光學(xué)玻璃技術(shù)原理及發(fā)展趨勢(shì)解析

【中玻網(wǎng)】能改變光的傳播方向，并能改變紫外、可見或紅外光的相對(duì)光譜分布的玻璃。狹義的光學(xué)玻璃是指無色光學(xué)玻璃；廣義的光學(xué)玻璃還包括有色光學(xué)玻璃、激光玻璃、石英光學(xué)玻璃、抗輻射玻璃、紫外紅外光學(xué)玻璃、纖維光學(xué)玻璃、聲光玻璃、磁光玻璃和光變色玻璃。光學(xué)玻璃可用于制造光學(xué)儀器中的透鏡、棱鏡、反射鏡及窗口等。由光學(xué)玻璃構(gòu)成的部件是光學(xué)儀器中的關(guān)鍵性元件。

　　1、前景

　　光學(xué)玻璃是光電技術(shù)產(chǎn)業(yè)的基礎(chǔ)和重要組成部分。特別是在20世紀(jì)90年代以后，隨著光學(xué)與電子信息科學(xué)、新材料科學(xué)的不斷結(jié)合，作為光電子基礎(chǔ)材料的光學(xué)玻璃在光傳輸、光儲(chǔ)存和光電顯示三大領(lǐng)域的應(yīng)用更是突飛猛進(jìn)，成為社會(huì)信息化尤其是光電信息技術(shù)發(fā)展的基礎(chǔ)條件之一。

　　隨著國內(nèi)經(jīng)濟(jì)持續(xù)、穩(wěn)定發(fā)展，中國光學(xué)玻璃制造行業(yè)發(fā)展迅猛。根據(jù)國家統(tǒng)計(jì)局?jǐn)?shù)據(jù)顯示，2010年，光學(xué)玻璃制造行業(yè)規(guī)模以上企業(yè)數(shù)量達(dá)246家，行業(yè)全年實(shí)現(xiàn)銷售收入為234.05億元，同比增長(zhǎng)53.70%;實(shí)現(xiàn)利潤(rùn)15.37億元，同比增長(zhǎng)87.10%;資產(chǎn)規(guī)模達(dá)到264.50億元，同比增長(zhǎng)77.49%。由于光學(xué)玻璃制造行業(yè)以國內(nèi)銷售為主，資金危機(jī)對(duì)其影響相對(duì)較小，行業(yè)依然表現(xiàn)出較好的增長(zhǎng)勢(shì)頭。

　　2、簡(jiǎn)介

　　用于制造光學(xué)儀器或機(jī)械系統(tǒng)的透鏡、棱鏡、反射鏡、窗口等的玻璃材料。包括無色光學(xué)玻璃(通常簡(jiǎn)稱光學(xué)玻璃)、有色光學(xué)玻璃、耐輻射光學(xué)玻璃、防輻射玻璃和光學(xué)石英玻璃等。光學(xué)玻璃具有高度的透明性、化學(xué)及物理學(xué)(結(jié)構(gòu)和性能)上的高度均勻性，具有特定和準(zhǔn)確的光學(xué)常數(shù)。它可分為硅酸鹽、硼酸鹽、磷酸鹽、氟化物和硫系化合物系列。品種繁多，主要按他們?cè)谡凵渎?nD)-阿貝值(VD)圖中的位置來分類。傳統(tǒng)上nD>1.60，VD>50和nD<1.60，vd>55的各類玻璃定為冕(K)玻璃，其余各類玻璃定為火石(F)玻璃。冕玻璃一般作凸透鏡，火石玻璃作凹透鏡。通常冕玻璃屬于含堿硼硅酸鹽體系，輕冕玻璃屬于鋁硅酸鹽體系，重冕玻璃及鋇火石玻璃屬于無堿硼硅酸鹽體系，絕大部分的火石玻璃屬于鉛鉀硅酸鹽體系。隨著光學(xué)玻璃的應(yīng)用領(lǐng)域不斷拓寬，其品種在不斷擴(kuò)大，其組成中幾乎包括周期表中的所有元素。

　　通過折射、反射、透過方式傳遞光線或通過吸收改變光的強(qiáng)度或光譜分布的一種無機(jī)玻璃態(tài)材料。具有穩(wěn)定的光學(xué)性質(zhì)和高度光學(xué)均勻性。

　　3、光學(xué)玻璃分類

　　無色光學(xué)玻璃

　　對(duì)光學(xué)常數(shù)有特定要求，具有可見區(qū)高透過、無選擇吸收著色等特點(diǎn)。按阿貝數(shù)大小分為冕類和火石類玻璃，各類又按折射率高低分為若干種，并按折射率大小依次排列。多用作望遠(yuǎn)鏡、顯微鏡、照相機(jī)等的透鏡、棱鏡、反射鏡等。

　　防輻照光學(xué)玻璃

　　對(duì)高能輻照有非常大的吸收能力，有高鉛玻璃和CaO-B2O2系統(tǒng)玻璃，前者可防止γ射線和X射線輻照，后者可吸收慢中子和熱中子，主要用于核工業(yè)、醫(yī)學(xué)領(lǐng)域等作為屏蔽和窺視窗口材料。

　　耐輻照光學(xué)玻璃

　　在一定的γ射線、X射線輻照下，可見區(qū)透過率變化較少，品種和牌號(hào)與無色光學(xué)玻璃相同，用于制造高能輻照下的光學(xué)儀器和窺視窗口。

　　有色光學(xué)玻璃

　　又稱濾光玻璃。對(duì)紫外、可見、紅外區(qū)特定波長(zhǎng)有選擇吸收和透過性能，按光譜特性分為選擇性吸收型、截止型和中性灰3類；按著色機(jī)理分為離子著色、金屬膠體著色和硫硒化物著色3類，主要用于制造濾光器。

　　紫外和紅外光學(xué)玻璃

　　在紫外或紅外波段具有特定的光學(xué)常數(shù)和高透過率，用作紫外、紅外光學(xué)儀器或用作窗口材料。

　　光學(xué)石英玻璃

　　以二氧化硅為主要成分，具有耐高溫、膨脹系數(shù)低、機(jī)械強(qiáng)度高、化學(xué)性能好等特點(diǎn)，用于制造對(duì)各種波段透過有特殊要求的棱鏡、透鏡、窗口和反射鏡等。此外，還有用于大規(guī)模集成電路制造的光掩膜板、液晶顯示器面板、影像光盤盤基薄板玻璃；光沿著磁力線方向通過玻璃時(shí)偏振面發(fā)生旋轉(zhuǎn)的磁光玻璃；光按一定方向通過傳輸超聲波的玻璃時(shí)，發(fā)生光的衍射、反射、匯聚或光頻移的聲光玻璃等。