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红外光学玻璃和光学石英玻璃

发布时间:2020/4/10

红外光学玻璃概述

能透过红外线的光学材料称为红外光学材料。红外光学材料不可能在整个红外波段均具有透过能力,只能在红外光谱的某一波段内具有一定的透过性能。

光学玻璃

红外光学仪器最早从光谱仪器开始,到19世纪末,已有棱镜式红外光谱仪。但是,红外光学仪器得到人们重视而迅速发展起来还是第二次世界大战中以及战后开始。由于军事国防的需要,开始发展了红外探测、追踪及导航仪器。红外线技术的主要军事应用有红外夜视 仪、红外侦察、摄影、跟踪和导弹制导等。红外技术的发展主要取决于红外光学材料和红外 探测器的水平。目前,国内外红外光学材料研究发展的重点是1〜3μm、3〜5μm以及8〜 14μm这几个波段的材料,这是因为上述波段的红外光线在大气中的衰减最小(称大气窗口)。

光学石英玻璃

红外光学材料可以按其物质形态(内部结构)、性能及制备方法,主要分为晶体类、玻 璃类及热压多晶材料三大类。红外光学石英玻璃是重要的红外光学材料,具有几大特点:

第一, 玻璃红外材料容易获得较高的光学均匀性,可用来制造光学要求高的大尺寸光学元件;

第二,玻璃类材料不会解理,因此,具有较高的机械强度、冲击强度和较大的表面硬度;

第三,大多数玻璃对大气作用是稳定的。另外,玻璃的制造和退火过程比晶体的培育和退火相 对简单、容易。因此,成本低廉并容易制成大块、均匀的各种形状的光学制品。红外光学玻璃包括熔融石英玻璃、各种硅酸盐红外玻璃、锗酸盐玻璃、铝酸盐钙玻璃、碲酸盐玻璃及 砷-硫-砸、砷-硫-碲、锗-砷-砸、硅-砷-碲、砸-砷、硫-砷等非氧化物系统玻璃等。

光学石英玻璃

光学石英玻璃具有优良的光谱特性,它既透过红外光线,又透过紫外光线。光学石英玻璃的可见光透过性能很好,对于一些要求既透过可见光又要透过红外光的光学系统,该类玻 璃是理想的材料。国产光学石英玻璃的光谱特 性曲线如图14-30所示。

随着近代新工艺技术的发展,可以制得完 全无气泡的光学石英玻璃,光学均匀性、条纹、气泡等指标,完全可以和一般的光学玻璃相媲 美。目前国产的光学石英玻璃牌号有:JGS1远紫外光学石英玻璃(应用光谱波段范围185〜2500nm); JGS2紫外光学石英玻璃(应用光谱 波段范围220〜2500nm); JGS3红外光学石英玻璃(应用光谱波段范围260〜3500nm)。

由于生产工艺方法不同,导致各种光的透过率不同。例如,在紫外光学石英玻璃中,由 于存在氢氧根,在波长2. 8Mm处有很大的吸收 峰。生产红外光学石英玻璃时,如采用专门脱水的工艺,使玻璃中不含有氢氧根,可以消除氢氧根的红外吸收,使JGS3红外光学石英玻 璃在红外光谱区域具有良好的透过率。

在红外技术应用中,用红外光学石英玻璃透镜、反射镜等光学元件装备起来的红外线测向仪、红外线照相机、红外线换向器、红外线通讯设备等,精密光学石英玻璃在国民经济各个领域及军事上都有重要用途。


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