摘要：基于127μm的高纯度石英(99.9997%)基底设计了共面波导(CPW)、微带环形谐振器(MRR)结构,通过测试得到在40~110 GHz的频率范围内,CPW线的平均插入损耗在0.096~0.176 dB/mm之间。此外,采用MRR方法提取了石英的相对介电常数和损耗角正切值,该石英基底在V波段和W波段的相对介电常数分别介于3.7~3.85和3.85~4之间,损耗角正切值在V波段约为0.004,在W波段介于0.004~0.006之间。通过与其他基底性能对比表明,该高纯度石英具有良好稳定的电性能,其在设计高性能无源和封装结构方面具有一定的潜力。

摘要：石英玻璃被广泛运用于航空航天、医学探测、光学成像等方面的光学仪器中,其光学性能是仪器设计时必须考虑的关键因素之一。热光系数作为重要的光学性能参数,其改变会影响光学元件成像的质量以及探测精度,因此石英玻璃热光系数的精确测量对仪器设计及校准十分必要。本文以单模无源石英光纤作为测量对象,提出一种基于全光纤激光自混合干涉技术的石英玻璃热光系数测量方法。实验将纯石英单模光纤作为干涉系统外腔,与光纤激光器熔接,构成全光纤封闭式激光自混合干涉热光系数测量系统。通过高温加热箱给定固定温度范围,利用干涉条纹计数法对石英玻璃热光系数进行解算。实验结果表明,系统对热光系数的分辨率可达到1.6329×10^(-7)/(0.1℃)。此研究结果为进一步开展石英玻璃热光系数的测量以及光纤激光器的自混合干涉应用研究奠定了基础。

摘要：热光系数是描述热光效应的基本物理量之一。目前热光系数的常见测量方法是干涉法和光谱法,但均需复杂的实验设计和较高的仪器成本。为此,提出了一种基于衍射原理测量石英玻璃热光系数的方法,仅采用一台分光计即可实现石英玻璃热光系数的测量。通过测量石英光栅的第三级衍射光栅光谱随温度的漂移曲线,得到石英玻璃热光系数1.092×10^(-5)/K,与石英玻璃热光系数理论值1.0×10^(-5)/K非常接近。

摘要：用于制造石英玻璃真空腔的低温键合技术受到了广泛的重视。该技术基于氢氧化物催化玻璃表面的水解/脱水过程,通过在键合界面之间形成硅酸盐三维网状结构实现键合,是一种高强度、高精确性、可靠的室温键合方法。本文简述了国际上低温键合技术的研究动态,对石英玻璃低温键合技术的工作原理进行了阐述,并设计了石英玻璃低温键合的详细实施步骤。通过对键合溶液浓度、键合过程、加速固化方法等关键工艺参数的分析和研究,实现了石英玻璃的低温键合,键合强度超过2.88 MPa,而键合界面与光胶一样均匀、透明。利用低温键合技术形成石英玻璃真空腔,漏率优于5×10-10

摘要：为了实现玻璃上的高效快速打孔,研究了使用长脉冲激光在石英玻璃上打孔的方法。通过在玻璃表面镀制ZrO2,解决了石英玻璃对1 064 nm激光吸收弱的问题。使用脉宽为1 ms、波长为1 064 nm的Nd∶YAG激光在石英玻璃上打出了深为1.55 mm的锥形孔。研究了激光打孔的能效比,结果显示,当激光的能量密度为6.8 kJ/cm2左右时,打孔的效能比最大,并分析了可能的原因。根据膜层及基底的吸收系数随温度增加而增加的特性,分析了形成锥形深孔的机理。采用在玻璃的双面都增加吸收层的方法,在玻璃上加工出柱状通孔。最后,分析和讨论了吸收层的热学性质和光学性质对打孔的影响,为提高打孔效率提供了设计方案。实验结果表明,使用单脉冲ms激光能够高效地在玻璃上打出小深孔,为提高玻璃打孔效率提供了新的思路。

摘要：目的研究石英玻璃剪切增稠抛光(STP)过程中,不同抛光参数对材料去除率及表面粗糙度的影响,提高石英玻璃表面质量,并优化工艺参数。方法基于田口法设计实验,以材料去除率、表面粗糙度为评价指标,分析抛光速度、磨粒浓度和抛光液p H值三个关键参数对石英玻璃STP抛光效果的影响。通过信噪比评估实验结果,采用方差分析(ANOVA)法计算各因素的权重,并得出最优工艺参数组合。结果抛光液p H值对Sa的影响最大(41.85%),其次是磨粒浓度(39.06%)和抛光速度(19.09%)。磨粒浓度对材料去除率(MRR)的影响最显著(63.78%),其次是抛光速度(28.81%)和抛光液p H值(7.41%)。在优选的抛光参数组合(抛光速度100 r/min,磨粒质量分数12%,抛光液p H=8)下,石英玻璃在抛光8 min后,表面粗糙度Sa从(110±10) nm降低到(1.2±0.3) nm,MRR达到165.2nm/min。结论在优化工艺参数下进行剪切增稠抛光,可有效去除石英玻璃表面划痕,提高石英玻璃表面质量。剪切增稠抛光可应用于石英玻璃平面及曲面抛光。

摘要：应用分离式霍普金森压杆(SHPB)加载装置,对直径为8.30、11.68、15.42、17.50 mm的石英玻璃珠开展了冲击速度为5.6~11.5 m/s的双玻璃珠系动态破碎实验。利用高速摄影技术记录双玻璃珠在动态冲击下的破碎过程,结合透射载荷-位移曲线以及破碎产物的粒度分析结果,探讨了石英玻璃双颗粒在冲击下的破坏机制。结果表明:由于双颗粒系中载荷的不均匀特性,两个玻璃珠的破碎具有时序特征,随冲击速度的增加而改变;玻璃珠的冲击破碎源于接触部位局部的Hertz裂纹扩张和裂纹系的扩散,而不是通常认为的贯穿性的斜裂纹体系;瞬态红外测温揭示了玻璃珠冲击破碎的两种主要机制和临界破碎扩散阻力的存在。研究结果对认识脆性颗粒介质的动态破坏机制具有良好的参考意义。

摘要：应用飞秒激光在石英玻璃内部烧蚀微结构时,微结构的长度与宽度方向的二维几何尺寸可由加工程序严格保证。然而,微结构的深度信息无法在线测量,使得微结构深度方向的几何尺寸的烧蚀成了飞秒激光烧蚀加工中的技术难题。为了激励学生探索烧蚀深度解决方案,设计了飞秒激光烧蚀功率与烧蚀深度标定实验,通过实验获得特定烧蚀功率下对应的玻璃内部激光脉冲烧蚀深度。利用飞秒激光烧蚀区(laser ablation volume,LVA)理论,提出了同时改变激光束在X方向及Z方向的位移,使激光焦点沿着与石英玻璃表面呈45°角方向运动。此时,激光束在玻璃表面烧蚀带的长度就等于激光脉冲的烧蚀深度,从而巧妙地获得了特定功率下的烧蚀深度。利用2 mm和10 mm厚的石英玻璃进行烧蚀实验,验证了实验提出的烧蚀方法的有效性,获得了石英玻璃内部预定的烧蚀几何尺寸。

摘要：借助石英材质的长柄v型玻璃管，设计了有一定难度的“铁粉与水蒸气反应”、“木炭还原氧化铜”、“一氧化碳还原氧化铁”、“碳酸钙高温分解”等四个高温条件下的中学化学改进实验，达到了实验简约、操作简便、现象明显、成功率高、结论可靠的实验教学效果。

摘要：为了配制适用于JGS1光学石英玻璃超声波精细雾化抛光的特种抛光液,以材料去除率和表面粗糙度为评价指标,设计正交试验探究抛光液中各组分含量对雾化抛光效果的影响,并对材料去除机制进行简要分析。结果表明:各因素对材料去除率的影响程度由大到小分别为SiO_(2)、pH值、络合剂、助溶剂和表面活性剂,对表面粗糙度影响程度的顺序为SiO2、表面活性剂、pH值、助溶剂和络合剂;当磨料SiO_(2)质量分数为19%,络合剂柠檬酸质量分数为1.4%,助溶剂碳酸胍质量分数为0.2%,表面活性剂聚乙烯吡咯烷酮质量分数为0.9%,pH值为11时,雾化抛光效果最好,材料去除率为169.5 nm/min,表面粗糙度为0.73 nm;去除过程中石英玻璃在碱性环境下与抛光液发生化学反应,生成低于本体硬度的软质层,易于通过磨粒机械作用去除。使用该抛光液进行传统化学机械抛光和雾化化学机械抛光,比较两者的抛光效果。结果表明:两者抛光效果接近,但超声雾化方式抛光液用量少,仅为传统抛光方式的1/7。