玻璃與光纖
有人說，沒有玻璃，西方也許不會發生科技革命。這句話雖有些夸張，但也在一定程度上說明了玻璃在人類歷史上的重要地位。從玻璃器皿、顯微鏡、望遠鏡到電子電路、平板顯示器，如今，我們生活處處離不開玻璃的身影。
人造玻璃于公元前20世紀到公元前15世紀出現在中東地區，主要由于該地區有適合熔制玻璃的原料。公元前1世紀，中東人發明了玻璃吹制技術，這與當時冶金技術的發展密切相關，因為吹制玻璃需要用一根長的金屬管。采用吹制方法可以制備薄的透明玻璃，并將玻璃制成不同形狀的餐具、容器等。公元1世紀到8世紀，在吹制技術基礎上，發展出了各類玻璃成型技術，由此可以制備窗玻璃、長方形玻璃。中東和北非地區的主要玻璃制作工藝為吹制，并一直保留到19世紀。
高溫澆筑下的液態激光釹玻璃，激光釹玻璃是一種含有釹離子的特殊玻璃。
玻璃制備技術最早通過意大利人傳入歐洲，并在當地規模生產。彩色玻璃的生產始于1000年，10-11世紀歐洲皇室準許貴族經營玻璃生產和交易，并進行玻璃制備技藝的家族傳承。中世紀歐洲大興教堂建設，促進了彩色玻璃技術的發展和成熟。13-16世紀歐洲文藝復興時期，威尼斯由于其特殊的地理位置和與中東地區的密切貿易往來，以及豐富的石英原料（來自海岸）、獨特的原料提純技術、豐富的柏樹資源（作為燃料），成為歐洲玻璃生產和貿易中心。
17世紀到19世紀，現代玻璃制造技術在歐洲大陸興起。這主要得益于歐洲科學技術的發展，原料更加精細、成分更加可控、燃料從木材轉變為煤，這也標志著玻璃生產進入了工業化時代。由于英國富有鉛礦，遂開始生產水晶玻璃，英國、法國于17世紀開始取代威尼斯成為歐洲玻璃生產中心。18世紀末的科技革命帶來了19世紀玻璃制造業的創新和大規模工業化生產，相繼產生了圣戈班、皮爾金頓、肖特等代表性的玻璃公司，可規模化生產平板玻璃、容器玻璃，用于建筑物、日常生活等。德國肖特公司于1884年開始光學玻璃的生產，并應用于顯微鏡和望遠鏡等科學儀器。
第一次世界大戰期間，歐洲的玻璃工業受到很大影響，一戰結束后開始逐步恢復。此時，美國的玻璃工業興起，形成了歐洲和美國兩大玻璃生產和研制中心，并于1920年開展了汽車玻璃和安全玻璃（復合玻璃）的工業生產。1913年派萊克斯玻璃誕生，主要用作青霉素、疫苗等藥物和生物醫學實驗的器皿，在二次世界大戰和生物醫藥研究中發揮了重要作用。
1910年后，光學玻璃品種得到擴展，為精密光學儀器開發提供了重要基礎。1934年，美國康寧公司研發了高純石英玻璃，從此開啟了石英玻璃在太空探索和天文學研究（哈勃太空望遠鏡和國際空間站及太空飛船的窗戶）、軍事（潛水艇的窗戶）、激光器（透鏡）、光刻機（鏡頭）等領域的應用。1970年，康寧公司成功研發了低損耗光導纖維（光纖），為現代光通信和網絡社會的構建提供了重要的材料基礎。1939年，康寧公司開始研制電視機的環形陽極射線管，1950年研制黑白電視屏幕，1980年研制液晶顯示玻璃。
中國的光學玻璃研發起步于20世紀50年代，在王大珩先生的倡導下，開始研發和建立國內的光學玻璃研發體系，這為中國的光學和激光事業發展奠定了重要基礎。
高功率激光器的心臟——釹玻璃
我國于20世紀開啟了玻璃的機械化生產和多品種玻璃的研發生產，玻璃制備技術也不斷創新，玻璃應用從日用品、建造物，發展到生物醫藥、半導體制造用光刻機鏡頭、激光器、熱成像、測溫、光譜儀、通信、X射線成像、輻射防護等領域，極大促進了科技進步和發展。與此同時，國內的玻璃體系也從單一硅酸鹽玻璃拓展到硼硅酸鹽玻璃、鑭系玻璃、磷酸鹽玻璃、氟化物玻璃、硫系玻璃等。
作者：胡麗麗（中國科學院上海光學精密機械研究所研究員、中國硅酸鹽學會特種玻璃分會理事長）
圖片：中科院上海光學精密機械研究所提供
