Application du verre de quartz dans le champ optique
- Quartz glass is a single-component silica glass praised as the King of Glass; high-purity quartz glass transmits well across a very wide spectrum from far ultraviolet (160 Nm) à l’infrarouge lointain (5 μm), which ordinary optical glass cannot match.
- In optical fiber communication, silica fiber offers high precision, force, fiabilité, Faible consommation d’énergie et montage simple, and quartz fiber is increasingly important for artificial satellites, deep space exploration and inertial navigation.
- Quartz glass serves as terminal optical components in the Shenguang-III host device (vacuum windows, Lentilles, feuilles de blindage, polariseurs, continuous phase plates and beam sampling gratings) and as micro-lenses in digital cameras, écrans, CCD lenses and medical equipment.
- Low-expansion quartz glass is the preferred material for space telescope reflectors because of its very low thermal expansion coefficient, high specific stiffness and excellent processing properties; the Hubble Space Telescope primary mirror blank is a famous example.
- A key research direction is radiation resistance: long-term exposure to high-energy charged particles in space degrades the optical performance and service life of quartz glass components.
Application du verre de quartz dans le champ optique
Le verre de quartz est un verre technique industriel spécial composé d’un seul composant de silice, avec une série de propriétés physiques et chimiques spéciales, et est loué comme le “Roi du verre” par des experts dans le domaine des nouveaux matériaux.
Propriétés optiques du verre de quartz
Le verre de quartz possède une gamme d’excellentes propriétés optiques. Par rapport au verre ordinaire, Le verre de quartz de haute pureté a une bonne transmittance dans un très large spectre de l’ultraviolet lointain (160Nm) à l’infrarouge lointain (5μm), qui n’est pas disponible en verre optique général. L’excellente transmittance spectrale et l’uniformité optique rendent le verre de quartz largement utilisé dans de nombreux domaines de dispositifs optiques.
Application du verre de quartz dans le champ optique
Communication par fibre optique
La fibre optique est un outil de transmission optique. La transmission optique s’effectue par les deux extrémités de la fibre. Il est largement utilisé dans l’industrie de la communication par fibre optique. La communication par fibre optique a un anti-interférence élevé, Grande vitesse et grande capacité de transmission, et est devenu un pilier important de la communication moderne.
La fibre optique de silice s’est développée tôt et a une technologie mature. Il présente les avantages d’une haute précision, Haute résistance, haute fiabilité, Faible consommation d’énergie et montage simple. Donc, ces dernières années, La fibre optique à quartz est devenue de plus en plus importante pour les satellites artificiels, Exploration de l’espace lointain, navigation inertielle et autres domaines.
Lentille optique
Avec le progrès de la science et de la technologie et l’amélioration du niveau industriel dans notre pays, L’application du verre de quartz a été intégrée dans la vie quotidienne des gens. Dans le domaine des nouvelles énergies, Le verre de quartz est utilisé dans le “Shenguang-III” dispositif hôte en tant que matériau important pour les composants optiques terminaux tels que les fenêtres à vide, Lentilles, feuilles de blindage, polariseurs, plaques de phase continue, et réseaux d’échantillonnage de faisceaux.
Dans le domaine des matériaux micro-optiques, Les matériaux en verre de quartz sont largement utilisés dans l’industrie des micro-lentilles en raison de leur excellente transmittance dans la gamme de longueurs d’onde continues de l’ultraviolet à l’infrarouge. Les micro-objectifs sont couramment utilisés dans les appareils photo numériques, écrans d’ordinateur, Objectifs de caméra CCD, et matériel médical.
Réflecteur
Le réflecteur est l’un des composants importants des systèmes optiques spatiaux tels que les télescopes spatiaux, satellites d’exploration, satellites météorologiques et satellites de reconnaissance.
Avec le développement de la technologie d’imagerie spatiale et l’approfondissement progressif de la compréhension humaine de l’univers, Les exigences de l’homme en matière de précision des systèmes optiques spatiaux ont également augmenté. La surface du miroir du miroir ne doit pas seulement avoir une haute résolution, mais aussi avoir une bonne qualité d’image.
L’espace cosmique est un environnement sans gravité et avec une grande différence de température. De plus,, Les exigences de charge lorsque le système optique est lancé dans l’espace cosmique doivent être prises en compte. En même temps, La production de systèmes optiques à grande échelle dans l’espace nécessite des matériaux à faible coefficient de déformation thermique, rigidité spécifique élevée et faible rugosité de surface.
Sur la base des conditions de performance ci-dessus, Le verre de quartz à faible dilatation est le matériau préféré. Le verre de quartz à faible dilatation a un coefficient de dilatation thermique très faible et d’excellentes propriétés de traitement à froid et à chaud, et peut être transformé en une structure fermée en nid d’abeille. Le processus de préparation du matériau en verre de quartz à faible dilatation est relativement mature, et il est largement utilisé dans l’ingénierie optique, comme l’ébauche du miroir primaire du télescope spatial Hubble.
Direction de recherche du verre de quartz
En tant que matériau optique spécial, Le verre de quartz joue un rôle extrêmement important dans les domaines de l’aérospatiale, semi-conducteur, et appareils de précision. Ses performances limitent directement la résolution, exactitude, la stabilité et la fiabilité de l’équipement connexe.
Toutefois, même si ses performances anti-irradiation sont excellentes, Il sera irradié par des particules chargées à haute énergie dans l’espace dans des conditions de service à long terme, entraînant une baisse significative de ses propriétés optiques et autres, affectant ainsi la durée de vie des composants. Donc, Il est nécessaire d’étudier l’influence de l’environnement des rayonnements ionisants spatiaux sur les matériaux en verre de quartz.
The feedstock behind these optical components is quartz de haute pureté, and its purity sets the transmission limit.
Questions fréquemment posées
Why is quartz glass called the King of Glass?
Le verre de quartz est un verre technique industriel spécial composé d’un seul composant de silice, with a series of special physical and chemical properties unmatched by other glasses, which is why experts in the new materials field praise it as the King of Glass.
What makes quartz glass special for optical applications?
Par rapport au verre ordinaire, high-purity quartz glass has good transmittance across a very wide spectrum from far ultraviolet (160 Nm) à l’infrarouge lointain (5 μm), which general optical glass cannot offer. This excellent spectral transmittance and optical uniformity make it widely used in many optical device fields.
How is quartz glass used in optical fiber communication?
Silica optical fiber is a mature technology with high precision, Haute résistance, haute fiabilité, Faible consommation d’énergie et montage simple. Optical fiber communication offers high anti-interference, Grande vitesse et grande capacité de transmission, and quartz optical fiber is becoming increasingly important for artificial satellites, deep space exploration and inertial navigation.
Why is low-expansion quartz glass used for space telescope mirrors?
Space is a zero-gravity environment with large temperature differences, and mirrors need high resolution, good imaging quality, small thermal deformation, high specific stiffness and low surface roughness. Low-expansion quartz glass meets all these conditions, has mature preparation processes and can be made into closed honeycomb structures; it was used for the Hubble Space Telescope primary mirror blank.
What research challenges remain for quartz glass in space?
Even with excellent anti-irradiation performance, quartz glass is exposed to high-energy charged particles during long-term space service, which significantly degrades its optical and other properties and shortens component life. Studying the influence of the space ionizing radiation environment on quartz glass is therefore a key research direction.
Examiné par l'équipe d'ingénierie Ensoll.
