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光學(xué)玻璃技術(shù)原理及發(fā)展趨勢解析

來(lái)源:材料科學(xué)與工程 2018/5/9 10:38:53

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中玻網(wǎng)】能改變光的傳播方向,并能改變紫外、可見(jiàn)或紅外光的相對光譜分布的玻璃。狹義的光學(xué)玻璃是指無(wú)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)的基礎和重要組成部分。特別是在20世紀90年代以后,隨著(zhù)光學(xué)與電子信息科學(xué)、新材料科學(xué)的不斷結合,作為光電子基礎材料的光學(xué)玻璃在光傳輸、光儲存和光電顯示三大領(lǐng)域的應用更是突飛猛進(jìn),成為社會(huì )信息化尤其是光電信息技術(shù)發(fā)展的基礎條件之一。

  隨著(zhù)國內經(jīng)濟持續、穩定發(fā)展,中國光學(xué)玻璃制造行業(yè)發(fā)展迅猛。根據國家統計局數據顯示,2010年,光學(xué)玻璃制造行業(yè)規模以上企業(yè)數量達246家,行業(yè)全年實(shí)現銷(xiāo)售收入為234.05億元,同比增長(cháng)53.70%;實(shí)現利潤15.37億元,同比增長(cháng)87.10%;資產(chǎn)規模達到264.50億元,同比增長(cháng)77.49%。由于光學(xué)玻璃制造行業(yè)以國內銷(xiāo)售為主,資金危機對其影響相對較小,行業(yè)依然表現出較好的增長(cháng)勢頭。

  2、簡(jiǎn)介

  用于制造光學(xué)儀器或機械系統的透鏡、棱鏡、反射鏡、窗口等的玻璃材料。包括無(wú)色光學(xué)玻璃(通常簡(jiǎn)稱(chēng)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)(結構和性能)上的高度均勻性,具有特定和準確的光學(xué)常數。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,主要按他們在折射率(nD)-阿貝值(VD)圖中的位置來(lái)分類(lèi)。傳統上nD>1.60,VD>50和nD<1.60,vd>55的各類(lèi)玻璃定為冕(K)玻璃,其余各類(lèi)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,輕冕玻璃屬于硅酸鹽體系,重冕玻璃及鋇火石玻璃屬于無(wú)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(zhù)光學(xué)玻璃的應用領(lǐng)域不斷拓寬,其品種在不斷擴大,其組成中幾乎包括周期表中的所有元素。

  通過(guò)折射、反射、透過(guò)方式傳遞光線(xiàn)或通過(guò)吸收改變光的強度或光譜分布的一種無(wú)機玻璃態(tài)材料。具有穩定的光學(xué)性質(zhì)和高度光學(xué)均勻性。

  3、光學(xué)玻璃分類(lèi)

  無(wú)色光學(xué)玻璃

  對光學(xué)常數有特定要求,具有可見(jiàn)區高透過(guò)、無(wú)選擇吸收著(zhù)色等特點(diǎn)。按阿貝數大小分為冕類(lèi)和火石類(lèi)玻璃,各類(lèi)又按折射率高低分為若干種,并按折射率大小依次排列。多用作望遠鏡、顯微鏡、照相機等的透鏡、棱鏡、反射鏡等。

  防輻照光學(xué)玻璃

  對高能輻照有非常大的吸收能力,有高鉛玻璃和CaO-B2O2系統玻璃,前者可防止γ射線(xiàn)和X射線(xiàn)輻照,后者可吸收慢中子和熱中子,主要用于核工業(yè)、醫學(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(xiàn)、X射線(xiàn)輻照下,可見(jiàn)區透過(guò)率變化較少,品種和牌號與無(wú)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(chēng)濾光玻璃。對紫外、可見(jiàn)、紅外區特定波長(cháng)有選擇吸收和透過(guò)性能,按光譜特性分為選擇性吸收型、截止型和中性灰3類(lèi);按著(zhù)色機理分為離子著(zhù)色、金屬膠體著(zhù)色和硫硒化物著(zhù)色3類(lèi),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)常數和高透過(guò)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、膨脹系數低、機械強度高、化學(xué)性能好等特點(diǎn),用于制造對各種波段透過(guò)有特殊要求的棱鏡、透鏡、窗口和反射鏡等。此外,還有用于大規模集成電路制造的光掩膜板、液晶顯示器面板、影像光盤(pán)盤(pán)基薄板玻璃;光沿著(zhù)磁力線(xiàn)方向通過(guò)玻璃時(shí)偏振面發(fā)生旋轉的磁光玻璃;光按一定方向通過(guò)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。


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