光学材料手册

10 Optical Materials一、反射、吸收与色散•反射•吸收•色散•色散方程二、光学玻璃1、分类•冕牌玻璃•低折射率、低色散•火石玻璃•高折射率、高色散•国家标准《无色光学玻璃》（GB903－87）•18种类型•冕牌玻璃：60种•火石玻璃：75种•光学玻璃nd －νd领域图•K9 H-K9L N-BK7•成都光明光电股份有限公司、Schott •玻璃编码：517642成都光明光电股份有限公司•环境友好光学玻璃•包括H-FK、H-QK、H-K、H-BaK、H-ZK、H-QF、H-F、H-ZF、H-ZBaF、H-LaK、H-LaF、H-ZLaF共14个类别100多个牌号。

环境友好光学玻璃具有无铅、无砷、无镉、密度低、化学稳定性好等优点，对环境保护事业贡献较大，主要应用于数码相机、数码摄像机、数码复印机、扫描仪和天文望远镜等光学装置和设备中。

•常用谱线•i（365.01nm）•h（404.66nm）•g（435.84nm）•F/（479.79nm）•F（486.13nm）•e（546.07nm）•d（587.56nm）•D（589.29nm）•c/（643.85nm）•C（656.27nm）•r（706.52nm）•s（852.11nm）•t（1013.98nm）•（632.8nm）2、质量指标、类别和级别•折射率、色散系数•根据同一批玻璃中，折射率及色散系数的最大差值，玻璃的一致性分为4级•光学均匀性•分类方法一•分类方法二•应力双折射•以玻璃最长边中部单位长度上的光程差表示•应力双折射•以距其边缘5％直径或边长处单位厚度上的最大光程差表示•条纹度•用投影条纹仪观测（距离单位mm）•气泡度•光吸收系数•玻璃的光吸收系数用白光通过玻璃中每厘米路程的内透过率的自然对数的负值表示3、玻璃热学性能、机械性能、化学稳定性•玻璃折射率温度系数•转变温度•导热系数•热膨胀系数•弹性模量、剪切模量•泊松比•显微硬度、研磨硬度•密度•化学稳定性（耐酸、耐潮）三、特殊玻璃1、低膨胀玻璃•熔融石英•线膨胀系数：5.5×10－7/0C •BK7线膨胀系数：7.1×10－6/0C2、红外光学玻璃•含砷的硒玻璃3、梯度折射率玻璃•8.66μm：n=4.0036•11.04μm：n=4.0020•13.02μm：n=4.0016五、光学塑料六、吸收滤光片七、散射材料和投影屏八、偏振材料九、光学胶和液体•冷杉树脂胶（光学树脂胶、加拿大树脂胶）——热胶•甲醇胶——冷胶•环氧树脂胶——冷胶•杉木油。

无色光学玻璃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v d nd- v d领域图中的位置和玻璃组成，无色光学玻璃按表1 分为17类。

表112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來表征每一个牌号，其中前三位数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二1.51680, v d二64. 20,其代码为517642。

1.3无铅、碑、镉玻璃牌号的命名无铅、砂、锚以及其他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-K9Lo1.4低软化点玻璃牌号命名用丁•模压成型的低软化点无铅、神、镉以及其它放射性元素的玻璃牌号，用“低”字汉语拼音字母的声母“D”加“-”作为前缀表示。

例如：D-K9Lo1. 5高透过玻璃牌号的命名紫外髙透过玻璃牌号，拨原有的习惯命笛，用“ultraviolet”单词的首字母“U”作为前缀表品例如：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：ZFTLHTo2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13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. 11-87测试方法进行，其测量梢度为土1 X 10役表22.2色散和阿贝数中部色散为m-Dc或iiF*nc o色散系数（即阿贝数）定义如下:v d = (nd-1) / (nr-nc) (1)或ve 二(ne-1)/ (nmcj (2)2. 3色散公式右:.365nm〜1013. 98nm光谱范围内,如果还需要知道另外一此波长的折射率,可由下列色散公式算出：n2=A0 + A112 + A2X'2 + A3X'4+A4r6 + A5X"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参数表中）；入一波长，Um：n —所求折射率，计算精度：在400nm〜1013.98nm范鬧内为土2X 10」：在365nm〜400nm 范围内为土5X10=2. 4相对部分色散对波长X和Y的相对部分色散P-用下式表示:Px Y= (n x- n Y)/ (iir-nc)P'x Y= (n x- I】Y)/ (iiF*-nc) (4)数据表中按牌号给出了Pd.c、Pe.d、Pg.F和P'd.K P'e・d、P'g.F的值。

光学材料手册一、光学材料的概述光学材料是指那些具有特殊光学性能，可以用于制造光学元件、光学系统和光学器件的物质。

光学材料在科学技术、国防、民用等领域具有广泛的应用。

二、光学材料的分类1.透明光学材料：如玻璃、塑料、晶体等，具有良好的光透射性能。

2.光学薄膜材料：如金属薄膜、介质薄膜等，具有调节光透射、反射、折射等性能。

3.光学纤维材料：如石英光纤、塑料光纤等，用于光通信、光学传感等领域。

4.光学晶体材料：如石英、锂niobate 等，具有良好的光学性能和电学性能。

5.光学玻璃材料：如硼硅酸盐玻璃、氟化玻璃等，具有高折射率、低光学损耗等特点。

三、光学材料的性能与参数1.折射率：光学材料的一个重要性能参数，影响光在材料中的传播速度和光透射性能。

2.光透射率：指光通过材料时的透射程度，与材料的透明度、颜色等有关。

3.光学损耗：光在材料中传播过程中能量的衰减，与材料的吸收、散射等有关。

4.光学均匀性：指材料的光学性能在空间和时间上的稳定性。

5.机械强度：光学材料在加工和使用过程中的力学性能。

四、光学材料的制备与加工1.制备方法：包括熔融法、溶胶-凝胶法、化学气相沉积法等。

2.加工技术：如光学加工、精密加工、化学腐蚀等，用于制备光学元件和器件。

五、光学材料的应用1.光学元件：如透镜、反射镜、光栅等，用于光学系统中的成像、分光等。

2.光学仪器：如望远镜、显微镜、干涉仪等，应用于科学研究和实际生产。

3.光通信：光纤、光放大器等，实现信息的高速传输。

4.光学显示：如投影仪、显示器等，用于图像显示和虚拟现实等领域。

5.光学存储：如光盘、蓝光盘等，用于信息的存储和读取。

六、光学材料的发展趋势与展望1.技术创新：新型光学材料的研发，提高光学性能和降低成本。

2.产业应用：光学材料在电子信息、生物医学、新能源等领域的广泛应用。

3.国际化合作：加强国际间光学材料研究和产业发展的交流与合作。

综上所述，光学材料具有广泛的应用领域，其性能和制备技术不断取得突破。

前言 5 1 光学性质 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7 1.1 折射率,阿贝常数,色散,玻璃标号 .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7 1.2 折射率和阿贝数常数的公差 .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8 1.3 折射率和色散的测试报告 .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10 1.4 折射率均匀性 .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 111.5 内部透过率,色码(着色度 .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 132 内部特性 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .15 2.1 条纹度 .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .15 2.2 气泡和杂质 .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .162.3 应力双折射 .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .183 化学特性 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .20 3.1 耐潮性 .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .20 3.2 耐腐性 .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .21 3.3 耐酸性 .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .22 3.4 耐碱性及耐磷酸盐性 .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .24 3.5 表面可见变化的判别标准 .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .253.6 环境因素,有害物质及 RoHS 认证 .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 264 机械性能 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .27 4.1 Knoop 硬度 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .27 4.2 易磨性 .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 28 4.3 粘度 .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 284.4 线性热膨胀系数 .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 295 热学性能 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31 5.1 热传导 .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 315.2 热容 .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 316 供货质量标准 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 32 6.1 标准供货质量 .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 326.2 特定级别供货质量 .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 327 供货型式及尺寸公差 .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 35 7.1 原材料 .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 35 7.2 切割料 .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 357.3 压型料 .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 398 用于精密模压的光学玻璃 .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 429 光学材料产品系列 .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 44 9.1 首选玻璃牌号 .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 44 9.2 定制玻璃牌号 .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 44 10 公式和波长列表 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 454120多年来, SCHOTT 一直供应种类繁多的高质量光学玻璃。

第３２卷　第６期光　学　学　报Ｖｏｌ．３２，Ｎｏ．６２０１２年６月犃犆犜犃犗犘犜犐犆犃犛犐犖犐犆犃犑狌狀犲，２０１２《光学手册》印象吴重庆（北京交通大学发光与光信息技术教育部重点实验室，光信息科学与技术研究所，北京１０００４４）收稿日期：２０１２ ０４ ２０ 近半世纪以来，光学和光技术已经从传统光学本性研究和简单应用发展成为跨越各行各业、独立于电子科学与技术、能源技术的一个大学科、大产业。

编撰一本全面总结光学成果的光学手册，全面展现光学的整体概貌，梳理学科的发展思路，是一项非常重要而艰巨的工作，对于学科发展、产业发展都有重要意义，甚至会影响到国民经济的各行各业。

光学手册不仅是初学者之所需，而且是从事信息技术、控制技术、能源技术、生物技术等专业人员之所需，同时也是光学专业人员、甚至专家之所需。

由李景镇教授主编的新版《光学手册》，洋洋六百万字，集我国光学界之大成，囊括了近几十年我国和国际上各个光学分支的经典成果，其贡献十分卓著。

在初读了新编《光学手册》之后，笔者颇有感慨。

鉴于笔者的水平所限，不能对本书做出一个全面完整的评价。

但觉得本手册颇具特色，借此文推荐给广大读者。

（１）学科分支的新界定随着光学和光技术研究和应用领域的迅速膨胀，原有的传统光学分支界限逐渐被突破，使得原有的学科分支界限变得模糊，出现了许多学科交叉，因此需要重新界定。

面对如此庞大的学科内容，如何进行重新分类，不单单是一个简单的光学手册章节的编撰问题，而且也是一个科学分类学的难题。

正如该书前言中所述，原本计划按照“篇、章、节”的三级层次结构来编撰，但是由于近年来光学内部各个学科分支的交叉渗透非常深入，你中有我我中有你的现象非常普遍，因此很难将若干章概括成为一篇。

该书顺应了当前光学的发展形势，提出了３９章结构的新学科分支，不仅回归了大光学的自然分类，而且也是一个创新，为进一步明确学科分支隶属关系打下了良好的基础。

虽然本书采用了３９章的结构，但是从章节的编排顺序来看，还是遵循基础在前、演绎在后的原则。

有色玻璃牌号无色光学玻璃类型光学晶体主要性能参数添加日期：2002-10-29常用光学塑料-聚甲基丙烯甲酯PMMA密度(kg/m3)：(1.17～1.20)×10E3nD ν：1.49 57.2～57.8透过率(%)：90～92吸水率(%)：0.3～0.4玻璃化温度：10E5熔点（或粘流温度）：160～200马丁耐热：68热变形温度：74～109(4.6 ×10Pa) 68～99(18.5×10Pa)线膨胀系数：(5～9)×10E-5计算收缩率(%)：1.5～1.8比热J/kgK：1465导热系数W/m K：0.167～0.251燃烧性m/min：慢耐酸性及对盐溶液的稳定性：出强氧化酸外，对弱碱较稳定耐碱性：对强碱有侵蚀对弱碱较稳定耐油性：对动植物油，矿物油稳定耐有机溶剂性：对芳香族，氯化烃等能溶解，醇类脂肪族无影响日光及耐气候性：紫外透过滤73.5%常用光学塑料-苯乙烯甲基丙烯酸甲酯共聚物密度(kg/m3)：(1.12～1.16)×10E3nD ν：1.533 42.4透过率(%)：90吸水率(%)：0.2玻璃化温度：熔点（或粘流温度）：马丁耐热：<60热变形温度：85～99 (18.5×105Pa)线膨胀系数：(6～8)×10E-5计算收缩率(%)：比热J/kgK：导热系数W/m K：0.125～0.167燃烧性m/min：慢耐酸性及对盐溶液的稳定性：除强氧化酸外，对酸盐水均稳定耐碱性：对强碱有侵蚀，对弱碱较稳定耐油性：对动植物油，矿物油稳定耐有机溶剂性：对芳香族，氯化烃等能溶解，醇类脂肪族无影响日光及耐气候性：紫外透过滤73.5%常用光学塑料-聚碳酸酯PC密度(kg/m3)：1.2 ×10E3nD ν：1.586(25) 29.9透过率(%)：80～90吸水率(%)：23CRH50% 0.15 水中0.35玻璃化温度：149熔点（或粘流温度）：225～250(267)马丁耐热：116～129热变形温度：132～141(4.6×105Pa) 132138(18.5×105Pa)线膨胀系数：6×10-5计算收缩率(%)：0.5～0.7比热J/kgK：1256导热系数W/m K：0.193燃烧性m/min：自熄耐酸性及对盐溶液的稳定性：强氧化剂有破坏作用，在高于60水中水解，对稀酸，盐，水稳定耐碱性：强碱溶液，氨和胺类能腐蚀和分解，弱碱影响较轻耐油性：对动物油和多数烃油及其酯类稳定耐有机溶剂性：溶于氯化烃和部分酮，酯及芳香烃中，不溶于脂肪族，碳氢化合物，醚和醇类日光及耐气候性：日光照射微脆化常用光学塑料-烯丙基二甘碳酸酯CR39密度(kg/m3)：25 1.32×10E3nD ν：1.498 53.6～57.8透过率(%)：92吸水率(%)：0.2 24h 25玻璃化温度：熔点（或粘流温度）：马丁耐热：热变形温度：8×10-5(-40～+25)11.4×10-5(25～75)14.3×10-5(75～125)线膨胀系数：计算收缩率(%)：比热J/kgK：导热系数W/m K：燃烧性m/min：耐酸性及对盐溶液的稳定性：耐碱性：耐油性：耐有机溶剂性：日光及耐气候性：常用光学塑料-苯乙烯-丙烯腈共聚物AS密度(kg/m3)：(1.075～1.1)×10E3nD ν：1.498 53.6～57.8透过率(%)：92吸水率(%)：0.2～0.3 24h玻璃化温度：熔点（或粘流温度）：马丁耐热：热变形温度：线膨胀系数：3.6×10E-5计算收缩率(%)：比热J/kgK：导热系数W/m K：燃烧性m/min：耐酸性及对盐溶液的稳定性：耐碱性：耐油性：耐有机溶剂性：日光及耐气候性：略变黄常用光学塑料-苯乙烯-丁二烯-丙烯酯ABS密度(kg/m3)：(1.02～1.16)×10E3nD ν：透过率(%)：吸水率(%)：0.2～0.4 24h玻璃化温度：熔点（或粘流温度）：130～160马丁耐热：63热变形温度：90～108(4.6×105Pa) 83～103(18.5×105Pa)线膨胀系数：7.0×10E-5计算收缩率(%)：0.4～0.7比热J/kgK：1381～1675导热系数W/m K：0.173～0.303燃烧性m/min：慢耐酸性及对盐溶液的稳定性：对酸，水，无机盐几乎没有影响，在冰醋酸中会引起应开裂耐碱性：耐碱性能良好耐油性：对某些植物油会引起应力开裂耐有机溶剂性：在酮，醛，酯以及有些氯化烃中要溶解，长期接触烃类会软化和溶涨日光及耐气候性：比聚苯乙烯好。