Първата стъпка във всеки оптичен производствен процес е изборът на подходящи оптични материали. Оптични параметри (коефициент на пречупване, число на Абе, пропускливост, отразяваща способност), физични свойства (твърдост, деформация, съдържание на мехурчета, коефициент на Поасон) и дори температурни характеристики (коефициент на топлинно разширение, връзка между индекса на пречупване и температура) на оптичните материали Всичко ще повлияе оптичните свойства на оптичните материали. Ефективност на оптични компоненти и системи. Тази статия ще представи накратко общите оптични материали и техните свойства.
Оптичните материали се разделят основно на три категории: оптично стъкло, оптичен кристал и специални оптични материали.
01 Оптично стъкло
Оптичното стъкло е аморфен (стъклен) материал за оптична среда, който може да пропуска светлина. Светлината, преминаваща през него, може да промени посоката на разпространение, фазата и интензитета си. Обикновено се използва за производство на оптични компоненти като призми, лещи, огледала, прозорци и филтри в оптични инструменти или системи. Оптичното стъкло има висока прозрачност, химическа стабилност и физическа еднородност в структурата и характеристиките. Има специфични и точни оптични константи. В нискотемпературно твърдо състояние оптичното стъкло запазва аморфната структура на високотемпературното течно състояние. В идеалния случай вътрешните физични и химични свойства на стъклото, като индекс на пречупване, коефициент на топлинно разширение, твърдост, топлопроводимост, електрическа проводимост, модул на еластичност и т.н., са еднакви във всички посоки, което се нарича изотропия.
Основните производители на оптично стъкло включват Schott от Германия, Corning от Съединените щати, Ohara от Япония и вътрешното стъкло Chengdu Guangming Glass (CDGM) и др.
Показател на пречупване и дисперсионна диаграма
криви на индекса на пречупване на оптично стъкло
Криви на пропускливост
02. Оптичен кристал
Оптичният кристал се отнася до кристалния материал, използван в оптичните медии. Поради структурните характеристики на оптичните кристали, той може да се използва широко за направата на различни прозорци, лещи и призми за ултравиолетови и инфрачервени приложения. Според кристалната структура може да се раздели на монокристален и поликристален. Монокристалните материали имат висока кристална цялост и пропускливост на светлина, както и ниска входна загуба, така че монокристалите се използват главно в оптичните кристали.
По-конкретно: Обичайните UV и инфрачервени кристални материали включват: кварц (SiO2), калциев флуорид (CaF2), литиев флуорид (LiF), каменна сол (NaCl), силиций (Si), германий (Ge) и др.
Поляризиращи кристали: Често използваните поляризиращи кристали включват калцит (CaCO3), кварц (SiO2), натриев нитрат (нитрат) и др.
Ахроматичен кристал: Специалните дисперсионни характеристики на кристала се използват за производство на ахроматични лещи на обектив. Например калциевият флуорид (CaF2) се комбинира със стъкло, за да образува ахроматична система, която може да елиминира сферичната аберация и вторичния спектър.
Лазерни кристали: използвани като работни материали за лазери в твърдо състояние, като рубин, калциев флуорид, легиран с неодим итриев алуминиев гранат кристал и др.
Кристалните материали се разделят на естествени и изкуствено отгледани. Естествените кристали са много редки, трудни за изкуствено отглеждане, ограничени по размер и скъпи. Обикновено се счита, че когато стъкленият материал е недостатъчен, той може да работи в лентата на невидимата светлина и се използва в полупроводниковата и лазерната промишленост.
03 Специални оптични материали
а. Стъклокерамика
Стъклокерамиката е специален оптичен материал, който не е нито стъкло, нито кристал, а някъде по средата. Основната разлика между стъклокерамиката и обикновеното оптично стъкло е наличието на кристална структура. Има по-фина кристална структура от керамиката. Има характеристиките на нисък коефициент на топлинно разширение, висока якост, висока твърдост, ниска плътност и изключително висока стабилност. Той се използва широко при обработката на плоски кристали, стандартни измервателни щанги, големи огледала, лазерни жироскопи и др.
Коефициентът на термично разширение на микрокристалните оптични материали може да достигне 0,0±0,2×10-7/℃ (0~50℃)
b. Силициев карбид
Силициевият карбид е специален керамичен материал, който се използва и като оптичен материал. Силициевият карбид има добра твърдост, нисък коефициент на термична деформация, отлична термична стабилност и значително намаляване на теглото. Смята се за основен материал за леки огледала с голям размер и се използва широко в космическата индустрия, лазерите с висока мощност, полупроводниците и други области.
Тези категории оптични материали могат също да се наричат оптични медийни материали. В допълнение към основните категории материали за оптични медии, материалите от оптични влакна, материалите от оптични филми, течнокристалните материали, луминесцентните материали и т.н. всички принадлежат към оптичните материали. Развитието на оптичните технологии е неделимо от технологията на оптичните материали. Очакваме напредъка на технологията за оптични материали в моята страна.
Време на публикуване: 5 януари 2024 г
