文档介绍：光学加工基础知识
§1光学玻璃基本知识
光学材料分类:光学玻璃、光学晶体、光学塑料三类。
玻璃的定义:不论化学成分和固化温度范围如何,一切由熔体过冷却所得的无定形体,由于粘度逐渐增加而具有固体的机械性质的,均称为玻璃。光学玻璃分为冕牌K和火石F两大类,火石玻璃比冕牌玻璃具有较大的折射率nd和较小的色散系数vd。
将配合料经过高温加热,形成均匀的,高品质的,并符合成型要求的玻璃液的过程,称玻璃的熔制。玻璃的熔制,是玻璃生产中很重要的环节.,玻璃的许多缺陷都是在熔制过程中造成的, 玻璃的产量、质量、生产成本、动力消耗、熔炉寿命等都与玻璃的熔制有密切关系。
混合料加热过程发生的变化有:
物理过程-----配合料的加热,吸附水的蒸发,单组分的熔融,。
化学过程-----固相反应,盐的分解,水化物分解, 结晶水的排除,组分间的作用反应及硅酸盐的形成。
物理化学过程-----低共熔物的组分和生成物间相互溶解,玻璃与炉气介质,耐火材料相互作用等。
,由于在高温下的反应很复杂,尚待充分了解,但大致可分为以下几个阶段。
-----硅酸盐的形成
-----玻璃形成
-----消除气泡
------消除条纹
-------调节粘度
总之,玻璃熔制的每个阶段各有其特点,同时,,常常是同时或交错进行的,这主要取决于熔制的工艺制度和玻璃窑炉结构特点。
、色散系数vd
根据折射率和色散系数与标准数值的允许差值,光学玻璃可以分为五类
表1-1:折射率和色散系数与标准数值的允许差值
折射率与标准数值的允许差值
色散系数与标准数值的允许差值
类别
折射率nd允许差值
色散系数vd允许差值
0
±3×10-4
±%
1
±5×10-4
±%
2
±7×10-4
±%
3
±10×10-4
±%
4
±20×10-4
±%
光学均匀性指同一块玻璃中折射率的渐变。
玻璃直径或边长不大于150mm,用鉴别率比值法玻璃分类如表1-2。
表1-2 :光学均匀性
类别
1
2
3
4
ф/ф0
1类或2类还应测星点。
玻璃直径或边长大于150mm,称大块光学玻璃,根据玻璃各部位间折射率微差值最大值Δnmax分类。如表1-3。
表1-3:大块光学玻璃光学均匀性
类别
H1
H2
H3
H4
Δnmax
±2×10-6
±5×10-6
±1×10-5
±2×10-5
光学玻璃的应力分中部应力(张应力)和边缘应力(压应力)。
中部应力:按长度单位上中部应力的最大光程差δnmax(nm/cm)分类:
表1-4:光学玻璃中部应力双折射分类
类别
1
1a
2
3
δnmax(nm/cm)
2
4
6
10
边缘应力:按单位厚度的最大光程差δnmax(nm/cm)分类:
表1-5:光学玻璃边缘应力双折射分类
类别
D0
D1
D2
D3
δnmax(nm/cm)
3
5
10
20
条纹是玻璃内部折射率的局部不均匀引起。
边长或直径小于150mm,称小块光学玻璃,分四类;
表1-6:小块光学玻璃条纹度
类别
光阑孔径
投影距离L2(mm)
投影距离L1(mm)
观察结果
00
1
650±300
2000±100
无条纹影象
0
2
650±300
2000±100
1
3
250±10
750±30
2
4
250±10
750±30
长度《12mm,
每300cm3中《10条,间距》10 mm
边长或直径大于150mm,为大块玻璃,分四类;
表1-7:大块光学玻璃条纹度
类别
光阑孔径
投影距离L2(mm)
投影距离L1(mm)
观察结果
D0
2500±100
8000±200
无条纹影象
D1
2
2500±100
8000±200
D2
2
2500±100
8000±200
有细小条纹影象,间距间距》40 mm
D3
2
2500±100
8000±200
《250mm,允许有1条,长度《玻璃直径或边长的1/4;
》250mm,允许有3条,长度