无色光学玻璃_范文大全网

1 光学玻璃牌号分类和命名

1.1 光学玻璃牌号分类根据折射率 nd 和色散系数υd 在 nd-υd 领域图中的位置和玻璃组成，无色光学玻璃按表 1 分为 16 类。表1 玻璃类别名称氟冕玻璃轻冕玻璃冕玻璃磷冕玻璃钡冕玻璃重冕玻璃镧冕玻璃冕火石玻璃 1.2 光学玻璃牌号命名每种光学玻璃牌号按其所属的玻璃类别名称的代号再加序号组成。此外，还用六位数字作代码来表征每一个牌号，其中前三位数字表示该牌号玻璃折射率小数点后三位数，后三位数字表示该牌号玻璃阿贝数。例如：H-K9L,nd＝1.51680,υd＝64.20,其代码为 517642。 1.3 无铅、砷、镉玻璃牌号的命名无铅、砷、镉以及其它放射性元素的玻璃牌号，用“环”字汉语拼音字母的声母“H” 加“-”作为前缀表示。例如：H-K9L。 1.4 低软化点玻璃牌号的命名用于模压成型的低软化点无铅、砷、镉以及其它放射性元素的玻璃牌号，用“低”字汉代 FK QK K PK BaK ZK LaK KF 号玻璃类别名称轻火石玻璃火石玻璃钡火石玻璃重钡火石玻璃重火石玻璃镧火石玻璃重镧火石玻璃特种火石玻璃代 QF F BaF ZBaF ZF LaF ZLaF TF 号

语拼音字母的声母“D” 加“-”作为前缀表示。例如：D-K9L。 1.5 高透过玻璃牌号的命名紫外高透过玻璃牌号,按原有的习惯命名，用“ultraviolet”单词的首字母“U”作为前缀表示；例如：UQF50。高透过玻璃是在牌号序号后加“High Transmittance” 单词的首字母“HT”表示；例如：ZF7LHT。

2 光学性能

2.1 折射率

每个牌号的光学玻璃均按表 2 所列的 12 条光谱线给出 5 位小数的折射率,这些谱线折射率的精密测量按 GB/T 7962.11 测试方法进行，其测量精度为±3×10-6。表2 光谱线汞紫外线 i 汞紫线 h 汞蓝线 g 镉蓝线 F′ 氢蓝线 F 汞绿线 e 2.2 色散和阿贝数中部色散为 nF-nC 或 nF′-nC′。色散系数（即阿贝数）υd 定义如下： υd＝（nd-1）/(nF-nC) ………………………(1) 还列出υe 为 υe＝（ne-1）/( nF′-nC′)……………………(2) 2.3 色散公式在 365～706.5nm 光谱范围内，如果还需知道另外一些波长的折射率，可由下列色散公式算出： n2=A0＋A1λ2＋A2λ-2＋A3λ-4＋A4λ-6＋A5λ-8 ……………………………(3) 式中：A0～A5—计算常数（随玻璃牌号而变，分别列入各牌号性能数据表中）； λ—波长，μm； n—所求折射率，计算精度： 400nm～706.5nm 范围内为±3×10-6； 365nm～400nm n 在在 -6 范围内为±5×10 。元素 Hg Hg Hg Cd H Hg 波长（nm） 365.01 404.66 435.84 479.99 486.13 546.07 光谱线氦黄线 d 钠黄线 D 氦氖激光线镉红线 C′ 氢红线 C 氦红线 r 元素 He Na He-Ne Cd H He 波长（nm） 587.56 589.29 632.80 643.85 656.27 706.52

2.4 相对

部分色散对波长 X 和 Y 的相对部分色散 PX,Y 用下式表示： PX,Y =（nx-ny）/(nF-nC) ′ …………………………(4) P X,Y=（nx-ny）/(nF′-nC′) ′ ′ 数据表中按牌号给出了 Pd,C、Pe,d、Pg,F 和 P d,C′、P e,d′、P′g,F′值。根据阿贝公式，对于大多数所谓“正常玻璃”而言，如下的线性关系是成立的： PX,Y=mX,Yυd＋bX,Y ………………………………………(5) 这种直线关系以 PX,Y 为纵坐标，υd 为横坐标来表示的。式中 mX,Y 为斜率，bX,Y 为截距。众所周知，二级光谱的校正，即对两个以上波长消色差，至少需要用一种不符合公式(5) 的玻璃（即其 PX,Y 值偏离阿贝经验公式）。其偏离值用ΔPX,Y 表示，则每个 PX,Y-υd 点相对于符合公式(5)的“正常线”平移了ΔPX,Y 量。这样,各种玻璃牌号的ΔPX,Y 数值可用下式求出： PX,Y=mX,Yυd＋bX,Y＋ΔPX,Y ……………………………………(6) 因此ΔPX,Y 就定量地表示了与“正常玻璃”相比时的特殊色散的偏离特性。我们选 H-K6 和 F4 作为“正常玻璃” ，H-K6 和 F4 相对部分色散和阿贝数符合阿贝公式 (5)。数据表中按牌号给出了ΔPg,F、ΔPF,e。它们的计算公式如下： ΔPF,e=PF,e-0.4894＋0.000541υd ΔPg,F=Pg,F-0.6457＋0.001703υd …………………………(7) 2.5 应力光学系数 B 玻璃中的机械应力会导致光产生双折射。应力光学系数表示有效应力与应力双折射产生的光程差之间的关系： δ=BdF ………………………………………(8) 式中：δ—光程差，nm; B—应力光学系数, /Pa; d—光在玻璃中通过的路程，cm; F—施压应力，Pa。 2.6 内透射比τ 内透射比为不包含试样表面反射损失时的透射比。按 GB/T 7962.12 规定的方法测量。数据表中给出了各种牌号玻璃 5mm、10mm 厚的不同波长内透射比值。 2.7 着色度（λ80/λ5）

光学玻璃透射光谱特性用着色度（ λ80/λ5 ）表示，按以下方法确定：样品厚度 10mm ±0.1mm,λ80 是玻璃透射比达到 80％时对应的波长，λ5 是玻璃透射比达到 5％时对应的波长。并以 10nm 为单位表示。例如：玻璃透射比达到 80％时对应的波长为 368nm,玻璃透射比达到 5％时对应的波长为 313nm,着色度λ80/λ5 为 37/31，见图 1。

透射比（％）

5 313 图1 368 波长（nm）

3 化学性能

光学玻璃元件在制造和使用过程中，其抛光表面抵抗各种侵蚀性介质作用的能力称为光学玻璃的化学稳定性。 3.1 抗潮湿大气作用稳定性 RC（S） (表面法) 根据对潮湿大气作用的稳定性，分为三级： 1 级—在温度 50℃，相对湿度 80％的条件下，玻璃抛光表面形成水解斑点的时间超过 20h； 2 级—在相同试验条件下，形成水解斑点的时间在 5h～20h 之间； 3 级--在相同试验条件下，形成水解斑点的时间

不到 5h。 3.2 抗酸作用稳定性 RA（S）(表面法) 根据对酸溶液作用的稳定性，分为三级： 1—在 0.1N、温度 50℃的醋酸溶液作用下，玻璃抛光表面的破坏深度达 135nm 的时间超过 5h； 2—在相同试验条件下，破坏深度达 135nm 的时间在 1h～5h； 3--在相同试验条件下，破坏深度达 135nm 的时间不到 1h。 3.3 耐水作用稳定性 DW(粉末法) 按 GB/T 17129 的测试方法，根据下式计算： Dw＝式中：Dw B C A B-C B-A ×100 ………………………………………(9)

玻璃浸出百分数，％；过滤器和试样的质量，g；过滤器和浸出后试样的质量，g；过滤器质量，g。

由计算得出的浸出百分数，将光学玻璃耐水作用稳定性 DW 分为 6 类，见表 3。表3 3

＞0.10～0.25

类别浸出百分数（DW）

0.25～0.60

＞0.60～1.10

＞1.10

3.4 耐酸作用稳定性 DA(粉末法) 按 GB/T 17129 的测试方法，根据下式计算： DA＝ B-C B-A ×100 ……………………………… (10)

玻璃浸出百分数，％；式中：DA B 过滤器和试样的质量，g； C 过滤器和浸出后试样的质量，g； A 过滤器质量，g。由计算得出的浸出百分数，将光学玻璃耐酸作用稳定性 DA 分为 6 类，见表 4。表4 类别浸出百分数（DA） 1

0.35～0.65

＞0.65～1.20

＞1.20～2.20

＞2.20

热学性能

4.1 热膨胀系数α 光学玻璃热膨胀系数是指一定温度范围内温度升高 1℃时玻璃每单位长度的伸长量。按 GB/T 7962.16 规定的方法进行测量，试验测出的是玻璃的平均热膨胀系数，见图 2。数据表中给出了＋20℃～＋120℃和＋100℃～＋300℃的平均热膨胀系数。 4.2 转变温度 Tg 光学玻璃在某一温度区间会逐渐由固态转变成可塑态。其转变温度 Tg 是指玻璃试样从室温升温至驰垂温度 TS，其低温区域和高温区域伸长直线部分延长相交的交点所对应的温度，见图 2。按 GB/T 7962.16 规定的方法进行测量。 4.3 驰垂温度 TS 如图 2 所示，驰垂温度 TS 是指玻璃试样在升温过程中停止膨胀时的温度。 GB/T7962.16 按规定的方法进行测量。

ΔL

+100℃～+300℃

+20℃～+120℃

Tg 图2 4.4 应变点 T1014。5 应变点是玻璃粘度为 10 内应力的温度。 4.5 退火点 T1013

14.5

d pas（或 1013.5pas）时的温度。即几小时内可消除玻璃

退火点是玻璃粘度为 1013dpas（或 1012pas）时的温度。即几分钟内可消除玻璃内应力的温度，也即玻璃退火上限温度。

5 机械性能

5.1 杨氏模量 E、剪切模量 G 和泊松比μ 光学玻璃杨氏模量、剪切模量和泊松比按下列公式计算： 4G 2 3G × Vl × ρ E= G Vl 2 × ρ ……………………………………………(11)

G = Vs2 × ρ

………………………………………

………………(12) ………………………………………………………(13)

μ=

式中：

E 1 2G

E—杨氏模量,Pa; G—剪切模量,Pa; μ—泊松比; V l — 纵波速度; Vs—横波速度; ρ—玻璃密度,g/cm3。 5.2 Knoop 硬度 HK

Knoop 硬度按 GB/T 7962.21 规定的测试方法测量。该方法采用对称棱角为 172°30′和 130°的四角锥金钢石压头，给其施加一定负荷垂直压在试样上，保持一定时间后，撤去负荷，用显微镜观察并测量试样上压痕长对角线的长度，按下列公式计算 Knoop 硬度： HK = F/(0.07028L2) 式中： F—负荷，N; L—压痕长对角线的长度,m; HK Knoop 硬度,Pa。 5.3 磨耗度 FA 磨耗度是指：将试样压紧在旋转圆盘上，边加磨料边研磨，在相同条件下，试样的磨损减少量与标准试样的磨损减少量（体积）之比，乘以 100 后所得的数值，可用公式表示如下： W/ρ ×100 ………………………………………………(15) FA = W0/ρ0 式中： FA：磨耗度 W：试样的磨损减少质量，g； W0：标准试样的磨损减少质量，g； ρ：试样的密度，g/cm3； ρ0：标准试样的密度 g/cm3。 5.4 密度ρ 光学玻璃的密度指 20℃以下单位体积的质量。光学玻璃的密度按 GB/T 7962.20 规定的 3 方法进行测量。单位以 g/cm 表示。 ………………………………………(14)

6 玻璃质量指标

6.1 折射率 nd 和阿贝数υd 允许偏差折射率 nd 和阿贝数υd 与标准值的允许偏差分为 3 级，见表 5 表5 级别折射率允许偏差Δnd 级别 -5 1 ±30×10 1 -5 2 ±50×10 2 -5 3 ±100×10 3 注：如用户有特殊要求可按合同供货。阿贝数允许偏差Δυd％ ±0.5 ±0.8 ±1.0

光学玻璃折射率和阿贝数按 GB/T 7962.1 规定的测试方法进行测量。折射率测量精度为 ±3×10-5,中部色散的测量精度为±2×10-5。 6.2 光学均匀性 6.2.1 尺寸小于 150mm 的玻璃毛坯尺寸小于 150mm 的玻璃毛坯的光学均匀性按 GB/T 7962.2 规定的测试方法进行测量。该方法是根据放在平行光管光束中的玻璃试样引起该装置分辨率的变化而规定的。如果平行管给出具有理论分辨率α0 的象，而当玻璃试样放入后，分辨率增至α，那么玻璃的不均匀性可用其比值α/α0 来表示，分为 4 级，见表 6。表6 级别 1 2 3 4 α/α0 1.0 1.0 1.1 1.2 星点图象

中央是一个明亮的圆斑，外面是些同心的圆环，这些圆环无断裂，尾翘、畸角及扁圆变形现象。中央是一个明亮的圆斑，外面是一些变形的圆环，圆环同样无断裂，尾翘、畸角等现象。 -------

6.2.2 尺寸大于 150mm 的玻璃毛坯尺寸大于 150mm 的玻璃毛坯的光学均匀性以一块玻璃中各部分折射率偏差最大值Δnmax 来表示，按 GB/T 7962.4 规定的测试方法进行测量，分为 4 级，见表 7。表7 级 H1 H2 H3 H4 6.3 6.3.1

应力双折射中部应力别 Δnmax ±2×10-6 ±5×10-6 ±10×10-6 ±20×10-6

玻璃毛坯应力双折射以最长边中部单位长度上的光程差δ表示，按 GB/T 7962.5 规定的测试方法进行测量，分为 5 级，见表 8。

表8 级 1 1a 2 3 4 6.3.2 边缘应力玻璃毛坯应力双折射以其距边缘 5％直径或边长处单位厚度上的最大光程差δmax 表示，按 GB/T 7962.6 规定的测试方法进行测量，分为 5 级，见表 9。表9 级 S1 S2 S3 S4 S5 6.4 条纹度别玻璃中部光程差δmax（nm/cm） 3 5 10 20 80 别玻璃中部光程差δ（nm/cm） 2 4 6 10 40(粗退火条料) 60(粗退火板料)

条纹用点光源和透镜组成的条纹检查仪，从最容易看见条纹的方向上，与标准试样作比较检查，分为 3 级，见表 10。表 10 级 A B C 6.5 气泡度别条纹程度无肉眼可见的条纹有细而分散的条纹有轻微的平行条纹

光学玻璃气泡质量按 GB/T 7962.8 规定的测试方法进行测量，玻璃中允许气泡含量等级是由 100cm3 玻璃中所含气泡（直径φ≥0.05mm～2mm）的总截面积来确定，分为 7 级，见表 11。结石、结晶体及其它夹杂物也作气泡计算。扁长气泡取最长轴和最短轴的算术平均值为直径计算截面积。

表 11 级别 A00 A0 A B C D E 6.6 光吸收系数直径φ≥0.05mm 气泡总截面积(mm2/100cm3) ≤0.003～0.03 ＞0.03～0.10 ＞0.10～0.25 ＞0.25～0.50 ＞0.50～1.00 ＞1.00～2.00 ＞2.00～4.00

光吸收系数用球形光度计按 GB/T 7962.9 规定的测试方法进行测量，玻璃光吸收系数等于 1cm 光路上被玻璃吸收的白光光通量与开始进入该光路前入射光光通量之比，分为 8 级，见表 12。表 12 级别 00 0 1 2 光吸收系数不大于 0.001 0.002 0.004 0.006 级别 3 4 5 6 光吸收系数不大于 0.008 0.010 0.015 0.030

7 耐辐射玻璃及其耐辐射性能

一类对γ射线辐射稳定（不变色）的光学玻璃，称为耐辐射玻璃。这类玻璃是在普通光学玻璃配方基础上加入少量其它氧化物熔制而成。因此它们具有对应普通光学玻璃相同的光学常数值，其牌号序号按对应普通光学玻璃牌号序号加上 500 构成，例如 K9 玻璃，其对应耐辐射玻璃牌号为 K509。耐辐射玻璃的耐辐射性能用剂量为 105R(即 25.8C/kg)的γ射线辐射，每厘米厚度上光密度增量ΔD 来表示，或用等效上述剂量的 X 射线辐射后每厘米厚度上光密度增量ΔD1 来表示，见表 13。

8 玻璃供货形式

8.1 光学玻璃块料两大面细磨，其余四面粗磨，边、角稍倒棱，经精退火。

表 13 牌号 K502 K505 K507 K509 K510 BaK501 BaK502 BaK503 BaK506 BaK507 BaK508 ZK501 ZK503 ZK505 ZK506 耐辐射性能 ΔD1 ΔD 0.035 0.035 0.030 0.035 0.035 0.045 0.030 0.015 0.060 0.060 0.025 0.015 0.020 0.015 0.025 0.020 0.025 0.025 0.040 0.040 0.020 0.025 0.030 0.025 0.025 0.025 0.025 0.025 0.0

20 0.025 耐辐射性能 ΔD1 ΔD ZK507 0.025 0.025 ZK508 0.025 0.025 ZK509 0.035 0.040 ZK510 0.025 0.020 ZK511 0.065 0.065 KF501 0.065 0.070 KF502 0.110 0.090 QF502 0.110 0.080 QF503 0.110 0.110 F502 0.080 0.070 F503 0.065 0.070 F504 0.060 0.070 F505 0.050 0.070 F506 0.060 0.070 BaF502 0.060 0.090 牌号牌号 BaF503 BaF504 BaF506 BaF508 ZBaF501 ZBaF502 ZBaF503 ZBaF504 ZBaF505 ZF501 ZF502 ZF503 ZF504 ZF505 ZF506 耐辐射性能 ΔD1 ΔD 0.045 0.070 0.045 0.040 0.065 0.060 0.055 0.045 0.055 0.060 0.090 0.200 0.055 0.065 0.200 0.200 0.200 0.200 0.080 0.080 0.060 0.080 0.080 0.120 0.120 0.200 0.120 0.120 0.080 0.120

8.2 光学玻璃条料切断面为自然透明面，其余四面为自然成型面，经粗退火或精退火。 8.3 光学玻璃压型坯料 8.3.1 光学玻璃一次压型坯料一次压型坯料是通过熔炼直接滴料压制成型的坯料，经精退火。 8.3.2 光学玻璃二次压型坯料二次压型坯料是再次加工热压成型，经精退火。规格尺寸公差见表 14。 8.4 光学玻璃果形料（或称 Gobs 料）果形料（或称 Gobs 料）是一种截面积几乎为圆形的毛坯，重量或体积按客户需要确定，未经精退火。 8.5 其它客户提出的特殊要求的、大规格的玻璃。

表 14 单位：mm 型料的φ φ＜15 15≤φ＜29 29≤φ＜40 40≤φ＜60 60≤φ＜90 90≤φ＜150 φ≥150 DP 产品外径公差 ±0.10 ±0.10 ±0.15 ±0.20 ±0.30 ±0.40 ±0.50 厚度公差 ±0.20 ±0.20 ±0.20 ±0.20 ±0.40 ±0.40 ±0.50 RP 产品外径公差厚度公差 ±0.10 ±0.50 ±0.15 ±0.35 ±0.20 ±0.30 ±0.30 ±0.30 ±0.35 ±0.35 ±0.40 ±0.40 ±0.50 ±0.50

相互检索目录

本目录光学玻璃相互检索表中的牌号相等仅指玻璃代码构成相等，而玻璃组分 CDGM、 HOYA、OHARA、SCHOTT 和 SUMITA 是不同。

光学玻璃分类

无色光学玻璃

系列玻璃类别名称代号牌号

轻冕玻璃 QK H-QK1、H-QK3、H-QK3L

K1、K2、H-K3、K4A、H-K5、H-K6、H-K7、K8、H-K9、H-K9L、H-K10、H-K11、K12、K16、H-UK9L、H-K50、冕玻璃 K

H-K51

磷冕玻璃 PK PK1、PK2

钡冕玻璃 BaK H-BaK1、H-BaK2、H-BaK3、H-BaK4、BaK5、H-BaK6、H-BaK7、H-BaK8、BaK9、BaK11

H-ZK1、H-ZK2、H-ZK3、H-ZK4、ZK5、H-ZK6、H-ZK7、ZK8、H-ZK9、H-ZK10、H-ZK11、H-ZK14、ZK15、重冕玻璃 ZK

ZK19、ZK20、H-ZK21、ZK50

H-LaK1、H-LaK2、H-LaK3、H-LaK4、H-LaK5、LaK6、H-LaK7、LaK8、LaK10、H-LaK12、H-LaK50、H-LaK51、镧冕玻璃 LaK

普 H-LaK52、H-LaK53、H-LaK54

通冕火石玻璃 KF KF1、KF2、KF3

光轻火石玻璃 QF QF1、QF2、QF3、QF5、QF6、H-QF6、QF9、QF11、QF14、QF50、UQF50 学火石玻璃 F F1、F2、F3、F4、H-F4、F5、F6、F7、F12、F13 玻

钡火石玻璃 BaF 璃 BaF1、BaF2、BaF3、BaF4、BaF5、BaF6、BaF7、BaF8、BaF51

,P系列, ZBaF1、ZBaF2、H-ZBaF3、ZBaF4、H-ZBaF5、ZBaF8、ZBaF11、ZBaF13、ZBaF15、ZBaF16、ZBaF17、ZBaF18、重钡火石玻璃 ZBaF

ZBaF20、H-ZBaF50、H-ZBaF52

ZF1、H-ZF1、ZF2、H-ZF2、ZF3、ZF4、H-ZF4、ZF6、ZF7L、H-ZF7L ZF8、ZF10、ZF11、ZF12、ZF13、ZF14、重火石玻璃 ZF

ZF50、ZF51、ZF52、H-ZF52

LaF1、LaF2、LaF3、H-LaF4、H-LaF6L、LaF7、H- LaF8、H-LaF9、H-LaF10、H-LaF50、H-LaF52、H-LaF53、镧火石玻璃 LaF

H-LaF54

重镧火石玻璃 ZLaF H-ZLaF1、H-ZLaF2、ZLaF3、H-ZLaF50、H-ZLaF51、H-ZLaF52、H-ZLaF53、H-ZLaF54、H-ZLaF55、H-ZLaF56

钛火石玻璃 TiF TiF1、TiF2、TiF3

特种火石玻璃 TF TF1、TF3、TF4、TF5、TF6

注,无铅、砷、镉以及其它放射性元素玻璃牌号,用代表环保特性的前缀"H-"表示

滤光玻璃分类

类型玻璃系列名称代号牌号

ZJB220,ZJB240,ZJB260,ZJB280,ZJB300,ZJB320,ZJB340,紫外截止滤光玻璃 ZJB ZJB360,ZJB380

金黄色,黄色,滤光玻璃 JB JB400,JB420,JB450,JB470,JB490,JB510

橙色滤光玻璃 CB CB535,CB540,CB550,CB565,CB580 截止型 HB600,HB610,HB630,HB640,HB650,HB670,HB685,HB700,红色滤光玻璃 HB HB720

HWB760,HWB780,HWB800,HWB830,HWB850,HWB900,红外透射可见吸收滤光玻璃 HWB HWB930

紫外透射可见吸收滤光玻璃 ZWB ZWB1,ZWB2,ZWB3

紫色滤光玻璃 ZB ZB1,ZB2,ZB3

QB1,QB2,QB3,QB4,QB5,QB10,QB11,QB12,QB13,QB16,青蓝色滤光玻璃 QB QB17,QB18,QB21,QB22,QB23,QB24,QB26,QB29

LB1,LB2,LB3,LB4,LB6,LB7,LB8,LB9,LB10,LB11,LB12,绿色滤光玻璃 LB LB13,LB14,LB15,LB16,LB17,LB18,LB19 金黄色,黄色,滤光玻璃 JB JB1,JB9

橙色滤光玻璃 CB CB1,CB2 选择吸收型红色滤光玻璃 HB HB1,HB3,HB5

红外透射可见吸收滤光玻璃 HWB HWB1,HWB3,HWB4,HWB6,HWB7,HWB8

防护玻璃 FB FB1,FB3

隔热玻璃 GRB GRB1 ,GRB2 ,GRB3

波长标定玻璃 PNB HoB PNB586 HoB445

天光玻璃 TB TB1,TB2

色温升高 SSB SSB40,SSB120,SSB145,SSB165,SSB200 色温变换玻璃色温降低 SJB SJB20,SJB80,SJB100,SJB120,SJB140

ZAB00,ZAB02,ZAB2,ZAB5,ZAB10,ZAB25,ZAB30,ZAB50,中性型中性暗色滤光玻璃 ZAB ZAB65,ZAB70

光学玻璃加工

光学玻璃相关知识介绍

一种能改变光的传播方向，并能改变紫外、可见或红外光的相对光谱分布的玻璃。狭义的光学玻璃是指无色光学

玻璃；广义的光学玻璃还包括有色光学玻璃、激光玻璃、石英光学玻璃、抗辐射玻璃、紫外红外光学玻璃、纤维

光学玻璃、声光玻璃、磁光玻璃和光变色玻璃。光学玻璃可用于制造光学仪器中的透镜、棱镜、反射镜及窗口等

。由光学玻璃构成的部件是光学仪器中的关键性元件。

为了使光学系统传递的图像清晰、不畸变，要求玻璃具有高度的均匀性以及特定而且精确的光学常数。

1768年，法国人P.L.纪南在粘土坩埚中采用搅拌的方法首创均匀的光学玻璃。中国在50年代开始研制光学玻璃，

60年代已能生产出50～60个牌号，在近10～20年来发展了特殊相对色散玻璃、热光畸变小的光学玻璃，并改善了

它们的化学稳定性和析晶性能。

主要品种

有无色光学玻璃和抗辐射玻璃。

无色光学玻璃

按色散又分为两类：色散较小的为冕类(K)，色散较大的为火石类(F)。

①冕类光学玻璃分为氟冕(FK)、轻冕(QK)、磷冕(PK)、重磷冕 (ZPK)、冕(K)、重冕(ZK)、钡冕(BaK)、镧冕

(LaK)、钛冕(TiK)和特冕(TK)等。

②火石类光学玻璃分为轻火石(QF)、火石(F)、重火石(ZF)、钡火石(BaF)、重钡火石 (ZBaF)、镧火石(LaF)、

重镧火石(ZLaF)、钛火石(TiF)、冕火石(KF)和特种火石(TF)等。它们在折射率nd与色散系

数v的关系图像（见图

）中分布在不同的领域。

抗辐射玻璃

是广义光学玻璃的一种。包括防辐射玻璃和耐辐射玻璃。

①防辐射玻璃主要是对 γ射线和X射线有较大吸收能力的玻璃。当γ射线或X射线进入防护玻璃时，由于玻璃

内部产生光电效应、生成正负电子对，同时产生激发态和自由态电子，使射入的 γ射线或X射线能量减小，穿透

力下降，起到了防护作用。

当防辐射玻璃的密度增加时，屏蔽能力也相应增加。防γ射线的玻璃的密度通常不小于

4.5g/cm3。近年来，已开

始用密度为6.2～6.5g/cm3的玻璃，常用的有ZF系列。

②耐辐射光学玻璃主要指在γ射线作用下不易着色的光学玻璃。耐辐射光学玻璃牌号的命名，仍根据光学玻璃

牌号，注明能耐辐射的伦琴数，例如，K509耐辐射光学玻璃的光学常数同K9，且能耐105伦琴剂量的γ射线。普

通玻璃受高能射线辐射后产生自由电子，它与玻璃内部的缺位结合，形成色心。同时也可使原子核移位，破坏了

正常的结构，也产生色心，使玻璃着色。

耐辐射光学玻璃中引入了CeO2，在高能γ射线辐照后，由于，能俘获电子，不使玻璃内部产生色心，且因Ce4+和

Ce3+的吸收带在紫外区。当CeO2含量过高时，在紫外、红外的吸收带延伸到可见光区，使可见光的蓝色区域吸收

增加，导致玻璃呈黄色。同时，也会因玻璃中其他成分的影响而加深颜色，所以CeO2的含量不能太高，在K509中

CeO2的含量约为0.4％～0.5％，在K709中CeO2约为1％。

生产方法

生产光学玻璃的原料是一些氧化物、氢氧化物、硝酸盐和碳酸盐，并根据配方的要求，引入磷酸盐或氟化物。为

了保证玻璃的透明度，必须严格控制着色杂质的含量，如铁、铬、铜、锰、钴、镍等。配料时要求准确称量、均

匀混合。主要的生产过程是熔炼、成型、退火和检验。

①熔炼

有单坩埚间歇熔炼法和池窑(见窑)连续熔炼法。单坩埚熔炼法又可分为粘土坩埚熔炼法和铂坩埚熔炼法。不论采

用何种熔炼方式均需用搅拌器搅拌，并严格控制温度和搅拌，使玻璃液达到高度均匀。粘土坩埚能熔炼绝大部分

冕玻璃和火石玻璃，成本低，且在玻璃的熔化温度超过铂的使用温度时采用。铂坩埚可熔炼质量较高、对粘土坩

埚有严重侵蚀作用的玻璃，如重冕、重钡火石、稀土玻璃和氟磷玻璃。铂坩埚用电加热，一般采用硅碳棒或硅钼

棒电炉。但制造析晶倾向大、要求迅速降温以及对气氛有一定要求的玻璃，则可采用高频加热。

60年代以来，各国相继采用内衬铂的连续池窑熔炼，使光学玻璃的产量大大提高，质量也好，这是目前光学玻璃

生产工艺发展的主要趋势。

②成型光学玻璃的成型法有古典破埚法、滚压法和浇注法，但目前越来越广泛地采用漏料成型（用单坩埚或连

熔流出料液），能直接拉棒或滴料压型或漏料成型大尺寸的毛坯，提高料滴利用率和成品率。

③退火为了最大限度地消除玻璃的内应力，提高光学均匀性，必须制定严格的退火制度，进行精密退火。

④检验测定的指标有：光学常数、光学均匀度、应力双折射、条纹、气泡等。

发展方向

各国致力于开发新品种，主要有：①发展特殊相对色散的玻璃，更好地调整二级光谱及满足

彩色摄影、彩色电视

和多光谱摄影等技术的需要，实行超全消色差设计。②发展高折射低色散光学玻璃和低折射高色散玻璃，以校正

球面像差和色差，改进宽视场光学系统的成像质量。发展高折射低色散玻璃，也是为了解决广角航空摄影镜头的

像面弯曲问题。③发展高色散和低色散玻璃，以及高折射率和低折射率玻璃，增加阿贝值之差和增加折射率之差

来消除高级球差。④发展高折射率玻璃，加大光学系统的相对孔径。⑤在高折射率的范围内发展更多的不同阿贝

值的玻璃，消除系统的色散。⑥发展热光稳定、畸变小的光学玻璃、红外和紫外光学玻璃、耐高辐射剂量的光学

玻璃。特殊的低熔点玻璃，可直接模压光学元件，不需或只需少量冷加工，提供非球面设计。

光学玻璃科普

本文所说的玻璃，除非特别说明，均指无机玻璃。

提纲

1、定义

玻璃是一个非常广泛的概念，在实际生活中，玻璃是一类有着类似物理特性的物质。但是从化学上讲，什么是玻璃，却困绕了现代科学很久，但是还是没有一个完全统一的认识。

了解什么是玻璃，就需要了解玻璃的结构。目前比较流行的和得到大家认同的玻璃结构学说有2种：无规则网络学说、晶子学说。2个学说从不同的玻璃性质研究中发现的现象，从不同的角度解释玻璃的性质，但是谁也说服不了谁。具体这些学说研究的什么内容，我们不去考虑，概括的说：

无规则网络学说认为：玻璃是由硅氧骨架组成，但是是无规则的，加入某些金属离子后，骨架被无规则断裂，在骨架的空间里无规则的排列着金属离子。示意图如下：

晶子学说认为：玻璃由有序排列的晶子分散在无定形介质中构成，晶子和介质之间没有明显的界限。这个学说的一个很重要的现象就是未经过淬火的玻璃和经过淬火的玻璃在温度变化时的折射率变化的不同。

上面2个学说，都有不同的实验基础做依托，谁也说服不了谁。我读书的时候也被弄糊涂了，问老师，老师说：2个学说都只能解释部分现象，所以说，2个都是对的。而且在一次国际大会的时候，这2个学说从某一程度上已经统一了。经过统一后的说法概括如下：玻璃是一种具有近程有序（晶子）区域的无定形物质。

我们通过一个示意图说明一下：

上图是石英晶体的结构示意，可以看到从小范围到大范围，它都是有序的。

上图是熔石英玻璃的结构示意，从小范围看，还可以看到是有规律的（有序），但是从总体看，它是无规律的（无序）。

从上面的论述里，我们可以看到光的波粒二象性的影子，就是你中有我，我中有你。科学看来是相通的。

上面谈的是玻璃的内在结构，实际中我们是无法观察到的，如何从宏观上界定玻璃呢？一般情况下，玻璃需要有以下特性：比较高的硬度/比较大的脆性/对可见光有一定的透明度/裂开时具有蜡状的折断面/各向同性/从熔融状态到固体状态的性质变化过程是连续的并且是可逆的/比晶体有比较高的内能，在一定条件下可自动析出晶体/

那，什么是光学玻璃呢？光学玻璃除了有以上的特性外，还需要一些特性：相对稳定的光学参数、化学特性和机械性能，非常小的内应力，非常少的条纹，非常好的光学均匀性等等。

2、分类

玻璃的分类是按玻璃的折射率和色散系数（阿贝数）在nd-νd 领域图里的位置和玻璃组成划分的，无色光学玻璃在成都光明分为16类。

玻璃类别名称代号玻璃类别名称代号

轻冕玻璃 QK 轻火石玻璃 QF

冕玻璃 K 火石玻璃 F

磷冕玻璃 PK 钡火石玻璃 BaF

钡冕玻璃 BaK 重钡火石玻璃 ZBaF

重冕玻璃 ZK 重火石玻璃 ZF

镧冕玻璃

冕火石玻璃

LaK KF 镧火石玻璃重镧火石玻璃钛火石玻璃特种火石玻璃 LaF ZLaF TiF TF

表格中的编号是比较简单的，从玻璃领域图上可以看到，还有些其他的字母，我们解释一下：

以H-K9L 为例，H-表示此玻璃是环保玻璃，不含铅，砷，镉及放射性元素的玻璃，K 表示此玻璃是冕玻璃，9表示在冕玻璃的排序中排在第9位（这个排序仅仅做区分用的，无实际意义），L 表示此玻璃是低熔点玻璃。

3、编码

光学玻璃是一个关系到国计民生的产品。一个国家没有光学玻璃，可以说没有现代化的国防。所以各个国家和地区都在尽力发展自己的玻璃产业，这样就出现了一个现象：各家做的玻璃有很多是一样的，很多不一样，而且命名规则还不一样。伴随着经济国际化，这个现象就形成了一个问题：大家各说各的，交流起来非常不方便，而且生产中容易出问题。于是大家就制定了一个标准的玻璃代码。这个代码由6个阿拉伯数字组成，前三位是该牌号玻璃的折射率小数点后3位数，后三位是该牌号玻璃的阿贝数的前3位数字（忽略小数点）。玻璃折射率和阿贝数取完了3位后，如果后面还有数字，就四舍五入。

举例如下：K9玻璃的nd=1.51680，νd=64.20，其代码就是517642。

我们用这个代码517642去查其他公司的玻璃，会发现很多光学指标一致，但是叫法不一样的玻璃。比如：SCHOTT 和PILKINTON 的BK7，OHARA 的BSL7，HOYA 的BSC7。

光学玻璃分类

简史

最初用于制造镜头的玻璃，就是普通窗户玻璃或酒瓶上的疙瘩，形状类似“冠”，皇冠玻璃或冕牌玻璃的名称由此而来。那时候的玻璃极不均匀，多泡沫。除了冕牌玻璃外还有另一种含铅量较多的燧石玻璃。

1790年左右法国人皮而·路易·均纳德发现搅拌玻璃酱可以制造质地均匀的玻璃。

1884年卡尔·蔡斯厂的恩斯特·阿贝和奥托?肖特（Otto Schott）在耶拿创建肖特玻璃厂（Schott Glaswerke AG ），在几年内研制了几十种光学玻璃，其中以高折射率的钡质冕牌玻璃的发明为肖特玻璃厂的重要成就。

光学玻璃的成分

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。

特种光学玻璃

稀土元素光学玻璃：三十年代出现了新的稀土元素光学玻璃,主要成分是镧、钍、钽的氧化物。稀土元素光学玻璃有很高的折射率，为光学镜头的设计开辟新的可能性。今日大孔径镜头中多有镧玻璃。钍玻璃因有放射性,已停止生产。无铅光学玻璃：无铅光学玻璃不含铅、砷，以N标志。

化学成分和光学性质相近的玻璃，在阿贝图上也分布在相邻的位置。肖特玻璃厂的阿贝图有一组直线和曲线,将阿贝图分成许多区，将光学玻璃分类;列如冕牌玻璃K5、K7、K10在K区,燧石玻璃F2、F4、F5在F区。玻璃名称中的符号： ? F 代表燧石

? K 代表冕牌

? B 代表硼

? BA 代表钡

? LA 代表镧

? N 代表无铅

? P 代表磷

阿贝图是德国物理学家恩斯特·阿贝在1886年发明的玻璃坐标图,至今已一百多年。阿贝图是直角物理坐标图，以玻璃的阿贝数V为横轴（X轴），以玻璃的折射率n为纵轴（Y轴）。V轴和n轴的交点不是零点,V数在V轴上从左到右从大到小排列,从V=100到V=18；折射率n从下到上从小到大排列，从1.42 到2.2。每一种光学玻璃在阿贝图上以一个点标志，没有标志的点，没有符合坐标的玻璃。性质相近的玻璃，在阿贝图上也分布在相邻的位置。肖特玻璃厂的阿贝图有一组直线和曲线,将阿贝图分成许多区;列如冕牌玻璃K5、K7、K10在K区,燧石玻璃F2、F4、F5在F区。

一种在阿贝图上的V，n坐标，只是约数。光学玻璃的阿贝数V必须准确到四位有效数字，折射率n必须准确到六位有效数字，必须另从光学玻璃目录中查找。

光学玻璃的物理参数

? Vd阿贝数四位有效数字

? nd折射率七位有效数字

? Ve 四位有效数字

? ne 七位有效数字

? 玻璃的密度. 四位有效数字

? 玻璃的透明度.四位有效数字

? 折射率随着温度变化的系数三位有效数字

国际玻璃码

国际玻璃码用九位数字表示，形式为：xxxxxx.xxx;

? 头三位数字代表折射率nd小数点后头三位数。

? 下三位数字代表Vd头三位数，不计小数点。

? 小数点后的三位数代表玻璃的密度，不计小数点

例如K10玻璃

? nd=1.50137 小数点后头三位数=501

? Vd=56.41 头三位数，不计小数点=564

? 密度=2.52；不计小数点=252

K10 的国际玻璃码是

501564.252

肖特玻璃厂阿贝图

光线色散程度越大阿贝数越小，反之光线色射程度越小阿贝数越大。光学玻璃的两个重要参数是折射率和阿贝数。肖特玻璃目录中光学玻璃的阿贝数界于20-90之间。冕牌玻璃和燧石玻璃的分界:

? 折射率≤1.6, V≥50:冕牌玻璃； V<>

? 折射率≥1.6 V≥55:冕牌玻璃； V<>

注1:英、德、日、意文版都用nD 589,2纳米, 均误. 应为nd 587.56纳米。

转载请注明出处范文大全网 » 无色光学玻璃