Оптическое стекло

Оптическое стекло стали изготовлять в заводских условиях в начале 18 в. в Англии.

В конце 19 в. в Германии предложены рецептура основных марок оптического стекла – кронов, флинтов и прочих марок, обеспечивающих специфическое сочетание оптических характеристик, и принципы технологии их производства (работы Э. Аббе, Ф. О. Шотта, Э. Чиммера и др.). В 1886 г. построен завод по выпуску различных марок оптического стекла в Йене.

В 1920-х гг. в СССР, благодаря работам Государственного оптического института, начали производить оптическое стекло и совершенствовать их номенклатуру.

Оптические стёкла выпускают бесцветные и цветные.

Бесцветные оптические стёкла используются для работы в ближнем ультрафиолетовом и видимом диапазонах. Из них изготовляют линзы, призмы и другие детали, формирующие изображение.

Показатель преломления этих оптических стёкол зависит от длины волны света и находится в пределах от 1,47 до 2,17 (коэффициент дисперсии изменяется от 100 до 21).

В состав бесцветных оптических стёкол разных марок входят (в различных сочетаниях и количествах) оксиды Si, B, P, Ba, Na, Pb, Al и других элементов, а также некоторые фториды.

Состав оптических стёкол меняется в зависимости от требуемой величины показателя преломления и коэффициента дисперсии. Для достижения необходимого сочетания оптических характеристик и устранения хроматической или других аберраций оптических устройств в состав оптических стёкол вводят оксиды La, Ti, W, Ta, Ga, Ge и других элементов.

Цветные оптические стёкла используются для изменения спектрального состава светового потока (в светофильтрах).

Для цветных оптических стёкол применяют красители, содержащие селен, оксиды элементов переменной валентности (Co, Cu, Ni и др.).

Халькогенидные или бескислородные оптические стёкла, используемые только в инфракрасной области спектра (как правило, от 1 до 18 мкм), получают сплавлением S, Se, As, Ge и других элементов в вакуумированных кварцевых сосудах. Их показатель преломления зависит от длины волны и для длины волны 2 мкм изменяется от 2,30 до 3,27.

Оптические стёкла характеризуются широким диапазоном значений модулей упругости и других механических свойств.

К оптическим стёклам предъявляются высокие требования в отношении оптической однородности и коэффициента светопропускания (для обеспечения качества передачи изображения), устойчивости к действию влаги и кислых растворов (для возможности длительной эксплуатации приборов). Обеспечение необходимых величин оптических параметров и однородности (они нормированы технической документацией) достигается строгим соблюдением технологии варки оптических стёкол и их термической обработки (отжига).

Варка стёкол, в зависимости от состава и назначения, осуществляется в горшках из специальной керамики, в тиглях из платины и её сплавов или в ванных печах (непрерывное производство). О технологии производства оптического кварцевого стекла см. в статье Кварцевое стекло.

По технологиям оптического стекла производят стёкла для активных элементов оптических квантовых генераторов (лазеров), волоконно-оптических элементов, деталей для микрооптики и оптоэлектроники и др.; их составы обычно близки к составам тех или иных марок оптического стекла.