光學(xué)玻璃用于制造光學(xué)儀器或機械系統(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，主要按他們在折射率(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度或光譜分布的一種無機玻璃態(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確的光學(xué)常數(shù)。
　　
　　1768年，法國人P.L.紀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個牌號,在近10～20年來發(fā)展了特殊相對色散玻璃、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。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。多用作望遠鏡、顯微鏡、照相機等的透鏡、棱鏡、反射鏡等。
　　
　�、诜垒椪展鈱W(xué)玻璃。對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�光學(xué)玻璃。又稱濾光玻璃。對紫外、可見、紅外區(qū)特定波長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、機械強度高、化學(xué)性能好等特點，用于制造對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，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。
　　
　　②火石類光學(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。它們在折射率nd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�？馆椛洳Ａ�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�是對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射線進入防護玻璃時，由于玻璃內(nèi)部產(chǎn)生光電效應(yīng)、生成正負電子對，同時產(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，起到了防護作用。
　　
　　當(dāng)防輻射玻璃的密度增加時，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)玻璃牌號的命名，仍根據(jù)光學(xué)玻璃牌號，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，在紫外、紅外的吸收帶延伸到可見光區(qū)，使可見光的藍色區(qū)域吸收增加，導(dǎo)致玻璃呈顏色。同時，也會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、攝像機、望遠鏡等高等光學(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，必須嚴格控制著色雜質(zhì)的含量，如鐵、鉻、銅、錳、鈷、鎳等。配料時要求準確稱量、均勻混合。主要的生產(chǎn)過程是熔煉、成型、退火和檢驗。
　　
　�、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，并嚴格控制溫度和攪拌，使玻璃液達到高度均勻。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采用。鉑坩堝可熔煉質(zhì)量較高、對粘土坩堝有嚴重侵蝕作用的玻璃，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。
　　
　�、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，必須制定嚴格的退火制度，進行準確退火。
　　
　�、軝z驗測定的指標有：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，使其達到超硬度標準，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％)、氮氣(2％～6％)。它包含以下工藝流程：以鈉鈣硅玻璃為基片進行切割，精磨邊的冷加工→對冷加工后的鈉鈣硅玻璃進行化學(xué)氣相熱處理→將鈉鈣硅玻璃表面進行鍍防火保護膜的處理→將鈉鈣硅玻璃表面進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)成專項使用熱分解氣化設(shè)備。光學(xué)玻璃-發(fā)展方向各國致力于開發(fā)新品種，主要有：①發(fā)展特殊相對色散的玻璃，更好地調(diào)整二級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，實行超全消色差設(shè)計。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，改進寬視場光學(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。
　　
　　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在于它作為光學(xué)系統(tǒng)的一個組成部分，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格的指標。對光學(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)玻璃對不同波長光線都有規(guī)定的標準折射率數(shù)值，作為光學(xué)設(shè)計者設(shè)計光學(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)，否則將使實際的成象質(zhì)量與設(shè)計時預(yù)期的結(jié)果不符而影響光學(xué)儀器的質(zhì)量。同時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準值的偏差更加嚴格。
　　
　　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)玻璃對某一波長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，對高折射率玻璃此值甚大，如對重燧玻璃一個表面光反射損耗約6%左右。因此對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。而對于大尺寸的光學(xué)零件如天文望遠鏡的物鏡等，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厘米的玻璃對光透過率大于99%)。