光学玻璃知识介绍
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。
光学玻璃分类知识讲解
光学玻璃分类简史最初用于制造镜头的玻璃，就是普通窗户玻璃或酒瓶上的疙瘩，形状类似“冠”，皇冠玻璃或冕牌玻璃的名称由此而来。
那时候的玻璃极不均匀，多泡沫。
除了冕牌玻璃外还有另一种含铅量较多的燧石玻璃。
1790年左右法国人皮而·路易·均纳德发现搅拌玻璃酱可以制造质地均匀的玻璃。
1884年卡尔·蔡斯厂的恩斯特·阿贝和奥托•肖特（Otto Schott）在耶拿创建肖特玻璃厂（Schott Glaswerke AG ），在几年内研制了几十种光学玻璃，其中以高折射率的钡质冕牌玻璃的发明为肖特玻璃厂的重要成就。
光学玻璃的成分光学玻璃是用高纯度硅、硼、钠、钾、锌、铅、镁、钙、钡等的氧化物按特定配方混合,在白金坩埚中高温融化,用超声波搅拌均匀,去气泡；然后经长时间缓慢地降温，以免玻璃块产生内应力。
冷却后的玻璃块，必须经过光学仪器测量，检验纯度、透明度、均匀度、折射率和色散率是否合规格。
合格的玻璃块经过加热锻压，成光学透镜毛胚。
特种光学玻璃稀土元素光学玻璃：三十年代出现了新的稀土元素光学玻璃,主要成分是镧、钍、钽的氧化物。
稀土元素光学玻璃有很高的折射率，为光学镜头的设计开辟新的可能性。
今日大孔径镜头中多有镧玻璃。
钍玻璃因有放射性,已停止生产。
无铅光学玻璃：无铅光学玻璃不含铅、砷，以N标志。
化学成分和光学性质相近的玻璃，在阿贝图上也分布在相邻的位置。
肖特玻璃厂的阿贝图有一组直线和曲线,将阿贝图分成许多区，将光学玻璃分类;列如冕牌玻璃K5、K7、K10在K区,燧石玻璃F2、F4、F5在F区。
玻璃名称中的符号：∙ F 代表燧石∙K 代表冕牌∙ B 代表硼∙BA 代表钡∙LA 代表镧∙N 代表无铅∙P 代表磷阿贝图是德国物理学家恩斯特·阿贝在1886年发明的玻璃坐标图,至今已一百多年。
阿贝图是直角物理坐标图，以玻璃的阿贝数V为横轴（X轴），以玻璃的折射率n为纵轴（Y轴）。
V轴和n轴的交点不是零点,V数在V轴上从左到右从大到小排列,从V=100到V=18；折射率n从下到上从小到大排列，从1.42 到2.2。
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。
光学镜片知识整理
镜片知识整理一、光学材料二、无色光学玻璃1.系列、类型和牌号1.1系列1.2类型1.3. 1光学玻璃牌号分类1.3.2光学玻璃牌号命名1.3.3无铅、碎、镉玻璃牌号的命名1.3.4低软化点玻璃牌号的命名1.3.5高透过玻璃牌号的命名1.4牌号2.质量指标、类别和级别2.1质量指标3.2分类分级1.2.1折射率、色散系数2.2. 2光学均匀性3.2. 3应力双折射4.2.4条纹度5.2. 5.气泡度6.2. 6光吸收系数7.2.7耐辐射性能3.光学性能3.1折射率4.化学性能4.1抗潮湿大气作用稳定性RC (S)(表面法)5.光学玻璃的物理参数4.22抗酸作用稳定性RA(S)(表面法)4.3各种氧化物对玻璃性质的影响6.玻璃牌号对照表三、其它光学玻璃1.有色光学玻璃1.1有色玻璃的种类1.1. 1截止型玻璃（硒镉着色玻璃）2.1.2选择吸收玻璃（离子着色玻璃）1. 1. 3中性玻璃1.2有色光学玻璃的特点和用途1.3有色玻璃牌号2.特种光学玻璃2.1石英玻璃四、微晶玻璃1.概述2.微晶玻璃的性能及应用3.光学晶体主要性能参数五、光学塑料1.光学塑料大致分类2.常用光学塑料2.1聚苯乙烯PS （火石塑料）2.2聚碳酸酯PC2.33聚甲基丙烯酸甲脂（Polymethyl methacrylate简称PMMA,也称Acrylic）2.4 4 烯丙基二甘醇碳酸酯（Allgl diglycol carbonate,简称 ADC 或 CR-39）2.5苯乙烯-丙烯睛共聚物NAS2.66苯乙烯-丁二烯-丙烯酯ABS3.光学塑料的主要优缺点2.7苯乙烯甲基丙烯酸甲酯共聚物4.光学塑料零件的镀膜技术六.光学镜片镀膜技术1.光学零件镀膜分类，符号及标注2.镀膜种类3.镀膜材料一、光学材料透射材料分为光学玻璃、光学晶体和光学塑料三大类，它们的光学特性主要由其对各种色光的透过率和折射率决定。
光学玻璃光学玻璃是最常用的光学材料，其制造工艺成熟，品种齐全。
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。
光学玻璃知识介绍
高温
4
•
• •
二、物理特性
1、玻璃物质形态 玻璃并非严格意义上的固体，玻璃熔炼体在冷 却过程中没有确定的固化温度，玻璃保留了液态分 子无规则排列的结构，即低温的固态保留了高温液 态的无定性结构，称为玻璃态。 2、玻璃的物理特性 各向同性：玻璃的性质如硬度、弹性模数、折 射率等在各向测得的数值相同 介稳状态 玻璃从熔融态向固态转化过程是连续可逆的
光学玻璃
1
内容介绍
• • • • • • 前言 玻璃种类 无色光学玻璃 主要光学玻璃厂家及产品 其他常用光学玻璃 一些实例
2
前言
• • • 光学材料是光学仪器的最重要组成部分，而光 学材料是光学零件加工的对象。光学材料有光学玻 璃、光学晶体和光学塑料等。 一、光学玻璃组成 光学玻璃与普通玻璃的主要区别：关系玻璃具 有高度透明性、物理及化学上的高度均匀性以及特 定和精确的光学常数。光学玻璃含有元素周期表中 的大部分元素，只是组成和含量不同而已。 通常光学玻璃的主要成分是二氧化硅，又称石 英砂，熔炼玻璃时都要加入其他物质以改善玻璃的 性能和满足关系系统成像的需要。如加入Al2O3可 以提高玻璃化学稳定性和机械强度；加入氧化铅和 氧化钡可以增大玻璃折射率，但化学稳定性降低； 加入氧化钠可以降低熔炼温度；此外还可根据需要 加入其他多种氧化物。
22
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。
23
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
12
• 无色光学玻璃分类 根据折射率n d和色散系数υ d 在n d -υ d 领域图 中的位置和玻璃的组成，无色光学玻璃按下表分为16 类
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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。
滤光片
刚化玻璃
夹层玻璃 防火玻璃
彩色玻璃棒
光纤
浮法玻璃
无色光学玻璃
一、光学玻璃分类命名
•
光学玻璃种类繁多，绝大多数是无色光学玻璃，
光学玻璃命名主要指无色光学玻璃
•
光学玻璃品种及牌号，各国及各个玻璃生产厂
家都有自己的品种分类及牌号表示方法，大多以拉
丁字母作为品种标志，如K、ZK、F等，品种之后
• 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
光学玻璃棒
一些玻璃图片
光学玻璃
He-Ne
g
Hg
435.835
C
F
Cd
486.13
A’
e
Hg
546.07
元素 He He-Ne H K
波长(nm) 587.56 632.8 656.27 768.19
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
• 光学玻璃牌号：
每种光学玻璃牌号按其所属的玻璃类别名称的代号 加序号组成。另外，还用六个数值做代码来表征每一 个牌号，其中前三位数值表示该牌号玻璃折射率小数 点后三位数，后三位数值表示该牌号玻璃的阿贝数。
例如：H-K9L， n d=1.51680， υd =64.20，则其 代码为：517642
6
K1
1
7
K2
1
8
K3
1
9
K4
110K5111K6
1
12
K7
1
13
K8
2
14
K9
2
15
K10
1
16
K11
1
17
K12
1
18
K16
1
19
UK9
定和精确的光学常数。光学玻璃含有元素周期表中
的大部分元素，只是组成和含量不同而已。
•
通常光学玻璃的主要成分是二氧化硅，又称石
英砂，熔炼玻璃时都要加入其他物质以改善玻璃的
性能和满足关系系统成像的需要。如加入Al2O3可 以提高玻璃化学稳定性和机械强度；加入氧化铅和 氧化钡可以增大玻璃折射率，但化学稳定性降低； 加入氧化钠可以降低熔炼温度；此外还可根据需要 加入其他多种氧化物。
附有牌号标志（我国国家标准以阿拉伯数字表示序
号）。
•
按照各国的分类方法，光学玻璃按阿贝系数大
小分为冕牌、火石玻璃两大类，大致的分界线为
γ=50；国内以K代表冕牌玻璃，F代表火石玻璃。
•
在冕牌及火石两类玻璃之下，根据折射率高低、
化学成分不同，又派生出其他小类
• 无色光学玻璃分类
根据折射率n d和色散系数υd 在n d -υd 领域图 中的位置和玻璃的组成，无色光学玻璃按下表分为16 类
• 无铅、砷、镉玻璃牌号：
无铅、砷、镉及其它放射性元素的玻璃牌号，用 “H”加“—”作为前缀表示，例如：H-K9L。
• 领域图
• 玻璃牌号
二、无色光学玻璃的质量指标 1、折射率 一般玻璃厂家材料参数表都给出了很多条光谱线的折射率 例如：成都光明给了7条光谱线折射率：
光谱线 汞紫线h 汞蓝线g 镉蓝线F 汞绿线e
态的无定性结构，称为玻璃态。
• 2、玻璃的物理特性
•
各向同性：玻璃的性质如硬度、弹性模数、折
射率等在各向测得的数值相同
•
介稳状态
•
玻璃从熔融态向固态转化过程是连续可逆的
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
内容介绍
• 前言 • 玻璃种类 • 无色光学玻璃 • 主要光学玻璃厂家及产品 • 其他常用光学玻璃 • 一些实例
前言
•
光学材料是光学仪器的最重要组成部分，而光
学材料是光学零件加工的对象。光学材料有光学玻
璃、光学晶体和光学塑料等。
• 一、光学玻璃组成
•
光学玻璃与普通玻璃的主要区别：关系玻璃具
有高度透明性、物理及化学上的高度均匀性以及特
（3）主要的反应方程式：
高温
Na2CO3+SiO2===Na2SiO3+CO2↑
高温
CaCO3+SiO2===CaSiO3+CO2↑
• 二、物理特性
• 1、玻璃物质形态
•
玻璃并非严格意义上的固体，玻璃熔炼体在冷
却过程中没有确定的固化温度，玻璃保留了液态分
子无规则排列的结构，即低温的固态保留了高温液
•
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