Primul pas în orice proces de fabricație optică este selecția de materiale optice adecvate. Parametrii optici (indicele de refracție, numărul abbe, transmiterea, reflectivitatea), proprietățile fizice (duritate, deformare, conținut cu bule, raportul Poisson) și chiar caracteristicile temperaturii (coeficientul de expansiune termică, relația dintre indicele de refracție și temperatura) materialelor optice vor afecta toate proprietățile optice ale materialelor optice. Performanța componentelor și sistemelor optice. Acest articol va introduce pe scurt materiale optice comune și proprietățile acestora.
Materialele optice sunt împărțite în principal în trei categorii: sticlă optică, cristal optic și materiale optice speciale.
01 Sticlă optică
Sticla optică este un material mediu optic amorf (sticlă) care poate transmite lumină. Lumina care trece prin ea își poate schimba direcția, faza și intensitatea de propagare. Este utilizat în mod obișnuit pentru a produce componente optice, cum ar fi prisme, lentile, oglinzi, ferestre și filtre în instrumente sau sisteme optice. Sticla optică are o transparență ridicată, stabilitate chimică și uniformitate fizică în structură și performanță. Are constante optice specifice și precise. În stare solidă la temperaturi scăzute, sticla optică păstrează structura amorfă a stării lichide la temperatură ridicată. În mod ideal, proprietățile fizice și chimice interne ale sticlei, cum ar fi indicele de refracție, coeficientul de expansiune termică, duritatea, conductivitatea termică, conductivitatea electrică, modulul elastic etc., sunt aceleași în toate direcțiile, care se numește izotropie.
Principalii producători de sticlă optică includ Schott din Germania, Corning of the United States, Ohara din Japonia și Curn Chengdu Guangming Glass (CDGM), etc.
Indicele de refracție și diagrama de dispersie
Curbe de index de refracție din sticlă optică
Curbe de transmitere
02. Cristal optic
Cristalul optic se referă la materialul de cristal utilizat în medii optice. Datorită caracteristicilor structurale ale cristalelor optice, acesta poate fi utilizat pe scară largă pentru a face diverse ferestre, lentile și prisme pentru aplicații ultraviolete și infraroșii. Conform structurii cristalului, aceasta poate fi împărțită în un singur cristal și policristalin. Materialele cu un singur cristal au o integritate ridicată a cristalului și o transmitere a luminii, precum și pierderi mici de intrare, astfel încât cristale unice sunt utilizate în principal în cristale optice.
În mod specific: Materialele comune de cristal UV și infraroșu includ: cuarț (SiO2), fluor de calciu (CAF2), fluor de litiu (LIF), sare de rocă (NaCl), siliciu (SI), germaniu (GE), etc.
Cristale polarizante: cristale polarizante utilizate frecvent includ calcită (CaCO3), cuarț (SiO2), azotat de sodiu (nitrat), etc.
Cristalul achromatic: Caracteristicile speciale de dispersie ale cristalului sunt utilizate pentru fabricarea lentilelor obiective achromatice. De exemplu, fluorul de calciu (CAF2) este combinat cu sticlă pentru a forma un sistem achromatic, care poate elimina aberația sferică și spectrul secundar.
Cristal cu laser: utilizat ca materiale de lucru pentru lasere în stare solidă, cum ar fi rubin, fluor de calciu, cristal de granat de aluminiu de aluminiu, dopat cu neodim, etc.
Materialele de cristal sunt împărțite în naturale și cultivate artificial. Cristalele naturale sunt foarte rare, dificil de cultivat artificial, de dimensiuni limitate și costisitoare. În general, considerat atunci când materialul din sticlă este insuficient, acesta poate funcționa în banda de lumină non-vizibilă și este utilizat în industriile semiconductoare și laser.
03 Materiale optice speciale
o. Sticlă ceramică
Glass-Ceramic este un material optic special care nu este nici sticlă, nici cristal, ci undeva între ele. Principala diferență între sticla de sticlă-ceramică și cea optică obișnuită este prezența structurii cristalului. Are o structură de cristal mai fină decât ceramica. Are caracteristicile coeficientului de expansiune termică scăzută, rezistență ridicată, duritate ridicată, densitate scăzută și stabilitate extrem de ridicată. Este utilizat pe scară largă în procesarea cristalelor plate, a bețelor de contor standard, a oglinzilor mari, a giroscopurilor laser etc.
Coeficientul de expansiune termică a materialelor optice microcristaline poate ajunge la 0,0 ± 0,2 × 10-7/℃ (0 ~ 50 ℃)
b. Carbură de siliciu
Carbura de siliciu este un material ceramic special care este folosit și ca material optic. Carbura de siliciu are o rigiditate bună, coeficient de deformare termică scăzută, stabilitate termică excelentă și efect semnificativ de reducere a greutății. Este considerat materialul principal pentru oglinzile ușoare de dimensiuni mari și este utilizat pe scară largă în lasere aerospațiale, cu putere mare, semiconductori și alte câmpuri.
Aceste categorii de materiale optice pot fi, de asemenea, numite materiale media optice. În plus față de categoriile majore de materiale media optice, materiale cu fibră optică, materiale de film optic, materiale cu cristal lichid, materiale luminiscente, etc., toate aparțin materialelor optice. Dezvoltarea tehnologiei optice este inseparabilă de tehnologia materialelor optice. Așteptăm cu nerăbdare progresul tehnologiei de materiale optice a țării mele.
Ora post: 05-2024 ianuarie
