選擇玻璃材料非常重要，這是因為不同的玻璃類型具有不同的特性。愛特蒙特光學® 提(ti)供了各(ge)種玻璃類(lei)型，可(ke)根據下面的特性作出選擇。
設計師一(yi)般將(jiang)玻(bo)璃的折射率和 Abbe 數值用(yong)作為(wei)設計(ji)系(xi)統(tong)的(de)自由度(du)。反射率(lv)是指(zhi)在(zai)特(te)定波(bo)長(chang)下，光在(zai)真空(kong)中的(de)速度(du)與光在(zai)特(te)定材料中的(de)速度(du)之比率(lv)；而材料的(de) Abbe 數值(zhi)則(ze)會量化(hua)特定光譜范圍的(de)色散量（色散率變化(hua)）。例如，材料(liao)的(de)折(zhe)射(she)(she)率越高，光線(xian)折(zhe)射(she)(she)的(de)能力越強，因此需要透鏡彎(wan)曲的(de)曲率就(jiu)較(jiao)小(xiao)。在具(ju)有較(jiao)高折(zhe)射(she)(she)率的(de)情況下，球差數值(zhi)就(jiu)較(jiao)小(xiao)；而通過(guo)具(ju)有低折(zhe)射(she)(she)率的(de)材料(liao)的(de)光速更(geng)快。高 Abbe 數值通常提供低色(se)散并減少色(se)差。另(ling)外，某些玻璃類型則具有(you)不(bu)同的傳輸波(bo)長區域。
玻(bo)璃(li)密度有(you)(you)助(zhu)于(yu)確(que)定(ding)光學組件的重量以(yi)及透鏡直徑，這對用(yong)于(yu)重量有(you)(you)限制的應用(yong)更為敏感。另外，密度一般(ban)指可與玻(bo)璃(li)配合使(shi)用(yong)的能力(li)，并與材(cai)料成(cheng)本具有(you)(you)一定(ding)的比例。處理含有(you)(you)極端溫度和(he)快速的溫差的應用(yong)時，玻(bo)璃(li)的膨脹(zhang)系數成(cheng)了(le)它的主要比例。光學機械設計(ji)師在設計(ji)光學組件時必須(xu)牢記這一要點(dian)。
許多(duo)玻(bo)璃制(zhi)造(zao)商都提供帶不同(tong)商品名(ming)稱，但(dan)具相同(tong)材料特性的產品。大多(duo)數制(zhi)造(zao)商也修改其(qi)產品和(he)(he)制(zhi)造(zao)過程以實現其(qi)環保目(mu)標(biao)（不含(han)鉛和(he)(he)砷）。
所有類型的(de)玻璃的(de)基本數值
|
表1：玻璃材質等效替代品
|
|
列出的玻璃(li)名(ming)稱(cheng)
|
玻璃編號
|
Schott等效替代品
|
Ohara等(deng)效替代(dai)品
|
CDGM等效替代(dai)品
|
|
N-BK7
|
517/642
|
N-BK7
|
S-BSL7
|
H-K9L
|
|
N-K5
|
522/595
|
N-K5
|
S-NSL 5
|
H-K50
|
|
N-PK51
|
529/770
|
N-PK51
|
–
|
–
|
|
N-SK11
|
564/608
|
N-SK11
|
S-BAL 41
|
H-BaK6
|
|
N-BAK4
|
569/561
|
N-BAK4
|
S-BAL 14
|
H-BaK7
|
|
N-BAK1
|
573/576
|
N-BAK1
|
S-BAL11
|
H-BaK8
|
|
N-SSK8
|
618/498
|
N-SSK8
|
S-BSM 28
|
–
|
|
N-PSK53A
|
618/634
|
N-PSK53A
|
S-PHM52
|
–
|
|
N-F2
|
620/364
|
N-F2
|
S-TIM 2
|
H-F4
|
|
S-BSM18
|
639/554
|
–
|
S-BSM18
|
H-ZK11
|
|
N-SF2
|
648/338
|
N-SF2
|
S-TIM 22
|
H-ZF1
|
|
N-LAK22
|
651/559
|
N-LAK22
|
S-LAL54
|
H-LaK10
|
|
S-BAH 11
|
667/483
|
–
|
S-BAH 11
|
H-ZBaF16
|
|
N-BAF10
|
670/472
|
N-BAF10
|
S-BAH 10
|
H-ZBaF52
|
|
N-SF5
|
673/322
|
N-SF5
|
S-TIM 25
|
H-ZF2
|
|
N-SF8
|
689/312
|
N-SF8
|
S-TIM 28
|
H-ZF10
|
|
N-LAK14
|
697/554
|
N-LAK14
|
S-LAL14
|
H-LAK51
|
|
N-SF15
|
699/301
|
N-SF15
|
S-TIM35
|
H-ZF11
|
|
N-BASF64
|
704/394
|
N-BASF64
|
–
|
–
|
|
N-LAK8
|
713/538
|
N-LAK8
|
S-LAL8
|
H-LAK7
|
|
S-TIH 18
|
722/293
|
–
|
S-TIH 18
|
–
|
|
N-SF10
|
728/284
|
N-SF10
|
S-TIH 10
|
H-ZF4
|
|
N-SF4
|
755/276
|
N-SF4
|
S-TIH4
|
H-ZF6
|
|
N-SF14
|
762/265
|
N-SF14
|
S-TIH 14
|
–
|
|
N-SF11
|
785/258
|
N-SF11
|
S-TIH 11
|
H-ZF13
|
|
SF65A
|
785/261
|
SF65A
|
S-TIH23
|
–
|
|
N-LASF45
|
800/350
|
N-LASF45
|
S-LAM66
|
H-ZLaF66
|
|
N-LASF44
|
803/464
|
N-LASF44
|
S-LAH 65
|
H-ZLaF50B
|
|
N-SF6
|
805/254
|
N-SF6
|
S-TIH 6
|
H-ZF7LA
|
|
N-SF57
|
847/238
|
N-SF57
|
S-TIH 53
|
H-ZF52
|
|
N-LASF9
|
850/322
|
N-LASF9
|
S-LAH71
|
–
|
|
S-NPH2
|
923/189
|
–
|
S-NPH2
|
–
|
|
N-SF66
|
923/209
|
N-SF66
|
–
|
–
|
光學玻璃屬(shu)性
如今的光(guang)(guang)學(xue)玻璃質量和完整性都是由(you)光(guang)(guang)學(xue)設(she)計師所作出(chu)的基本(ben)假設(she)。將近 125 年前，奧托?肖特(te)(Otto Schott) 通過(guo)(guo)系統化研究和開發玻璃成(cheng)(cheng)分(fen)，開始了一場改革。他主要(yao)針(zhen)對玻璃成(cheng)(cheng)分(fen)和生產(chan)過(guo)(guo)程進行開發工(gong)作，并(bing)在(zai)玻璃制造中(zhong)歷經多次(ci)的嘗試和錯(cuo)誤，直至現今(jin)的真正技術材(cai)料。如今(jin)的光學(xue)玻璃屬性是可預測的、可重復制造且均(jun)質的——這是技術材料(liao)的(de)基本先決技能。分類光學玻璃的(de)基本屬(shu)性為：
折(zhe)射率(lv)
折射率是指光(guang)在真空中的速(su)度與光(guang)在指定材料中的速(su)度之比率——這是光(guang)(guang)速如何在其穿過光(guang)(guang)學材料(liao)時(shi)減緩之說明(ming)。光(guang)(guang)學玻璃(li)的折(zhe)射(she)率，nd，指定(ding)波長為(wei) 587.6nm（氦D線）。具有低折射(she)率的(de)材料通常(chang)又稱為" 冕(mian)牌玻璃"，而(er)具有(you)高折射率(lv)的材料則(ze)稱為"火石玻璃(li)"。我們的目錄中的組件的典型的折射(she)率公差為(wei)±0.0005。
色散
色散是(shi)指折射率隨波長而變(bian)的(de)現象。使用Abbe數值，vd表(biao)示，被定義為 (nd - 1) / (nF - nC) ；nF 和 nC 分別是(shi)在 486.1nm （氫F線）和 656.3nm（氫C線）下(xia)的折射率。Abbe 數值低表示具(ju)有高色(se)散。冕牌(pai)玻璃的(de)(de)色(se)散通常比火石玻璃來得低。我們的(de)(de)目錄中的(de)(de)組(zu)件的(de)(de)典(dian)型(xing)的(de)(de)Abbe公差為±0.8%。
透射
標(biao)準光學(xue)玻(bo)璃對(dui)整個可視光譜(pu)和(he)近紫外(wai)(wai)線外(wai)(wai)和(he)近紅外(wai)(wai)范圍內(nei)提供高透(tou)射。冕牌玻(bo)璃在(zai) NUV 中的(de)(de)透射通常較(jiao)火(huo)石(shi)玻璃來得(de)強(qiang)。由于火(huo)石(shi)玻璃的(de)(de)高透射率，因而導致較(jiao)高的(de)(de)菲涅爾(er)反射損(sun)失，因此應始終指定與增透膜配合(he)使(shi)用。
圖 1： 光(guang)學玻璃樣品(pin)透射曲線
附加(jia)屬(shu)性
設計能在極端環(huan)境下(xia)使(shi)用的光(guang)學(xue)時，了解到各個(ge)光(guang)學(xue)玻璃均具有稍有不(bu)同(tong)的化(hua)學(xue)、熱量和機械(xie)性能至(zhi)關重要。這(zhe)些屬性都可在數據表中(zhong)找(zhao)到。
|
表2：所(suo)有玻璃(li)類型的基本值
|
|
玻(bo)璃(li)名稱
|
折射率(lv) (nd)
|
色散系數 (vd)
|
密度 (g/cm3)
|
熱膨脹系數*
|
最(zui)高工作溫度 (°C)
|
|
CaF2
|
1.434
|
95.10
|
3.18
|
18.85
|
800
|
|
Fused Silica
|
1.458
|
67.70
|
2.20
|
0.55
|
1000
|
|
Schott
BOROFLOAT®
|
1.472
|
65.70
|
2.20
|
3.25
|
450
|
|
S-FSL5
|
1.487
|
70.20
|
2.46
|
9.00
|
457
|
|
N-BK7
|
1.517
|
64.20
|
2.46
|
7.10
|
557
|
|
N-K5
|
1.522
|
59.50
|
2.59
|
8.20
|
546
|
|
B270/S1
|
1.523
|
58.50
|
2.55
|
8.20
|
533
|
|
Schott
ZERODUR®
|
1.542
|
56.20
|
2.53
|
0.05
|
600
|
|
N-SK11
|
1.564
|
60.80
|
3.08
|
6.50
|
604
|
|
N-BAK4
|
1.569
|
56.10
|
3.10
|
7.00
|
555
|
|
N-BaK1
|
1.573
|
57.55
|
3.19
|
7.60
|
592
|
|
L-BAL35
|
1.589
|
61.15
|
2.82
|
6.60
|
489
|
|
N-SK14
|
1.603
|
60.60
|
3.44
|
7.30
|
649
|
|
N-SSK8
|
1.618
|
49.80
|
3.33
|
7.10
|
598
|
|
N-F2
|
1.620
|
36.40
|
3.61
|
8.20
|
432
|
|
BaSF1
|
1.626
|
38.96
|
3.66
|
8.50
|
493
|
|
N-SF2
|
1.648
|
33.90
|
3.86
|
8.40
|
441
|
|
N-LAK22
|
1.651
|
55.89
|
3.73
|
6.60
|
689
|
|
S-BaH11
|
1.667
|
48.30
|
3.76
|
6.80
|
575
|
|
N-BAF10
|
1.670
|
47.20
|
3.76
|
6.80
|
580
|
|
N-SF5
|
1.673
|
32.30
|
4.07
|
8.20
|
425
|
|
N-SF8
|
1.689
|
31.20
|
4.22
|
8.20
|
422
|
|
N-LAK14
|
1.697
|
55.41
|
3.63
|
5.50
|
661
|
|
N-SF15
|
1.699
|
30.20
|
2.92
|
8.04
|
580
|
|
N-BASF64
|
1.704
|
39.38
|
3.20
|
9.28
|
582
|
|
N-LAK8
|
1.713
|
53.83
|
3.75
|
5.60
|
643
|
|
N-SF18
|
1.722
|
29.30
|
4.49
|
8.10
|
422
|
|
N-SF10
|
1.728
|
28.40
|
3.05
|
7.50
|
454
|
|
S-TIH13
|
1.741
|
27.80
|
3.10
|
8.30
|
573
|
|
N-SF14
|
1.762
|
26.50
|
4.54
|
6.60
|
478
|
|
Sapphire**
|
1.768
|
72.20
|
3.97
|
5.30
|
2000
|
|
N-SF11
|
1.785
|
25.80
|
5.41
|
6.20
|
503
|
|
N-SF56
|
1.785
|
26.10
|
3.28
|
8.70
|
592
|
|
N-LASF44
|
1.803
|
46.40
|
4.46
|
6.20
|
666
|
|
N-SF6
|
1.805
|
25.39
|
3.37
|
9.00
|
605
|
|
N-SF57
|
1.847
|
23.80
|
5.51
|
8.30
|
414
|
|
N-LASF9
|
1.850
|
32.20
|
4.44
|
7.40
|
698
|
|
N-SF66
|
1.923
|
20.88
|
4.00
|
5.90
|
710
|
|
S-LAH79
|
2.003
|
28.30
|
5.23
|
6.00
|
699
|
|
ZnSe
|
2.403
|
N/A
|
5.27
|
7.10
|
250
|
|
Silicon
|
3.422
|
N/A
|
2.33
|
2.55
|
1500
|
|
Germanium
|
4.003
|
N/A
|
5.33
|
6.10
|
100
|
*10-6/°C
**藍(lan)寶石(shi)是一種(zhong)雙折射(she)材料。所有規格與(yu)C軸平行度相對應。
光(guang)學玻璃選(xuan)擇(ze)
圖(tu) 2：Schott Abbe 圖表
必須優化(hua)光(guang)學(xue)(xue)系統(tong)以(yi)獲取完整的(de)(de)功(gong)能(neng)(neng)特性。幾何像(xiang)差(cha)和色差(cha)必須使(shi)用(yong)超過一個的(de)(de)玻璃(li)材料才能(neng)(neng)得到校正，通常情況下，都是(shi)用(yong)三(san)種或三(san)種以(yi)上玻璃(li)材料。不(bu)同應用(yong)的(de)(de)光(guang)學(xue)(xue)系統(tong)需求的(de)(de)范圍非(fei)常廣(guang)泛，因(yin)此只用(yong)小組玻璃(li)類型(xing)是(shi)不(bu)能(neng)(neng)實現相(xiang)關需求的(de)(de)。正因(yin)如此，我們開發了(le)各種玻璃(li)類型(xing)。一般上按折射(she)率以(yi)及色散圖表即 Abbe 圖(tu)表(biao)顯示。
Abbe 圖(tu)表是 1923 年由 SCHOTT 發明的(de)(de)，這是長時(shi)間進行光(guang)學(xue)玻(bo)璃計劃(hua)的(de)(de)調查結果。玻(bo)璃類型(xing)具有一(yi)個二維的(de)(de)坐標系(xi)統，以及Abbe數值 (vd) 和折射率(lv) (nd) ，分別為X軸和(he)Y軸。X軸按(an)逆序排列，而左側則按(an)不斷增加(jia)的數量排列。
在Abbe圖(tu)表(biao)中，玻璃材料被分為諸(zhu)如BK、SK、F、SF等各(ge)種名(ming)稱。這些"玻璃系列"與Abbe圖表中按藍(lan)色(se)線(xian)定義的區域相對應。圖表中有一條將冕牌玻(bo)璃(li)類型(xing)（最后字母為"K"，從冕牌玻璃的 German"Kron"開始）和火石(shi)玻璃類型(xing)（最后字母(mu)為"F"）分開的主線(xian)。此線(xian)從 Abbe 數值為(wei) 55 的(de)底部(bu)上升，在(zai) 1.60 折(zhe)射(she)率點上橫向(xiang)至 50 Abbe數值，然(ran)后繼續向(xiang)上直(zhi)至(zhi)最頂(ding)端。
玻(bo)璃名稱(cheng)的首字母表示玻(bo)璃類型(xing)中(zhong)(zhong)使用的中(zhong)(zhong)重要化學(xue)元素：F - Fluorine（氟）、P – Phosphorus（磷）、B – Boron（硼）、BA – Barium（鋇 ）、LA – Lanthanum（鑭(lan)）。此定律的偏(pian)差為冕牌玻璃和火石玻璃系列的玻璃類型，從K
("Kron")發展(zhan)到KF ("Kronflint" – crownflint)再到不(bu)斷增(zeng)加鉛含量(liang)的火石玻璃，因此其密度分類為(wei)：LLF（極輕火(huo)石）、LF（輕火石） 、F（火(huo)石）和SF（Schwerflint-重(zhong)火石(shi)）。其(qi)他偏(pian)差(cha)為(wei)SK和SSK玻璃(li)類型：SK（重冕）和(he)SSK（特(te)重冕）。LAK、LAF和LASF分別(bie)是鑭冕 、火石和重火石玻璃類(lei)型。