Първата стъпка във всеки оптичен производствен процес е изборът на подходящи оптични материали. Оптичните параметри (коефициент на пречупване, число на Абе, пропускливост, отражателна способност), физичните свойства (твърдост, деформация, съдържание на мехурчета, коефициент на Поасон) и дори температурните характеристики (коефициент на термично разширение, връзка между коефициента на пречупване и температурата) на оптичните материали - всички те ще повлияят на оптичните свойства на оптичните материали. Характеристики на оптичните компоненти и системи. Тази статия ще представи накратко често срещаните 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) оптичен материал, който може да пропуска светлина. Светлината, преминаваща през него, може да промени посоката, фазата и интензитета си на разпространение. Обикновено се използва за производството 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 коефициент на пречупване, коефициент на термично разширение, твърдост, топлопроводимост, електрическа проводимост, модул на еластичност и др., са еднакви във всички посоки, което се нарича изотропия.
Основните производители на оптично стъкло включват Schott от Германия, Corning от САЩ, Ohara от Япония и местната Chengdu Guangming Glass (CDGM) и др.
Диаграма на коефициента на пречупване и дисперсията
криви на коефициента на пречупване на оптичното стъкло
Криви на пропускане
02. Оптичен кристал
Оптичният кристал се отнася до кристалния материал, използван в оптичните среди. 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, той може да бъде разделен на монокристал и поликристал. Монокристалните материали имат висока кристална цялост и пропускливост на светлина, както и ниски входни загуби, така че монокристалите се използват главно в оптичните кристали.
По-конкретно: Често срещани 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 производството на ахроматични обективи. Например, калциевият флуорид (CaF2) се комбинира със стъкло, за да образува ахроматична система, която може да елиминира сферичната аберация и вторичния спектър.
Лазерен кристал: използва се като работен материал за твърдотелни лазери, като рубин, калциев флуорид, неодимово легиран кристал от итриево-алуминиев гранат 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 приема, че когато стъкленият материал е недостатъчен, той може да работи в невидимия светлинен диапазон 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 е нещо средно. Основната разлика между стъклокерамиката и обикновеното оптично стъкло е наличието на кристална структура. Тя има по-фина кристална структура от керамиката. Характеризира се с нисък коефициент на термично разширение, висока якост, висока твърдост, ниска плътност и изключително висока стабилност. Широко се използва при обработката на плоски кристали, стандартни измервателни уреди, 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℃)
б. 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. Счита се за основен материал за леки огледала с големи размери и се използва широко в аерокосмическата индустрия, мощните лазери, полупроводниците и други области.
Тези категории оптични материали могат да се нарекат още материали за оптични среди. В допълнение към основните категории материали за оптични среди, към оптичните материали принадлежат и материали за оптични влакна, материали за оптични филми, материали за течни кристали, луминесцентни материали и др. Развитието на оптичните технологии е неразделно от технологията на оптичните материали. Очакваме с нетърпение напредъка в технологията на оптичните материали в моята страна.
Време на публикуване: 05 януари 2024 г.
