ОПТИЧЕСКОЕ СТЕКЛО

ОПТИЧЕСКОЕ СТЕКЛО

       

однородное стекло, предназначенное для изготовления прозрачных элементов оптич. систем. Осн. требование к О. с.— неизменность фронта световой волны при её распространении в толще О. с.— удовлетворяется благодаря высокой хим. и физ. однородности О. с. Неоднородности и пороки О. с.— свили, плавные изменения показателя преломления, пузыри, включения — устраняются в процессе производства на стадии синтеза О. с. или отбором годных участков стекла. Хим. неоднородности устраняются в осн. за счёт механич. размешивания и взаимодиффузии компонентов расплава О. с. Механич. напряжения и двулучепрелоление устраняются отжигом заготовок О. с.

Диаграмма Аббе: ЛК — лёгкий крон; ФК — фосфатный крон; К — крон; БК — баритовый крон; ТК — тяжёлый крон; СТК — сверхтяжёлый крон; ОК — особый крон; КФ — кронфлинт; Ф — флинт и т. п.: ЛФ, ТБФ, ТФ, СТФ, ОФ.

В зависимости от назначения различают бесцветное, цветное и люминесцирующее О. с. Вьгсокопрозрачное бесцветное О. с., нормируемое по показателю преломления, как правило, предназначено для использования в оптич. системах, формирующих изображение. В 80-гг. 20 в. в мировых каталогах приняты три осн. хар-ки О. с.: показатель преломления nе для зелёной линии ртути (lе=546,07 нм), ср. дисперсия nF-nc, где nF и nc — показатели преломления соотв. синей и красной линий кадмия lF=479,99 нм, lc=643,85 нм), и коэфф. дисперсии ve=(ne-1)/(nF-nc) (коэфф. Аббе). В зависимости от величин этих хар-к О. с. делят на типы. На диаграмме ne-ve (т. н. диаграмме Аббе, рис.) представлены эти типы. Каждому О. с. определённых хим. состава и оптич. постоянных присвоена марка, обозначающая тип стекла и номер в пределах этого типа, напр. К8, БК6, СТК19. Советский каталог бесцветного О. с. содержит 120 марок тех типов. Разнообразие типов О. с. позволяет рассчитывать светосильные оптич. системы без аберраций (см. АБЕРРАЦИИ ОПТИЧЕСКИХ СИСТЕМ). Пары О. с. типа К и Ф достаточно для создания объектива-ахромата (см. АХРОМАТ). Соответствующим подбором О. с. даётся полностью устранить хроматич. аберрации и создать объективы-апохроматы (см. ХРОМАТИЧЕСКАЯ АБЕРРАЦИЯ, АПОХРОМАТ). Цветное О. с., специально окрашенное, нормируемое по спектру поглощения, используется в оптич. системах для поглощения света в требуемом спектр. диапазоне. Отечеств. каталог цветного О. с. содержит обозначение типа О. с., условно характеризующее область его прозрачности, и номер, напр. УФС1 (ультрафиолетовое стекло 1). Люминесцирующее О. с. (генерирующее) :явл. твёрдым люминофором и предназначено для использования в кач-ве активной среды твердотельных лазеров. Такие О. с. нормируются по виду концентрации активатора, времени затухания люминесценции, коэфф. поглощения на определённой длине волны излучения и по степени однородности. Отечеств. промышленность выпускает силикатные и фосфатные люминесцирующие стёкла, активированные преим. неодимом, с разл. концентрациями активатора, разл. величинами сечения индуцированного излучения, фото- и радиационной стойкости и лучевой прочности.

Физический энциклопедический словарь. — М.: Советская энциклопедия. Главный редактор А. М. Прохоров. 1983.

ОПТИЧЕСКОЕ СТЕКЛО

- стекло, предназначенноедля изготовления прозрачных элементов оптич. систем, формирующих изображение, <трансформирующих световые потоки или передающих информацию. Осн. отличит. <особенностями О. с. являются малые потери света на поглощение и рассеяниев рабочем спектральном диапазоне (до 10^-5 - 10^-1 см ^-1), а также высокая однородность по показателю преломления(до 10^-6). Первое обеспечивается выбором хим. состава О. с.,высокой чистотой исходных материалов и физ.-хим. условиями синтеза; второе- механич. размешиванием и взаимодиффузией компонентов расплава О. с.,осветлением (удалением пузырей) в процессе варки, последующим длит. отжигомзаготовок, а также отбором годных участков О. с.
Традиционно О. с. подразделялось на бесцветноеи цветное. Ныне в связи с расширением областей применения созданы новыеклассы О. с., предназначенные для трансформации излучения, регистрацииоптич. и ионизирующих излучений и для передачи информации в составе волоконныхи интегральных оптич. элементов. Каждому О. с. определ. хим. состава исвойств присвоена марка, обозначающая тип стекла и номер в пределах этоготипа: сначала записываются буквы, обозначающие тип стекла (напр., К - крон, <ЖС - жёлтое стекло, ГЛС - генерирующее люминесцирующее стекло, ФХС - фотохромноестекло), затем цифры, отражающие номер марки в пределах данного типа стекла(напр., ТФ10 - тяжёлый флинт № 10). В пределах данного типа О. с. могутсуществовать спец. серии, соответствующие особому свойству О. с. при сохраненииосн. характеристик. Номер марки О. с. спец. серии становится трёхзначным, <первый знак характеризует серию; напр., для радиационно устойчивых аналоговО. с. номер увеличивается на 100 (К108 вместо К8).

Бесцветное О. с. предназначено дляизготовления оптич. элементов, формирующих изображение. Осн. характеристики(константы) О. с., определяющие свойства стекла и его назначение в оптич. <системах, - показатель преломления и дисперсия, т. е. разность показателей преломления на фиксиров. длинахволн. Для стёкол, используемых в видимой области спектра, этими характеристикамиявляются показатель преломления для зелёной линии ртути п _е(=546,07 нм), ср. дисперсия п _F' - п _с', где n_F' и п _с' - показатели преломления соответственно синей и краснойлиний кадмия (=479,99 нм,=643,85 нм), и коэф. дисперсии (число Аббе) v _е = (п _е-1)/(n_F' - п _с'). В зависимости от сочетаниявеличин этих характеристик О. с. делят на типы, представленные на диаграмме "п _е- v_e" (т. н. диаграмме Аббе, рис.). О. с. с малым коэф. <дисперсии (v_e< 50) обычно наз. флинтами, с большим(v_e

Диаграмма Аббе: ЛК - лёгкий крон; ФК -фосфатный крон; БК - баритовый крон; ТК - тяжёлый крон; СТК - сверхтяжёлыйкрон; ОК - особый крон; КФ - кронфлинт; Ф - флинт; ЛФ - лёгкий флинт исоответственно ТБФ, ТФ, СТФ, ОФ.

Цветное О. с., предназначенное для изготовлениястеклянных абсорбц. светофильтров, представляет собой стекло со специальновведёнными ионными, молекулярными, коллоидными красителями или содержитмикрокристаллы полупроводниковых соединений. В отличие от цветного техн. <или художеств. стекла, цветное О. с. обладает высокой оптич. однородностью. <Среди разновидностей цветного О. с. существуют как прозрачные, так и полностьюпоглощающие в видимой области, но селективно прозрачные в УФ- и ИК-обла-стяхспектра. Цветное О. с. нормируется по спектру поглощения; обозначение типацветного О. с. условно характеризует область его прозрачности; напр., СЗС22- сине-зелёное стекло № 22.

О. с. для трансформации излучения. Этот класс О. с. включает в себя генерирующие люминесцирующие, фотохромныеи магн.-оптич. стёкла. Генерирующее люминесцирующее стекло (ГЛС) являетсятвёрдым люминофором, используется в качестве активной среды твердотельныхлазеров, нормируется по показателю поглощения активатора (преим. неодима),времени затухания люминесценции и показателю поглощения на длине волныгенерации 1,06 мкм (неактивное поглощение). Фотохромные стёкла (ФХС) обеспечиваютнестабильное во времени поглощение света под действием оптич. накачки илисамого проходящего излучения, нормируются по макс. потемнению и степенирелаксации потемнения за фиксиров. время. Магнитооптич. стёкла (МОС) вращаютплоскость поляризации оптич. излучения под действием магн. поля, нормируютсяпо величине Верде постоянной.
В классе О. с. для регистрации параметровионизирующего и оптич. излучений используются явления фото- и радиационно-стимулиров. <окрашивания и люминесценции. Регистрация может быть стационарной (стёкларадиофотолюминесцирующие - РЛС, мультихромные - МХС, фоточувствительные)или динамической (стёкла сцинтиллирующие, катодолюминесцирующие - КЛС).О. с. этих типов характеризуются чувствительностью к соответствующему видуизлучения, а также контрастом и разрешающей способностью, если используютсядля записи изображений и голограмм.
В 80 - 90-х гг. О. с. широко применяютсядля устройств передачи информации (см. Оптическая связь, Волоконнаяоптика, Интегральная оптика). Элементы таких систем - волоконные световоды, <пленарные и канальные волноводы, градиентные фокусирующие элементы (селфок, <градан) - изготовляются из спец. сортов О. с., в т. ч. особо прозрачных(см. Оптика неоднородных сред). При этом оптич. элементы формируютне механич. обработкой, а вытягиванием из размягчённого состояния и разл. <видами физ.-хим. воздействий: твердотельной диффузией, ионным обменом врастворах и расплавах, осаждением из газообразной фазы, градиентной термообработкойи т. д. Отечеств. промышленность производит ок. 300 марок О. с., что отвечаетноменклатуре передовых стран мира.

Лит.: ГОСТ 3514 - 76. Стекло оптическоебесцветное; ГОСТ 9411 - 81. Стекло оптическое цветное.

М. Н. Толстой, Л. Б. Глебов, Е. И. Галант.

Физическая энциклопедия. В 5-ти томах. — М.: Советская энциклопедия. Главный редактор А. М. Прохоров. 1988.