电玩城捕鱼注册送分-捕鱼电玩城注册送金币-最火爆棋牌游戏平台

光學行業工作離不開它們,一覽新型光學材料

文章來源: 人氣:2251 更新時間:2018-05-28

多年以來,我國光學材料的研究開發水平與國外發達國家相比還有一定的差距,特別是與日本和德國等國際知名光學材料生產廠家相比,無論從光學玻璃品種還是生產工藝及設備都存在著明顯的差距。新型光學材料是指光電數碼及信息產品所應用的技術含量高、制作難度大、光學性能優越的光學材料。

透鏡,濾光片研發生產.jpg

目前我國光學材料行業仍以生產傳統的光學玻璃為主,一些新型材料需從國外進口,不能完全滿足我國高科技發展的需要。在光學材料方面,我國急待需要進行技術研究和技術創新工作,即開發新型的光學材料,研究先進的制造工藝以及測試技術,盡快形成我國的產業化規模生產。

新型光學材料對促進我國光學材料行業優化升級,提高工藝技術和產品質量,改善環境質量,趕超世界先進水平起到了積極地帶動作用,對中國光學材料行業的發展具有重要的意義。

104.jpg 

光學材料的現狀

在過去,光電信息技術取得了很大的成就。為了適應這一迅速發展的要求,必須在較寬的前沿領域尋求新的突破,如傳輸、開關、數據存儲和顯示技術等。

由于現代光學工業同電子工業、信息技術、通信技術的緊密結合,光電子技術、光子技術、電子工業技術在光學制造上的應用,突破了在光學元件和光學加工行業中的傳統觀念。

由于現代光學、光電子學等的迅猛發展,光學材料也取得了快速的發展。目前,光學材料的種類多達幾十種:無色光學玻璃和有色光學玻璃,紅外光學材料,光學晶體,光學石英玻璃,人造光學石英晶體,微晶玻璃,光學塑料,光學纖維,航空有機玻璃,乳白漫射玻璃以及有關液體材料等。其中光學玻璃在成像元件中使用得最多。塑料透鏡的質量在很多地方可以達到玻璃透鏡的質量要求,特別是在眼鏡行業,大有取而代之的趨勢,但是由于它受到折射率低、散射高、不均勻性以及其它方面的使用限制,所以使它的使用范圍不如光學玻璃廣泛。

為了降低成本、增強競爭力,全球的光電相關產業紛紛向中國大陸進行轉移。從20世紀90年代開始,日本、臺灣等十幾個光學加工廠紛紛到中國大陸辦廠。中國東南沿海地區已逐漸形成了實力雄厚的世界光電產品生產基地,也由此促進了國內光學玻璃行業的發展。

 

目前我國光學材料的開發水平與發達國家相比還存在著一定的差距,特別是與日本和德國等國際知名光學材料生產廠家相比,無論是從光學玻璃品種還是生產工藝及設備等方面都存在著明顯的差距。目前我國光學材料行業仍以生產傳統的光學玻璃為主,一些新型材料需從國外進口,不能完全滿足我國高科技發展的需要,急需要進行技術研究和技術創新工作。開發新型的光學材料,研究先進的制造工藝和測試技術,只要這樣才能盡快形成我國產業化規模生產。

鑭系光學玻璃

光學材料中的稀土光學玻璃,也稱為鑭系光學玻璃,在其組分中含有較多的稀土氧化鑭(La2O3),具有高折射率低色散的特性。其特點是能有效地擴大鏡頭的視場,改善儀器的成像質量,使鏡頭小型化、輕量化,是目前在數碼攝相機、數碼照相機、掃描儀、LCD投影儀、數碼復印機、CD2ROM和DVD2ROM讀取鏡頭中廣泛應用的高端光學電子信息材料,近期又被用于可拍照手機的光學系統,其發展前景相當可觀。它隨著光電信息產業的迅猛發展,已逐漸成為光學材料的主導產品。

我國鑭系光學玻璃的生產到20世紀末一直處于工藝技術落后、設備陳舊、產量小、品種少、質量低、成本高的狀況;該玻璃在高溫熔制過程中粘度小、易析晶、成型困難,光學常數波動大,色散差,氣泡與條紋不易消除,并對熔制用的陶瓷坩堝腐蝕嚴重。因此使用傳統生產設備和工藝無法解決產量低、質量差、成本高等問題。高端光學產品所需的光學玻璃和光學原器件基本上需從國外進口。為了加快發展我國的光電信息產業和稀土工業,成都光明光電信息材料有限公司將鑭系光學玻璃的產業化工程作為重點攻關項目投入了很大的資金和研發力量,解決了高質量鑭系光學玻璃的產業化生產難題,并能夠生產過去許多難以制造的高難度鑭玻璃品種及環保系列鑭玻璃。

環保系列光學玻璃

隨著人類對生存環境保護意識的日趨加強,發達國家陸續頒布實施了環保法。如果禁止在玻璃中使用對人體有害的氧化鉛和氧化砷,則要求在光學儀器及光電產品中必須使用環保化光學玻璃。為達到這一規定,世界上生產光學玻璃的主要廠家,已經開發出了多種系列的環保光學玻璃。所以光學玻璃環保化已是世界光學材料行業發展的必然趨勢。

從化學穩定性、高折射率高色散和價格等方面考慮,在普通光學玻璃中需加入PbO;從改善氣氛條件、澄清除泡等方面考慮,在普通光學玻璃中需加入As2O3。大部分光學玻璃都含有這兩種成分。由于光學玻璃的折射率和色散在組成中是由各氧化物的比例決定的,為取代PbO和As2O3,必須用具有性質相似的氧化物替代。PbO可以由TiO2和Nb2O5取代,As2O3可以由Sb2O3取代。對于鉛含量較高的火石(F)和重火石(ZF)類玻璃來說,需要用較多的氧化鈦(TiO2)替代。而氧化鈦屬于變價態氧化物,加入過多將使生產技術的難度大大增加,所出現的問題是在短波范圍內透過率下降,玻璃的耐失透性、透明性和除泡性變差。特別是鉑熔制坩堝易對玻璃產生污染,使玻璃著色,在產品出口時著色度達不到要求。為了解決這些問題,從優化玻璃的組成、采用高純度原料、改進熔化工藝等方面著手,已取得了比較好的效果。今后在用TiO2和Nb2O5取代PbO后,可能會對某些具有特殊色散性能的產品帶來影響。

磷酸鹽光學玻璃

磷酸鹽和氟磷酸鹽光學玻璃都屬于低色散光學玻璃,具有特殊的相對部分色散。短波方向的相對部分色散比一般冕牌玻璃大,可用它來消除二級光譜的特殊色散。磷酸鹽光學玻璃一般具有較低的軟化溫度,可用于精密模壓成型,其良好的性能還表現在具有較高的熒光強度、熒光峰值位于短波長的一側和負的折射率及溫度系數(dn/dt)等。它在摻入有色離子后具有良好的光譜性能,可用于生產大功率的激光玻璃。它與普通的光學玻璃有很大的區別:光學均勻性2折射率誤差可達到±2×10-6;在波長為1054nm處其損耗低于010015/cm;玻璃中的OH根和Pt含量極低。為滿足其高均勻性,在后期必須進行嚴格的精密退火。

由于磷酸鹽和氟磷酸鹽光學玻璃在物化性能和制造工藝上難度較大,所以目前只有日本的HOY2A、德國的肖特等廠家能夠批量生產。近年來,日本、韓國對氟磷酸鹽光學玻璃的詢價大幅增加,表明國內外廠家對氟磷酸鹽光學玻璃的需求呈上升趨勢。成都光明公司現已完成了前期的研究工作,解決了在生產上容易揮發、脫水等問題,并已開始了小批量的生產。

低軟化點玻璃的精密壓型

低熔點光學玻璃主要應用于非球面精密壓型。在光學系統中使用非球面元件可以明顯地改善像質,消除球面光學元件很難去除的球差,減少光學系統中的光學零件數目(通常可以減少2個或更多的球面透鏡),從而簡化了系統結構,縮小了系統的體積,減輕了系統的重量。正是由于非球面元件具有諸多優點,所以它在現代光電子產品、光通訊產品和圖像處理產品,如數碼相機、傳真機、讀取頭、可拍照手機等方面的應用越來越廣泛。用傳統的加工方法制造非球面元件主要靠高級光學加工技術人員采用手工修磨,其結果是精度穩定性差,加工效率低,難以滿足生產要求。隨著科技的發展,目前在加工非球面元件方面已有了較大地進步,一般大尺寸非球面元件的制造采用的是計算機控制光學表面成型技術(CCOS),小元件生產使用是直接精密模壓成型的方式,尤其是直徑小于15mm的非球面透鏡。

直接模壓成型光學玻璃對壓型用的模具有較高的要求。一般傳統的光學玻璃的軟化溫度大多在500——700℃(近年來開發的環保玻璃的軟化溫度有增無減,大多在600——700℃),進行模壓的溫度通常超過玻璃的軟化溫度50——60℃,也就是說在650℃以上才能進行模壓。壓型用的精密模具易損傷,使用壽命很低,在生產環節中壓型模具所占的成本是最高的。模壓光學玻璃的廠商在模具上的成本投入直接影響產品市場。為解決這個問題,國外公司研制生產了適宜于精密模壓成型的低軟化點溫度的光學玻璃,使玻璃的軟化溫度降到了600℃以下,從而可延長模具的使用壽命,可達到降低成本的目的。

日本和美國在低熔點玻璃和非球面壓型研究方面起步較早,技術水平較先進。近年來,韓國的LG和Samsung等公司也開始研究生產低熔點玻璃。美國的康寧公司是美國的主要生產廠商,日本的HOYA,OHARA和Sumita是日本的主要生產廠商。

從日本和美國的光學玻璃生產廠商來看,在研制、生產方面方興未艾,市場需求也越來越大。隨著數碼相機的普及以及可拍照彩屏手機的興起,尤其是130萬以上像數的可拍照手機逐步成為未來的主流,可以預測,用于非球面透鏡的低熔點光學玻璃的市場需求將會得到迅速的增長。在中國大陸和臺灣幾個廠家中,幾年前就已開始開發非球面模壓成型,中國大陸的非球面加工也開始起步。在2002年3月,第一個非球面光學元件產業化基地在中國昆明建成,現已開始產業化生產。但低熔點光學玻璃的研發生產尚處于起步階段,成都光明公司作為中國最大最先進的光學材料生產廠家,其低熔點玻璃的開發已取得初步成功,現已有數個牌號正處于中試階段。

硬磁盤玻璃基片

目前用于制造磁盤基片的材料有塑料、金屬、金屬合金、碳、陶瓷、玻璃、微晶玻璃、玻璃陶瓷等,但主要使用的是塑料、金屬合金、微晶玻璃、玻璃、玻璃陶瓷。光盤所用的基片主要是塑料,而硬盤基片主要是鋁合金和玻璃。

玻璃基板是在人們放棄微晶玻璃后首選的用來代替NiP/AL基板的材料。由于玻璃的剛度大,適合制造薄盤,所以還可以省掉NiP層。加之玻璃在宏觀上是均勻的,拋光時無塑性變形,能得到非常光滑的表面,可保證磁頭在較低的飛行高度上,可提高盤片的儲存密度。但由于玻璃是一種脆性材料,玻璃表面的微裂紋在高速旋轉中可能會擴展而引起玻璃開裂。通過離子交換來鋼化玻璃基盤,使玻璃表面形成一應力層,可鈍化裂紋尖端,阻止裂紋擴展,提高強度,可成為理想的用來取代NiP/AL基板的材料。強化后的玻璃在進一步薄片化時,增強層會受到影響。由于玻璃中含有堿金屬,所以成膜性能差,在應力作用下堿離子發生遷移,使得力學性能和表面性能惡化。

化學鋼化玻璃基盤

采用離子交換增強法可以改變玻璃基板表面的結構特性,使其產生壓縮應力,使玻璃強度增加。

離子交換法主要是以一種半徑較大的離子取代玻璃中相應半徑較小的離子,可導致玻璃尤其是玻璃表面的結構發生變化。半徑較大的離子擠進半徑較小的離子位置,形成體積膨脹,使其產生壓縮應力,此壓縮應力有利于抑制使玻璃破裂的張力。一般離子交換所產生的壓縮應力層的厚度約為75μm,可以使玻璃的強度增強,從而滿足使用要求。用離子交換法強化的玻璃基板,它所形成的應力層,特別是雙面強化的基板,在受力不均勻時容易破裂。

不含堿金屬離子的玻璃基板

此基板材料由于不含堿金屬離子,不進行離子交換,因此提高了玻璃本身的比彈性模量或使彈性模量成為開發的重點。例如在HOYA公司的CN97191572.5專利中認為,在引入大量的AL2O3,Y203,MgO和TiO2之后,稀土金屬氧化物對提高玻璃的楊氏模量會起很大的作用。目前玻璃基板的生產一般采用兩種方式:模壓成型和板料成型。

其它研究方向

未來新型光學玻璃,包括未來光學和光電子等光電信息技術領域中可能應用到的光學玻璃、電子玻璃、半導體玻璃陶瓷、激光玻璃、I線高均勻玻璃、高透過低光學系數玻璃、DWDM薄膜濾光片、玻璃陶瓷襯基、超低膨脹玻璃陶瓷、玻璃光盤(用于磁頭浮動測試)、PLC用玻璃陶瓷襯基和負熱膨脹玻璃陶瓷等,這些產品在國外的一些大公司正在開發研究,部分產品已開始應用。

在進入21世紀后,隨著光電子信息產品的迅猛發展和更新換代,光學及光電子行業的材料研究進入了一個全新的時代。光學材料已經向高精密、多功能的光電信息材料方向發展。我國在新型光學光電信息材料發展方面與國外相比還存在著較大的差距,其中液晶顯示基板的高精密薄板玻璃、低熔點光學玻璃、非球面壓型工藝、磷酸鹽光學玻璃、高密度光磁盤玻璃在國內還處于空白;環保型光學玻璃、鑭系光學玻璃的品種和質量及熔煉工藝技術還有待進一步提高,很多產品還有待進一步開發。

DSC08231.jpg

 

相關資訊
永利官网误乐域-永利电子游戏平台-永利国际登录网址 本港台现场开码直播j2-4685com本港台直播-399322com香港挂牌 姜太公神算939338-姜太公神算01736com-姜太公特肖网19497-姜太公神算报-姜太公77534com 香港正版抓码王彩图-香港正版图库337338cm-香港创富图库778844cm 82455com彩霸王-4685com本港台直播-399322com香港挂牌 51计划网全天人工计划-51计划网app下载-51计划网全天计划免费版