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/K9K9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)值来表示。

升色温玻璃呈蓝色，牌号为SSB，具有负密勒德值。

降色温玻璃呈琥珀色，其密勒德为正值。

色温玻璃的序号是依据密勒德值来排列的。

例如SSB130表示由3200K升至5400K,其变换能力为负130Mired值的升色温玻璃。

SJB130表示由5400K降至3200K，其变换能力为正130Mired的降色温玻璃。

石英玻璃的折射性和色散性石英玻璃的折射率NB=1.45845,阿贝数=67618，特点是折射率低，色散率高；原料和制造方法对折射率和色散率影响不大，四、光学玻璃的应用领域光学玻璃被广泛应用于光电产品对信息采集、传输、存贮、转换和显示的各个方面。

目前, 传统光学玻璃主要应用于医学、航天、航空和常规武器装备等领在光电信息领域, 传统的K9 光学玻璃及ZK 系列光学玻璃主要体现在三大领域: 一是光信号传输转换领域, 如数码照摄像机、液晶投影电视、影像扫描器、条码扫描器、数码复印机、激光打印机和可视电话等; 二是在光储存领域, 如CD2ROM , DVD2ROM 和MD2PLA YER 等光读取头计算机硬盘玻璃基板等; 光学玻璃的发展及其应用是在光电显示器领域, 包括背投电视投影管镜头和LCD 投影机光学引擎领域。

五、光学玻璃发展及未来需求20 世纪90 年代以后, 随着光学与信息科学和新材料科学的不断融合, 光学与电子科学的不断融合以及信息产业的崛起, 使光学玻璃在光传输、光储存和光电显示三大领域的应用更是突飞猛进。

光学玻璃被广泛应用于光电产品对信息采集、传输、存贮、转换和显示的各个方面, 这有力地促进了光学玻璃向更高层次的发展。

目前, 传统光学玻璃虽在生产上的增长开始减缓, 但在医学、航天、航空和常规武器装备等领域依然呈增长态势。

在光电信息领域, 传统的K9 光学玻璃及ZK 系列光学玻璃的需求量仍然巨大,在传统的光学玻璃方面,我国已经形成了技术成熟、品种齐全的各种规格光学玻璃, 并且能够规模化生产, 不仅能够满足国内需要, 而且大规模出口。

在新型光功能玻璃方面, 声光玻璃和磁光玻璃等一些光功能玻璃能够满足国内需要, 但尚未形成系列化。

径向梯度折射率透镜在国内也已经能够小规模化生产, 但对空间光学和光学可变焦系统方面有着巨大应用潜力的大尺寸轴向梯度折射率材料来说仍然是空白。

我国从事激光技术的科研人员自力更生发展了我国的激光玻璃, 为我国固体激光技术的发展打下了良好基础。

在国内, 新型光功能玻璃的研究、发展能力与国外相比较弱, 这主要是由于我国在相关材料研究和相关器件的应用上仍处于劣势, 而且在相关应用领域的研究也比较落后。

总的来看, 在传统光学玻璃领域, 由于我国有资源的优势, 在国内外市场上具有一席之地, 但是付出了能源和资源大量消耗和环境污染的巨大代价。

而世界上一些著名的光学玻璃生产厂家, 如美国的Co rn ing 公司、德国的Scho t t 公司、日本的HO Y A 公司等已经把光学玻璃重点由传统光学玻璃转向新型光功能玻璃, 基本上垄断了新型光功能玻璃的国际市场。

近几年,随着光学系统的应用不断扩展到新的领域,普通光学玻璃也正在发生很大变化。

例如,与半导体生产和制造照相复制机有关的光学技术提出了对特种光学玻璃的要求;透镜加工工艺上的一些变化也要求改进玻璃的化学成分。

此外,环境问题也使光学玻璃生产过程中使用的化学材料受到一定限制。

这些新的动向和新的要求促使光学玻璃生产人员考虑如何进一步改进玻璃的物理、化学、热和光学性能(包括折射率和色散系数)。

最近具有较高均匀性的光学玻璃对生产很多精密光学系统,如大型望远镜、航空侦察照相机和制造大规模集成电路用的微型平版印刷照相机,是不可缺少的。

近年来光学偏振玻璃器件在光显示、光通信等领域的应用越来越多，人们越来越关注偏振玻璃的特殊性能和制备工艺，偏振玻璃的发展前景也是一片光明。

从光学玻璃价值来看, 由于这些新型光功能玻璃的技术含量高、生产工艺复杂, 而且在光电技术领域应用范围广, 甚至是不可或缺的, 所以附加值大, 价格是传统光学玻璃的数十倍,成为光学玻璃行业发展的主要动力。

因此，光学玻璃的科学研究价值与市场发展空间巨大。

参考文献：《光学玻璃的应用及发展》——王耀祥《光学玻璃》《光学玻璃的应用及未来需求》《透镜光学玻璃详细介绍》《光学材料》《光学玻璃的应用与发展现状》。