光学玻璃的属性:折射率、色散与透射率
现代光学玻璃的质量和完整性基于光学设计师的基本假设。自125年前,奥托·肖特通过系统化研究和发展玻璃成分,开启了一场革命性的变革。他专注于玻璃成分的开发和生产过程的改进,经历了无数次的试验和失败,最终形成了今天的先进技术材料。当前的光学玻璃特性是预测性、可重复性和均匀性——这些是技术材料的基本前提条件。光学玻璃的主要特性包括:

折射率:
折射率是光在真空中传播速度与在特定材料中传播速度的比率,反映了光在穿过光学材料时的减速情况。光学玻璃的折射率,nd,针对的是波长为587.6nm(氦D线)。低折射率的材料通常被称为“冕牌玻璃”,而高折射率的材料被称为“火石玻璃”。我们目录中的组件的典型折射率公差为±0.0005。
色散:
色散是指折射率随波长变化的现象。Abbe数值,vd,被定义为(nd−1)/(nF−nC);其中nF和nC分别是波长为486.1nm(氢F线)和656.3nm(氢C线)时的折射率。Abbe数值较低意味着色散较高。冕牌玻璃的色散通常低于火石玻璃。我们目录中的组件的典型Abbe公差为±0.8%。
透射:
标准光学玻璃在整个可见光谱以及近紫外和近红外区域提供了高透射率。冕牌玻璃在NUV中的透射通常优于火石玻璃。由于火石玻璃的高透射率可能导致较大的菲涅耳反射损失,因此应始终与增透膜一起使用。

光学玻璃样品透射曲线
其他特性:在设计适用于极端环境的光学时,了解各种光学玻璃具有略有不同的化学、热和机械性能至关重要。这些特性可以在下面的数据表中查找到。
所有玻璃类型的基本值
|
玻璃名称 |
折射率 (nd) |
色散系数 |
密度 |
线性膨胀系数* |
最高工作温度 |
|
CaF2 |
1.434 |
95.1 |
3.18 |
18.85 |
800 |
|
Fused Silica |
1.458 |
67.7 |
2.2 |
0.55 |
1000 |
|
Schott BOROFLOAT® |
1.472 |
65.7 |
2.2 |
3.25 |
450 |
|
S-FSL5 |
1.487 |
70.2 |
2.46 |
9 |
457 |
|
N-BK7 |
1.517 |
64.2 |
2.46 |
7.1 |
557 |
|
N-K5 |
1.522 |
59.5 |
2.59 |
8.2 |
546 |
|
B270/S1 |
1.523 |
58.5 |
2.55 |
8.2 |
533 |
|
Schott ZERODUR® |
1.542 |
56.2 |
2.53 |
0.05 |
600 |
|
N-SK11 |
1.564 |
60.8 |
3.08 |
6.5 |
604 |
|
N-BAK4 |
1.569 |
56.1 |
3.1 |
7 |
555 |
|
N-BaK1 |
1.573 |
57.55 |
3.19 |
7.6 |
592 |
|
L-BAL35 |
1.589 |
61.15 |
2.82 |
6.6 |
489 |
|
N-SK14 |
1.603 |
60.6 |
3.44 |
7.3 |
649 |
|
N-SSK8 |
1.618 |
49.8 |
3.33 |
7.1 |
598 |
|
N-F2 |
1.62 |
36.4 |
3.61 |
8.2 |
432 |
|
BaSF1 |
1.626 |
38.96 |
3.66 |
8.5 |
493 |
|
N-SF2 |
1.648 |
33.9 |
3.86 |
8.4 |
441 |
|
N-LAK22 |
1.651 |
55.89 |
3.73 |
6.6 |
689 |
|
S-BaH11 |
1.667 |
48.3 |
3.76 |
6.8 |
575 |
|
N-BAF10 |
1.67 |
47.2 |
3.76 |
6.8 |
580 |
|
N-SF5 |
1.673 |
32.3 |
4.07 |
8.2 |
425 |
|
N-SF8 |
1.689 |
31.2 |
4.22 |
8.2 |
422 |
|
N-LAK14 |
1.697 |
55.41 |
3.63 |
5.5 |
661 |
|
N-SF15 |
1.699 |
30.2 |
2.92 |
8.04 |
580 |
|
N-BASF64 |
1.704 |
39.38 |
3.2 |
9.28 |
582 |
|
N-LAK8 |
1.713 |
53.83 |
3.75 |
5.6 |
643 |
|
N-SF18 |
1.722 |
29.3 |
4.49 |
8.1 |
422 |
|
N-SF10 |
1.728 |
28.4 |
4.28 |
7.5 |
454 |
|
S-TIH13 |
1.741 |
27.8 |
3.1 |
8.3 |
573 |
|
N-SF14 |
1.762 |
26.5 |
4.54 |
6.6 |
478 |
|
Sapphire** |
1.768 |
72.2 |
3.97 |
5.3 |
2000 |
|
N-SF11 |
1.785 |
25.8 |
5.41 |
6.2 |
503 |
|
N-SF56 |
1.785 |
26.1 |
3.28 |
8.7 |
592 |
|
N-LASF44 |
1.803 |
46.4 |
4.46 |
6.2 |
666 |
|
N-SF6 |
1.805 |
25.39 |
3.37 |
9 |
605 |
|
N-SF57 |
1.847 |
23.8 |
5.51 |
8.3 |
414 |
|
N-LASF9 |
1.85 |
32.2 |
4.44 |
7.4 |
698 |
|
N-SF66 |
1.923 |
20.88 |
4 |
5.9 |
710 |
|
S-LAH79 |
2.003 |
28.3 |
5.23 |
6 |
699 |
|
ZnSe |
2.403 |
N/A |
5.27 |
7.1 |
250 |
|
Silicon |
3.422 |
N/A |
2.33 |
2.55 |
1500 |
|
Germanium |
4.003 |
N/A |
5.33 |
6.1 |
100 |
**蓝宝石是一种双折射材料。所有规格与C轴平行度相对应
-
多基准轴透射式离轴光学系统高精度定心装调方法
星载光谱仪可获取空间连续分布的光谱数据,是陆地植被监测、海洋环境探测等领域的核心载荷。为校正分光系统引入的畸变,星载光谱仪成像透镜多采用离轴透射式设计,由此形成的多光轴结构存在大倾角、大偏心特征,超出了传统同轴系统定心装调方法的适用范围。本文提出一种多基准轴定心装调方法(Multi-referenceAxisAlignment,MAA),通过镜筒结构一体化加工预置各光轴的偏心与倾斜参数,结合光学平板实现基准轴的高精度引出,将复杂多光轴系统的装调拆解为多个单光轴子系统的独立装调,突破了传统定心仪的测量范围限制。针对某星载光谱仪3光轴离轴透射系统开展装调验证,实测结果表明,透镜最大偏心误差小于25.4μm,最大倾斜误差小于17.7″,系统实际畸变与理论值平均偏差小于0.32μm,全面满足设计指标要求。该方法为离轴折射类光学系统的高精度装调提供了可行的技术路径,拓展了透射式光学系统装调的适用边界。
2026-05-22
-
平凸透镜朝向对光束会聚效果及像差特性的影响分析
平凸透镜是各类光学系统中应用最为广泛的基础折射元件之一,属于典型的无限共轭透镜,核心光学功能分为两类:一是将点光源出射的发散光束准直为平行光束,二是将入射的准直平行光束会聚至单点。在激光光学、显微成像、光电检测等领域的光路设计与装调中,平凸透镜的安装朝向是直接影响系统性能的核心参数,其选择直接决定了像差水平与最终会聚效果。
2026-05-21
-
光机系统设计:镜头装配轴向预紧力计算(一)——通用设计原则与基础方法
本文基于光机系统设计领域的经典工程理论,系统阐述镜头装配中透镜面接触安装技术的核心原理,明确轴向预紧力在透镜固定、精度保持与环境适应性中的关键作用,详细介绍标称轴向预紧力的基础计算方法、参数定义与适用边界,同时解析轴向预载对透镜自动定心、抗径向偏心的力学效应,为光学镜头的装调设计提供标准化的工程参考。
2026-05-21
-
高精度轴对称非球面反射镜面形轮廓非接触式测量方法
非球面光学元件是高端光学系统的核心器件,其面形轮廓的高精度、可溯源测量是保障加工质量与系统性能的关键。本文针对轴对称非球面反射镜的测量需求,建立了通用化的非球面扫描轨迹数学模型,提出一种基于独立计量回路的非接触式坐标扫描测量方法。该方法采用运动与计量分离的框架结构,有效隔离运动误差对测量结果的影响;测头采用集成阵列式波片的四象限干涉测量系统,实现1nm级测量分辨率;通过扫描执行机构与多路激光干涉系统共基准设计,实现测量值可溯源至“米”定义。试验验证表明,该方法测量误差小于0.2μm,重复性精度达70nm,整体测量精度达到亚微米级,为非球面测量的量值统一与溯源提供了成熟的技术方案。
2026-05-21
-
麻省理工学院固态激光雷达硅光子芯片核心突破解读
麻省理工学院研究团队攻克了硅光子集成光学相控阵(OPA)固态激光雷达的长期核心瓶颈,通过创新的低串扰集成天线阵列设计,首次实现了宽视野扫描+低噪声高精度的无活动部件激光雷达芯片,为下一代紧凑、高耐用性固态激光雷达的落地奠定了技术基础。
2026-05-20
