光学冷加工光学玻璃
光学冷加工基础知识
外观（接头划伤）抽检/全检（自检、巡检） 目视
砂挂的目的：
保证零件达到抛光前所需要的尺寸精度、表面粗糙度及面形 精度.
磨削工具：
砂挂皿
砂挂机器：砂挂机
主要有：下摆机、SSP、上摆机 LF机、
砂挂工程简介
砂挂方法分：
散粒磨料砂挂（细磨） 金刚石丸片砂挂（高速砂挂）
高速砂挂类型：
成型法：准球心、用成形模具加工。 特点：零件表面的形状和精度是依靠磨具的形状与精
性硬、质轻、透明度好
火石玻璃F（Pb＞3%） 折射率高（nd=1.58~1.95） 色散小 (νd=23~50)
性软、质重、带黄绿色
光学零件概述
光学偏心（C）
➢ C——中心偏差： 光轴与镜片几何轴之偏差，也常用角度表
示ε; 光轴:两轴面中心的连线称为光轴; ➢ 偏心的存在会使系统产生慧差、象散的象差
光学零件概述
光学零件按结构和工艺特点可分为： ➢ 透镜 ➢ 棱镜 ➢ 反射镜 ➢ 分划元件 ➢ 平板元件 ➢ 光楔等
光学零件概述
透镜：
由两个折射曲面或一个曲面和一 个平面所围成的透射体。
作用：改变光线在光路中的运行方向， 使光线产生会聚或发散效果
光学零件概述
按作用功能可分为:正透镜与负透镜(见后) 按表面几何形状可分为
➢ 设计时一般取： △N=(0.1～0.5)N
光学零件概述
光学表面疵病（B）标示：
➢ B—表面疵病符号，只有光学表面用，表示光学表面存在的划 伤、擦痕、破点、麻点、破口等缺陷。
➢ 通常也称外观，国内外大部分使用美国军标，也有用德国标 准的。
➢ 外观的检查均是靠目视在特定环境及光源下进行判断。
光学零件材料简介
光学加工工艺简述
一：光学冷加工工序
2）铣磨： 去除镜片表面凹凸不平 的气泡和杂质，起到成 型作用
一：光学冷加工工序
3）精磨： 将铣磨出来的镜片 的破坏层给消除掉, 固定R值
一：光学冷加工工序
4）抛光： 将精磨镜片在一次抛光,这道工序主要是把 外观做的更好，光洁度在这一步确定下来
一：光学冷加工工序
5）清洗：将抛光过后的镜片表面的抛光粉清 洗干净
1）光学样板： 第一次生产某种球面镜，需要生产它的光学样板及 对板，光学样板一定要保证非常高的精确度
光学样板允许误差 R A级误差 B级误差
0.5~5mm
5~10mm 10~35mm 35~350mm 1000~40000
0.5um
1um 2um 0.02% 0.003%
1um
3um 5um 0.03% 0.005%
8：涂墨或喷黑漆, 为防止镜片边缘反光在其外 圆或未抛光区域涂上一层黑墨，一般使用光 学专用无尘净化黑漆涂笔，但对于一些面积 较大区域则需要专用喷涂工具
一：光学冷加工工序
9：将2个R值相反的镜片用胶将其联合，此步 骤可在步骤8之前或之后作，多数情况下是 正负透镜胶合。一般采用光敏胶胶合。
二.光学冷加工的一些常识
光学加 此步骤一般由材料供应商完成，对于普通镜 片或圆形窗口，光学加工厂收到的一般是圆 柱料，圆柱直径比完工件直径大1~2mm， 光学工厂再对此圆柱进行切割，切成一个个 毛坯片，中心厚度也要比完工件大一些，具 体大多少视光洁度要求而定，此步骤造成的 材料浪费主要由刀口宽度决定
二.光学冷加工的一些常识
2）工装及成盘 第一次生产某种球面镜，除了光学样板，还 需要生产一整套工装，即在铣磨，精磨，抛 光每一步都需要的砣子，精度也越来越高， 在抛光过程用的工装精度最高，工件镶在这 样的工装上，不同R及外径的工件决定最终 成盘数量
光学零件冷加工中防腐蚀方法探讨
光学零件冷加工中防腐蚀方法探讨鉴于光学零件冷加工的过程中，由于受各种环境因素的影响，光学玻璃抛光表面的腐蚀极大的困扰着光学冷加工行业的生产，尤其是近几年来，光学玻璃零件中使用ZK、ZF、LaK、ZBaF这些化学稳定性差的系列产品越来越多，零件表面被腐蚀的现象更加严重，因此探讨光学零件冷加工中的防腐蚀方法、提高光学玻璃抛光表面的抗腐蚀能力就显得极其重要。
本文根据多年来在实际加工过程中摸索出的一些防腐经验并结合有关资料，对光学零件冷加工中防腐蚀方法作简要分析。
标签：光学零件冷加工；防腐蚀；方法简单地说光学零件冷加工也就是对已经熔炼好的光学材料进行切割、铣磨、精磨、抛光、清洗等，在这些过程中，由于受到各工序所用辅料和环境温、湿度的影响，光学玻璃抛光表面的腐蚀现象极其普遍，被腐蚀的比例低则10%以上，高则达到100%，极大地影响光学玻璃的生产和利用。
研究表明，采用临时涂层保护法对易腐蚀的ZF、ZK、ZBaF等玻璃具有比较好的效果。
一、防腐蚀方法的难点因为每种玻璃熔炼时都必须要保证它的光学性能及物理化学性能，因此很难做到用改变玻璃的化学组成来提高玻璃的化学稳定性。
1.以R2O—PbO—SiO2成份为基础的ZF系列稳定性差。
我们知道，硅酸盐玻璃的耐潮性首先决定于二氧化硅的含量，硅氧四面体（SiO4）相互连接程度愈大则稳定性愈好。
若玻璃中碱土金属氧化物（RO）的含量增大，玻璃中硅氧结构网络断裂愈多会使玻璃的稳定性下降。
同样，若玻璃中碱金属氧化物（如R2O）的含量增大则稳定性也会下降。
各种氧化物对玻璃的影响一般可归结为：①SiO2含量增大，玻璃的稳定性强；②R2O含量增加，玻璃的稳定性下降；③RO含量增加，玻璃的稳定性下降。
因此，对以R2O—PbO—SiO2成份为基础的ZF系玻璃来说，其PbO含量可达65～70%，稳定性很差。
2.对以BaO—ZnO—B2O3—SiO2成份为基础的ZK系列稳定性差。
ZK系列对玻璃来说，其Ba含量可45～50%，稳定性很差。
光学冷加工
实验二十五放大镜的制作第一章光学零件制造工艺一般知识1.1 光学零件制造工艺的特点及一般过程制作光学零件的常见材料有三大类，即光学玻璃、光学晶体和光学塑料，其中以光学玻璃，特别是无色光学玻璃的使用量最大。
虽然光学零件的加工按行业划分归入机械加工一类，但由于加工对象的材料性质和加工精度要求显著地不同于金属材料，因而加工工艺上也完全不同于金属工艺而具有特殊性。
1.1.1 光学零件的加工精度及其表示光学零件属于高精度零件。
平面零件的加工精度主要有角度和平面面形；球面零件的加工精度要求主要有曲率半径和球面面形。
高精度棱镜的角误差要求达到秒级。
高精度平面面形精度可达到几十分之一到几百分之一波长。
平面零件的平面性和球面零件的球面性统一称为面形要求。
光学车间一般用干涉法计量，用样板叠合观察等厚干涉条纹（俗称看光圈）。
表示面形误差的光圈数符号是N，不规则性（或称局部误差）符号是△N。
除面形精度外，光学零件表面还要有粗糙度要求。
光学加工中各工序的表面粗糙度如表6-1所示。
光学零件抛光表面粗糙度用微观不平十点高度表示为R2=0.025um，用轮廓算术平均偏差表示为R2=0.025um，用符号表示则为0.008，在此基础上，还有表面疵病要求，即对表面亮丝、擦痕、麻点的限制。
1.1.2 光学零件加工的一般工艺过程及特点光学零件加工的工艺过程随加工方式不同而异。
光学零件的加工方式主要有两类：传统（古典）加工工艺和机械化加工工艺，这里我们只介绍传统加工工艺。
传统工艺的特点主要有：（1）使用散粒磨料及通用机床，以轮廓成形法对光学玻璃进行研磨加工。
操作中以松香柏油粘结胶为主进行粘结上盘。
先用金刚砂对零件进行粗磨与精磨，然后使用松香柏油抛光模与抛光粉（主要是氧化铈）对零件进行抛光加工。
影响工艺的因素多而易变，加工精度可变性也大，通常是几个波长数量级。
高精度者可达几百分之一波长数量级。
（2）手工操作量大，工序多，操作人员技术要求高。
光学冷加工工艺简介
（６）镀膜工序 ，对表面有透光要 求的透镜 ，要加镀 增透膜。球面反
（４）不少产 品的国内市场 主要份额 已被 中国厂家所 占据并保持较 射镜要镀反射膜 有的还要镀其它性质的薄膜 ．依使 用要求 由设计决
大数量 的出口
定 。
以上这些都 为中国光学元件产 业进一步参 与 国际竞 争奠定 了可
球面— —上盘——细磨—— 抛光—— 下盘 ：
（２）高端技术难 以达到 ，而传统光学元件产业竞 争激烈 ，利润低而
第 二 面 上 盘—— 细磨—— 抛 光——下 盘——定 心 磨 边 ——镀
微薄 。
膜 —— 镜片胶 合
（３）ｍ艺技术、核心材料 、关键器件与生产设备 ４个关键因素落后 。
３．结 束 语
我 国光学冷加工的能力在国际上应当是名列前茅的 ．但我们 的生产工 夹磨具要求不那么苛刻 ，适 于多 品种 ，小批量 、精度变化大 的加工工艺
艺却是 比较落后 的。主要表现在以下几个方面 ：
采用 。
（１）不能大批量生产高精度元件。
传统加工工艺过 程 ．以一个 透镜 为例 ，先后依 次经过 以下一些工
初 ，我 国光学制造业进入 了发展的高峰 ，已形成 了很强 的生 产能力 ，并 性 也大 ，通 常是几个 波长数量级 。高精度者可达几百分之一波 长数量
取得 了较为辉煌 的成果
级 。
据不完全统计 ．我 国光学制造能力已达到每年可达 五亿 件以上 。
（２）手 工操作量 大，工序 多，操作人员技术要求高。对机床精 度 ，工
（２）不能制造高精度的特种光学零件。
序 ：
究其原因有很多 ．主要原因如下 ：
（１）毛坯加工 。包括按光学零件图选择合适 的块料 ，切割整平 、划
光学加工部门操作简单资料
一.光学加工基础知识（一）光学玻璃基本知识1.基本分类和概念光学材料分类：光学玻璃、光学晶体、光学塑料三类。
玻璃的定义：不论化学成分和固化温度范围如何，一切由熔体过冷却所得的无定形体，由于粘度逐渐增加而具有固体的机械性质的，均称为玻璃。
光学玻璃分为冕牌K和火石F两大类，火石玻璃比冕牌玻璃具有较大的折射率nd和较小的色散系数vd。
2.光学玻璃熔制过程将配合料经过高温加热,形成均匀的，高品质的，并符合成型要求的玻璃液的过程,称玻璃的熔制。
大致可分为以下几个阶段。
（1）.加料过程-----硅酸盐的形成（2）.熔化过程-----玻璃形成（3）.澄清过程-----消除气泡（4）.均化过程------消除条纹（5）.降温过程-------调节粘度（6）.出料成型过程总之,玻璃熔制的每个阶段各有其特点,同时,它们又是彼此互相密切了解和相互影响的.在实际熔制中,常常是同时或交错进行的,这主要取决于熔制的工艺制度和玻璃窑炉结构特点。
3.玻璃材料性能指标（1）．折射率nd、色散系数vd （2）.光学均匀性（3）.应力双折射（4）.条纹度（5）.气泡度（6）.光吸收系数（7）.抗潮湿、抗酸性能（8）.光学玻璃热性能（二）光学理论基础知识1.光学基本理论我们通常把光学分成几何光学、物理光学和量子光学。
（1）.几何光学光线的传播遵循三条基本定律：（1.1）光线的直线传播定律，既光在均匀媒质中沿直线方向传播；（1.2）光的独立传播定律；（1.3）反射定律和折射定律。
（2）物理光学从光的波动性出发来研究光在传播过程中所发生的现象的学科，所以也称为波动光学。
它可以比较方便的研究光的干涉、光的衍射、光的偏振，以及光在各向异性的媒质中传插时所表现出的现象。
（3）量子光学。
2.光圈概念（1）光圈：光圈被检表面与参考表面干涉产生的条纹数量N叫光圈。
它分为：高光圈：中心高，空气间隙减小（加压）时，条纹从中心向边缘移。
低光圈：中心低，空气间隙减小（加压）时，条纹从边缘向中心移。
光学冷加工常见不良与分析
造成表面粗糙的原因有多种，如刀具磨损、切削液不充分、切削速度过快或进 给量过大等。为解决这一问题，应定期检查刀具状态，保证切削液充足且均匀 供给，适当调整切削速度和进给量。
划痕
总结词
划痕是光学冷加工中常见的问题，表现为工件表面出现明显 的划痕，影响光学性能。
详细描述
划痕的产生通常是由于切削过程中刀具与工件摩擦产生高温 ，导致刀具磨损或工件表面氧化。为解决这一问题，应选用 优质刀具，控制切削温度，适当调整切削液的浓度和流量。
03 不良现象原因分析
表面粗糙的原因
砂轮粒度不适当
砂轮粒度过粗或过细， 导致表面粗糙度增加。
砂轮硬度不适当
砂轮硬度过高或过低， 影响磨削效果，导致表
面粗糙。
冷却液使用不当
冷却液不足或选用不当， 无法有效降低磨削热和 冲刷表面，导致表面粗
糙。
磨削参数不适当
磨削深度、进给速度等 参数设置不当，影响磨 削效率和表面粗糙度。
06
详细描述
定期检查研磨机和抛光机的工作状态，确保其 工作正常、稳定，避免因设备故障导致表面划 伤或产生划痕。
裂纹的解决对策
总结词
选用适合加工材料的刀具材料
详细描述
根据加工材料的性质和要求，选择适合的刀具材料，以减 小切削力和切削热，从而减少裂纹的产生。
总结词
控制切削速度和进给量
详细描述
在加工过程中，合理控制切削速度和进给量，避免因切削 参数不当导致工件表面产生裂纹。
VS
详细描述
变形可能是由于切削过程中工件受热不均 、冷却不充分或装夹方式不当等原因造成 的。为解决这一问题，应采用合适的装夹 方式，保证工件受热均匀，同时加强切削 液的冷却作用。
光学镜片冷加工镀膜膜系案例
光学镜片冷加工镀膜膜系案例近年来，光学镜片冷加工镀膜膜系技术得到了广泛的应用和推广。
本文将以一个实际案例来说明这种技术的具体应用过程和效果。
这个案例发生在光学设备制造公司，该公司生产的光学镜片广泛应用于各种仪器设备中。
由于光学镜片在使用过程中容易受到污染和划伤的影响，因此需要进行冷加工镀膜膜系处理来增加其表面的硬度和耐磨性。
首先，该公司将光学镜片送交给专业的冷加工设备供应商。
该供应商拥有先进的冷加工设备和技术团队，能够根据客户的要求进行镀膜膜系处理。
在这个案例中，客户要求镀膜膜系的主要目的是增加光学镜片的硬度、耐磨性和光学性能。
然后，供应商将光学镜片进行前处理，包括清洗、除油、去污等工序。
这些工序的目的是将镜片表面的杂质和污渍完全清除，以确保后续的镀膜膜系处理能够得到最佳的效果。
接下来，供应商将光学镜片放置在冷加工设备中进行真空镀膜膜系处理。
该设备采用了先进的离子镀膜技术，能够在低温下对镜片表面进行镀膜处理。
镀膜过程中，通过控制设备参数和使用特定的镀膜材料，能够在镜片表面形成一层硬度较高的保护膜。
在此案例中，供应商采用了氮化硅和氧化硅等材料进行镀膜处理。
氮化硅可以提高镜片的硬度和耐磨性，氧化硅则可以提高镜片的抗污染性能。
经过一系列的镀膜处理，光学镜片的表面质量得到了明显的改善，不仅硬度和耐磨性得到了提高，而且抗污染性能和光学性能也大大改善。
最后，供应商将处理完的光学镜片进行严格的质量检测。
通过对镜片的硬度、耐磨性、光学性能等方面进行测试和评估，确保其质量符合客户的要求。
综上所述，光学镜片冷加工镀膜膜系技术在光学设备制造行业具有重要的应用价值。
通过该技术的处理，能够大幅度提高光学镜片的硬度、耐磨性和光学性能，延长其使用寿命，并且能够有效地防止镜片表面的污染和划伤。
这种技术不仅提升了光学设备的质量和性能，也提高了客户对产品的满意度。
光学玻璃材料知识
313nm，着色度λ80/λ5为37/31
化学性能——抗潮湿大气作用稳定性 RC（S）（表面法）
根据对潮湿大气作用旳稳定性，分为三级： 1级—在温度50℃，相对湿度80%旳条件下，玻
璃抛光表面形成水解斑点旳时间超出20H； 2级—在相同试验条件下，形成水解斑点旳时间
在5～20H之间； 3级—在相同试验条件下，形成水解斑点旳时间
每类玻璃中根据比重大小分为重冕(ZK)、轻冕(QK)、 重火石(ZF)、轻火石(QF)。
根据具有氟、磷、钡、镧、钛等旳化合物而分为氟 冕(FK)、磷冕(PK)、钡冕(BaK)、镧冕(LaK)、特冕 (TK)、钡火石(BaF)、镧火石(LaF)、重钡火石 (ZBaF)、钛火石(TiF)、和特种火石(TF)。
级别
Δnmax
H1
±2×10-6
H2
±5×10-6
H3
±10×10-6
H4
±20×10-6
质量指标——应力双折射
1、中部应力
玻璃毛坯应力双折射以最长边中部单位长度上旳光程差δ表达，按GB/T 7962.5要
求旳测试措施进行测量，分为5级，见下表
级别
1 1a 2 3 4
玻璃中部光程差δ（nm/cm）
对无铅、砷、镉及其他放射性元素旳玻璃牌号，用 “H-”作为前缀来表达。
光学性能——折射率
光学下班折射率按下列谱线，给出5位小数旳 折射率：
汞紫外线 汞紫线 汞蓝线 镉蓝线 氢蓝线 汞绿线 氦黄线 镉红线 氢红线
光谱线
I
h
g F′ F
e
d C′ C
元素 Hg Hg Hg cd H Hg He cd H
光学性能——应力光学系数B
玻璃中旳机械应力会造成光产生双折射，应力 光学系数表达有效应力与应力双折射产生旳光 程差之间旳关系：
光学玻璃加工工艺流程
光学玻璃加工工艺流程
朋友！今天来跟您唠唠光学玻璃加工这档子事儿。
您知道吗，我在这行都混了 20 多年啦！
咱先说说这开头啊，选料可太重要啦！就像做饭得选好食材一样。
我刚开始的时候，就选错了料，那叫一个惨哟！后来才慢慢长了记性。
然后呢，就是切割。
这切割可讲究了，力度、角度都得拿捏好，不然就容易出岔子。
我记得有一次，我那同事小李，切得歪歪扭扭的，被老板好一顿骂，哈哈！
说到研磨，哇，那可是个细活。
得一点点来，急不得。
有一回，我心急了，结果磨得不平，唉，又得重新来。
抛光这一步也不简单呐！得把那玻璃抛得亮晶晶的，像镜子一样。
我跟您说，我曾经为了达到那个效果，可真是费了老劲啦！
还有啊，清洗的时候可得小心，别把玻璃给弄花了。
我记得好像有一次，我不小心用了太大力气，差点把一块好玻璃给毁了。
这中间的过程，每一步都得小心谨慎。
有时候我也会想，如果能有个机器一下子就搞定所有步骤该多好，哈哈，我是不是在做梦啊？
对了，跟您说个有趣的事儿。
之前听说有个厂，加工出来的光学玻璃居然能当镜子用，还上了新闻呢！
我这又扯远啦！光学玻璃加工这活儿，得有耐心，还得细心。
我刚开始那会，也是摸不着头脑，慢慢琢磨才搞明白的。
您要是干这行，可得加油哟！
这就是我给您唠的大概流程，您觉得咋样？。
光学冷加工-光学玻璃
2021/6/16
2
2.光学材料的种类
通常有四大类：
• 光学玻璃（无色光学玻璃、有色光学玻璃）应用最广泛 • 光学塑料（有机高分子聚合物 : 合成树脂、天然树脂） • 光学晶体（天然晶体、人造晶体：偏振光晶体；旋光晶体、
激光晶体、电光、 声光、变频、闪பைடு நூலகம் ）
• 特种光学材料（光学陶瓷、微晶玻璃、梯度折射率材料（碱
• d、F、C分别表示587.56nm（氦）、 486.13 （氢）nm、 656.27nm（氢）波长
• nd 、nF、 nC分别表示不同波长下的折射率
• nF-nC表示中部色散（也称主色散）
• 色散系数νd，也称阿贝数
2021/6/16
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12.光学玻璃主要性能
（2）化学性能
a耐潮湿稳定性
• 是指光学玻璃抗水气、CO2、SO2等潮湿大气的侵蚀能力
• 侵蚀过程：玻璃表面某些离子吸附空气中的水分子，水分子以OH-1离子基 团形式覆盖在表面，并不断吸收其它水分子或其它物质，形成几十个分子 厚的薄层，玻璃表面的碱金属氧化物，就会和水膜作用变成碱金属氢氧化 物的溶液，并进一步吸收水分，使玻璃表面受到破坏，产生“白班”或 “雾蚀”等变质层
• 实践表明：水气比水溶液对玻璃具有更大的侵蚀性+开始都是以离子交换 为主的释碱过程+后期碱的浓度增大，水溶液对碱有稀释作用，水气却不 能，浓度大到一定是就过渡到以破坏玻璃网络结构为主
• 分子之间普遍存在着范德华力，是一种非化学性的弱的相互作用 力，通常称为分子键（范德华键）
• 某些化合物中，氢原子能与分子内或其它分子中的原子之间形成 氢键。
• 固体按照质点在三维空间的排列状态：晶体、非晶态 （无定形态）物质 、微晶态物质、多晶态物质
光学冷加工基础知识
R1=+79.48
(6.62) (3.94) R0.3
R2=+38.1
?39.7±0.005 (?37.1)
B
A
4.82-0 0.02
注：
1.8±0.05
1、R1面镀多层膜镀膜规格如下： R<0.5 % at 400-600nm R<1.0 % at 700 nm R2面镀AL2O3,λO=500±30nm
在加工光学零件时，需要为光学
零件预备加工所用的材料，常
称为毛坯料，硝材。
粗平图
C0.3
C0.3
板料
毛
条料
R1=∞
R2=∞
坯 料
粗平料
型料
型料图
C0.4
C0.4
R1=+83
R2=+36
?40.9--00..3083
4.荒折工程简介
荒折目的（）开球）
将毛坯料在荒折机上进行荒折粗加工，将零件切削出与公称 球面较为 接近的球面，为零件的砂挂做好准备。
5、裂边要求：
R1、R2面：0.2
6、一般公差：±0.1，角度公差：±1°
7、椭圆、锥度必须在外径公差内
8、部品中禁止使用ROHS及CSE04011禁止物质
记号 日 期
1
08-6-19
2
3
4
5
6
7
承认
订 误记
审核
正内容
担 当确 认 胡海涛
材质
nd υd
NBFD15
1.80610±50 33.3±0.3
双凸透镜 双凹透镜 平凸透镜 平凹透镜 弯月透镜
光学零件概述
90度
180度
光学冷加工行业的定义
光学冷加工行业的定义光学冷加工行业主要生产光学元器件，为光学仪器、光电子图像信息处理产品等的下游行业提供镜片、镜头等光学元件，在整个产业链构成中处于生产半成品的中间环节。
图1－1－1：光学冷加工行业的产业链构成光学冷加工的主要工艺有压型、切削、铣磨、精磨、抛光、磨边、接合、镀膜等。
行业下游的最终产品包括数码相机、拍照手机、扫描仪、投影仪、背投电视、DVD机、条形码阅读机等光学仪器和光电数码产品。
光学冷加工主要为其下游产品加工光学镜片，从材质上区分，有玻璃和塑胶两大类。
玻璃镜片分为平面镜和透镜两大类，其中平面镜包括平板玻璃和棱镜，透镜则包括了球面镜和非球面鏡。
目前国内企业的非球面镜加工尚处于起步阶段，仍以玻璃球面镜为主流产品。
根据下游产品的不同种类，光学球面镜片依照口径规格不同分成以下几大类：表1－1－1：光学球面镜片主要分类行业特点：资金、技术和劳动密集型行业资金密集型：光学冷加工行业的固定资产投入主要用于生产加工设备的购置，增加设备是产能提升的前提之一，设备等固定资产投入通常占总投入的70%-80%。
技术密集型：光学冷加工行业的技术含量较高，工艺技术和生产管理水平直接影响产品质量和良品率高低，决定了企业在市场竞争中的成本优势，并对产能规模提升形成制约。
劳动密集型：光学冷加工行业生产自动化程度不高，许多环节需人工操作，各工序要求精细，需要大量熟练掌握工艺技能的操作人员。
行业的国际间产业结构调整趋势全球光学冷加工业的最顶端技术主要掌握在日本、美国和德国厂商手上，其中日本掌握了全球光学冷加工技术的主要来源。
随着近10年以来现代光电技术的大发展，光学技术发达国家纷纷调整自身产业结构和产业发展方向，逐渐退出传统光学加工领域，向现代、高端光电产品的制造、研发集中；台湾、中国大陆则逐渐成为全世界光学冷加工的制造中心。
德国：具有雄厚的光学工业基础，在光学冷加工方面具有高水平、高精度优势，蔡司镜头和来卡相机代表了世界传统光学加工和相机制造技术的最高水准。
光学冷加工的基础介绍
光学冷加工的基础介绍摘要：本文介绍了光学冷加工的含义、特点并简单介绍了相关的一些产品，机器及其图形，本文详细论述了光学冷加工的加工过程（以球面透镜的加工为例）以及当前我国光学冷加工所存在的问题和提出了发展对策，并指出光学冷加工工艺对社会的重要性。
关键词：光学冷加工，球形透镜，毛坯加工，抛光。
Abstract: This article describes the meaning and the characteristics of the optical cold Processing, introducing a number of related products, machinery and graphics, briefly. The paper also discusses the process cold optics in details (spherical lens processing as an example)，and refers to the questions in our country ’s optical cold Processing, Including the method of development, the importance of the optical cold Processing technology is also pointed out.一、光学冷加工的含义光学仪器制造已是一门古老的工程技术，照相机、望远镜及其显微镜等各种光学仪器中的光学零件(透镜，棱镜等)在加工过程中，不产生高温及高温反映或高温现象而又可以达到通过高温热加工的加工效果就称为“光学冷加工”。
下面是几种光学冷加工的产品：二、光学冷加工的特点1、光学冷加工与一般的机械加工有根本的区别，这些差别是由被加工材料的性能特殊及零件要求特别高的精度和光洁度所决定的.由于零件是以玻璃为原材料，它具有很高的硬度和脆性，因此，必须用比玻璃还硬的金刚砂或金刚钻来加工玻璃。
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6.物质的微分相与微晶态物质
• 物质的分相：物质在变化过程中，内部质点发生迁移，使某 些组成发生偏聚，形成内部质点结构不同（即化学成分不同） 的两个区域
• 物质的分相区域在纳米至几百纳米的区域范围属于微分相
• 在无定形态物质中由于微分相的结果，内部质点形成纳米级 微小晶态结构的区域，这个区域称为微晶体（简称微晶）， 或称晶子
• 这种内部具有微晶体的无定形物质称为微晶态物质。介于无 定形态和晶态物质之间的物体，如玻璃、微晶玻璃
玻璃是在无定形物质中含有微小晶态结构比较小和比较少的微 晶物质，其中微晶大小约0.7~2.0nm，微晶含量约10%~20%
微晶玻璃是在无定形物质中含有微小晶态结构比较大和比较多 的微晶物质，微晶大小约0.1~1.0um，微晶含量大于50%，典 型：95%~98%
间通过共用电子对方式形成作用）、金属键（金属中运动的自由 电子能吸引所有阳离子，使它们之间紧密的结合）
• 分子之间普遍存在着范德华力，是一种非化学性的弱的相互作用 力，通常称为分子键（范德华键）
• 某些化合物中，氢原子能与分子内或其它分子中的原子之间形成 氢键。
• 固体按照质点在三维空间的排列状态：晶体、非晶态 （无定形态）物质 、微晶态物质、多晶态物质
3.固态物质
• 固体是指其内部组成的质点（原子、离子、分子）在 三维空间的排列是固定不变的物质
• 质点在物质内部空间固定不变的排列，是质点间的微 观作用力使它们处于平衡位置，形成稳定的结构，原 子的这种维系力称为键，
• 以化学结合力相维系时，称为形成了化学键，由于原 子得失电子的能力不同形成相互不同的化学键，典型 的化学键有离子键（正负离子相互形成吸引）、共价键（原子
7.玻璃的结构
现代玻璃结构理论：
• 玻璃内部质点之间的结合，以玻璃形成体阳离子（如Si+4、 B+3、P+5等），与氧离子在玻璃中形成配位关系，组成了多 面体（通常是硅氧四面体），各个多面体之间通过顶角相互 连接，形成向三维空间发展的连续的无规则的网络体结构； 一些阳离子（如Na+、K+等）与氧离子也有一定的配位关系， 统计分布在无序的网络空间中称为玻璃网络外体。
• 各类氧化物的含量不同，形成玻璃的结构和性质不同
• 光学玻璃的光学常数nd和nf-nC与化学成分有加 和关系：nd=ΣPi•ndi/Si / ΣPi/Si ； nf-Nc= ΣPi• （ nf-nC ）i/Si / ΣPi/Si （Pi含量，Si修正系数）
9.玻璃的特征
• 各向同性：玻璃的物理化学性质在各个方向都是相同 （进程有序， 远程无序 统计均质结构 宏观上 均匀结构）
4.晶体
• 晶体：其内部质点（原子、离子、原子团、分 子）在 三维空间里成周期重复排列。
• 自然界绝大多数物质—晶体（岩盐、砂子、金 属、食盐、冰糖、明矾、冰、云母、水晶等等）
• 根据键性的不同分：离子晶体（盐）、共价晶 体（金刚石）、金属晶体、分子晶体、氢键型 晶体（含有氢键的矿物晶体、冰）
• 晶体的特性；整齐规则的外形、具有固定的熔 点（固体加热、温度上升达到一定温度时开始溶化，在没有全
• 网络体结构中一定的近程区域存在一些微晶结构，即微晶分 散在无定形区域中，从微晶到无序的过渡是逐步形成的，无 明显的界线，微晶中心区域有序程度最高，离中心愈远，有 序程度愈低，不规则程度也愈显著。这种现象也称为近程有 序
• 近程：指物质的原子或离子周围的范围一般小于 2nm微观尺 度， 1.0～1.5nm相当于2-4个多面体的有规则排列。非近程区 域 大于2nm微观尺度
2.光学材料的种类
通常有四大类：
• 光学玻璃（无色光学玻璃、有色光学玻璃）应用最广泛 • 光学塑料（有机高分子聚合物 : 合成树脂、天然树脂） • 光学晶体（天然晶体、人造晶体：偏振光晶体；旋光晶体、
激光晶体、电光、 声光、变频、闪烁 ）
• 特种光学材料（光学陶瓷、微晶玻璃、梯度折射率材料（碱
金属硅酸盐经离子交换技术制成）、光学液体、光学纤维、红外 玻璃（锗玻璃、锗砷硒）、激光玻璃（氟磷酸盐材料）、光记忆 玻璃（硫化物）光着色材料（掺杂卤化银）、电着色材料（氧化 钨）、旋光玻璃（含铈磷酸盐玻璃）、声光玻璃（含铅碲化物）、 低熔点玻璃（转变温度330度）
部溶化之前，继续加热，温度不再上升。供给热量都用于固体向
液态转化热量全部变成液态后，继续加热，温度又会上升）、 各向异性（物理性质从不同方向测定时不同）、具有最小
内能是一个稳定的结构
5.非晶态（无定形态）物质
• 也称非晶体：是指其内部质点在三维空间排列 成无序状态的物质。如沥青、橡胶、塑料
• 特性：无固定的外型状态（无定形态）、无固 定的熔点（加热过程逐渐变软，最后变成液体）、各向 同性
8.玻璃的化学成分
• 玻璃是由多种化合 物形成的含有微晶 体的网络状固体
• 氧化物玻璃多是以 氧化物为主。玻璃 网络体由 A2O3/AO2/A2O5型 氧化物构成，如 SiO2（硅）、B2O3、 P2O5、As2O3、 Al2O3、Ta2O5；网 络外体由A2O/AO型 氧化物构成，如 பைடு நூலகம்a2O、K2O、CaO、 PbO、BaO。
折射率、硬度、热膨胀系数、导电系数、弹性模数
• 介稳性（亚稳性）：玻璃内部具有较高的内能却处于相对稳定的 状态（玻璃形成过程并没有放出内部的全部热量，比同成分的晶 态物质含有较高的内能；玻璃有放出这部分内能向晶态转变的可 能，即析晶倾向，处于热力学不稳定状态，但玻璃具有很高的黏 度，阻碍玻璃向晶态转变，仍然是比较 稳定的状态
光学玻璃
1.光学材料的概念
• 是指能够制造成光学零件并应用于光学系统中， 和光直接进行相互作用的物质
• 广义讲：所有的物质都和光有相互作用
• 狭义讲：应用于光学系统中对光信息进行处理 的材料
• 更简要讲：能够对光具有高透射或高反射特性 或对光信息具有改变作用的材料
如对光的振幅（光强）、相位、频率、波长（红外光 0.7~300um，可见光 380~680nm，紫外光30~380nm）、 速度 （c=2.99792458m/s）、振动态（偏光、旋光） 、传输方向、光子数