Prvi korak u svakom procesu proizvodnje optičkih materijala je odabir odgovarajućih optičkih materijala. Optički parametri (indeks loma, Abbeov broj, propusnost, reflektivnost), fizikalna svojstva (tvrdoća, deformacija, sadržaj mjehurića, Poissonov omjer), pa čak i temperaturne karakteristike (koeficijent toplinskog širenja, odnos između indeksa loma i temperature) optičkih materijala utjecat će na optička svojstva optičkih materijala. Performanse optičkih komponenti i sustava. Ovaj članak će ukratko predstaviti uobičajene optičke materijale i njihova svojstva.
Optički materijali se uglavnom dijele u tri kategorije: optičko staklo, optički kristal i specijalni optički materijali.
01 Optičko staklo
Optičko staklo je amorfni (staklasti) optički medij koji može propuštati svjetlost. Svjetlost koja prolazi kroz njega može promijeniti smjer širenja, fazu i intenzitet. Obično se koristi za proizvodnju optičkih komponenti poput prizmi, leća, zrcala, prozora i filtera u optičkim instrumentima ili sustavima. Optičko staklo ima visoku prozirnost, kemijsku stabilnost i fizičku ujednačenost u strukturi i performansama. Ima specifične i točne optičke konstante. U čvrstom stanju na niskim temperaturama, optičko staklo zadržava amorfnu strukturu tekućeg stanja na visokim temperaturama. Idealno bi bilo da su unutarnja fizikalna i kemijska svojstva stakla, poput indeksa loma, koeficijenta toplinskog širenja, tvrdoće, toplinske vodljivosti, električne vodljivosti, modula elastičnosti itd., ista u svim smjerovima, što se naziva izotropija.
Glavni proizvođači optičkog stakla uključuju Schott iz Njemačke, Corning iz Sjedinjenih Država, Ohara iz Japana i domaći Chengdu Guangming Glass (CDGM) itd.
Dijagram indeksa loma i disperzije
krivulje indeksa loma optičkog stakla
Krivulje transmitancije
02. Optički kristal
Optički kristal odnosi se na kristalni materijal koji se koristi u optičkim medijima. Zbog strukturnih karakteristika optičkih kristala, može se široko koristiti za izradu raznih prozora, leća i prizmi za ultraljubičaste i infracrvene primjene. Prema kristalnoj strukturi, može se podijeliti na monokristal i polikristal. Monokristalni materijali imaju visoku kristalnu cjelovitost i propusnost svjetlosti, kao i niske ulazne gubitke, pa se monokristali uglavnom koriste u optičkim kristalima.
Konkretno: Uobičajeni UV i infracrveni kristalni materijali uključuju: kvarc (SiO2), kalcijev fluorid (CaF2), litijev fluorid (LiF), kamenu sol (NaCl), silicij (Si), germanij (Ge) itd.
Polarizacijski kristali: Uobičajeno korišteni polarizacijski kristali uključuju kalcit (CaCO3), kvarc (SiO2), natrijev nitrat (nitrat) itd.
Akromatski kristal: Posebna disperzijska svojstva kristala koriste se za izradu akromatskih objektiva. Na primjer, kalcijev fluorid (CaF2) kombinira se sa staklom kako bi se formirao akromatski sustav, koji može eliminirati sfernu aberaciju i sekundarni spektar.
Laserski kristal: koristi se kao radni materijal za lasere u čvrstom stanju, kao što su rubin, kalcijev fluorid, kristal itrijevog aluminijevog granata dopiranog neodimom itd.
Kristalni materijali se dijele na prirodne i umjetno uzgojene. Prirodni kristali su vrlo rijetki, teško ih je umjetno uzgojiti, ograničene su veličine i skupi. Općenito se razmatra kada stakleni materijal nije dovoljan, može raditi u nevidljivom svjetlosnom pojasu i koristi se u industriji poluvodiča i lasera.
03 Specijalni optički materijali
a. Staklokeramika
Staklokeramika je poseban optički materijal koji nije ni staklo ni kristal, već nešto između. Glavna razlika između staklokeramike i običnog optičkog stakla je prisutnost kristalne strukture. Ima finiju kristalnu strukturu od keramike. Ima karakteristike niskog koeficijenta toplinskog širenja, visoke čvrstoće, visoke tvrdoće, niske gustoće i izuzetno visoke stabilnosti. Široko se koristi u obradi ravnih kristala, standardnih metarskih štapića, velikih zrcala, laserskih žiroskopa itd.
Koeficijent toplinskog širenja mikrokristalnih optičkih materijala može doseći 0,0 ± 0,2 × 10⁻⁷/℃ (0 ~ 50 ℃)
b. silicijev karbid
Silicijev karbid je specijalni keramički materijal koji se također koristi kao optički materijal. Silicijev karbid ima dobru krutost, nizak koeficijent toplinske deformacije, izvrsnu toplinsku stabilnost i značajan učinak smanjenja težine. Smatra se glavnim materijalom za velika lagana zrcala i široko se koristi u zrakoplovstvu, laserima velike snage, poluvodičima i drugim područjima.
Ove kategorije optičkih materijala mogu se nazvati i materijalima za optičke medije. Uz glavne kategorije materijala za optičke medije, optički vlaknasti materijali, materijali za optičke filmove, materijali s tekućim kristalima, luminiscentni materijali itd. svi pripadaju optičkim materijalima. Razvoj optičke tehnologije neodvojiv je od tehnologije optičkih materijala. Radujemo se napretku tehnologije optičkih materijala u mojoj zemlji.
Vrijeme objave: 05.01.2024.
