Prvi korak u bilo kojem procesu optičke proizvodnje 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 toplinske ekspanzije, odnos između indeksa loma i temperature) optičkih materijala Sve će utjecati optička svojstva optičkih materijala. Performanse optičkih komponenti i sustava. Ovaj će članak ukratko predstaviti uobičajene optičke materijale i njihova svojstva.
Optički materijali uglavnom se dijele u tri kategorije: optičko staklo, optički kristal i posebni 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 kao što su prizme, leće, zrcala, prozori i filtri u optičkim instrumentima ili sustavima. Optičko staklo ima visoku prozirnost, kemijsku stabilnost i fizičku ujednačenost strukture i performansi. Ima specifične i točne optičke konstante. U niskotemperaturnom čvrstom stanju optičko staklo zadržava amorfnu strukturu visokotemperaturnog tekućeg stanja. U idealnom slučaju, unutarnja fizikalna i kemijska svojstva stakla, kao što su indeks loma, koeficijent toplinskog širenja, tvrdoća, toplinska vodljivost, električna vodljivost, modul elastičnosti itd., jednaka su u svim smjerovima, što se naziva izotropija.
Glavni proizvođači optičkog stakla su Schott iz Njemačke, Corning iz Sjedinjenih Država, Ohara iz Japana i domaći Chengdu Guangming Glass (CDGM), itd.
Indeks loma i disperzijski dijagram
krivulje indeksa loma optičkog stakla
Krivulje transmitancije
02. Optički kristal
Optički kristal se odnosi 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 monokristalne i polikristalne. Materijali s monokristalima imaju visoku cjelovitost kristala i propusnost svjetlosti, kao i nizak ulazni gubitak, 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.
Polarizirajući kristali: Uobičajeno korišteni polarizirajući kristali uključuju kalcit (CaCO3), kvarc (SiO2), natrijev nitrat (nitrat), itd.
Akromatski kristal: Posebna disperzijska svojstva kristala koriste se za proizvodnju akromatskih leća 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, neodimijem dopirani kristal itrijevog aluminijskog granata itd.
Kristalne materijale dijelimo na prirodne i umjetno uzgojene. Prirodni kristali su vrlo rijetki, teško ih je umjetno uzgojiti, ograničene su veličine i skupi su. Općenito se smatra kada stakleni materijal nije dovoljan, može raditi u pojasu nevidljive svjetlosti 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 negdje između. Glavna razlika između staklokeramike i običnog optičkog stakla je prisutnost kristalne strukture. Ima finiju kristalnu strukturu od keramike. Ima karakteristike niskog toplinskog koeficijenta širenja, visoke čvrstoće, visoke tvrdoće, niske gustoće i izuzetno visoke stabilnosti. Široko se koristi u obradi ravnih kristala, standardnih mjerača, velikih ogledala, laserskih žiroskopa itd.
Koeficijent toplinske ekspanzije mikrokristalnih optičkih materijala može doseći 0,0±0,2×10-7/℃ (0~50℃)
b. Silicij 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 lagana zrcala velikih dimenzija i naširoko se koristi u zrakoplovstvu, laserima velike snage, poluvodičima i drugim područjima.
Ove kategorije optičkih materijala također se mogu nazvati materijalima optičkih medija. Uz glavne kategorije materijala za optičke medije, materijali od optičkih vlakana, materijali od optičkih filmova, materijali od tekućih kristala, 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: 5. siječnja 2024
