Pierwszym krokiem w każdym procesie produkcji elementów optycznych jest wybór odpowiednich materiałów optycznych.Parametry optyczne (współczynnik załamania światła, liczba Abbego, przepuszczalność, współczynnik odbicia), właściwości fizyczne (twardość, odkształcenie, zawartość pęcherzyków, współczynnik Poissona), a nawet charakterystyka temperaturowa (współczynnik rozszerzalności cieplnej, związek między współczynnikiem załamania światła a temperaturą) materiałów optycznych Wszystko będzie miało wpływ właściwości optyczne materiałów optycznych.Wydajność elementów i układów optycznych.W tym artykule pokrótce przedstawimy popularne materiały optyczne i ich właściwości.
Materiały optyczne dzielą się głównie na trzy kategorie: szkło optyczne, kryształ optyczny i specjalne materiały optyczne.
01 Szkło optyczne
Szkło optyczne to amorficzny (szklisty) materiał będący ośrodkiem optycznym, który może przepuszczać światło.Światło przechodzące przez nią może zmieniać kierunek, fazę i intensywność propagacji.Jest powszechnie stosowany do produkcji elementów optycznych, takich jak pryzmaty, soczewki, zwierciadła, okna i filtry w przyrządach lub systemach optycznych.Szkło optyczne charakteryzuje się wysoką przezroczystością, stabilnością chemiczną i fizyczną jednorodnością struktury i wydajności.Ma specyficzne i dokładne stałe optyczne.W niskotemperaturowym stanie stałym szkło optyczne zachowuje amorficzną strukturę wysokotemperaturowego stanu ciekłego.W idealnym przypadku wewnętrzne właściwości fizyczne i chemiczne szkła, takie jak współczynnik załamania światła, współczynnik rozszerzalności cieplnej, twardość, przewodność cieplna, przewodność elektryczna, moduł sprężystości itp., Są takie same we wszystkich kierunkach, co nazywa się izotropią.
Główni producenci szkła optycznego to Schott z Niemiec, Corning ze Stanów Zjednoczonych, Ohara z Japonii i krajowe Chengdu Guangming Glass (CDGM) itp.
Współczynnik załamania światła i wykres dyspersji
Krzywe współczynnika załamania szkła optycznego
Krzywe transmitancji
02. Kryształ optyczny
Kryształ optyczny odnosi się do materiału krystalicznego stosowanego w mediach optycznych.Ze względu na właściwości strukturalne kryształów optycznych może być szeroko stosowany do wytwarzania różnych okien, soczewek i pryzmatów do zastosowań w ultrafiolecie i podczerwieni.Zgodnie ze strukturą kryształu można go podzielić na monokrystaliczny i polikrystaliczny.Materiały monokrystaliczne charakteryzują się wysoką integralnością kryształów i przepuszczalnością światła, a także niską stratą wejściową, dlatego monokryształy są stosowane głównie w kryształach optycznych.
W szczególności: Typowe materiały krystaliczne UV i podczerwone obejmują: kwarc (SiO2), fluorek wapnia (CaF2), fluorek litu (LiF), sól kamienną (NaCl), krzem (Si), german (Ge) itp.
Kryształy polaryzacyjne: Powszechnie stosowane kryształy polaryzacyjne obejmują kalcyt (CaCO3), kwarc (SiO2), azotan sodu (azotan) itp.
Kryształ achromatyczny: Do produkcji achromatycznych soczewek obiektywowych wykorzystuje się specjalne właściwości dyspersji kryształu.Na przykład fluorek wapnia (CaF2) łączy się ze szkłem, tworząc układ achromatyczny, który może wyeliminować aberrację sferyczną i widmo wtórne.
Kryształ laserowy: stosowany jako materiał roboczy do laserów na ciele stałym, taki jak rubin, fluorek wapnia, kryształ granatu itrowo-aluminiowego domieszkowany neodymem itp.
Materiały kryształowe dzielą się na naturalne i sztucznie wyhodowane.Naturalne kryształy są bardzo rzadkie, trudne do sztucznej uprawy, mają ograniczone rozmiary i są kosztowne.Ogólnie rzecz biorąc, gdy materiał szklany jest niewystarczający, może pracować w niewidzialnym paśmie światła i jest stosowany w przemyśle półprzewodników i laserów.
03 Specjalne materiały optyczne
A.Szkło-ceramika
Ceramika szklana to specjalny materiał optyczny, który nie jest ani szkłem, ani kryształem, ale czymś pomiędzy.Główną różnicą między ceramiką szklaną a zwykłym szkłem optycznym jest obecność struktury krystalicznej.Ma delikatniejszą strukturę krystaliczną niż ceramika.Charakteryzuje się niskim współczynnikiem rozszerzalności cieplnej, wysoką wytrzymałością, wysoką twardością, niską gęstością i wyjątkowo wysoką stabilnością.Jest szeroko stosowany w obróbce płaskich kryształów, standardowych prętów pomiarowych, dużych luster, żyroskopów laserowych itp.
Współczynnik rozszerzalności cieplnej mikrokrystalicznych materiałów optycznych może osiągnąć 0,0 ± 0,2 × 10-7 / ℃ (0 ~ 50 ℃)
B.Węglik krzemu
Węglik krzemu to specjalny materiał ceramiczny, który jest również używany jako materiał optyczny.Węglik krzemu ma dobrą sztywność, niski współczynnik odkształcenia termicznego, doskonałą stabilność termiczną i znaczny efekt redukcji masy.Jest uważany za główny materiał na wielkogabarytowe, lekkie lustra i jest szeroko stosowany w lotnictwie, laserach dużej mocy, półprzewodnikach i innych dziedzinach.
Te kategorie materiałów optycznych można również nazwać materiałami na nośniki optyczne.Oprócz głównych kategorii materiałów na nośniki optyczne, materiały światłowodowe, materiały z folii optycznej, materiały ciekłokrystaliczne, materiały luminescencyjne itp. należą do materiałów optycznych.Rozwój technologii optycznej jest nierozerwalnie związany z technologią materiałów optycznych.Z niecierpliwością czekamy na postęp technologii materiałów optycznych w moim kraju.
Czas publikacji: 05 stycznia 2024 r
