戴世勛，接洽員，寧波大學(xué)紅外資料及器件試驗室主任

01 光學(xué)玻璃的興盛

生存中咱們不妨看到形形色色的玻璃，如玻璃幕墻、玻璃杯、公共汽車玻璃以及藝術(shù)品等。而光學(xué)玻璃有別于普遍玻璃，重要用來創(chuàng)造光學(xué)儀器或板滯體例的鏡片、棱鏡、曲射鏡、窗口等。

高新科技家表明，紀(jì)元三千年前，埃及和華夏(戰(zhàn)國期間)的人們已能創(chuàng)造玻璃。然而玻璃動作鏡子和鏡子是13世紀(jì)在維多利亞發(fā)端的。

16世紀(jì)發(fā)端，因水文學(xué)家與帆海學(xué)的興盛須要，伽利略、牛頓、笛卡兒等用玻璃創(chuàng)造了千里鏡和顯微鏡。

17世紀(jì)，光學(xué)體例的消色差變成光學(xué)儀器的重心題目。在玻璃中引入氧化鉛，赫爾才于1729年贏得第一對消色差鏡片。

1768年，紀(jì)南在法蘭西共和國開始用粘土棒拌和的方法治得了平均的光學(xué)玻璃，進而發(fā)端創(chuàng)造了獨力的光學(xué)玻璃創(chuàng)造產(chǎn)業(yè)。

19世紀(jì)中世，幾個昌盛的本錢主義國度都先后創(chuàng)造了本人的光學(xué)玻璃工場，如法蘭西共和國帕臘-芒圖(1872年)、英國錢斯(1848年)、德國肖特(1848年)等。

光學(xué)玻璃重要不妨分為無色光學(xué)玻璃、有色光學(xué)玻璃、防輻射光學(xué)玻璃、耐輻射光學(xué)玻璃、紫外和紅外光學(xué)玻璃、光學(xué)石英玻璃等幾類。

其重要有四種要害制備本領(lǐng)，辨別為組份開拓、生化嘗試、熔制工藝、熔制擺設(shè)。個中，光學(xué)玻璃熔制本領(lǐng)又含單坩堝熔煉、貫串熔煉等。

1953-1957年，皮爾金頓和彼克斯達夫發(fā)領(lǐng)會革新性的浮法玻璃本領(lǐng)，初次實行在同一個工藝過程中貫串消費出完備的、高品質(zhì)的玻璃。

爾后，阿曼將貫串熔煉運用在光學(xué)儀器上。1965年，阿曼HOYA公司開始實行無條紋、無氣泡的BK7光學(xué)玻璃連熔消費。連熔分紅材料融化池、廓清池、拌和均化池，結(jié)果漏料出爐。

02 合成石英玻璃

特種光學(xué)玻璃是新穎消息財產(chǎn)、光學(xué)、光源、光伏、半半導(dǎo)體等國度策略性、維持性新興財產(chǎn)和國防范圍興盛中不行或缺的要害普通性資料，表現(xiàn)著要害效率。如激光聚變安裝用的大尺寸激光釹玻璃、高端光學(xué)畫面用的特出本能光學(xué)玻璃、半半導(dǎo)體范圍光掩膜基板用的合成石英玻璃、紅外熱像儀畫面用的紅外硫系玻璃等。

合成石英玻璃是一種特殊高端的光學(xué)資料，完備極佳的光譜個性（從紫外到紅外波段高透過率，更加在紫外和深紫外光譜范疇內(nèi)的透過本能是普遍光學(xué)玻璃所不完備的。）、崇高的耐高溫本能（其軟化點與白金的熔點鄰近，熱伸展系數(shù)極小，僅為陶瓷的1/6和普遍玻璃的1/20。）、高介磁場強度（低介電損成仇極低的導(dǎo)熱性，是極好的絕緣資料。）、較高的純度（人為合成石英玻璃的非金屬離子總含量可遏制在1×10-6以內(nèi)。）等。

高品質(zhì)合成石英玻璃的制備本領(lǐng)重要有電熔法、氣熔法、化學(xué)氣相堆積（CVD）、等離子體化學(xué)氣相堆積（PCVD）等。暫時最常用的為化學(xué)氣相堆積法。

湖北菲利華石英玻璃公司共同清華東軍政大學(xué)學(xué)鄭麗麗熏陶接洽共青團和少先隊經(jīng)過四年自決研制，并借助多物理場模子仿真接洽，控制了有機硅D4的多燈CVD法高效堆積合成石英玻璃完備本領(lǐng)鏈條(囊括裝置和工藝)，即精細(xì)供料供應(yīng)煤氣體例、大口徑松散體堆積工藝、松散體的玻璃化燒結(jié)工藝、消費裝置，研制消費的300 mm口徑樣本Dn≤2×10-6，透過率（0.18-3.4 μm）≥80%，完全本能制備到達國際進步程度。該功效系海內(nèi)初次。

03 低反射特出色散光學(xué)玻璃

特出低色散玻璃不妨普及成像好多精度，同聲夸大成像視場和貶低體例攙雜性，縮小鏡片數(shù)目，簡化和優(yōu)化光學(xué)體例構(gòu)造，減小其體積和分量。所以，它被視為長焦距、大視場和高清光學(xué)體例的要害光學(xué)資料。

低色散氟磷玻璃個性歸納了氟化學(xué)物理玻璃和鹽酸鹽玻璃便宜，具備超低反射率、超低色散和較高的特出對立局部色散值，且具備出色的消色差本能，更加是對長焦距復(fù)消色差畫面，可動作CaF2氟化學(xué)物理晶體的代替物。

然而，低色散氟磷玻璃在制備中有一個困難，即氟磷玻璃中含有洪量易蒸發(fā)氟化學(xué)物理因素，易蒸發(fā)，引導(dǎo)玻璃限制不平均，其余對鉑金坩堝腐蝕重要，鉑金粒子易熔入玻璃中。

2019年，湖北新華光消息資料股子有限公司開拓出氟磷玻璃新品H-FK95，反射率（

nd）為1.43700，色散系數(shù)(ud)為95.1，色散最低，阿貝數(shù)最高，具備較大的特殊色散性和極優(yōu)的光學(xué)消色差的本領(lǐng)，不妨簡化和優(yōu)化光學(xué)成像體例，普及成像品質(zhì)。

暫時，氟磷玻璃產(chǎn)物居于求過于供的狀況，在高清視頻監(jiān)察和控制（1.5億只/年）、車載畫面（以年年30%的速率延長）、投電影放映機（800萬臺/年）、數(shù)碼及單反相機（占光學(xué)需要總量的30%安排）等范圍具備要害運用。

04 紅外硫系玻璃

近幾年，硫系玻璃被覺得是新一代紅外光學(xué)畫面資料。罕見的紅外光學(xué)資料重要有ZnSe晶體、Si單晶、Ge單晶、硫系玻璃、氟化學(xué)物理等。

硫系玻璃是一種本能崇高的紅外光學(xué)資料，是以元素周期表VIA族中S、Se、Te為主，并引入確定量的其它類非金屬元素(Ga、Ge、As、Sb等)所產(chǎn)生的無氧玻璃，可分為硫基（S）玻璃、硒基（Se）玻璃、碲基（Te）玻璃三大體制。

硫系玻璃是一種非晶態(tài)物資，與氧化學(xué)物理玻璃比擬，具備較弱的共價鍵個性；禁帶寬窄為1-3 eV，比氧化學(xué)物理玻璃（~10 eV）小，具備半半導(dǎo)體本質(zhì)。

其余，硫系玻璃還具備崇高的透紅外本能、高的光學(xué)非線性、較低的聲子能量、光開辟效力、半半導(dǎo)體個性、快離子電導(dǎo)個性等特性，可運用于公共汽車夜視安裝、紅外成像儀、人命探測儀、紅外肩扛導(dǎo)彈、夜視槍瞄等范圍。

成都光彩光電股子有限公司共同寧波大學(xué)實行了高品質(zhì)紅外硫系玻璃范圍化消費，處置了Φ100-200 mm硫系玻璃批量化、寧靜的制備本領(lǐng)，研制的硫系玻璃產(chǎn)物反射率平均性為2.0x10-5，批次反射率缺點＜4x10-4，本能目標(biāo)到達國際進步程度。

除之上引見外，硫系玻璃再有一個運用本領(lǐng)——精細(xì)模壓。2003年，法蘭西共和國Umicore公司章向華碩士開始實行了Ge22As20Se58和 Ge20Sb15Se65硫系玻璃球面、非球面包車型的士鏡片精細(xì)模壓本領(lǐng)，模壓樣本形勢缺點(模壓外表和安排外表之差)低于0.5 μm，與單點金剛石旋床加工精度十分，現(xiàn)已批量供給給寶馬高等臥車夜視安裝用。

精細(xì)模壓本領(lǐng)有單站式和多站式兩種，寧波大學(xué)的阿曼東芝211V型單站式模壓機具備模壓口徑大、精度高的便宜，但模壓功效低。

硫系玻璃在無熱化紅外光學(xué)體例安排中占領(lǐng)確定上風(fēng)。光學(xué)鏡片及其非金屬外売資料在溫度變革時爆發(fā)的光學(xué)/板滯參數(shù)變革共通確定著紅外像質(zhì)變革。紅外光學(xué)體例運用情況較為刻薄，更須要有對準(zhǔn)性地對情況溫度變革矯正光學(xué)安排，貶低紅外光學(xué)體例在溫度變革情況中因為反射率變革引導(dǎo)的移焦、離焦等像質(zhì)貶低題目。

硫系玻璃在無熱化紅外光學(xué)體例的典范運用重要有長焦型中波紅外千里鏡物鏡、鑒于硫系玻璃的模壓非反光鏡片等。

硫系玻璃畫面暫時在民用安防監(jiān)察和控制、測量溫度熱像儀商場最大，因為海內(nèi)紅外探測器國產(chǎn)化及本錢貶低，加之海康威視、大華等監(jiān)察和控制產(chǎn)物供給商發(fā)端涉足紅外夜視范圍，硫系玻璃海內(nèi)商場購買量漸漸飛騰，將來年需要將勝過10噸。民用車載夜視體例的興盛將會對硫系玻璃爆發(fā)更大需要。

總 結(jié)

進步光學(xué)體例、儀器、巨型科學(xué)研究裝置、國防兵戈、航天遨游器等趕快興盛對本能更崇高的特種光學(xué)玻璃提出了需要，連接激動著光學(xué)玻璃創(chuàng)造本領(lǐng)變革。

正文按照寧波大學(xué)紅外資料及器件試驗室主任戴世勛接洽員在“光言萬物”系列商量會中作的《新式特種光學(xué)玻璃及運用》匯報改編而成。

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