中國粉體網(wǎng)訊  石英玻璃是由二氧化硅單一組分構(gòu)成的特種工業(yè)技術(shù)玻璃，具有一系列特殊的物理和化學性能，并被新材料領(lǐng)域?qū)＜易u為“玻璃之王”。

圖片來源：菲利華官網(wǎng)

石英玻璃的光學性能

石英玻璃具有一系列優(yōu)異的光學性能。與普通玻璃相比，高純石英玻璃具有從遠紫外（160nm）到遠紅外（5μm）極寬光譜內(nèi)的良好透過性，這是一般光學玻璃所不具備的。優(yōu)異的光譜透過性和光學均勻性使得石英玻璃廣泛應(yīng)用于很多光學器件領(lǐng)域。

石英視窗（圖片來源：菲利華）

石英玻璃在光學領(lǐng)域的應(yīng)用

♦光纖通訊

光纖是光傳輸工具，光傳輸是通過纖維的兩端進行的，在光纖通信行業(yè)中廣泛使用，光纖通信抗干擾性高，速度快，傳輸容量大，已經(jīng)成為重要的現(xiàn)代通訊支柱。石英光纖發(fā)展早，技術(shù)成熟，具有高精度、高強度、高可靠性、低能耗和裝配簡單等優(yōu)點，因此，近年來石英光纖對于人造衛(wèi)星、深空探測、慣性導(dǎo)航等領(lǐng)域愈發(fā)重要。

♦光學透鏡

隨著我國科技的進步和工業(yè)水平的提高，石英玻璃的應(yīng)用已經(jīng)融入到了人們的日常生活當中。在新能源領(lǐng)域，石英玻璃被用于我國自行研制的“神光-III”主機裝置中，作為真空窗口、透鏡、屏蔽片、偏振片、連續(xù)相位板、光束取樣光柵等終端光學組件的重要材料。在微光學材料領(lǐng)域，石英玻璃材料由于在紫外到紅外連續(xù)波長范圍內(nèi)具有優(yōu)良的透射比而被廣泛用于微透鏡行業(yè)。平時人們常見的數(shù)碼相機、電腦顯示屏、CCD攝像鏡頭、醫(yī)療器械等都用到了微型透鏡。

 常見的微透鏡陣列

♦反射鏡

反射鏡是諸如太空望遠鏡、探測衛(wèi)星、氣象衛(wèi)星和偵察衛(wèi)星等空間光學系統(tǒng)的重要部件之一。隨著空間成像技術(shù)的發(fā)展和人類對宇宙的認知逐漸加深，人們對空間光學系統(tǒng)的精度等方面的要求也有所提高。反射鏡的鏡面不僅要有較高的分辨率，還要有良好的成像質(zhì)量。宇宙空間是無重力且溫差大的環(huán)境，此外要考慮將光學系統(tǒng)發(fā)射到宇宙空間時的載荷要求，同時空間大尺寸光學系統(tǒng)的制作要求所用材料的熱變形系數(shù)小、比剛度大、表面粗糙度小。

哈勃太空望遠鏡主鏡坯

綜合以上的性能條件，低膨脹石英玻璃就是首選材料。低膨脹石英玻璃具有極低的熱膨脹系數(shù)，并且冷熱加工性能優(yōu)良，能夠制成封閉式蜂窩結(jié)構(gòu)。低膨脹石英玻璃材料的制備工藝較為成熟，在光學工程中的應(yīng)用十分廣泛，如哈勃太空望遠鏡的主鏡坯。

石英玻璃的研究方向

石英玻璃作為一種特殊的光學材料，在航空航天領(lǐng)域、半導(dǎo)體領(lǐng)域、精密器件領(lǐng)域等都發(fā)揮著極其重要作用，其性能直接制約著相關(guān)裝備的分辨率、精度、穩(wěn)定性和可靠性等性能。然而，即便其抗輻照性能優(yōu)良，在長期服役的條件下還是會受到空間高能帶電粒子的輻照作用導(dǎo)致其光學和其它性能大幅下降，從而影響元器件的服役壽命。所以，研究空間電離輻射環(huán)境對石英玻璃材料的影響是很有必要的。

參考來源：

【1】王本澤.總劑量和劑量率對石英玻璃輻照缺陷和光學性能的影響.2021.

【2】馬千里.高純石英玻璃制備過程的研究和工藝優(yōu)化.2020.

【3】聶蘭艦，等. 高性能光學合成石英玻璃的制備和應(yīng)用.光學精密工程.2016.

（中國粉體網(wǎng)編輯整理/星耀）

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