광학유리(Optical glass)는 광학 렌즈, 프리즘, 거울 등 광학계 제조에 적합한 품질로 생산된 유리를 말한다. 일반 창유리나 크리스탈 유리가 미적 효과에 중점을 두는 반면, 광학유리는 굴절률, 분산(광학), 투과율, 열팽창 계수 등 특정 광학적·기계적 특성을 정밀하게 제어하도록 설계된 첨가제를 포함한다.
광학유리의 주원료는 실리카(SiO₂)를 기본으로 하며, 붕규산염 계열에서부터 저마늄(Ge), 형석(CaF₂) 등 다양한 원소가 사용된다. 대부분 산화물 형태이지만 셀렌화물, 황화물, 불화물 형태의 재료도 존재한다. 알칼리 금속, 알칼리 토금속, 희토류 원소 등을 첨가하여 물리화학적 특성을 변화시키며, 일부 광학유리는 원하는 광학 특성을 얻기 위해 최대 20가지의 서로 다른 화학 성분을 사용하기도 한다.
광학유리는 굴절률과 아베수(Abbe number)에 따라 분류된다. 아베수 50 이상이면 크라운(crown) 유리, 50 이하이면 플린트(flint) 유리로 구분된다. 크라운 유리는 낮은 굴절률과 저분산 특성을, 플린트 유리는 높은 굴절률과 고분산 특성을 나타낸다. 이러한 광학 상수의 차이는 유리의 화학 조성 차이에서 기인하며, 다양한 유리 구성 성분의 조절을 통해 굴절률과 분산을 원하는 값으로 조정할 수 있다.
광학유리의 핵심 품질 지표로는 내부 투과율(가시광선 영역에서 0.99에 달함), 굴절률 균질성(1백만분의 1 미만의 굴절률 변화), 기포 및 개재물의 정도, 응력 복굴절, 맥리(striae) 등이 있다. 이러한 결함들은 ISO 10110, ISO 12123 등 국제 표준에 따라 정량화되고 분류된다. 유리 제조 후 어닐링(annealing) 공정을 통해 내부 응력을 해소하여 굴절률 균질도를 향상시키는 것이 중요하다.
광학유리는 카메라 렌즈, 현미경, 망원경, 프리즘, 반사경, 레이저 광학계, 반도체 리소그래피 장비, 의료 기기 등 다양한 정밀 광학 기기에 사용된다. 주요 글로벌 제조사로는 독일의 SCHOTT, 일본의 HOYA, OHARA, SUMITA, 중국의 CDGM, 미국의 Corning 등이 있으며, 이들 선진사는 약 200여 종의 상용 광학유리 제품을 공급하고 있다. 한국의 경우 광학 렌즈 산업은 세계적 수준이나 광학유리 소재 산업은 상대적으로 미약하여 대부분 수입에 의존하고 있으며, 한국광기술원(KOPTI)을 중심으로 국산화 연구가 진행 중이다.
온도 변화에 따른 광학적 특성 변화도 중요한 설계 변수이다. 온도 계수 dn/dT와 열팽창 계수(CTE)를 고려하여 광학계를 설계해야 하며, 일부 유리는 굴절률-온도 계수가 음수인 'athermal glass' 특성을 나타내기도 한다. 가시광선 영역 외에도 근자외선(NUV), 근적외선(NIR), 중적외선(MIR) 등 사용 파장 대역에 따라 다양한 조성의 광학유리가 개발되어 있다.
