特殊色散玻璃的研究進(jìn)展

許曉典,王衍行,祖成奎,周 鵬

(中國(guó)建筑材料科學(xué)研究總院,北京 100024)

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特殊色散玻璃的研究進(jìn)展

許曉典,王衍行,祖成奎,周 鵬

(中國(guó)建筑材料科學(xué)研究總院,北京 100024)

特殊色散玻璃，又稱(chēng)特殊相對(duì)部分色散玻璃，是偏離光學(xué)玻璃“正常線”較遠(yuǎn)的一類(lèi)特種光學(xué)玻璃，具有特定的光學(xué)常數(shù)、高度透光性和較大的相對(duì)部分色散偏離值。本文介紹了特殊色散玻璃的研究進(jìn)展，并指出了國(guó)內(nèi)外差距。特殊色散玻璃是長(zhǎng)焦距、大視場(chǎng)和高精度光學(xué)系統(tǒng)的關(guān)鍵優(yōu)選材料，可應(yīng)用于高品質(zhì)光學(xué)系統(tǒng)中以消除二級(jí)光譜，簡(jiǎn)化和優(yōu)化光學(xué)系統(tǒng)。最后展望了特殊色散玻璃的發(fā)展趨勢(shì)。

光學(xué)玻璃； 特殊色散玻璃； 相對(duì)部分色散； 二級(jí)光譜

1 引 言

隨著彩色照相、電視以及多光譜照相等技術(shù)的發(fā)展，高精度、小型化甚至微型化已成為目前光學(xué)儀器的發(fā)展趨勢(shì)。光學(xué)儀器主要以透鏡、棱鏡為主，通常是光學(xué)元件組合使用以滿足實(shí)際需求，但也導(dǎo)致了光學(xué)系統(tǒng)較大的重量和體積，因此研制高性能、小型化的光學(xué)元件迫在眉睫，已成為世界各大國(guó)競(jìng)相研究的熱點(diǎn)。光學(xué)玻璃作為光學(xué)系統(tǒng)的一個(gè)重要組成部分，其性能需滿足更特殊的要求和嚴(yán)格的標(biāo)準(zhǔn)，儼然已成為現(xiàn)代科技、國(guó)防和生活中重要的光學(xué)材料之一[1,2]。到目前為止，光學(xué)玻璃的發(fā)展主要有特高折射率光學(xué)玻璃、高折射率低色散光學(xué)玻璃、低折射率高色散光學(xué)玻璃、低色散光學(xué)玻璃、特低折射率光學(xué)玻璃和特殊色散光學(xué)玻璃等方向。其中特殊色散玻璃具有較大的相對(duì)部分色散偏離值，能使光學(xué)系統(tǒng)在較寬的范圍內(nèi)消除二級(jí)光譜，因而在現(xiàn)代光學(xué)系統(tǒng)設(shè)計(jì)中備受關(guān)注。

消除二級(jí)光譜，需要玻璃的相對(duì)部分色散值Pλ1,λ2相同而阿貝數(shù)vd不同。但絕大多數(shù)光學(xué)玻璃的Pλ1,λ2與vd處在一條近似直線上，這條直線符合Abbe公式，被稱(chēng)為光學(xué)玻璃的“正常線”[3]。偏離這條直線較遠(yuǎn)的玻璃，即為“特殊色散玻璃”。相比于正常光學(xué)玻璃，這類(lèi)玻璃不但具有特定的光學(xué)常數(shù)、高度透光性和良好的光學(xué)均勻性等特點(diǎn)，更擁有其獨(dú)特的性能，即較大的相對(duì)部分色散偏離值[4-6]。因此，特殊色散玻璃可以在光學(xué)系統(tǒng)中做透鏡材料，消除二級(jí)光譜，簡(jiǎn)化和優(yōu)化光學(xué)系統(tǒng)，用于長(zhǎng)焦距、大視場(chǎng)和高精度光學(xué)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。研究特殊色散玻璃不但可以完善光學(xué)玻璃系統(tǒng)，而且可以使光學(xué)系統(tǒng)在更高要求的領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)突破。

2 特殊色散現(xiàn)象和本質(zhì)

圖1 火石玻璃和冕玻璃的正常色散曲線Fig.1 The normal dispersion curves of flint glass and crown glass

圖3 玻璃的色散曲線和吸收曲線Fig.3 Dispersion and absorption curves of optical glass

相對(duì)部分色散偏離值ΔP，是表征特殊色散性能的主要參數(shù)，它可以具體的描述某種光學(xué)玻璃偏離“正常線”的色散情況。ΔP絕對(duì)值越大，說(shuō)明特殊色散越大，越有利于消除二級(jí)光譜。而相對(duì)部分色散偏離值ΔP又由阿貝數(shù)vd和相對(duì)部分色散Pλ1,λ2決定，而阿貝數(shù)vd和相對(duì)部分色散Pλ1,λ2均為折射率的函數(shù)，因而相對(duì)部分色散偏離值ΔP也是折射率的函數(shù)。光學(xué)玻璃相對(duì)部分色散偏離值的計(jì)算公式主要有以下幾種：

ΔPg,F=Pg,F-0.6438+0.001682vd

(1)

ΔPi,g=Pi,g-1.7241+0.008382vd

(2)

ΔPC,t=PC,t-0.5450-0.004743vd

(3)

ΔPC,s=PC,s-0.4029-0.002331vd

(4)

ΔPF,e=PF,e-0.4884+0.000526vd

(5)

在光學(xué)玻璃中，特殊色散的性質(zhì)主要是由紅外本征吸收和紫外本征吸收決定的[12]。紅外本征吸收主要取決于玻璃網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的骨架振蕩，是由紅外光頻率和玻璃網(wǎng)絡(luò)分子振子(或與分子相當(dāng)大小的原子團(tuán))的本征頻率相近或相同引起共振所致，其次取決于網(wǎng)絡(luò)外離子(主要是陰離子)。紅外本征吸收波長(zhǎng)增大，色散曲線整體向長(zhǎng)波方向移動(dòng)，損害了紅外區(qū)色散性能，有利于紫外區(qū)色散性能的提高。玻璃的紅外本征吸收對(duì)色散曲線會(huì)產(chǎn)生影響，在遠(yuǎn)紅外區(qū)，本征吸收對(duì)折射率變化快慢影響不大，對(duì)色散曲線的影響較小；而在近紅外區(qū)，本征吸收更容易導(dǎo)致可見(jiàn)光區(qū)的折射率變化加快，更容易對(duì)玻璃的特殊色散性能產(chǎn)生影響。如圖4，是紅外本征吸收帶的變化對(duì)色散曲線的影響。

圖4 紅外本征吸收帶的變化對(duì)色散曲線的影響Fig.4 Effect of infrared absorption on dispersion curve

紫外本征吸收波長(zhǎng)主要取決于玻璃的離子結(jié)構(gòu)，特別是外層電子結(jié)構(gòu)，也與玻璃中陰離子半徑有關(guān)。在入射光波λ長(zhǎng)改變時(shí)，玻璃的色散公式在近紫外區(qū)、可見(jiàn)光區(qū)和近紅外區(qū)可用以下公式表示：

(6)

其中，A、B、C為與吸收有關(guān)的常數(shù)；A取決于折射率，與色散無(wú)關(guān)；B為振子力，主要由分子結(jié)構(gòu)決定。C為常數(shù)；λ1為紫外本征吸收波長(zhǎng)；λ2為紅外本征吸收波長(zhǎng)。紫外本征吸收可以通過(guò)離子結(jié)構(gòu)中的正、反鍵來(lái)解釋[13]。增加非橋氧來(lái)減少玻璃生成體，可以增加B和λ1，進(jìn)而增加相對(duì)部分色散。具有s2d10、d10電子層的化合物(如PbF2、As2O3、Sb2O3和ZnF2等)由于其內(nèi)部電子躍遷，可以明顯增大玻璃的相對(duì)部分色散值[14]。此外，陰離子電子受核束縛比陽(yáng)離子弱，也可以對(duì)相對(duì)部分色散造成較敏感的影響。

3 國(guó)內(nèi)外研究進(jìn)展

目前特殊色散玻璃按照光學(xué)性能可分為兩類(lèi)：特種火石玻璃和特種冕玻璃。

3.1 特種火石玻璃

特種火石玻璃的折射率n大而阿貝數(shù)vd小(vd<50)，短波區(qū)的相對(duì)部分色散較小，這類(lèi)玻璃中的PbO含量一般在3%以上。特種火石玻璃主要以硼玻璃系統(tǒng)為主，包括Sb2O3-B2O3和PbO-B2O3系統(tǒng)等。在PbO-B2O3系統(tǒng)中加入適量La2O3(8wt%)可以提高玻璃穩(wěn)定性，加入Ga2O3可以擴(kuò)大形成玻璃的范圍。屬于此類(lèi)系統(tǒng)的有德國(guó)Schott的KZF、蘇聯(lián)的Oφ1、Oφ2、日本的SbF和我國(guó)的TF1、TF2。另外，在Sb2O3-B2O3系統(tǒng)中改變SiO2含量，調(diào)節(jié)[BO3]和[BO4]的相對(duì)含量，可以在保證特殊色散性能的同時(shí)又能提高玻璃的穩(wěn)定性。德國(guó)Schott的KZFS、蘇聯(lián)的Oφ3和我國(guó)的TF3～TF6則屬于這一系統(tǒng)。而當(dāng)以另一種組成PbO-B2O3為系統(tǒng)時(shí)，需要引入一定的Al2O3，使更多的B形成[BO3]，則有可能得到Δv接近10的特殊色散玻璃[15-18]。但需要指出的是，含鉛玻璃會(huì)對(duì)環(huán)境造成污染，無(wú)法滿足綠色化發(fā)展方向。

表1 部分特種火石玻璃的性能參數(shù)Tab.1 Parameters of some special flint glasses

在特種火石玻璃生產(chǎn)中，目前以德國(guó)Schott公司的產(chǎn)品居世界領(lǐng)先水平，主要有N-KZFS2、N-KZFS4和N-KZFS11等幾種牌號(hào)，其中N-KZFS11具有較大的相對(duì)部分色散偏離值、化學(xué)穩(wěn)定性好和易加工等特點(diǎn)，被廣泛應(yīng)用于空間望遠(yuǎn)鏡的透鏡、遙感衛(wèi)星的立體測(cè)繪以及非球面鏡面形檢測(cè)的補(bǔ)償鏡頭等[19-21]。我國(guó)成都二〇八廠研制的特殊色散玻璃TF3，偏離值Δv只有3～4，化學(xué)穩(wěn)定性也有待提高，綜合性能類(lèi)似于Schott公司已淘汰的N-KZFS4玻璃，不能單獨(dú)用來(lái)校正二級(jí)光譜。偏離值Δv再大一些的如蘇聯(lián)的Oφ6和德國(guó)KZF-4(570/482)等，最大也只能達(dá)到6～7[22]。一些特種火石玻璃的參數(shù)見(jiàn)表1。

3.2 特種冕玻璃

特種冕玻璃的折射率n小而阿貝數(shù)vd大(vd>55)，短波區(qū)相對(duì)部分色散較大，PbO含量一般在3%以下。冕玻璃主要系統(tǒng)是氟硅酸鹽玻璃、磷酸鹽玻璃和氟磷酸鹽玻璃等。

圖5是磷酸鹽玻璃中加入氧化鋁的反射光譜。在磷酸鹽玻璃的反射光譜中，峰值波長(zhǎng)原本位于9.7 eV處。加入氧化鋁后，磷氧橋氧吸收位于9.9 eV處，同時(shí)在8.5 eV處出現(xiàn)非橋氧的吸收，說(shuō)明鋁離子在硅酸鹽玻璃中起網(wǎng)絡(luò)離子的作用，因此沒(méi)有峰值。這表明光學(xué)玻璃的紫外本征吸收波長(zhǎng)與玻璃組分中各種化學(xué)鍵的電子躍遷能量有關(guān)[23]。此外，氟化物玻璃的λ1值比氧化物玻璃的要小。圖6是氟磷酸鹽玻璃的反射光譜，從圖中可以看出，加入磷酸鹽時(shí)出現(xiàn)兩個(gè)吸收光譜，減少磷酸鹽后吸收光譜仍然存在，因?yàn)榱姿猁}還有殘留，于是得出該吸收為氟離子的吸收，位于約11 eV處，比石英玻璃的吸收能量(約10 eV)要高，吸收波長(zhǎng)小[25]。 Sharma等[26]發(fā)現(xiàn)，制作透鏡時(shí)用摻雜1%氟的硅玻璃代替純硅玻璃，不但可以減小光吸收，還可以降低色散。此外，若在鋁酸鹽玻璃中加入網(wǎng)絡(luò)形成體SiO2，能顯著提高鋁酸鹽玻璃的形成能力，但由于Si-O聲子能量(振動(dòng)頻率低)高，所以玻璃的紅外吸收波長(zhǎng)會(huì)發(fā)生紫移，進(jìn)而導(dǎo)致近紅外區(qū)相對(duì)部分色散的增大，產(chǎn)生了特殊色散的性質(zhì)。

圖5 磷酸鹽玻璃中加入Al2O3的反射光譜Fig.5 Reflection spectra of phosphate glass with Al2O3

圖6 氟磷酸鹽玻璃的反射光譜Fig.6 Reflection spectra of fluoride phosphate glass

目前特種冕牌玻璃的品種有國(guó)產(chǎn)PK和QK玻璃，蘇聯(lián)的φK玻璃和德國(guó)的FK、PSK玻璃等，已經(jīng)定量生產(chǎn)的品種有德國(guó)LgSK-2，F(xiàn)K-50/51，蘇聯(lián)OK-1、2等，其偏離值Δv值達(dá)到10～20，光學(xué)常數(shù)有了很大進(jìn)展。ZK8、ZK4、ZK5、ZK10的化學(xué)穩(wěn)定性和光學(xué)工藝性好，同時(shí)阿貝數(shù)vd相差較大且相對(duì)部分色散值ΔPg,F與TF3的相近，組合后具有較強(qiáng)的消除二級(jí)光譜的能力[22]。H-FK61玻璃和FCD100玻璃色散值小、阿貝數(shù)高，也可以很好的校正二級(jí)光譜[26]。另外，NPSK53A玻璃色散值小，相對(duì)部分色散偏離值較大，也能很好地減小二級(jí)光譜[27]。

校正二級(jí)光譜，必須使用阿貝數(shù)相差較大但相對(duì)色散系數(shù)相近的材料。這類(lèi)材料偏離光學(xué)玻璃正常線，主要有螢石CaF2、氟冕玻璃(FK)、特種火石玻璃(TF)[28]。在消除二級(jí)光譜時(shí)，特種火石玻璃和特種冕玻璃往往同時(shí)使用，冕玻璃為正透鏡，特種火石玻璃為負(fù)透鏡，二者折射率相近但阿貝數(shù)相差較大，使紅光和藍(lán)光的聚焦范圍更接近[29]。Nobis[30]研究發(fā)現(xiàn)，N-FK51A為正向色散而N-KZFS2為負(fù)向色散，二者都具有較大的相對(duì)部分色散偏離。組合成透鏡后，可以很好的消除二級(jí)光譜，同時(shí)擴(kuò)大視場(chǎng)。而如果將透鏡組合換成N-FK5和N-BALF5，對(duì)消除二級(jí)光譜會(huì)起到更好的效果。Wang等[31]使用冕玻璃和火石玻璃組成的雙透鏡，不但可以調(diào)節(jié)焦距長(zhǎng)度，而且可以消除色差。與單片玻璃透鏡比較，聚焦范圍從2.5%減小到了0.05%，很好的消除了二級(jí)光譜。Ibrahim[32]用冕玻璃BK7和火石玻璃F2組成透鏡，二者具有相近的折射率但相差較大的阿貝數(shù)，將二級(jí)光譜減小到0.04 mm，同時(shí)也很好的消除了色差。此外，李宏壯等[33]研究發(fā)現(xiàn)，HZF7、HLAF4、HZBAF3、HZK8、HZK10等偏離正常線，可以提高二級(jí)光譜的校正能力，而且具有較好的光學(xué)性能，可以制成大口徑鏡丕。與TF3組合后進(jìn)一步校正二級(jí)光譜，校正后僅為0.06 mm，比常規(guī)的K9和HZF2組合的膠合透鏡二級(jí)光譜(約1 mm)要小。另外，在星敏感器光學(xué)系統(tǒng)中，物鏡使用高折射率、低色散的H-LAK3冕玻璃和高折射率、高色散的ZF6火石玻璃組合，有效的減小了色差和二級(jí)光譜，提高了相對(duì)孔徑和視場(chǎng)角，同時(shí)也使透鏡厚度減薄，實(shí)現(xiàn)了光學(xué)系統(tǒng)小型化[34]。表2列出了上述一些特殊色散玻璃的性能參數(shù)。

4 特殊色散玻璃的應(yīng)用

特殊色散玻璃的典型應(yīng)用就是作為微透鏡材料，消除二級(jí)光譜，提高成像質(zhì)量和幾何精度。當(dāng)多種波長(zhǎng)的光疊加成的光束通過(guò)光學(xué)介質(zhì)時(shí)，不同波長(zhǎng)的光對(duì)介質(zhì)的折射率和焦距的不同，成像時(shí)會(huì)產(chǎn)生色差。在小視場(chǎng)和小相對(duì)孔徑時(shí)，色差對(duì)成像質(zhì)量影響不大。但是，對(duì)于長(zhǎng)焦距、大視場(chǎng)的光學(xué)系統(tǒng)，色差的存在會(huì)對(duì)成像的質(zhì)量和光學(xué)系統(tǒng)造成較大影響[35]。

為了降低由于不同波長(zhǎng)光產(chǎn)生的色差，常常采用多種光學(xué)元件組合的方法。任何兩種色光為了消色差在一定位置校正后，會(huì)對(duì)第三種色光產(chǎn)生剩余色差，這種剩余色差就是二級(jí)光譜。一般情況下，目視系統(tǒng)的設(shè)計(jì)波長(zhǎng)選擇D光為主設(shè)計(jì)波長(zhǎng)，校正F光和C光的像面位置使之重合，來(lái)消除F光和C光的色差。這時(shí)，調(diào)好的F和C光的像點(diǎn)位置與D光像點(diǎn)位置產(chǎn)生偏差。圖7為二級(jí)光譜產(chǎn)生示意圖[36]。在孔徑或視場(chǎng)增大又或者波段變大時(shí)，二級(jí)光譜會(huì)更加明顯，如圖8[37]。

圖7 二級(jí)光譜形成示意圖Fig.7 The image of secondary spectrum

圖8 視場(chǎng)增大時(shí)的二級(jí)光譜Fig.8 The secondary spectrum of the expanding field of view

在消除色差時(shí)，兩塊透鏡消除的兩種波長(zhǎng)的色差需要滿足以下條件：

(7)

(8)

消除二級(jí)光譜時(shí)，還要滿足第三種波長(zhǎng)λ的消色差條件：

(9)

在長(zhǎng)焦距光學(xué)系統(tǒng)中，二級(jí)光譜是影響成像質(zhì)量的主要因素。所以在長(zhǎng)焦距光學(xué)系統(tǒng)中，校正二級(jí)光譜是主要問(wèn)題，也是較難解決的問(wèn)題。由于玻璃存在色散現(xiàn)象，白光在通過(guò)光學(xué)系統(tǒng)后會(huì)形成一個(gè)彩色彌散斑。為了消除這種現(xiàn)象，需要對(duì)光學(xué)系統(tǒng)進(jìn)行消色差設(shè)計(jì)。一般焦距較短的系統(tǒng)，二級(jí)光譜和色差較小，對(duì)成像影響不大。但是對(duì)于長(zhǎng)焦距系統(tǒng)，如天文望遠(yuǎn)鏡和長(zhǎng)焦平行光管，就必須對(duì)二級(jí)光譜進(jìn)行校正[38]。圖9為二級(jí)光譜校正前后對(duì)比示意圖[39]。

圖9 二級(jí)光譜校正前后對(duì)比示意圖Fig.9 Sketch map of revised secondary spectrum

近年來(lái)，特殊色散玻璃不斷發(fā)展，各種偏離正常P(g,F)-v線的玻璃不斷出現(xiàn)，并被用于消除二級(jí)光譜。特殊色散玻璃最大的特點(diǎn)是具有較大的相對(duì)部分色散偏離值，可以減少組合透鏡的數(shù)量，減輕光學(xué)系統(tǒng)的重量，簡(jiǎn)化和優(yōu)化光學(xué)結(jié)構(gòu)。最重要的是它能夠消除二級(jí)光譜，提高成像質(zhì)量和幾何精度，滿足大視場(chǎng)、長(zhǎng)焦距和高精度光學(xué)系統(tǒng)的要求。如中國(guó)的TF系列和德國(guó)Schott公司的KZFS系列。這些玻璃不但能消除二級(jí)光譜，也降低了光學(xué)系統(tǒng)的重量，增大了光學(xué)儀器的精度和視場(chǎng)[40]。

5 結(jié) 語(yǔ)

在激光技術(shù)和空間光學(xué)飛躍發(fā)展的今天，特殊色散玻璃愈加受到各國(guó)科學(xué)工作者的重視。近年來(lái)經(jīng)過(guò)各國(guó)研究人員的深入研究和不懈努力，特殊色散玻璃得到了迅速發(fā)展，已經(jīng)出現(xiàn)多種玻璃體系，光學(xué)玻璃系統(tǒng)得到了完善，部分產(chǎn)品已投入生產(chǎn)并在應(yīng)用中顯示了優(yōu)越的性能。隨著光學(xué)系統(tǒng)的精度和使用要求的提高，特殊色散玻璃的發(fā)展趨勢(shì)主要體現(xiàn)在以下幾方面：(一)相對(duì)部分偏離值ΔP(g,F)較大，能更好的消除二級(jí)光譜，同時(shí)簡(jiǎn)化光學(xué)系統(tǒng)，減輕光學(xué)系統(tǒng)的質(zhì)量；(二)化學(xué)穩(wěn)定性好，玻璃具有良好的抗酸性、抗堿性、抗鹽性和抗潮性，性能穩(wěn)定，不易受到環(huán)境變化的影響；(三)能夠?qū)崿F(xiàn)大尺寸制備，滿足空間光學(xué)系統(tǒng)長(zhǎng)焦距和大視場(chǎng)的要求；(四)向環(huán)保型方向發(fā)展，能夠?qū)崿F(xiàn)綠色制造，符合未來(lái)對(duì)環(huán)境保護(hù)的需求。

但是，目前能應(yīng)用到長(zhǎng)焦距、大視場(chǎng)光學(xué)系統(tǒng)的特殊色散玻璃種類(lèi)還不是很多，性能還有待提高。除了特殊色散性能外，在化學(xué)穩(wěn)定性、機(jī)械強(qiáng)度和光學(xué)均勻性等方面，還不能全部滿足未來(lái)光學(xué)系統(tǒng)的要求。我國(guó)與德國(guó)等先進(jìn)工業(yè)國(guó)在制作技術(shù)、產(chǎn)業(yè)化和環(huán)保型制備等方面也存在著一定差距。相信在未來(lái)的日子里，隨著上述問(wèn)題的解決，特殊色散玻璃一定可以得到巨大發(fā)展，在更廣領(lǐng)域和更高要求上實(shí)現(xiàn)突破。

[1] Barde R V,Nemade K R,Waghuley S A.Complex optical study of V2O5-P2O5-B2O3-GO glass systems by ultraviolet-visible spectroscopy[J].OpticalMaterials,2015,40:118-121.

[2] Ma X G,Peng Z J,Li J Q.Effect of Ta2O5substituting on thermal and optical properties of high refractive index La2O3-Nb2O5glass system prepared by aerodynamic levitation method[J].JournalofPhysicsandChemistryofSolids,2015,98(3):770-773.

[3] Kintaka Y,Takeshi H,Atsushi H,et al.Abnormal partial dispersion in pyrochlore lanthanum zirconate transparen ceramics[J].JournaloftheAmericanCeramicSociety,2012,95(9):2899-2905.

[4] Smith D Y,Shiles E,Inokuti M.Refraction and dispersion in optical glass[J].NuclearInstrumentsandMethodsinPhysicsResearch,2004,218(1-4):170-175.

[5] Rosete-Aguilar M.Correction of secondary spectrum using standard glass[J].ProceedingsofSPIE,1996,2774(6):378-386.

[6] Bahrim C,Hsu W T.Precise measurement of the refractive indices for dielectrics using an improved Brewster angle method[J].JournalofAmericanPhysics,2008,77(4):337-343.

[7] 劉建科.決定介質(zhì)折射率因素的經(jīng)典計(jì)算[J].光學(xué)技術(shù),2005,31(4):557-562.

[8] Bahrim C,Hsu W T.Precise measurements of the refractive indices for dielectrics using an improved Brewster angle method[J].AmericanJournalofPhysics,2009,77(4):337-343.

[9] Hartmann P,Schott A G,Germany M.Optical glass-dispersion in the near infrared[J].ProceedingsofSPIE,2011,8167(2):1-14.

[10] Yuen M J.Ultraviolet absorption studies of germanium silicate glasses[J].AppliedOptics,1982,21(1):136- 140.

[11] 王衍行,祖成奎,許曉典,等.光學(xué)玻璃的特殊色散機(jī)理[J].中國(guó)光學(xué),2016,9(1):122-129.

[12] Ohkawa H,Min K H,Akiyama R,et al.Refractive index behavior in phosphate glass from the view point of B3+and Al3+coordination[J].JournalofNon-CrystallineSolids,2008,354(2-9):90-93.

[13] Yahia I S,Aly K A,Saddeek Y B,et al.Optical basicity and non-linear optical properties of oxide glasses[J].JournalofNon-CrystallineSolids,2013,375(1):69-73.

[14] 干福熹,林鳳英.無(wú)機(jī)玻璃的部分色散[J].光學(xué)學(xué)報(bào),1981,1(6):481-491.

[15] Yahia I S,Aly K A,Saddeek Y B,et al.Optical constants and magnetic susceptibility ofxLa2O3-30PbO-(70-x)B2O3glasses[J].JournalofNon-CrystallineSolids,2013,375:69-73.

[16] El-Zaiat S Y,El-Den M B,El-Kameesy S U,et al.Spectral dispersion of linear optical properties for Sm2O3doped B2O3-PbO-Al2O3glasses[J].OpticsandLaserTechnology,2012,44(5):1270-1276.

[17] Dimitrov V,Komatsu T.Average single bond strength and optical basicity of Bi2O3-B2O3and Sb2O3-B2O3glasses[J].JournalofNon-CrystallineSolids,2010,356(4-5):258-262.

[18] Moghadam H A.Preparation of ultra dispersive glasses for designing novel coatings[J].InstituteforColorScienceandTechnology,2009,2(1):7-21.

[19] Albuquerque B F,Sasian J,Sousa F L,et al.Method of glass selection for color correction in optical system design[J].OpticsExpress,2012,20(13):592-611.

[20] Ibrahim R I.Design of two-glass for apochromatic optical system[J].InternationalResearchJournalofNaturalSciences,2014,2(4):1-9.

[21] Sun W S,Chu C H,Tien C L.Well-chosen method for an optimal design of doublet lens design[J].OpticsExpress,2009,17(3):1414-1428.

[22] 王美欽,王忠厚,白加光.寬譜段光學(xué)系統(tǒng)消二級(jí)光譜的設(shè)計(jì)[J].應(yīng)用光學(xué),2010,31(3):360-364.

[23] Abdel-Baki M,Abdel-Wahab F A,Radi A,et al.Factors affecting optical dispersion in borate glass systems[J].JournalofPhysicsandChemistryofSolids,2007,68(8):1457-1470.

[24] 泉谷徹郎,楊淑清譯.光學(xué)玻璃與激光玻璃開(kāi)發(fā)[M].北京:兵器工業(yè)出版社,1996:23-46.

[25] Sharma K,Katiyar Y,Sharma P.Investigation of zero order chromatic dispersion for fused silica glass PCF with hexagonal structure[J].InternationalJournalofAdvancedEngineeringResearchandScience,2015,2(3):74-77.

[26] 吳志強(qiáng),馬伯濤,吳德林,等.低色散光學(xué)玻璃色散系數(shù)測(cè)試技術(shù)[J].光電工程,2013,40(3):62-66.

[27] Rogers J R.The importance of induced aberrations in the correction of secondary color[J].AdvancedOpticalTechnologies,2013,2(1):41-51.

[28] 李 利,吳 平,馬 鶴.大相對(duì)孔徑折射式復(fù)消色差天文望遠(yuǎn)物鏡設(shè)計(jì)[J].光學(xué)儀器,2012,34(3):29-34.

[29] 王 紅.大相對(duì)孔徑大視場(chǎng)紫外告警相機(jī)光學(xué)系統(tǒng)[J].光學(xué)精密工程,2014,22(12):3212-3216.

[30] Nobis T.A lens-resolved approach for analyzing and correcting secondary color[J].ProceedingsofSPIE,2014,9293(1):1-10.

[31] Wang L H,Oku H,Ishikawa M.An adaptive achromatic doublet design by double variable focus lenses[J].ProceedingsofSPIE,2014,9193(0):1-11.

[32] Ibrahim R I.Achromatic solutions in the glass diagram[J].GlobalJournalonAdvancesinPureandAppliedSciences,2014,2:46-60.

[33] 李宏壯,趙勇志,王國(guó)強(qiáng),等.大相對(duì)口徑長(zhǎng)焦距折射式光學(xué)系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J].紅外與激光工程,2014,43(9):2954-2958.

[34] 孫艷六,張國(guó)玉,孫向陽(yáng),等.寬光譜大相對(duì)孔徑星敏感器光學(xué)系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J].紅外與激光工程,2009,38(增刊1),142-145.

[35] Qiang L,Gross S,Dekker P,et al.Competition of faraday rotation and birefringence in femtosecond laser direct written waveguides in magneto-optical[J].OpticalSocietyofAmerica,2014,22(23):39-45.

[36] 屈恩世,楊 正,汪 崗,等.利用二元光學(xué)和消色差復(fù)合透鏡組合校正二級(jí)光譜色差[J].光子學(xué)報(bào),2008,37(11):2274-2278.

[37] 裴琳琳,呂群波,王建威,等.編碼孔徑成像光譜儀光學(xué)系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J].物理學(xué)報(bào),2014,63(21):1-7.

[38] Berner A,Nobis T,Shafer D,et al.Chromatic variation of aberration-the role of induced aberrations and raytrace direction[J].ProceedingsofSPIE,2015,9626:1-13.

[39] 干福熹.光學(xué)玻璃[M].科學(xué)出版社,1964:166-173.

[40] Rayces J L,Rosete-Aguilar M.Differential equation for normal glass dispersion and evaluation of the secondary spectrum[J].AppliedOptics,1999,38(10):2028-2039.

Research Progress on Special Dispersion Glass

XUXiao-dian,WANGYan-hang,ZUCheng-kui,ZHOUPeng

(China Building Materials Academy,Beijing 100024,China)

Special dispersion glass, also called special relative partial dispersion, is an important class of optical glass deviating from the normal line, which has specific optical parameter, excellent transmission and high deviation of relative partial dispersion. The progress for special dispersion glass was introduced in this paper. The glass can revise the secondary spectrum to simplify the optical systems owning to its special dispersion properties. In addition, the prospect of special dispersion glass was pointed out.

optical glass;special dispersion glass;relative partial dispersion;secondary spectrum

許曉典(1991-)，男，碩士研究生.主要從事特殊色散玻璃的制備與性能研究.

TQ171

A

1001-1625(2016)10-3184-07