光学分野における石英ガラスの応用
- 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 海里) 遠赤外線へ (5 um), which ordinary optical glass cannot match.
- In optical fiber communication, silica fiber offers high precision, 強度, 確実, 低エネルギー消費と簡単な組み立て, 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, レンズ, シールドシート, 偏光板, 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.
光学分野における石英ガラスの応用
石英ガラスは、シリカの単一成分で構成される特殊な工業用技術ガラスです, 一連の特別な物理的および化学的特性を有する, として賞賛される “キング・オブ・グラス” 新素材分野の専門家による.
石英ガラスの光学特性
石英ガラスは、優れた光学特性の範囲を持っています. 通常のガラスと比較して, 高純度石英ガラスは、遠紫外線からの非常に広いスペクトルで良好な透過率を有する (160海里) 遠赤外線へ (5マイクロメートル), 一般的な光学ガラスにはない. 優れた分光透過率と光学的均一性により、石英ガラスは多くの光学デバイス分野で広く使用されています.
光学分野における石英ガラスの応用
光ファイバ通信
光ファイバは光伝送ツールです. 光伝送はファイバの両端を介して行われます. 光ファイバ通信業界で広く使用されています. 光ファイバ通信は干渉防止が高い, 高速・大容量伝送, そして重要な現代のコミュニケーションの柱になりました.
シリカ光ファイバーは早期に開発され、成熟した技術を持っています. 高精度という利点があります, 高強度, 高い信頼性, 低エネルギー消費と簡単な組み立て. そこで, 近年では, 人工衛星にとって石英光ファイバはますます重要になっています, 深宇宙探査, 慣性航法およびその他の分野.
光学レンズ
我が国の科学技術の進歩と産業レベルの向上に伴い, 石英ガラスの用途は人々の日常生活に統合されています. 新エネルギーの分野で, 石英ガラスは、 “神光III” 真空窓などの端末光学部品の重要材料としてのホストデバイス, レンズ, シールドシート, 偏光板, 連続相板, およびビームサンプリンググレーティング.
マイクロ光学材料の分野で, 石英ガラス材料は、紫外線から赤外線までの連続波長領域で優れた透過率により、マイクロレンズ業界で広く使用されています。. マイクロレンズはデジタルカメラで一般的に使用されています, コンピュータディスプレイ画面, CCDカメラレンズ, および医療機器.
反射鏡
リフレクターは、宇宙望遠鏡などの宇宙光学システムの重要なコンポーネントの1つです。, 探査衛星, 気象衛星と偵察衛星.
宇宙イメージング技術の発展と宇宙に対する人間の理解の漸進的な深化に伴い, 宇宙光学システムの精度に対する人々の要求も高まっています. ミラーの鏡面は高解像度だけではありません, だけでなく、良好な画像品質を備えています.
宇宙空間は重力がなく温度差が大きい環境. さらに, 光学系が宇宙空間に打ち上げられるときの負荷要件を考慮する必要があります. 同時に, 宇宙での大規模な光学システムの製造には、熱変形係数の小さい材料が必要です, 高い比剛性と小さな表面粗さ.
上記の性能条件に基づく, 低膨張石英ガラスが好ましい材料です. 低膨張石英ガラスは、熱膨張係数が非常に低く、優れた冷間および熱間加工特性を備えています, 閉じたハニカム構造にすることができます. 低膨張石英ガラス材料の調製プロセスは比較的成熟しています, そしてそれは光学工学で広く利用されています, ハッブル宇宙望遠鏡の主鏡ブランクなど.
石英ガラスの研究方向
特殊光学材料として, 石英ガラスは航空宇宙の分野で非常に重要な役割を果たしています, 半導体, ・精密機器. そのパフォーマンスは解像度を直接制限します, 精度, 関連機器の安定性と信頼性.
しかし, その抗照射性能が優れていても, それは長期使用の条件下で宇宙で高エネルギー荷電粒子によって照射されます, その結果、光学特性およびその他の特性が大幅に低下します, したがって、コンポーネントの耐用年数に影響を与えます. そこで, 空間電離放射線環境が石英ガラス材料に与える影響を検討する必要がある.
The feedstock behind these optical components is high purity quartz, and its purity sets the transmission limit.
よくある質問
Why is quartz glass called the King of Glass?
石英ガラスは、シリカの単一成分で構成される特殊な工業用技術ガラスです, 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?
通常のガラスと比較して, high-purity quartz glass has good transmittance across a very wide spectrum from far ultraviolet (160 海里) 遠赤外線へ (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, 高強度, 高い信頼性, 低エネルギー消費と簡単な組み立て. Optical fiber communication offers high anti-interference, 高速・大容量伝送, 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.
Ensollエンジニアリングチームによるレビュー.
