Applicazione del vetro al quarzo in campo ottico
- 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) all'infrarosso lontano (5 um), which ordinary optical glass cannot match.
- In optical fiber communication, silica fiber offers high precision, forza, reliability, Basso consumo energetico e semplicità di montaggio, 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, Lenti, Fogli schermanti, polarizzatori, continuous phase plates and beam sampling gratings) and as micro-lenses in digital cameras, displays, 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.
Applicazione del vetro al quarzo in campo ottico
Il vetro al quarzo è uno speciale vetro tecnico industriale composto da un unico componente di silice, con una serie di speciali proprietà fisiche e chimiche, ed è lodato come il “Re del vetro” da esperti nel campo dei nuovi materiali.
Proprietà ottiche del vetro al quarzo
Il vetro al quarzo ha una gamma di eccellenti proprietà ottiche. Rispetto al vetro ordinario, Il vetro al quarzo ad alta purezza ha una buona trasmittanza in uno spettro molto ampio dall'ultravioletto lontano (160Nm) all'infrarosso lontano (5μm), che non è disponibile nel vetro ottico generale. L'eccellente trasmittanza spettrale e l'uniformità ottica rendono il vetro al quarzo ampiamente utilizzato in molti campi di dispositivi ottici.
Applicazione del vetro al quarzo in campo ottico
Comunicazione in fibra ottica
La fibra ottica è uno strumento di trasmissione ottica. La trasmissione ottica avviene attraverso entrambe le estremità della fibra. È ampiamente utilizzato nell'industria delle comunicazioni in fibra ottica. La comunicazione in fibra ottica ha un'elevata anti-interferenza, Alta velocità e grande capacità di trasmissione, ed è diventato un importante pilastro della comunicazione moderna.
La fibra ottica di silice si è sviluppata presto e ha una tecnologia matura. Presenta i vantaggi di un'alta precisione, ad alta resistenza, Elevata affidabilità, Basso consumo energetico e semplicità di montaggio. Pertanto, negli ultimi anni, La fibra ottica al quarzo è diventata sempre più importante per i satelliti artificiali, Esplorazione dello spazio profondo, Navigazione inerziale e altri campi.
Lente ottica
Con il progresso della scienza e della tecnologia e il miglioramento del livello industriale nel nostro paese, L'applicazione del vetro al quarzo è stata integrata nella vita quotidiana delle persone. Nel campo delle nuove energie, Il vetro al quarzo viene utilizzato nel “Shenguang-III” dispositivo host come materiale importante per i componenti ottici terminali come le finestre a vuoto, Lenti, Fogli schermanti, polarizzatori, piastre a fase continua, e grigliati di campionamento del fascio.
Nel campo dei materiali micro-ottici, I materiali in vetro al quarzo sono ampiamente utilizzati nell'industria delle microlenti grazie alla loro eccellente trasmittanza nella gamma di lunghezze d'onda continue dall'ultravioletto all'infrarosso. I micro obiettivi sono comunemente usati nelle fotocamere digitali, schermi di visualizzazione per computer, Obiettivi per telecamere CCD, e attrezzature mediche.
Riflettore
Il riflettore è uno dei componenti importanti dei sistemi ottici spaziali come i telescopi spaziali, satelliti di esplorazione, satelliti meteorologici e satelliti da ricognizione.
Con lo sviluppo della tecnologia di imaging spaziale e il graduale approfondimento della comprensione umana dell'universo, Anche le esigenze delle persone per quanto riguarda l'accuratezza dei sistemi ottici spaziali sono aumentate. La superficie dello specchio dello specchio non dovrebbe solo avere un'alta risoluzione, ma hanno anche una buona qualità dell'immagine.
Lo spazio cosmico è un ambiente senza gravità e con una grande differenza di temperatura. Inoltre, I requisiti di carico quando il sistema ottico viene lanciato nello spazio cosmico dovrebbero essere considerati. Allo stesso tempo, La produzione di sistemi ottici su larga scala nello spazio richiede materiali con un basso coefficiente di deformazione termica, elevata rigidità specifica e piccola rugosità superficiale.
Sulla base delle condizioni di prestazione di cui sopra, Il vetro al quarzo a bassa espansione è il materiale preferito. Il vetro al quarzo a bassa espansione ha un coefficiente di dilatazione termica molto basso ed eccellenti proprietà di lavorazione a freddo e a caldo, e può essere trasformato in una struttura a nido d'ape chiusa. Il processo di preparazione del materiale in vetro di quarzo a bassa espansione è relativamente maturo, ed è ampiamente usato nell'ingegneria ottica, come lo specchio primario del telescopio spaziale Hubble.
Direzione di ricerca del vetro al quarzo
Come materiale ottico speciale, Il vetro al quarzo svolge un ruolo estremamente importante nei settori aerospaziale, semiconduttore, e dispositivi di precisione. Le sue prestazioni limitano direttamente la risoluzione, accuratezza, stabilità e affidabilità delle relative apparecchiature.
Tuttavia, anche se le sue prestazioni anti-irradiazione sono eccellenti, Sarà irradiato da particelle cariche ad alta energia nello spazio in condizioni di servizio a lungo termine, con conseguente declino significativo delle sue proprietà ottiche e di altro tipo, compromettendo così la durata dei componenti. Pertanto, È necessario studiare l'influenza dell'ambiente di radiazioni ionizzanti spaziali sui materiali in vetro di quarzo.
La materia prima alla base di questi componenti ottici è quarzo ad alta purezza, e la sua purezza determina il limite di trasmissione.
Domande Frequenti
Why is quartz glass called the King of Glass?
Il vetro al quarzo è uno speciale vetro tecnico industriale composto da un unico componente di 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?
Rispetto al vetro ordinario, high-purity quartz glass has good transmittance across a very wide spectrum from far ultraviolet (160 Nm) all'infrarosso lontano (5 um), 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, ad alta resistenza, Elevata affidabilità, Basso consumo energetico e semplicità di montaggio. Optical fiber communication offers high anti-interference, Alta velocità e grande capacità di trasmissione, 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.
Revisionato dal team di ingegneria Ensoll.
