Aplicación de vidrio de cuarzo en el campo óptico
- El vidrio de cuarzo es un vidrio de sílice de un solo componente alabado como el Rey de los Vidrios; el vidrio de cuarzo de alta pureza transmite bien a lo largo de un espectro muy amplio desde el ultravioleta lejano (160 Nm) hasta el infrarrojo lejano (5 µm), que el vidrio óptico común no puede igualar.
- En la comunicación por fibra óptica, la fibra de sílice ofrece alta precisión, fuerza, fiabilidad, bajo consumo de energía y ensamblaje simple, y la fibra de cuarzo es cada vez más importante para satélites artificiales, exploración del espacio profundo y navegación inercial.
- El vidrio de cuarzo sirve como componentes ópticos terminales en el dispositivo anfitrión Shenguang-III (ventanas de vacío, lentes, hojas de blindaje, polarizadores, placas de fase continua y redes de muestreo de haz) y como micro-lentes en cámaras digitales, Muestra, lentes CCD y equipos médicos.
- El vidrio de cuarzo de baja expansión es el material preferido para los reflectores de telescopios espaciales debido a su coeficiente de expansión térmica muy bajo, alta rigidez específica y excelentes propiedades de procesamiento; el bloque del espejo primario del Telescopio Espacial Hubble es un ejemplo famoso.
- Una dirección clave de investigación es la resistencia a la radiación: la exposición prolongada a partículas cargadas de alta energía en el espacio degrada el rendimiento óptico y la vida útil de los componentes de vidrio de cuarzo.
Aplicación de vidrio de cuarzo en el campo óptico
El vidrio de cuarzo es un vidrio técnico industrial especial compuesto por un solo componente de sílice, con una serie de propiedades físicas y químicas especiales, y es alabado como el “Rey del Cristal” por expertos en el campo de los nuevos materiales.
Propiedades ópticas del vidrio de cuarzo
El vidrio de cuarzo tiene una serie de excelentes propiedades ópticas. En comparación con el vidrio ordinario, El vidrio de cuarzo de alta pureza tiene una buena transmitancia en un espectro muy amplio desde el ultravioleta lejano (160Nm) hasta el infrarrojo lejano (5μm), lo cual no está disponible en el vidrio óptico general. La excelente transmitancia espectral y uniformidad óptica hacen que el vidrio de cuarzo sea ampliamente utilizado en muchos campos de dispositivos ópticos.
Aplicación de vidrio de cuarzo en el campo óptico
Comunicación por fibra óptica
La fibra óptica es una herramienta de transmisión óptica. La transmisión óptica se realiza a través de ambos extremos de la fibra. Es ampliamente utilizada en la industria de la comunicación por fibra óptica. La comunicación por fibra óptica tiene alta resistencia a interferencias, alta velocidad y gran capacidad de transmisión, y se ha convertido en un importante pilar de la comunicación moderna.
La fibra óptica de sílice se desarrolló tempranamente y tiene tecnología madura. Tiene las ventajas de alta precisión, Alta resistencia, Alta confiabilidad, bajo consumo de energía y ensamblaje simple. Por lo tanto, en los últimos años, la fibra óptica de cuarzo se ha vuelto cada vez más importante para satélites artificiales, exploración del espacio profundo, navegación inercial y otros campos.
Lente óptica
Con el progreso de la ciencia y la tecnología y la mejora del nivel industrial en nuestro país, la aplicación del vidrio de cuarzo se ha integrado en la vida diaria de las personas. En el campo de la nueva energía, el vidrio de cuarzo se utiliza en el “Shenguang-III” dispositivo principal como un material importante para componentes ópticos terminales como ventanas de vacío, lentes, hojas de blindaje, polarizadores, placas de fase continuas, y rejillas de muestreo de haz.
En el campo de los materiales micro-ópticos, los materiales de vidrio de cuarzo se utilizan ampliamente en la industria de micro-lentes debido a su excelente transmitancia en el rango de longitud de onda continua desde el ultravioleta hasta el infrarrojo. Las micro-lentes se utilizan comúnmente en cámaras digitales, pantallas de ordenador, lentes de cámaras CCD, y equipos médicos.
Reflector
El reflector es uno de los componentes importantes de los sistemas ópticos espaciales, como los telescopios espaciales, satélites de exploración, satélites meteorológicos y satélites de reconocimiento.
Con el desarrollo de la tecnología de imagen espacial y la progresiva profundización de la comprensión humana del universo, los requisitos de las personas para la precisión de los sistemas ópticos espaciales también han aumentado. La superficie del espejo del espejo no solo debe tener alta resolución, sino también buena calidad de imagen.
El espacio cósmico es un entorno sin gravedad y con gran diferencia de temperatura. Además, se deben considerar los requisitos de carga cuando el sistema óptico se lance al espacio cósmico. Al mismo tiempo, La producción de sistemas ópticos a gran escala en el espacio requiere materiales con un pequeño coeficiente de deformación térmica, alta rigidez específica y baja rugosidad superficial.
Basado en las condiciones de rendimiento anteriores, el vidrio de cuarzo de baja expansión es el material preferido. El vidrio de cuarzo de baja expansión tiene un coeficiente de expansión térmica muy bajo y excelentes propiedades de procesamiento en frío y en caliente, y se puede fabricar en una estructura de panal cerrado. El proceso de preparación del material de vidrio de cuarzo de baja expansión es relativamente maduro, y se utiliza ampliamente en ingeniería óptica, como el bloque del espejo primario del Telescopio Espacial Hubble.
Dirección de investigación del vidrio de cuarzo
Como material óptico especial, el vidrio de cuarzo desempeña un papel extremadamente importante en los campos de la aeroespacial, semiconductor, y los dispositivos de precisión. Su rendimiento restringe directamente la resolución, exactitud, la estabilidad y la fiabilidad de los equipos relacionados.
Sin embargo, incluso si su rendimiento anti-irradiación es excelente, será irradiado por partículas cargadas de alta energía en el espacio bajo la condición de servicio a largo plazo, lo que resulta en un declive significativo en sus propiedades ópticas y otras propiedades, afectando así la vida útil de los componentes. Por lo tanto, es necesario estudiar la influencia del ambiente de radiación ionizante espacial en los materiales de vidrio de cuarzo.
La materia prima detrás de estos componentes ópticos es cuarzo de alta pureza, y su pureza establece el límite de transmisión.
Preguntas Frecuentes
Por qué se llama al vidrio de cuarzo el Rey de los Vidrios?
El vidrio de cuarzo es un vidrio técnico industrial especial compuesto por un solo componente de sílice, con una serie de propiedades físicas y químicas especiales que no tienen equivalente en otros vidrios, por lo que los expertos en el campo de nuevos materiales lo elogian como el Rey de los Vidrios.
Qué hace al vidrio de cuarzo especial para aplicaciones ópticas?
En comparación con el vidrio ordinario, el vidrio de cuarzo de alta pureza tiene buena transmitancia a través de un espectro muy amplio desde el ultravioleta lejano (160 Nm) hasta el infrarrojo lejano (5 µm), qué vidrio óptico general no puede ofrecer. Esta excelente transmitancia espectral y uniformidad óptica lo hacen ampliamente usado en muchos campos de dispositivos ópticos.
¿Cómo se utiliza el vidrio de cuarzo en la comunicación por fibra óptica??
La fibra óptica de sílice es una tecnología madura con alta precisión, Alta resistencia, Alta confiabilidad, bajo consumo de energía y ensamblaje simple. La comunicación por fibra óptica ofrece alta resistencia a interferencias, alta velocidad y gran capacidad de transmisión, y la fibra óptica de cuarzo se está volviendo cada vez más importante para satélites artificiales, exploración del espacio profundo y navegación inercial.
¿Por qué se utiliza vidrio de cuarzo de baja expansión para espejos de telescopios espaciales??
El espacio es un entorno de gravedad cero con grandes diferencias de temperatura, y los espejos necesitan alta resolución, buena calidad de imagen, pequeña deformación térmica, alta rigidez específica y baja rugosidad superficial. El vidrio de cuarzo de baja expansión cumple con todas estas condiciones, tiene procesos de preparación maduros y puede fabricarse en estructuras cerradas tipo panal; se utilizó para el espejo primario del Telescopio Espacial Hubble.
Qué desafíos de investigación permanecen para el vidrio de cuarzo en el espacio?
Incluso con excelente rendimiento anti-radiación, el vidrio de cuarzo está expuesto a partículas cargadas de alta energía durante el servicio espacial a largo plazo, lo que degrada significativamente sus propiedades ópticas y otras propiedades y acorta la vida útil del componente. Estudiar la influencia del entorno de radiación ionizante espacial en el vidrio de cuarzo es por lo tanto una dirección clave de investigación.
Revisado por el equipo de ingeniería de Ensoll.
