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第三章 光学玻璃 光纤的结构 光纤的结构主要由纤芯、包层和涂敷层（也可是缓冲层和保护层）构成。 纤芯直径一般5-62.5微米。光传输信号能量主要集中在纤芯中，涂敷层主要其保护光纤和提高光纤强度的作用。 光纤的传光机理 入射到两种折射率不同的介质界面上的光，一部分反射，另一部分折射透射出去，当光的入射角度变大以致入射角度成90°时，造成入射光在界面上的全反射。 入射光纤的光，能满足芯和皮玻璃界面上全反射的条件下，在光纤内不断向前反射，沿轴向传输。 石英玻璃本征损耗低，状态稳定，但是通常高温制造，而杂质易在高温挥发。 因此，控制折射率的掺杂物不易引入，难以制成波导结构。 但是，化学气相沉积法（CVD，Chemical Vapor Deposition）使得掺杂石英玻璃的合成变为现实。此法可实现超高强度和波导结构的精密控制。 光纤的制造 预制棒的制造、拉丝和涂敷、成缆。 a.预制棒的制造 管内气相沉积法、轴向气相沉积法、外气相沉积法。 （1）管内气相沉积法 石英管内不断通入各种超纯的原料气体以及反应气体氧气。石英管在固定车床上每分钟几十转运动。氢氧焰来回加热石英管，高温促使管内气体发生反应，生成物沉积在管内壁，为多层玻璃状物质。然后把石英管高温烧熔成密实的实心棒，就得到了光纤的预制棒。 * * 应用于光学仪器的一种光学材料，绝大多数的光学零件如各种球面或非球面的透镜、棱镜和反射镜等都是由光学玻璃制成。 光学玻璃的特征： 高度透明性；物理及化学上的高度均匀性；特定的光学常数；较高的机械强度和热稳定性。 近年来，随着光电子技术、原子能技术、航空航天技术、光通信、红外技术和激光技术以及其他尖端技术领域的飞速发展，对光学玻璃材料提出了全新的要求，促使研制和开发各种功能的新型光学玻璃。 光学玻璃分类： 无色光学玻璃； 有色光学玻璃； 红外紫外光学玻璃； 特种光学玻璃； 眼镜玻璃。 一.无色光学玻璃 按照阿贝数大小分为冕牌和火石玻璃两大类。分界线为阿贝数v=50.其中v大于50的玻璃规定为冕牌玻璃（K）；小于50的玻璃定为火石玻璃(F)。 阿贝数是德国物理学家恩斯特*阿贝发明的物理学数,也称“V-数”,用来衡量介质的光线色散程度. 由于同一透明介质对不同波长的光存在折射率的差异，而白光又是由不同波长的各色光组成的，因此透明物质在折射白光时会发生色散这一特殊现象。 阿贝数就是用以表示透明物质色散能力的反比例指数，数值越小色散现象越厉害。总的来说有这样一个规律：材料的折射率越大，色散越厉害，即阿贝数越低。 折射率—电磁波在玻璃中传播速度的降低。 折射率与光波长、玻璃密度、温度、热历史及玻璃成分有关。 （1）极化率的影响 极化率大的离子，配位数也高，影响密度，影响折射率。 （2）热力史的影响 快冷玻璃，折射率低。 一般来讲，冕牌玻璃属于碱硅酸盐系统，而绝大多数火石玻璃则属于铅硅酸盐系统。 生产工艺 （1）原料和配料 原料纯度要求严格（物理化学性质、透明性）。 如铁、钴、镍、铜、铬、锰等在可见光区域具有吸收带，若引入玻璃中将因着色而降低透过率，故严格限制引入。 难熔颗粒要小些，易熔和密度小的颗粒可适当大些。 混料时间恰当。过小不均，过长分层。 光谱 （2）光学玻璃的熔炼 需要采取严格的熔炼制度，用来克服玻璃中的气泡、条纹、结石等常见缺陷，保证产量和质量。 熔炼方法分坩埚法和池窑连续生产法。 不同熔制情况采取的熔制速度不同。 对于使用耐火材料坩埚熔制的玻璃，如果采取高速搅拌，会增加玻璃液对坩埚的侵蚀；对于使用铂坩埚熔炼时，适当增加搅拌速度有利于均化过程。 连续熔制 将几个坩埚串联起来，使玻璃的形成、澄清、均化以及冷却四个阶段同时在不同的坩埚中进行，具有产量大、周期短、成品率高等优点。是目前光学玻璃生产工艺的主要发展趋势。 如熔化部采用陶瓷坩埚、均化部采用铂坩埚池炉、冷却部采用陶瓷坩埚。 （3）光学玻璃的精密压型 破埚法（古典法） 熔炼后，坩埚连带玻璃一起从炉中取出，打破坩埚，取出玻璃。 质量高，均匀性好，但成品率低。 浇注加压法 与上一法相比，成品率高，适于制备大块光学玻璃。 漏料成型法 粘度107-1011帕秒。又称一次压型，提高了生产效率。 二.有色光学玻璃 对光谱具有选择吸收或能透射各种颜色的光学玻璃，又称滤光玻璃。 是在无色玻璃组成中引入了能使玻璃着色的原料（着色剂），在一定条件下熔制的具有各种颜色的玻璃。 有色玻璃所