Prvým krokom v každom procese výroby optických materiálov je výber vhodných optických materiálov. Optické parametre (index lomu, Abbeho číslo, priepustnosť svetla, odrazivosť), fyzikálne vlastnosti (tvrdosť, deformácia, obsah bublín, Poissonov pomer) a dokonca aj teplotné charakteristiky (koeficient tepelnej rozťažnosti, vzťah medzi indexom lomu a teplotou) optických materiálov ovplyvňujú optické vlastnosti optických materiálov. Výkon optických komponentov a systémov. Tento článok stručne predstaví bežné optické materiály a ich vlastnosti.
Optické materiály sa delia hlavne do troch kategórií: optické sklo, optický kryštál a špeciálne optické materiály.
01 Optické sklo
Optické sklo je amorfný (sklovitý) optický materiál, ktorý dokáže prepúšťať svetlo. Svetlo, ktoré ním prechádza, môže meniť smer svojho šírenia, fázu a intenzitu. Bežne sa používa na výrobu optických komponentov, ako sú hranoly, šošovky, zrkadlá, okná a filtre v optických prístrojoch alebo systémoch. Optické sklo má vysokú priehľadnosť, chemickú stabilitu a fyzikálnu jednotnosť štruktúry a výkonu. Má špecifické a presné optické konštanty. V nízkoteplotnom pevnom stave si optické sklo zachováva amorfnú štruktúru vysokoteplotného kvapalného stavu. V ideálnom prípade sú vnútorné fyzikálne a chemické vlastnosti skla, ako je index lomu, koeficient tepelnej rozťažnosti, tvrdosť, tepelná vodivosť, elektrická vodivosť, modul pružnosti atď., rovnaké vo všetkých smeroch, čo sa nazýva izotropia.
Medzi hlavných výrobcov optického skla patria nemecká spoločnosť Schott, americká spoločnosť Corning, japonská spoločnosť Ohara a domáca spoločnosť Chengdu Guangming Glass (CDGM) atď.
Index lomu a disperzný diagram
krivky indexu lomu optického skla
Krivky transmitancie
02. Optický kryštál
Optický kryštál označuje kryštálový materiál používaný v optických médiách. Vďaka štrukturálnym vlastnostiam optických kryštálov sa môže široko používať na výrobu rôznych okien, šošoviek a hranolov pre ultrafialové a infračervené aplikácie. Podľa kryštálovej štruktúry sa dá rozdeliť na monokryštál a polykryštalický materiál. Monokryštálové materiály majú vysokú kryštalickú integritu a priepustnosť svetla, ako aj nízke vstupné straty, takže sa monokryštály používajú hlavne v optických kryštáloch.
Konkrétne: Medzi bežné kryštálové materiály pre UV a infračervené žiarenie patria: kremeň (SiO2), fluorid vápenatý (CaF2), fluorid lítny (LiF), kamenná soľ (NaCl), kremík (Si), germánium (Ge) atď.
Polarizačné kryštály: Medzi bežne používané polarizačné kryštály patrí kalcit (CaCO3), kremeň (SiO2), dusičnan sodný (dusičnan sodný) atď.
Achromatický kryštál: Špeciálne disperzné vlastnosti kryštálu sa používajú na výrobu achromatických objektívov. Napríklad fluorid vápenatý (CaF2) sa kombinuje so sklom a vytvára achromatický systém, ktorý dokáže eliminovať sférickú aberáciu a sekundárne spektrum.
Laserový kryštál: používaný ako pracovný materiál pre lasery v pevnom skupenstve, ako napríklad rubín, fluorid vápenatý, neodýmom dopovaný kryštál ytriovo-hlinitého granátu atď.
Kryštálové materiály sa delia na prírodné a umelo pestované. Prírodné kryštály sú veľmi zriedkavé, ťažko sa umelo pestujú, majú obmedzenú veľkosť a sú drahé. Vo všeobecnosti sa uvažuje o tom, že keď nie je dostatok skleneného materiálu, môže fungovať v pásme neviditeľného svetla a používa sa v polovodičovom a laserovom priemysle.
03 Špeciálne optické materiály
a. Sklokeramika
Sklokeramika je špeciálny optický materiál, ktorý nie je ani sklo, ani krištáľ, ale niečo medzi tým. Hlavný rozdiel medzi sklokeramikou a bežným optickým sklom je prítomnosť kryštálovej štruktúry. Má jemnejšiu kryštálovú štruktúru ako keramika. Vyznačuje sa nízkym koeficientom tepelnej rozťažnosti, vysokou pevnosťou, vysokou tvrdosťou, nízkou hustotou a extrémne vysokou stabilitou. Široko sa používa pri spracovaní plochých kryštálov, štandardných metrových tyčí, veľkých zrkadiel, laserových gyroskopov atď.
Koeficient tepelnej rozťažnosti mikrokryštalických optických materiálov môže dosiahnuť 0,0 ± 0,2 × 10⁻⁷/℃ (0 ~ 50 ℃)
b. Karbid kremíka
Karbid kremíka je špeciálny keramický materiál, ktorý sa používa aj ako optický materiál. Karbid kremíka má dobrú tuhosť, nízky koeficient tepelnej deformácie, vynikajúcu tepelnú stabilitu a výrazný účinok na zníženie hmotnosti. Považuje sa za hlavný materiál pre veľké ľahké zrkadlá a široko sa používa v leteckom priemysle, vo vysokovýkonných laseroch, polovodičoch a ďalších oblastiach.
Tieto kategórie optických materiálov možno nazvať aj materiálmi optických médií. Okrem hlavných kategórií materiálov optických médií patria medzi optické materiály aj materiály z optických vlákien, materiály optických fólií, materiály z tekutých kryštálov, luminiscenčné materiály atď. Vývoj optickej technológie je neoddeliteľný od technológie optických materiálov. Tešíme sa na pokrok v technológii optických materiálov v našej krajine.
Čas uverejnenia: 05.01.2024
