玻璃着色机理及其在光学元件中的应用

黄永刚1,2,3，李莞林1,石攀1,4,焦朋1,独雅婕1,王云1,付杨1,褚淼1,张洋1,5,贾金升1,3（1.中国建筑材料科学研究总院有限公司玻纤研究院；2.中国建筑材料科学研究总院有限公司特种光电玻璃行业重点实验室；3.中国建筑材料科学研究总院有限公司玻璃基功能材料技术创新中心；4.中建材光芯科技有限公司；5.中建材光子科技有限公司）

摘要：玻璃着色是光与无序网络相互作用的结果，受成分、价态、局域结构、纳米相及缺陷态多尺度耦合控制。本文在梳理传统经验分类的基础上，系统归纳离子、分子、胶体、色心及结晶等主要着色机制，阐明玻璃基体酸碱性、氧化还原条件与微观结构对吸收峰位置和色度的调控规律；从光场、热场、电化学场及高能辐照四类外场出发，讨论曝光感光过程、电致变色、热诱导纳米晶与胶体、辐照色心演化等过程的时程特征与可逆性；结合透镜表层黑化、光纤传像吸收层制备、滤光与彩色光学玻璃选型等案例，分析色度均匀性、高温辐照稳定性等工程瓶颈。最后本文展望了着色玻璃的演进方向：结合机器学习与大数据进行配方与工艺的快速反演设计；加强与超表面制造、半导体量子点等技术的交叉融合，使着色玻璃从单一显色材料转变为光学调控、显示与感知一体化的多功能智能载体。

关键词：玻璃着色； 色心； 离子掺杂； 胶体； 电子跃迁； 辐照着色