光学论文光学玻璃

光学玻璃

摘要：随着光子学技术的发展，光学玻璃的研究领域更加宽阔，光学玻璃的研究成为

各国一项重的项目，光学玻璃也越来越多普及到生活各个领域，本文着重介绍光学玻璃的一些特性、应用、研究、及其发展前景。

关键词：光学玻璃技术特性发展

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。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。

一、光学玻璃概念：

光学玻璃是制造光学镜头、光学仪器的主要材料。光学玻璃（在普通的硼硅酸盐玻璃原料中加入少量对光敏感的物质，如AgCl、AgBr等，再加入极少量的敏化剂，如CuO等，使玻璃对光线变得更加敏感。光学玻璃必须有高度精确的折射率、阿贝数和高透明度、高均匀度。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。

二、光学玻璃的分类及其特性：

B270/K9

K9玻璃是用K9料制成的玻璃制品，用于光学镀膜等领域

K9料属于光学玻璃，由于它晶莹剔透，所以衍生了很多以K9料为加工对象的工厂，他们加工出来的产品，在市面上称为水晶玻璃制品。

K9的组成如下：

SiO2＝69.13％B2O3＝10.75％BaO＝3.07％Na2O＝10.40％K2O＝6.29％As2O3＝0.36％

它的光学常数为：折射率＝1.51630色散＝0.00806阿贝数＝64.06。

无色光学玻璃--B270技术要求

石英玻璃

石英玻璃以其优良的理化性能，被大量广泛用于半导体技术，新型电光源，彩电荧光粉生产，化工过程，超高电压收尘、远红外辐射加热设备、航空航天技术、某些武器及光学仪器的光学系统、原子能技术、浮法玻璃及元碱玻璃窖的耐火材料，特种玻璃用坩埚，仪器玻璃成型部料碗，紫外线杀菌灯，各种有色金属的生产等诸多领域。石英玻璃SiO2含量大于99.5％，热膨胀系数低，耐高温，化学稳定性好，透紫外光和红外光，熔制温度高、粘度大，成型较难。多用于半导体、电光源、光导通信、激光等技术和光学仪器中。

石英玻璃在整个波长有特别好的透光性，在红外区（特殊的红外玻璃除外），光谱透射范围比普通玻璃大。他的光学性能在很大程度上取决于它的化学性能。

石英玻璃的光学性能

光谱特性:各种有色光学玻璃在规定的光谱区内的透过和吸收性能称为光谱特性。石英玻璃是透紫外线，可见光，近红外线性能最好的玻璃，可以根据需要从168nm-3500nm波段范围任意选择所须品种。

石英玻璃物理性能

钢化玻璃

钢化玻璃它是玻璃经过再加工处理而成一种预应力玻璃，具有较强的强度和抗拉度，不容易破碎。随着玻璃的继续冷却，表层已经硬化停止收缩，而内层仍在降温收缩，直至到达室温。这样表层因受内层的压缩形成压应力，内层则形成张应力，并被永久的保留在钢化玻璃中。由于玻璃是抗压强而抗拉弱的脆性材料，当超过抗张强度时玻璃即行破碎，所以内应力的大小及其分布形式是影响玻璃强度及炸裂的主要原因。

另一种情况是玻璃在可塑状态下冷却时，不论是加热不均，还是冷却不均，只要在同一块玻璃上有温差，就会有不同的收缩量。在降至室温时，温度越高的地方降温越多，收缩量越大，玻璃也就越短。相反温度越低的地方降温少，收缩量也小，玻璃也就长。一块玻璃

如各处长短不一则势必发生板面翘曲。这样我们就不难理解玻璃为什么会变形以及怎样防止变形。钢化玻璃强度高，其抗压强度可达125MPa以上，比普通玻璃大4～5倍；抗冲击强度也很高，用钢球法测定时，1kg的钢球从1m高度落下，玻璃可保持完好。

浮法玻璃

浮法玻璃是用海沙、石英砂岩粉、纯碱、白云石等原料，按一定比例配制，经熔窑高温熔融，玻璃液从池窑连续流至并浮在金属液面上，摊成厚度均匀平整、经火抛光的玻璃带，冷却硬化后脱离金属液，再经退火切割而成的透明五色平板玻璃。玻璃表面特别平整光滑、厚度非常均匀，光学畸变很小的特点。浮法玻璃按外观质量分为优等品、一级品、合格品三类。按厚度分为3、4、5、6、8、10、12mm七种。

普通平板玻璃外观质量等级是根据波筋、气泡、划伤、砂粒、疙瘩、线道等缺陷多少而判定。浮法玻璃外观质量等级是根据光学变形、气泡、夹杂物、划伤、线道、雾斑等缺陷多少来判的。

镀膜玻璃

镀膜玻璃是在玻璃表面涂镀一层或多层金属、合金或金属化合物薄膜，以改变玻璃的光学性能，满足某种特定要求。

超白玻璃

超白玻璃是一种超透明低铁玻璃，也称低铁玻璃、高透明玻璃。它是一种高品质、多功能的新型高档玻璃品种，透光率可达91.5％以上，具有晶莹剔透、高档典雅的特性，有玻璃家族“水晶王子”之称。超白玻璃同时具备优质浮法玻璃所具有的一切可加工性能，具有优越的物理、机械及光学性能，可像其它优质浮法玻璃一样进行各种深加工。无与伦比的优越质量和产品性能使超白玻璃拥有广阔的应用空间和光明的市场前景。

三、光学玻璃的物理特性：

1 :折射率（ND）

玻璃的折射率是以钠元素的特征谱线D=589.3nm测定的，以ND表示。

2: 比重(s)

用流体静力学称量法测定玻璃的比重。

3: 色度值

依据国际照明委员会（CIE）1931年和1964年规定的方法，测定出在A和D65标准光源照明下玻璃的色度值。

4 :热特性

5: 当玻璃温度升高1℃其长度相对变化率。本目录所列膨胀系数α ，均为20℃~ 30℃温度范围内的平均值。

6: 转变温度

当玻璃的膨账量发生骤变时，所对应的温度即为试样的转变温度。此温度时玻璃的粘度近于10 13帕.秒。

7: 软化温度（Ts）

当玻璃的物理性质发生急剧变化，其膨账量也趋近于零时的温度，即为玻璃的软化温度，这时玻璃的粘度趋近于10 11帕.秒。

8:色温变换能力（V）

色温玻璃由升色温和降色温两类玻璃玻璃组成，其变换能力以密勒德(Mired)值来表