Aplicação do Vidro de Quartzo no Campo Óptico
- O vidro de quartzo é um vidro de sílica monocomponente elogiado como o Rei do Vidro; o vidro de quartzo de alta pureza transmite bem através de um espectro muito amplo, desde o ultravioleta distante (160 nm) até ao infravermelho distante (5 μm), que o vidro ótico comum não consegue igualar.
- Na comunicação por fibra ótica, fibra de sílica oferece alta precisão, resistência, confiabilidade, baixo consumo de energia e montagem simples, e a fibra de quartzo é cada vez mais importante para satélites artificiais, exploração do espaço profundo e navegação inercial.
- O vidro de quartzo serve como componentes óticos terminais no dispositivo hospedeiro Shenguang-III (janelas de vácuo, lentes, folhas de blindagem, polarizadores, placas de fase contínua e redes de amostragem de feixe) e como micro-lentes em câmaras digitais, Exibe, lentes CCD e equipamento médico.
- O vidro de quartzo de baixa expansão é o material preferido para os refletores de telescópios espaciais devido ao seu coeficiente de expansão térmica muito baixo, alta rigidez específica e excelentes propriedades de processamento; o bloco do espelho primário do Telescópio Espacial Hubble é um exemplo famoso.
- Uma direção chave de pesquisa é a resistência à radiação: a exposição a longo prazo a partículas carregadas de alta energia no espaço degrada o desempenho óptico e a vida útil dos componentes de vidro de quartzo.
Aplicação do Vidro de Quartzo no Campo Óptico
O vidro de quartzo é um vidro técnico industrial especial composto por um único componente de sílica, com uma série de propriedades físicas e químicas especiais, e é elogiado como o “Rei do Vidro” por especialistas na área de novos materiais.
Propriedades ópticas do vidro de quartzo
O vidro de quartzo possui uma gama de excelentes propriedades ópticas. Comparado com o vidro comum, O vidro de quartzo de alta pureza tem uma boa transmitância em um espectro muito amplo, desde o ultravioleta distante (160nm) até ao infravermelho distante (5μm), o que não está disponível no vidro óptico comum. A excelente transmitância espectral e uniformidade óptica tornam o vidro de quartzo amplamente utilizado em muitos campos de dispositivos ópticos.
Aplicação do Vidro de Quartzo no Campo Óptico
Comunicação por fibra óptica
A fibra óptica é um meio de transmissão óptica. A transmissão óptica é realizada através de ambas as extremidades da fibra. É amplamente utilizada na indústria de comunicação por fibra óptica. A comunicação por fibra óptica tem alta resistência à interferência, alta velocidade e grande capacidade de transmissão, e tornou-se um pilar importante da comunicação moderna.
A fibra óptica de sílica desenvolveu-se cedo e possui tecnologia madura. Tem as vantagens de alta precisão, Alta resistência, Alta confiabilidade, baixo consumo de energia e montagem simples. Portanto, nos últimos anos, A fibra óptica de quartzo tornou-se cada vez mais importante para satélites artificiais, exploração do espaço profundo, navegação inercial e outros campos.
lente óptica
Com o progresso da ciência e da tecnologia e a melhoria do nível industrial no nosso país, a aplicação do vidro de quartzo foi integrada na vida quotidiana das pessoas. No campo das novas energias, o vidro de quartzo é utilizado no “Shenguang-III” dispositivo hospedeiro como um material importante para componentes ópticos terminais como janelas a vácuo, lentes, folhas de blindagem, polarizadores, chapas de fase contínua, e grades de amostragem de feixe.
No campo dos materiais micro-ópticos, os materiais de vidro de quartzo são amplamente utilizados na indústria de micro-lentes devido à sua excelente transmitância na faixa contínua de comprimentos de onda do ultravioleta ao infravermelho. As micro-lentes são comumente usadas em câmaras digitais, ecrãs de computadores, objetivas de câmaras CCD, e equipamentos médicos.
Refletor
O refletor é um dos componentes importantes dos sistemas ópticos espaciais, como telescópios espaciais, satélites de exploração, satélites meteorológicos e satélites de reconhecimento.
Com o desenvolvimento da tecnologia de imageamento espacial e o aprofundamento gradual da compreensão humana do universo, os requisitos das pessoas para a precisão dos sistemas ópticos espaciais também aumentaram. A superfície do espelho deve não só ter alta resolução, mas também ter boa qualidade de imagem.
O espaço cósmico é um ambiente sem gravidade e com grande diferença de temperatura. Além disso, devem ser considerados os requisitos de carga quando o sistema óptico é lançado no espaço cósmico. Ao mesmo tempo, a produção de sistemas ópticos de grande escala no espaço requer materiais com pequeno coeficiente de deformação térmica, alta rigidez específica e pequena rugosidade superficial.
Com base nas condições de desempenho acima, o vidro de quartzo de baixa expansão é o material preferido. O vidro de quartzo de baixa expansão tem um coeficiente de expansão térmica muito baixo e excelentes propriedades de processamento a frio e a quente, e pode ser fabricado em estrutura de favo de mel fechado. O processo de preparação do material de vidro de quartzo de baixa expansão é relativamente maduro, e é amplamente utilizado em engenharia óptica, como o bloco do espelho primário do Telescópio Espacial Hubble.
Direção de pesquisa do vidro de quartzo
Como um material óptico especial, o vidro de quartzo desempenha um papel extremamente importante nos campos da aeroespacial, semicondutor, e dispositivos de precisão. O seu desempenho restringe diretamente a resolução, precisão, estabilidade e fiabilidade dos equipamentos relacionados.
Contudo, mesmo que o seu desempenho anti-irradiamento seja excelente, será irradiado por partículas carregadas de alta energia no espaço sob condições de serviço a longo prazo, resultando numa diminuição significativa das suas propriedades óticas e outras, afetando assim a vida útil dos componentes. Portanto, é necessário estudar a influência do ambiente de radiação ionizante espacial nos materiais de vidro de quartzo.
A matéria-prima por trás destes componentes ópticos é quartzo de alta pureza, e a sua pureza define o limite de transmissão.
Perguntas Frequentes
Por que é que o vidro de quartzo é chamado de Rei do Vidro?
O vidro de quartzo é um vidro técnico industrial especial composto por um único componente de sílica, com uma série de propriedades físicas e químicas especiais incomparáveis a outros vidros, é por isso que os especialistas na área de novos materiais o elogiam como o Rei do Vidro.
O que torna o vidro de quartzo especial para aplicações ópticas?
Comparado com o vidro comum, o vidro de quartzo de alta pureza tem boa transmitância ao longo de um espectro muito amplo, desde o ultravioleta distante (160 nm) até ao infravermelho distante (5 μm), qual vidro óptico geral não pode oferecer. Esta excelente transmitância espectral e uniformidade óptica fazem com que seja amplamente utilizado em muitos campos de dispositivos ópticos.
Como é utilizado o vidro de quartzo na comunicação por fibra óptica?
A fibra óptica de sílica é uma tecnologia madura com alta precisão, Alta resistência, Alta confiabilidade, baixo consumo de energia e montagem simples. A comunicação por fibra óptica oferece alta resistência a interferências, alta velocidade e grande capacidade de transmissão, e a fibra óptica de quartzo está a tornar-se cada vez mais importante para satélites artificiais, exploração do espaço profundo e navegação inercial.
Por que razão se utiliza vidro de quartzo de baixa expansão para espelhos de telescópios espaciais?
O espaço é um ambiente de gravidade zero com grandes diferenças de temperatura, e os espelhos necessitam de alta resolução, boa qualidade de imagem, pequena deformação térmica, alta rigidez específica e baixa rugosidade superficial. O vidro de quartzo de baixa expansão cumpre todas estas condições, tem processos de preparação maduros e pode ser fabricado em estruturas de favo de mel fechado; foi utilizado para o branco do espelho primário do Telescópio Espacial Hubble.
Quais desafios de investigação permanecem para o vidro de quartzo no espaço?
Mesmo com um excelente desempenho anti-radiação, o vidro de quartzo está exposto a partículas carregadas de alta energia durante o serviço espacial a longo prazo, o que degrada significativamente as suas propriedades ópticas e outras e encurta a vida útil dos componentes. Estudar a influência do ambiente de radiação ionizante espacial no vidro de quartzo é, portanto, uma direção chave de investigação.
Revisado pela equipa de engenharia da Ensoll.
