸盐的清洗溶液（如洗涤剂） 时的反应情况。
条纹用点光源和透镜组成的条纹检查仪，从最 容易看见条纹的方向上，与标准试样作比较检 查，分为
级别
条纹程度
1
无肉眼可见的条纹
2
有细而分散的条纹
3
有轻微的平行条纹
级别
观察玻璃的方向数
A
3
B
2
C
1
质量指标——气泡度
玻璃的气泡度类别根据其直径或最大边长及所含最大气 泡的直径，分为0、1、2共3类；再根据第100cm2玻璃内 允许含有气泡的总截面积来确定，分为7级，具体见下 表
4
±1.5%
根据同一批玻璃中，折射率和阿贝数的最大差值，玻璃的一致性按