[科普中国]-声光玻璃

声和光是两类完全不问的振动，声是机械振动，而光是电磁波。这两类振动可以相互作用，使光按一定方向通过输入超声波的介质，以使光发生衍射、反射、会聚或使光频移动。这种光被介质中超声波衍射或散射的现象称为声光效应。具有声光效应的玻璃叫声光玻璃。

声光玻璃材料要求(1)光弹性系数大、折射率高，有些条件是矛盾的，如用于激光偏转器时，为获得高偏转速度，材料的声速要大，但为使偏转点的数目增多，则要求声速要适当小些。此外，材料的超声波吸收系数要小。

(2)在使用的波长范围内，光的吸收系数要小，这也是绝大多数光电功能材料的共同要求。

(3)声光材料能制成大的光学均匀的元件，声速随温度变化要小，化学稳定性要好等。最好能做出性能与温度无关的玻璃材料，这也是众多光电器件的希望。

(4)玻璃的热稳定性要好。玻璃作为声光材料易制得大尺寸的制品，且加工容易、成本低廉。1

声光玻璃的特性玻璃材料的声光优值不如晶体，声衰减也较大，但有下列优点：

1) 体积可做得很大，形状不受限制；

2) 光学质量和均匀性好；

3) 制造方便，成本低廉。玻璃虽有其固有的缺点，但当工作频率低于100MHz时，仍不失为一种重要的声光互作用介质。

声光玻璃的制备方法玻璃材料制备的一般方法是粘土坩埚熔炼法、铂坩埚熔炼法和铂连续直接熔化、直接压型、直接退火的三D法。其中三D法是目前最先进的方法，具有熔炼成品率高、质量好、成本低的优点。2

声光玻璃的性质及应用声光玻璃中碲玻璃是一种亚碲酸盐的氧化物玻璃，主要组成TeO2，其次是含有一些重金属氧化物(如WO3，PbO)以及适量的助熔剂(如Li2O)。典型的碲玻璃其熔制工艺与一般光学玻璃相同，通过搅拌消除气泡和条纹，为防止铂坩埚的损坏，宜在氧化气氛下熔融玻璃。

现在使用较多的是碲酸盐玻璃、重火石玻璃、硫系化合物玻璃和衰减小的石英玻璃。这些玻璃材料的声光性能与晶体相比要差些，主要是由于玻璃内的无序结构所决定的。因此它限定超声波频率仅能使用在150MHz以下。但由于声光玻璃具有以下优点：①声光特性的实用程度高；②光学均匀性优良；③易于制造廉价的大尺寸制品；④容易成形和研磨。因此在声光装置中，还是采用了各种声光效应玻璃。在透过可见光的玻璃中，碲酸盐玻璃的品质因数最大，对超声波的吸收较少，所以它是低频范围内实用性最大的玻璃。因此，随着换能器的制造和封接技术的发展，它的应用更加广泛。石英玻璃的品质因数虽小，但它的声衰减特别小，光学均匀性又好，所以除作测定M。用的标准介质外，还可作大功率激光的调制。硫系化合物玻璃具有高折射率和低声速的特点，品质因数很高，对可见光的透过率低，因而可应用于红外技术。3

本词条内容贡献者为:

王宁 - 副教授 - 西南大学