光學(xué)玻璃用于制造光學(xué)儀器或機(jī)械系統(tǒng)的透鏡、棱鏡、反射鏡、窗口等的玻璃材料。包括無色光學(xué)玻璃(通常簡(jiǎn)稱光學(xué)玻璃)、有色光學(xué)玻璃、耐輻射光學(xué)玻璃、防輻射玻璃和光學(xué)石英玻璃等。光學(xué)玻璃具有高度的透明性、化學(xué)及物理學(xué)(結(jié)構(gòu)和性能)上的高度均勻性，具有特定和準(zhǔn)確的光學(xué)常數(shù)。它可分為硅酸鹽、硼酸鹽、磷酸鹽、氟化物和硫系化合物系列。品種繁多，主要按他們?cè)谡凵渎?nD)-阿貝值(VD)圖中的位置來分類。傳統(tǒng)上nD>1.60，VD>50和nD55的各類玻璃定為冕(K)玻璃，其余各類玻璃定為火石(F)玻璃。冕玻璃一般作凸透鏡，火石玻璃作凹透鏡。通常冕玻璃屬于含堿硼硅酸鹽體系，輕冕玻璃屬于鋁硅酸鹽體系，重冕玻璃及鋇火石玻璃屬于無堿硼硅酸鹽體系，絕大部分的火石玻璃屬于鉛鉀硅酸鹽體系。隨著光學(xué)玻璃的應(yīng)用領(lǐng)域不斷拓寬，其品種在不斷擴(kuò)大，其組成中幾乎包括周期表中的所有元素。
　　
　　通過折射、反射、透過方式傳遞光線或通過吸收改變光的強(qiáng)度或光譜分布的一種無機(jī)玻璃態(tài)材料。具有穩(wěn)定的光學(xué)性質(zhì)和高度光學(xué)均勻性為了使光學(xué)系統(tǒng)傳遞的圖像清晰、不畸變，要求玻璃具有高度的均勻性以及特定而且準(zhǔn)確的光學(xué)常數(shù)。
　　
　　1768年，法國(guó)人P.L.紀(jì)南在粘土坩堝中采用攪拌的方法首創(chuàng)均勻的光學(xué)玻璃。中國(guó)在50年代開始研制光學(xué)玻璃,60年代已能生產(chǎn)出50～60個(gè)牌號(hào),在近10～20年來發(fā)展了特殊相對(duì)色散玻璃、熱光畸變小的光學(xué)玻璃，并改善了它們的化學(xué)穩(wěn)定性和析晶性能。光學(xué)玻璃-分類按光學(xué)特性分為：無色光學(xué)玻璃、防輻照光學(xué)玻璃、耐輻照光學(xué)玻璃、有色光學(xué)玻璃、紫外和紅外光學(xué)玻璃、光學(xué)石英玻璃。
　　
　?、贌o色光學(xué)玻璃對(duì)光學(xué)常數(shù)有特定要求，具有可見區(qū)高透過、無選擇吸收著色等特點(diǎn)。按阿貝數(shù)大小分為冕類和火石類玻璃，各類又按折射率高低分為若干種，并按折射率大小依次排列。多用作望遠(yuǎn)鏡、顯微鏡、照相機(jī)等的透鏡、棱鏡、反射鏡等。
　　
　?、诜垒椪展鈱W(xué)玻璃。對(duì)高能輻照有非常大的吸收能力，有高鉛玻璃和CaO-B2O2系統(tǒng)玻璃，前者可防止γ射線和X射線輻照，后者可吸收慢中子和熱中子，主要用于核工業(yè)、醫(yī)學(xué)領(lǐng)域等作為屏蔽和窺視窗口材料。
　　
　?、勰洼椪展鈱W(xué)玻璃。在一定的γ射線、X射線輻照下，可見區(qū)透過率變化較少，品種和牌號(hào)與無色光學(xué)玻璃相同，用于制造高能輻照下的光學(xué)儀器和窺視窗口。
　　
　?、苡猩鈱W(xué)玻璃。又稱濾光玻璃。對(duì)紫外、可見、紅外區(qū)特定波長(zhǎng)有選擇吸收和透過性能，按光譜特性分為選擇性吸收型、截止型和中性灰3類；按著色機(jī)理分為離子著色、金屬膠體著色和硫硒化物著色3類，主要用于制造濾光器。
　　
　?、葑贤夂图t外光學(xué)玻璃在紫外或紅外波段具有特定的光學(xué)常數(shù)和高透過率，用作紫外、紅外光學(xué)儀器或用作窗口材料。
　　
　?、薰鈱W(xué)石英玻璃以二氧化硅為主要成分，具有耐高溫、膨脹系數(shù)低、機(jī)械強(qiáng)度高、化學(xué)性能好等特點(diǎn)，用于制造對(duì)各種波段透過有特殊要求的棱鏡、透鏡、窗口和反射鏡等。此外，還有用于大規(guī)模集成電路制造的光掩膜板、液晶顯示器面板、影像光盤盤基薄板玻璃；光沿著磁力線方向通過玻璃時(shí)偏振面發(fā)生旋轉(zhuǎn)的磁光玻璃；光按一定方向通過傳輸超聲波的玻璃時(shí)，發(fā)生光的衍射、反射、匯聚或光頻移的聲光玻璃等。
　　
　　按色散又分為兩類：色散較小的為冕類(K)，色散非常大的為火石類(F)。
　　
　?、倜犷惞鈱W(xué)玻璃分為氟冕(FK)、輕冕(QK)、磷冕(PK)、重磷冕(ZPK)、冕(K)、重冕(ZK)、鋇冕(BaK)、鑭冕(LaK)、鈦冕(TiK)和特冕(TK)等。
　　
　?、诨鹗惞鈱W(xué)玻璃分為輕火石(QF)、火石(F)、重火石(ZF)、鋇火石(BaF)、重鋇火石(ZBaF)、鑭火石(LaF)、重鑭火石(ZLaF)、鈦火石(TiF)、冕火石(KF)和特種火石(TF)等。它們?cè)谡凵渎蕁d與色散系數(shù)v的關(guān)系圖像（見圖）中分布在不同的領(lǐng)域。抗輻射玻璃是廣義光學(xué)玻璃的一種。包括防輻射玻璃和耐輻射玻璃。
　　
　?、俜垒椛洳Ａе饕菍?duì)γ射線和X射線有非常大吸收能力的玻璃。當(dāng)γ射線或X射線進(jìn)入防護(hù)玻璃時(shí)，由于玻璃內(nèi)部產(chǎn)生光電效應(yīng)、生成正負(fù)電子對(duì)，同時(shí)產(chǎn)生激發(fā)態(tài)和自由態(tài)電子，使射入的γ射線或X射線能量減小，穿透力下降，起到了防護(hù)作用。
　　
　　當(dāng)防輻射玻璃的密度增加時(shí)，屏蔽能力也相應(yīng)增加。防γ射線的玻璃的密度通常不小于4.5g/cm。近年來，已開始用密度為6.2～6.5g/cm的玻璃,常用的有ZF系列。
　　
　?、谀洼椛涔鈱W(xué)玻璃主要指在γ射線作用下不易著色的光學(xué)玻璃。耐輻射光學(xué)玻璃牌號(hào)的命名，仍根據(jù)光學(xué)玻璃牌號(hào)，注明能耐輻射的倫琴數(shù)，例如，K509耐輻射光學(xué)玻璃的光學(xué)常數(shù)同K9,且能耐10倫琴劑量的γ射線。普通玻璃受高能射線輻射后產(chǎn)生自由電子，它與玻璃內(nèi)部的缺位結(jié)合，形成色心。同時(shí)也可使原子核移位，破壞了正常的結(jié)構(gòu)，也產(chǎn)生色心，使玻璃著色。
　　
　　耐輻射光學(xué)玻璃中引入了CeO2，在高能γ射線輻照后，由于,能俘獲電子，不使玻璃內(nèi)部產(chǎn)生色心,且因Ce和Ce的吸收帶在紫外區(qū)。當(dāng)CeO2含量過高時(shí)，在紫外、紅外的吸收帶延伸到可見光區(qū)，使可見光的藍(lán)色區(qū)域吸收增加，導(dǎo)致玻璃呈顏色。同時(shí)，也會(huì)因玻璃中其他成分的影響而加深顏色，所以CeO2的含量不能太高，在K509中CeO2的含量約為0.4％～0.5％，在K709中CeO2約為1％。
　　
　　光學(xué)玻璃原料
　　
　　以石英砂為主料。適當(dāng)加入輔料。由于稀土具有高的折射率，低的色散和良好的化學(xué)穩(wěn)定性，可生產(chǎn)光學(xué)玻璃，用于制造高等照相機(jī)、攝像機(jī)、望遠(yuǎn)鏡等高等光學(xué)儀器的鏡頭。例如一種含氧化鑭lao360%，氧化硼b2o340%的具有優(yōu)良光學(xué)性質(zhì)的鑭玻璃，是制造高等照相機(jī)的鏡頭和潛望鏡的鏡頭的不可缺少的光學(xué)材料。另外，利用一些稀土元素的防輻射特性，可生產(chǎn)防輻射玻璃。
　　
　　光學(xué)玻璃-生產(chǎn)方法生產(chǎn)光學(xué)玻璃的原料是一些氧化物、氫氧化物、硝酸鹽和碳酸鹽,并根據(jù)配方的要求,引入磷酸鹽或氟化物。為了保證玻璃的透明度，必須嚴(yán)格控制著色雜質(zhì)的含量，如鐵、鉻、銅、錳、鈷、鎳等。配料時(shí)要求準(zhǔn)確稱量、均勻混合。主要的生產(chǎn)過程是熔煉、成型、退火和檢驗(yàn)。
　　
　?、偃蹮捰袉污釄彘g歇熔煉法和池窯(見窯)連續(xù)熔煉法。單坩堝熔煉法又可分為粘土坩堝熔煉法和鉑坩堝熔煉法。不論采用何種熔煉方式均需用攪拌器攪拌，并嚴(yán)格控制溫度和攪拌，使玻璃液達(dá)到高度均勻。粘土坩堝能熔煉絕大部分冕玻璃和火石玻璃，成本低，且在玻璃的熔化溫度超過鉑的使用溫度時(shí)采用。鉑坩堝可熔煉質(zhì)量較高、對(duì)粘土坩堝有嚴(yán)重侵蝕作用的玻璃，如重冕、重鋇火石、稀土玻璃和氟磷玻璃。鉑坩堝用電加熱，一般采用硅碳棒或硅鉬棒電爐。但制造析晶傾向大、要求迅速降溫以及對(duì)氣氛有一定要求的玻璃，則可采用高頻加熱。
　　
　　60年代以來，各國(guó)相繼采用內(nèi)襯鉑的連續(xù)池窯熔煉，使光學(xué)玻璃的產(chǎn)量大大提高，質(zhì)量也好，這是目前光學(xué)玻璃生產(chǎn)工藝發(fā)展的主要趨勢(shì)。
　　
　?、诔尚凸鈱W(xué)玻璃的成型法有古典破堝法、滾壓法和澆注法，但目前越來越廣泛地采用漏料成型（用單坩堝或連熔流出料液），能直接拉棒或滴料壓型或漏料成型大尺寸的毛坯，提高料滴利用率和成品率。
　　
　?、弁嘶馂榱朔浅４笙薅鹊厍謇聿ＡУ膬?nèi)應(yīng)力，提高光學(xué)均勻性，必須制定嚴(yán)格的退火制度，進(jìn)行準(zhǔn)確退火。
　　
　　④檢驗(yàn)測(cè)定的指標(biāo)有：光學(xué)常數(shù)、光學(xué)均勻度、應(yīng)力雙折射、條紋、氣泡等。
　　
　　冷加工技術(shù)
　　
　　一種利用化學(xué)氣相熱處理手段以及單片鈉鈣硅玻璃來改變其原來分子結(jié)構(gòu)而不影響玻璃原有顏色及透光率，使其達(dá)到超硬度標(biāo)準(zhǔn)，在高溫火焰沖擊下以滿足防火要求的超硬度防火玻璃及其制造方法、專項(xiàng)使用設(shè)備。它是由下述重量配比的組份制成：鉀鹽蒸氣(72％～83％)、氬氣(7％～10％)、氣態(tài)氯化銅(8％～12％)、氮?dú)?2％～6％)。它包含以下工藝流程：以鈉鈣硅玻璃為基片進(jìn)行切割，精磨邊的冷加工→對(duì)冷加工后的鈉鈣硅玻璃進(jìn)行化學(xué)氣相熱處理→將鈉鈣硅玻璃表面進(jìn)行鍍防火保護(hù)膜的處理→將鈉鈣硅玻璃表面進(jìn)行特種物理鋼化處理。由缸體及其與之相套合的缸蓋、與缸蓋一體連接的反應(yīng)釜構(gòu)成專項(xiàng)使用熱分解氣化設(shè)備。光學(xué)玻璃-發(fā)展方向各國(guó)致力于開發(fā)新品種，主要有：①發(fā)展特殊相對(duì)色散的玻璃，更好地調(diào)整二級(jí)光譜及滿足彩色攝影、彩色電視和多光譜攝影等技術(shù)的需要，實(shí)行超全消色差設(shè)計(jì)。②發(fā)展高折射低色散光學(xué)玻璃和低折射高色散玻璃，以校正球面像差和色差，改進(jìn)寬視場(chǎng)光學(xué)系統(tǒng)的成像質(zhì)量。發(fā)展高折射低色散玻璃，也是為了解決廣角航空攝影鏡頭的像面彎曲問題。③發(fā)展高色散和低色散玻璃，以及高折射率和低折射率玻璃，增加阿貝值之差和增加折射率之差來清理高等球差。④發(fā)展高折射率玻璃，加大光學(xué)系統(tǒng)的相對(duì)孔徑。⑤在高折射率的范圍內(nèi)發(fā)展更多的不同阿貝值的玻璃，清理系統(tǒng)的色散。⑥發(fā)展熱光穩(wěn)定、畸變小的光學(xué)玻璃、紅外和紫外光學(xué)玻璃、耐高輻射劑量的光學(xué)玻璃。特殊的低熔點(diǎn)玻璃，可直接模壓光學(xué)元件，不需或只需少量冷加工，提供非球面設(shè)計(jì)。
　　
　　光學(xué)玻璃的質(zhì)量要求
　　
　　光學(xué)玻璃和其它玻璃的不同之點(diǎn)在于它作為光學(xué)系統(tǒng)的一個(gè)組成部分，必須滿足光學(xué)成象的要求。因此，光學(xué)玻璃質(zhì)量的判定也包括某些特殊的和較嚴(yán)格的指標(biāo)。對(duì)光學(xué)玻璃有以下要求:
　　
　　一、特定的光學(xué)常數(shù)以及同一批玻璃光學(xué)常數(shù)的一致性
　　
　　每一品種光學(xué)玻璃對(duì)不同波長(zhǎng)光線都有規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)折射率數(shù)值，作為光學(xué)設(shè)計(jì)者設(shè)計(jì)光學(xué)系統(tǒng)的依據(jù)。所以工廠生產(chǎn)的光學(xué)玻璃的光學(xué)常數(shù)必須在這些數(shù)值一定的容許偏差范圍以內(nèi)，否則將使實(shí)際的成象質(zhì)量與設(shè)計(jì)時(shí)預(yù)期的結(jié)果不符而影響光學(xué)儀器的質(zhì)量。同時(shí)由于同批儀器往往采用同批光學(xué)玻璃制造，為了便于儀器的統(tǒng)一校正，同批玻璃的折射率容許偏差要較它們與標(biāo)準(zhǔn)值的偏差更加嚴(yán)格。
　　
　　二、高度的透明性
　　
　　光學(xué)系統(tǒng)成象的亮度和玻璃透明度成比例關(guān)系。光學(xué)玻璃對(duì)某一波長(zhǎng)光線的透明度以光吸收系數(shù)Kλ表示。光線通過一系列棱鏡和透鏡后，其能量部分損耗于光學(xué)零件的界面反射而另一部分為介質(zhì)（玻璃）本身所吸收。前者隨玻璃折射率的增加而增加，對(duì)高折射率玻璃此值甚大，如對(duì)重燧玻璃一個(gè)表面光反射損耗約6%左右。因此對(duì)于包含多片薄透鏡的光學(xué)系統(tǒng)，提高透過率的主要途徑在于減少透鏡表面的反射損耗，如涂敷表面增透膜層等。而對(duì)于大尺寸的光學(xué)零件如天文望遠(yuǎn)鏡的物鏡等，由于其厚度非常大，光學(xué)系統(tǒng)的透過率主要決定于玻璃本身的光吸收系數(shù)。通過提高玻璃原料的純度以及在從配料到熔煉的整個(gè)過程中防止任何著色性雜質(zhì)混入，一般可以使玻璃的光吸收系數(shù)小于0.01(即厚度為1厘米的玻璃對(duì)光透過率大于99%)。