聲光玻璃

聲和光是兩類完全不問的振動，聲是機械振動，而光是電磁波。這兩類振動可以相互作用，使光按一定方向通過輸入超音波的介質，以使光發生衍射、反射、會聚或使光頻移動。這種光被介質中超音波衍射或散射的現象稱為聲光效應。具有聲光效應的玻璃叫聲光玻璃。

基本介紹

• 中文名：聲光玻璃
• 外文名：Acoustic glass
• 原理：聲光這兩類振動相互作用
• 材料要求：光彈性係數大、折射率高
• 特點：體積大，光學質量和均勻性好
• 製備方法：粘土坩堝熔煉法、鉑坩堝熔煉法等

聲光玻璃材料要求

(1)光彈性係數大、折射率高，有些條件是矛盾的，如用於雷射偏轉器時，為獲得高偏轉速度，材料的聲速要大，但為使偏轉點的數目增多，則要求聲速要適當小些。此外，材料的超音波吸收係數要小。

(2)在使用的波長範圍內，光的吸收係數要小，這也是絕大多數光電功能材料的共同要求。

(3)聲光材料能製成大的光學均勻的元件，聲速隨溫度變化要小，化學穩定性要好等。最好能做出性能與溫度無關的玻璃材料，這也是眾多光電器件的希望。

(4)玻璃的熱穩定性要好。玻璃作為聲光材料易製得大尺寸的製品，且加工容易、成本低廉。

聲光玻璃的特性

玻璃材料的聲光優值不如晶體，聲衰減也較大，但有下列優點：

1) 體積可做得很大，形狀不受限制；

2) 光學質量和均勻性好；

3) 製造方便，成本低廉。玻璃雖有其固有的缺點，但當工作頻率低於100MHz時，仍不失為一種重要的聲光互作用介質。

聲光玻璃的製備方法

玻璃材料製備的一般方法是粘土坩堝熔煉法、鉑坩堝熔煉法和鉑連續直接熔化、直接壓型、直接退火的三D法。其中三D法是目前最先進的方法，具有熔煉成品率高、質量好、成本低的優點。

聲光玻璃的性質及套用

聲光玻璃中碲玻璃是一種亞碲酸鹽的氧化物玻璃，主要組成TeO₂，其次是含有一些重金屬氧化物(如WO₃，PbO)以及適量的助熔劑(如Li₂O)。典型的碲玻璃其熔制工藝與一般光學玻璃相同，通過攪拌消除氣泡和條紋，為防止鉑坩堝的損壞，宜在氧化氣氛下熔融玻璃。

現在使用較多的是碲酸鹽玻璃、重火石玻璃、硫系化合物玻璃和衰減小的石英玻璃。這些玻璃材料的聲光性能與晶體相比要差些，主要是由於玻璃內的無序結構所決定的。因此它限定超音波頻率僅能使用在150MHz以下。但由於聲光玻璃具有以下優點：①聲光特性的實用程度高；②光學均勻性優良；③易於製造廉價的大尺寸製品；④容易成形和研磨。因此在聲光裝置中，還是採用了各種聲光效應玻璃。在透過可見光的玻璃中，碲酸鹽玻璃的品質因數最大，對超音波的吸收較少，所以它是低頻範圍內實用性最大的玻璃。因此，隨著換能器的製造和封接技術的發展，它的套用更加廣泛。石英玻璃的品質因數雖小，但它的聲衰減特別小，光學均勻性又好，所以除作測定M。用的標準介質外，還可作大功率雷射的調製。硫系化合物玻璃具有高折射率和低聲速的特點，品質因數很高，對可見光的透過率低，因而可套用於紅外技術。