光学玻璃材料简介

对于光学工程领域的专业人士来说，光学玻璃材料是一门耳熟能详的学科。光学玻璃是一种非结晶材料，以其优异的光学性能而闻名，包括高透明度、低色散和优异的热稳定性。通过引入特定的元素如镧系元素，可以调节玻璃的折射率和色散以满足不同的应用要求。

光学玻璃根据其组成主要分为三类:

硅酸盐玻璃:负担得起的和易于处理。

硼酸盐玻璃:优越的光传输。

磷酸盐玻璃: 突出的化学稳定性。

在制造方面，光学玻璃是通过熔化，轧制和拉伸等工艺形成的，使其适用于制造透镜，棱镜和光纤组件。它的应用涵盖了广泛的领域，从显微镜，相机和激光等精密仪器到量子通信和生物医学研究等新兴领域。全球领先的制造商包括德国的肖特，日本的Ohara和美国的康宁，而像成都光明这样的国内企业正在高端市场取得长足进步。随着技术的进步，光学玻璃正朝着更高的均匀性和更低的热膨胀系数发展，支持光学系统性能的持续改进。

光学玻璃材料的四大关键特性

基于四个主要特性来评估光学玻璃材料: 光学、机械、热和化学性质。本节提供了每个的详细概述。

光学玻璃的光学特性

光学性质包括折射率、阿贝数、透射率、均匀性、条纹、应力双折射、气泡和杂质。

折射率 (n):确定光在进入玻璃表面时的弯曲程度。

阿贝数 (v):测量玻璃的分散能力; 较高的值表示较低的分散。例如，N-BK7玻璃的折射率为1.5168，阿贝数为64.2，使其广泛用于可见光谱。

透光率:测量穿过玻璃的光穿透; 对于可见光到近红外波长 (0.35-2.5 μ m)，通常高于80%。

同质性:指折射率和色散等光学特性的空间一致性。高均匀性最大限度地减少散射和波前失真，确保清晰和准确的成像。

条纹: 指示由玻璃内的化学或结构不均匀性引起的局部折射率变化，通常导致光学系统缺陷。

双折射:由于结构变形，在各向异性材料或应力玻璃中将光分成两个垂直偏振的射线 (o射线和e射线)。

气泡和杂质:由于玻璃生产过程中纯化不充分、混合不均匀或熔融温度不足而引起。

光学玻璃的力学性能

机械性能包括密度、努氏硬度和可磨性。

密度:通常范围在2.2-3.3g/cm ³ 之间。皇冠玻璃 (低折射率) 具有较低的密度 (〜2.2-2.5g/cm ³)，而火石玻璃 (高折射率) 具有较高的密度 (~ 3.0-3.3g/cm ³)。

努氏硬度 (HK):在受控力下，使用具有特定角度 (172.5 ° 和130 °) 的金刚石压头测量玻璃硬度，根据压痕的对角线长度计算。

可磨性:表示易于研磨或铣削; 较高的值表示较软的材料更易于加工。

光学玻璃的热性能

热性质包括线性热膨胀系数、热导率和热容量。

线性热膨胀系数 (CLTE):描述每单位温度增加的长度变化; 对于太空望远镜等应用中的热稳定性至关重要。

导热系数:测量传热能力; 低电导率材料保留热量，而高电导率材料有效地消散热量。

热容量:量化每单位温度变化吸收或释放的能量; 对于光学系统中的热管理至关重要。

光学玻璃的化学性质

化学性质包括耐候性、耐污染性、耐酸性、耐碱性和有害物质含量。

耐候性 (CR):评估复杂气候条件下的耐久性，如温度波动，湿度，紫外线辐射和臭氧暴露。

耐沾污性:评估玻璃抵抗液体、油或颜料污染的能力。

耐酸性:测量玻璃对硫酸或硝酸等酸性溶液的弹性，从而影响腐蚀性环境中的使用寿命。

耐碱性:评估对氢氧化钠等碱性物质的耐久性，确保在碱性条件下的性能。

有害物质含量:符合欧盟RoHS指令等法规，该指令限制铅 (Pb)，镉 (Cd)，汞 (Hg)，六价铬 (crm)，PBB和PBDE的使用。

贝纳光学致力于提供高质量的光学玻璃材料，以满足精密光学的严格要求。通过利用先进的制造技术和严格的质量控制，百纳光学确保其玻璃材料在光学，机械，热和化学性能方面表现出色。无论是用于科学研究、医疗仪器还是航空航天应用，百纳光学的产品都旨在提供卓越的性能和可靠性。