vidrio óptico

El índice de refracción indica el poder refractivo de un vidrio, es decir, su capacidad para desviar los rayos de luz en mayor o menor medida. Esta desviación se deduce de la ley de Descartes . El índice de refracción es una magnitud que depende de la longitud de onda, lo que provoca aberraciones cromáticas en un sistema al refractar los rayos en mayor o menor medida según su longitud de onda . Este es el fenómeno que se observa cuando la luz se descompone mediante un prisma. Varias leyes han aproximado esta relación con la longitud de onda, en particular la ley de Cauchy y la ecuación de Sellmeier .

El índice de refracción de un vidrio se indica para la línea amarilla conocida como línea d del helio (denotada entonces como _nd ) o para la línea verde e del mercurio (denotada entonces como _ne ), según el uso y los dos estándares principales utilizados. ^{[ 10 ] [ 11 ] [ 12 ]}

La dependencia del índice de refracción con la longitud de onda requiere una medida de la dispersión del vidrio, es decir, la diferencia de desviación entre dos longitudes de onda. Un vidrio altamente dispersivo desviará las longitudes de onda cortas en gran medida, pero las longitudes de onda largas en menor medida. La medida de la dispersión es el número de Abbe , o constricción. La dispersión principal es la diferencia nF-nC (líneas de helio) o nF'-nC' ( líneas de cadmio ), y las constricciones para las mismas líneas que el índice de refracción se deducen mediante${\textstyle \nu _{d}={\frac {n_{d}-1}{n_{F}-n_{C}}}}$y${\textstyle \nu _{e}={\frac {n_{e}-1}{n_{F}'-n_{C}'}}}$Un número de Abbe alto significa que el vidrio no es muy dispersivo, y viceversa.

Las lentes se suelen dividir en dos grupos con los nombres genéricos de crown y flint , que se refieren respectivamente a lentes de baja dispersión y bajo índice de refracción, y a lentes de alta dispersión y alto índice de refracción. Normalmente, la distinción se hace alrededor de ν _d =50: las lentes por debajo de este valor son flints, las demás son crowns. ^{[ 10 ]}

Estos dos parámetros son suficientes para diferenciar entre lentes: dos lentes con nd _y νd _iguales son idénticas. Los vidrios se representan en el llamado diagrama de Abbe, un gráfico con abscisa nd y ordenada νd _, donde cada vidrio se representa mediante un punto en el gráfico.

Los vidrios de óxido presentan un rango de n _d de 1,4 a 2,0 y ν _d de 20 a 90, siendo el SiO ₂ el vidrio de óxido con la mayor constricción y el menor índice. Los vidrios de fluoruro pueden llegar a ν _d >100 y nd<1,4, siendo el BeF ₂ el vidrio de fluoruro con la mayor constricción y el menor índice. Los vidrios de calcogenuro tienen índices superiores a 2, una gran proporción de los cuales no se puede representar en un diagrama de Abbe debido a su absorción en longitudes de onda visibles, lo que impide una medición relevante de νd. Para materiales ópticos opacos en el rango visible, la constricción se mide en longitudes de onda más largas. ^{[ 10 ]}

Esta clasificación también tiene sus limitaciones en lo que respecta a los vidrios ópticos activos ( birrefringencia , efecto acustoóptico y efectos no lineales ), filtros ópticos o lentes de índice gradual , por lo que restringimos el término "vidrio óptico clásico" a los vidrios mencionados anteriormente, es decir, aquellos con índice y dispersión limitados, que pueden describirse esencialmente por su comportamiento dispersivo e índice de refracción. ^{[ 14 ]}

Otra característica muy importante del vidrio óptico es su comportamiento de absorción y transmisión. El uso que se le dará a la futura lente determina su comportamiento: filtros que absorben en ciertas bandas espectrales, lentes altamente transparentes en el visible, ultravioleta o infrarrojo, resistencia a la radiación.

Por regla general, el fabricante proporciona la transmitancia del vidrio, denominada τ _i o T _i , un valor que depende del espesor del material y cuya medición permite tener en cuenta la pérdida de transmisión debida a la absorción y difusión por defectos internos en el vidrio. Dado que el término de transmitancia considera el índice de refracción a través del coeficiente de Fresnel,${\estilo de texto {\frac {2n}{n^{2}+1}}}$También depende de la longitud de onda y el espesor de la muestra mediante la fórmula.${\displaystyle \tau _{2}=\tau _{1}^{\frac {d_{1}}{d_{2}}}}$dónde${\displaystyle \tau }$es la transmitancia y${\displaystyle d}$espesor.

Las ventanas de transmitancia son de particular interés a la hora de elegir el vidrio adecuado para aplicaciones como el infrarrojo lejano o el ultravioleta lejano. Estas ventanas son el resultado de la absorción de los materiales que componen el vidrio, la cual aumenta en el infrarrojo y el ultravioleta. La absorción en estos dos rangos de longitud de onda se debe a fenómenos distintos y puede variar según las condiciones ambientales.

Absorción ultravioleta

En el ultravioleta, o UV , la disminución de la transmisión se debe a las transiciones electrónicas de los elementos que componen el vidrio: los electrones de valencia absorben longitudes de onda cuya energía corresponde a su banda prohibida . Según la teoría de bandas del estado sólido , los electrones solo pueden adquirir ciertos valores de energía específicos en niveles de energía particulares, pero con energía suficiente, un electrón puede moverse de un nivel a otro. Las ondas de luz están cargadas con una energía hν , inversamente proporcional a la longitud de onda ( ν = c/λ ), lo que puede permitir que un electrón pase de un nivel a otro si esta energía es suficiente y, por lo tanto, si la longitud de onda es lo suficientemente corta. Un vidrio de sílice absorbe longitudes de onda inferiores a 160 nm _,  un vidrio basado en trióxido de boro (B₂O₃ ) _absorbe por debajo de 172 nm, un vidrio de pentóxido de fósforo (P₂O₅ ₎ absorbe por debajo de 145 _nm .  

En los vidrios de óxido existen dos tipos de oxígeno: puente y no puente (que posee una carga electrónica en exceso), detectables mediante espectroscopia de fotoelectrones . El oxígeno no puente posee electrones cuya energía cinética tras su liberación por rayos X monocromáticos es mayor que la del oxígeno puente. Los enlaces entre los oxígenos no puente y los cationes son generalmente iónicos. Estas características confieren al vidrio sus propiedades de banda energética, lo que lo hace más o menos eficaz en la transmisión de radiación. ^{[ 15 ]} Dependiendo de la intensidad de los enlaces con los cationes en el vidrio, la ventana de transmisión varía: en presencia de metales alcalinos, los electrones pueden moverse de una banda a otra con mayor facilidad, ya que están menos ligados a los oxígenos no puente. Por otro lado, la introducción de aluminio (Al ₂ O ₃ ) para sustituir la sílice aumentará la ventana de transmisión del vidrio, ya que la configuración tetraédrica de la alúmina reduce la proporción de oxígenos no en contacto y, por lo tanto, de electrones capaces de moverse de la banda de valencia a la banda de conducción. ^{[ 16 ]}

Como resultado, los vidrios que contienen metales pesados ​​(como Ti ⁺ o Pb2 ⁺ ) tienden a transmitir menos que otros, ya que el oxígeno tenderá a compartir sus electrones con el catión y, por lo tanto, reducirá la brecha de banda. La desventaja es que la adición de estos metales resulta en índices de refracción más altos. ^{[ 16 ]} Dependiendo del metal pesado utilizado, la caída en la transmisión UV será más o menos rápida, por lo que las lentes de plomo transmiten mejor que las de niobio o titanio. Por lo tanto, es muy importante prestar atención a los materiales del crisol y del horno, ya que estos también pueden influir en la ventana de transmisión UV. El platino, por ejemplo, se usa ampliamente en la fusión del vidrio, pero las inclusiones de partículas de platino en la pasta de vidrio pueden causar pérdidas de transmisión indeseables debido a impurezas. ^{[ 17 ]}

Otra fuente de variación en la pérdida de transmisión UV es la temperatura ambiente: cuanto mayor sea la temperatura del vidrio, más se desplazará la caída UV hacia longitudes de onda más largas, debido a la reducción de la banda prohibida del material. ^{[ 17 ]}

La solarización , que consiste en la exposición del vidrio (o la pintura) a la radiación electromagnética, puede amarillear el vidrio ^{[ nb 2 ]} dependiendo de la longitud de onda y la intensidad de la radiación. Las lentes con la mejor transmisión UV son las más afectadas por la solarización, que modifica su ventana de transmisión. Las lentes pueden doparse con dióxido de cerio (CeO ₂ ), lo que desplaza la caída de transmisión hacia longitudes de onda más largas y la estabiliza. Este dopaje es uno de los procesos utilizados para crear vidrios antirradiación, ya que un vidrio dopado de esta manera tiene la capacidad particular de proteger contra los tipos de radiación más energéticos, como los rayos X y los rayos gamma. ^{[ 17 ]}

Los láseres se utilizan con frecuencia a niveles de iluminancia muy elevados. Se ha descubierto que, en este rango de alta iluminación, el índice de refracción sigue una ley que se desvía del dominio lineal y se vuelve proporcional a la intensidad del flujo luminoso:${\textstyle n(\lambda,I)=n_{0}(\lambda )+\gamma I}$dónde${\textstyle n}$es el índice de refracción del material,${\textstyle \lambda }$la longitud de onda,${\textstyle I}$la intensidad del haz de luz,${\textstyle n}$el índice de refracción para bajas potencias. Para la sílice, por ejemplo,${\displaystyle \gamma }$es 3,2 × 10–20 m ² W ⁻¹ para${\textstyle \lambda }$=1.060  nm. Los vidrios más dispersivos tienden a tener los índices de refracción no lineales más altos, probablemente debido a los iones metálicos presentes en el vidrio.

Por encima de TW mm ⁻² , la fluencia (o flujo) es suficiente para crear fenómenos ópticos no lineales de orden superior, como la absorción multifotónica y la fotoionización por avalancha. El primer fenómeno hace que el material sea absorbente mediante la adición de dos fotones, que liberan un electrón. El segundo fenómeno es la aceleración de un electrón liberado por el campo electromagnético, cuya energía cinética se transmite a otros electrones vecinos. Estos dos efectos combinados pueden dañar el vidrio al destruir la red vítrea (los electrones liberados transfieren energía a otros electrones que se liberan con mayor facilidad, y los enlaces de la red se debilitan por el agotamiento de electrones). El material puede vaporizarse a una velocidad suficiente como para que los fonones no puedan transmitir la energía en forma de calor al resto del vidrio. ^{[ 18 ]}

En 1988, un experimento demostró que la sílice, cuya red es isotrópica , es capaz de emitir radiación verde al ser atravesada por radiación infrarroja potente. La generación de un segundo armónico en este contexto es atípica, pero podría explicarse por la presencia de un ^centro F. ^{[ 18} ]

La fluorescencia puede aparecer en los vidrios ópticos. La fluorescencia es la reemisión de radiación de mayor longitud de onda desde un material iluminado. La energía de la luz incidente excita los electrones del material, que luego se desexcitan y regresan a su estado fundamental, emitiendo un fotón con una longitud de onda mayor que la original. Este fenómeno es particularmente problemático en aplicaciones donde la presencia de luz parásita o luz con una longitud de onda diferente a la de referencia representa un problema. En los láseres, por ejemplo, es importante acordar una única línea espectral precisa. Entre las causas de la fluorescencia se incluyen los iones de tierras raras , las impurezas y los centros de color. ^{[ 19 ]}

Los sílex y las coronas son vidrios compuestos de óxidos , a menudo titanatos de _SiO₂ o TiO₂ _. Su índice de refracción oscila entre 1,4 y 2,4. Este amplio grupo se puede identificar por su perfil de transmisión característico, que va desde los 200 nm hasta los 2,5 μm, debido a las altas energías de banda prohibida y los picos de absorción de fotones de los grupos hidroxilo en el infrarrojo.  

Se utilizan diversos óxidos, siendo los más comunes los vidrios a base de sílice, pero también se pueden utilizar otras moléculas para formar sistemas vítreos, como  : ^{[ 25 ] [ 26 ]}

• dióxido de germanio (GeO ₂ )  ;
• trióxido de diboro (B ₂ O ₃ );
• pentóxido de fósforo (P ₂ O ₅ );
• aluminosilicatos y borosilicatos ;
• fosfatos .

Los vidrios de fosfato tienen temperaturas de fusión más bajas y son más viscosos que los vidrios de borosilicato, pero son menos resistentes al ataque químico y menos duraderos. ^{[ 26 ]} Los vidrios basados ​​en un sistema vítreo de fosfato, borato o borofosfato son buenos candidatos para la atermalización, ya que su${\textstyle {\frac {dn}{dT}}}$La variación del índice de refracción con la temperatura suele ser negativa. La atermalización consiste en compensar la dilatación térmica del material modificando su índice. La familia de vidrios de fosfato es especialmente idónea para estas posibilidades. ^{[ 27 ]}

Familia del vidrio de sílex

Los sílex densos o ligeros son familias de larga tradición, como las coronas de borosilicato, y se utilizan como vidrio óptico y cristal para la fabricación de vidrio cotidiano. Sus propiedades principales derivan de la proporción de PbO introducido. El PbO aumenta el índice de refracción a la vez que disminuye el número de Abbe, y también afecta a la dispersión parcial. El óxido de plomo también aumenta la densidad del vidrio y reduce su resistencia al ataque químico. La capacidad del par PbO-SiO₂ _para vitrificar permite alcanzar proporciones de PbO superiores a 70  mol por 100, lo que no sería posible si el PbO fuera simplemente un modificador de la malla química. De hecho, una alta concentración de PbO produce PbO₄ tetraédrico _, que puede formar una malla similar al vidrio.

La inclusión de PbO presenta varios inconvenientes. En primer lugar, los vidrios adquieren un ligero tono amarillento debido a la alta concentración de óxido de plomo. En segundo lugar, las inclusiones e impurezas como el óxido de hierro(III) Fe₂O₃ o _el óxido de cromo(III) Cr₂O₃ degradan _{la transparencia del} vidrio en mayor medida que en los vidrios de sosa, potasa o cal. En tercer lugar, se establece un equilibrio químico entre Pb²⁺ y _Pb⁴⁺ ^que , ^en presencia de vidrio saturado de oxígeno, da lugar a la formación de dióxido de plomo PbO₂ , un compuesto marrón que oscurece el vidrio. Sin embargo, esta coloración puede revertirse mediante una transformación redox de la pasta _de vidrio, ya que no se origina a partir de impurezas.

Para superar estos problemas, se pueden añadir dióxido de titanio (TiO₂ ₎ y dióxido de circonio (ZrO₂ _{) , lo que aumenta la estabilidad química del vidrio y preserva su transmisión a los rayos ultravioleta.}

Los vidrios de bario cristalizan con menor facilidad que otros tipos de vidrio debido a la presencia de óxido de plomo(II) (PbO) en la mezcla. Cuanto mayor es la proporción de PbO, mayor es el índice de refracción y menor la temperatura de fusión. Por ello, si bien estos vidrios son muy útiles por sus altos índices de refracción, presentan dificultades durante la fusión. En ocasiones, el BaO en estos vidrios se sustituye por ZnO.

Los sílex de lantano y las coronas de lantano son familias extendidas que logran altos índices de refracción con dispersión media. El uso de SiO₂ _en la pasta crea inestabilidades de cristalización, un problema que se evita reemplazando la sílice con trióxido de boro B₂O₃ y _{óxidos divalentes .} Para aumentar aún _{más su índice de refracción, el} uso de múltiples óxidos se ha generalizado, incluyendo óxidos _de gadolinio , itrio , titanio , niobio , tantalio , tungsteno y circonio ( _Gd₂O₃ , Y₂O₃ , _TiO₂ , _Nb₂O₅ , _Ta₂O₅ , _WO₃ y _ZrO₂ ) .

Los vidrios de sílex cortos son una familia que se distingue no por su índice de refracción o constricción, sino por su dispersión parcial. Llamados así por su estrecho espectro azul, los vidrios de sílex cortos también son una ventaja en el diseño de sistemas ópticos debido a su bajo impacto en la luz azul. Se obtienen reemplazando el óxido de plomo en los vidrios de sílex con ^óxido de _{antimonio Sb₂O₃} . ^[ 28 ^]

Los primeros vidrios de fluoruro aparecieron alrededor de 1970 para satisfacer una creciente necesidad de vidrios transmisores de infrarrojo medio. ^{[ 26 ]} Estos vidrios se componen reemplazando el oxígeno en los vidrios de óxido con un halógeno, flúor o cloro, y más raramente con halógenos pesados. Su transmisión cubre el rango visible e infrarrojo medio, de 200  nm a 7  μm, debido a la brecha de banda bastante alta (en promedio, un vidrio de fluoruro tiene su caída de transmisión alrededor de 250  nm, debido a su brecha de banda de alrededor de 5 eV) ^{[ 26 ]} y las vibraciones de baja frecuencia de los enlaces fluoruro de metales pesados; La absorción de sílice resulta de las vibraciones de los enlaces Si-O a 1,1 × 10³ ^cm⁻¹ , mientras que la absorción de fluorozirconato resultará de las vibraciones de los enlaces Zr-F a una frecuencia de 0,58 × 10³ ^cm⁻¹  , razón por la cual los vidrios de óxido y haluro se comportan ^de manera tan diferente en el infrarrojo.

Al utilizar tierras raras en lugar de metales pesados, obtenemos un vidrio de fluoruro de tierras raras que transmite aún más en el infrarrojo. Otra forma de transmitir más en el infrarrojo es fabricar vidrio de cloruro en lugar de vidrio de fluoruro, pero esto reduce la estabilidad del vidrio. ^{[ 25 ]} Un tipo de vidrio desarrollado recientemente en la Universidad de Rennes utiliza un haluro de telurio . Como la brecha de energía en el visible es mayor, la caída en la transmisión en el visible avanza a 700  nm-1,5  μm, mientras que su transmisión mejora en el infrarrojo lejano. Como el índice de refracción de dicho vidrio es muy alto, se comporta como un vidrio de calcogenuro, con una fuerte reflexión que reduce su transmisión. ^{[ 25 ]}

Las lentes de fluoruro también son útiles por su transmisión de luz ultravioleta cercana. Los vidrios que transmiten luz ultravioleta cercana son escasos, pero incluyen vidrios de fluoruro de litio, fluoruro de calcio y fluoruro de magnesio. ^{[ 29 ]}

Los vidrios de calcogenuro se han desarrollado específicamente desde la década de 1980 ^{[ 26 ]} para mejorar la transmisión infrarroja de los vidrios ópticos. El oxígeno se reemplaza por otro calcógeno (azufre, selenio, telurio) y el silicio por metales más pesados ​​como germanio, arsénico, antimonio y otros. Su índice es mayor que 2 y se ven negros debido a su banda prohibida débil y múltiples bandas de absorción en el rango visible. La transmisión de estos vidrios varía de 1  μm a 12  μm, pero es menor que la de los vidrios de óxido o haluro debido a su índice de refracción muy alto, lo que resulta en un alto coeficiente de reflexión. ^{[ 25 ]}

Este grupo se puede dividir en dos familias: vidrios que pueden estar dopados con iones de tierras raras o no. Los primeros están compuestos principalmente de sulfuros y seleniuros de germanio y galio, mientras que los segundos, aunque no estén dopados, ofrecen el mejor rendimiento de transmisión en el infrarrojo lejano. ^{[ 26 ]}

El vidrio de cuarzo se distingue de otros vidrios ópticos por el origen del material utilizado en su fabricación. Muchos fabricantes producen vidrio de cuarzo, pero las diferencias radican principalmente en la naturaleza de las impurezas y el contenido de agua. Estas diferencias confieren a cada vidrio de cuarzo características especiales, como la transmisión y la resistencia al ataque químico. ^{[ 30 ]}

El vidrio de cuarzo está hecho de un solo material: sílice. Sus principales propiedades son baja expansión (α≈0,5 × 10 ⁻⁶ K ⁻¹ ), ^{[ 31 ]} alta estabilidad térmica (hasta 1000 K) ^{[ 31 ]} y transmisión en el ultravioleta e infrarrojo, que se puede adaptar según sea necesario.

Los filtros son vidrios diseñados para transmitir solo ciertas partes del espectro de la luz incidente. Un filtro puede ser incoloro, un simple vidrio óptico cuya atenuación sirve para bloquear las longitudes de onda que superan un cierto valor, o estar coloreado de diversas maneras, mediante la introducción de iones de metales pesados ​​o tierras raras, mediante coloración molecular o incluso mediante una suspensión coloidal . Los vidrios filtrantes muestran una fotoluminiscencia notable . ^{[ 32 ]}

Los filtros ópticos de vidrio coloreado tienen la forma de una lámina con una cara paralela y un grosor que depende de las cualidades de transmisión requeridas; al igual que los filtros electrónicos , se denominan filtros de paso alto, paso bajo, paso de banda o filtros de muesca.

Para los láseres se utilizan varios tipos de vidrio, incluidos los vidrios de Li₂O _- CaO-SiO₂ _por su resistencia al choque térmico, y los vidrios de fosfato de potasio y bario, cuya sección transversal efectiva es lo suficientemente grande para la emisión estimulada. La adición de óxidos de sodio, litio o aluminio reduce drásticamente la distorsión. Estos vidrios están atérmicos. Además de estos dos tipos de vidrio, se pueden utilizar fosfatos de litio y aluminio. Estos se tratan mediante intercambio iónico y son particularmente resistentes, lo que los hace ideales para aplicaciones donde la potencia media del láser es muy alta (por ejemplo, láseres pulsados ​​de femtosegundos ), o fluorofosfatos , que tienen un índice ligeramente no lineal. ^{[ 33 ]}

Estos vidrios dopados con Nd ³⁺ se utilizan como medio láser activo .

Las lentes de índice gradual aprovechan las propiedades especiales de la propagación de la luz en un medio de índice variable. En 1854, James Clerk Maxwell inventó la "lente ojo de pez" en respuesta a un problema de la Academia Irlandesa que solicitaba el índice de refracción de un material perfecto para la imagen. Esta lente teórica, de forma esférica, tiene un índice de la forma${\displaystyle n(r)={\frac {2}{1+(r/R)^{2}}}}$dónde${\textstyle n}$es el índice de refracción del vidrio en un punto de la lente esférica y${\textstyle R}$El radio de esta lente permite que cualquier punto de su superficie se proyecte perfectamente en otro punto diametralmente opuesto. En 1966, Rudolf Karl Lüneburg (de) propuso una generalización de esta lente esférica , utilizando un perfil de índice diferente. En 1905, Robert Williams Wood desarrolló una lente compuesta por una lámina con una cara paralela cuyo índice varía parabólicamente, con el extremo del índice situado sobre el eje de revolución del componente. La lente de Wood puede utilizarse para enfocar o divergir rayos, al igual que una lente convencional. ^{[ 34 ] [ 35 ]}

Desde aproximadamente 1970, la tecnología de fabricación de vidrio ha permitido desarrollar, calificar y mecanizar vidrios de índice gradual. Dos de los principales usos de los vidrios de índice gradual son las telecomunicaciones, con fibras ópticas , y la imagen, con lentes mecanizadas a partir de material de índice gradual. Los gradientes también se pueden dividir en tres tipos de perfil: gradientes esféricos, gradientes cilíndricos y gradientes axiales. ^{[ 36 ]}

Existen varias técnicas para producir vidrio de índice gradual: bombardeo de neutrones , relleno iónico o superposición de capas de vidrio. Dependiendo de la técnica empleada, el gradiente será más fuerte o más débil, y su perfil estará más o menos controlado. Los métodos de inyección o relleno iónico pueden producir gradientes de 10 a 50  mm, con una amplitud de índice de 0,04. Los métodos de bombardeo de neutrones y deposición química en fase vapor producen gradientes poco profundos (aprox. 100  μm) de baja amplitud. Para gradientes mayores, existe la polimerización parcial de lentes de un monómero que reacciona a la exposición UV (gradientes de alrededor de cien milímetros para una amplitud de índice de 0,01), o la superposición y posterior fusión parcial de capas de vidrio de borosilicato o sílex (los vidrios que contienen lantano no son adecuados para esta técnica debido a sus problemas de recristalización e inestabilidad térmica). Una técnica final consiste en fundir y luego rotar la pasta para que se establezca un gradiente de material y, por lo tanto, un gradiente de índice en el vidrio. ^{[ 37 ]}

Ciertos entornos extremos no son propicios para el uso de lentes convencionales; cuando el sistema se expone a radiación UV de campo lejano (X, gamma, etc.) o flujos de partículas como alfa o beta, se observa una disminución en la transmisión de la lente debido a la decoloración del material. En general, la radiación electromagnética provoca una disminución en la transmisión de la luz azul, un fenómeno conocido como solarización. Dado que esto perjudica el rendimiento del sistema, fue necesario desarrollar nuevos tipos de lentes resistentes a la radiación. ^{[ 38 ]}

La radiación tiene diversos efectos: ionización, captura de electrones o huecos, fisión de enlaces Si-O , etc. Estos efectos pueden amplificarse fácilmente por la presencia de impurezas que alteran la valencia de las moléculas o concentran la radiación, provocando una degradación localizada del vidrio.

Para reducir la caída en la transmisión y el rendimiento del vidrio, se dopan con CeO₂ _, lo que desplaza ligeramente la caída de transmisión del vidrio, pero hace que sea prácticamente imposible sentir los efectos de la radiación en el rendimiento óptico del vidrio. ^{[ 38 ]}

Además de las lentes ya mencionadas, todas ellas específicas en su diseño o uso, también existen materiales especiales similares al vidrio.

Entre ellas se incluyen las lentes atérmicas , que se fabrican de tal manera que la trayectoria óptica a través de la lente es independiente de la temperatura. Nótese que la diferencia en la trayectoria óptica en función de la temperatura es${\textstyle \Delta L=s(\alpha (n-1)+dn/dt)\Delta T=sGT}$determinado por${\displaystyle s}$el grosor del vidrio,${\textstyle \alpha }$el coeficiente de dilatación térmica,${\textstyle n}$el índice,${\textstyle T}$la temperatura y${\textstyle G}$el coeficiente termoóptico. Los vidrios atérmicos se pueden encontrar en las coronas fluoradas, coronas de fosfato, coronas densas, sílex de bario y titanio y otras familias. ^{[ 39 ]}

Las vitrocerámicas o vidrios cerámicos son vidrios en los que el proceso de cristalización se ha estimulado durante un periodo de calentamiento prolongado y complejo. La adición de cristales para iniciar la cristalización da como resultado un vidrio con una proporción cristalizada que oscila entre el 50 y el 90 %. Dependiendo de los cristales incorporados y la proporción de vidrio en el vidrio cerámico, las propiedades variarán. En general, el vidrio cerámico es altamente resistente al choque térmico y tiene una dilatación térmica prácticamente nula ( Zerodur de Schott AG , por ejemplo, se utilizó específicamente para el Very Large Telescope por estas propiedades térmicas). ^{[ 40 ]}

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