Prvi korak v vsakem optičnem proizvodnem procesu je izbira ustreznih optičnih materialov. Optični parametri (lomni količnik, Abbejevo število, prepustnost, odbojnost), fizikalne lastnosti (trdota, deformacija, vsebnost mehurčkov, Poissonovo razmerje) in celo temperaturne značilnosti (koeficient toplotnega raztezanja, razmerje med lomnim količnikom in temperaturo) optičnih materialov bodo vplivali na optične lastnosti optičnih materialov. Zmogljivost optičnih komponent in sistemov. Ta članek bo na kratko predstavil običajne optične materiale in njihove lastnosti.
Optični materiali so v glavnem razdeljeni v tri kategorije: optično steklo, optični kristal in posebni optični materiali.
01 Optično steklo
Optično steklo je amorfni (steklasti) optični medij, ki lahko prepušča svetlobo. Svetloba, ki prehaja skozenj, lahko spremeni smer širjenja, fazo in intenzivnost. Pogosto se uporablja za izdelavo optičnih komponent, kot so prizme, leče, ogledala, okna in filtri v optičnih instrumentih ali sistemih. Optično steklo ima visoko prosojnost, kemijsko stabilnost in fizikalno enakomernost strukture in delovanja. Ima specifične in natančne optične konstante. V trdnem stanju pri nizki temperaturi optično steklo ohrani amorfno strukturo tekočega stanja pri visoki temperaturi. V idealnem primeru so notranje fizikalne in kemijske lastnosti stekla, kot so lomni količnik, koeficient toplotnega raztezanja, trdota, toplotna prevodnost, električna prevodnost, elastični modul itd., enake v vseh smereh, kar imenujemo izotropija.
Med glavnimi proizvajalci optičnega stekla so nemški Schott, ameriški Corning, japonski Ohara in domači Chengdu Guangming Glass (CDGM) itd.
Lomni količnik in diagram disperzije
krivulje lomnega količnika optičnega stekla
Krivulje prepustnosti
02. Optični kristal
Optični kristal se nanaša na kristalni material, ki se uporablja v optičnih medijih. Zaradi strukturnih značilnosti optičnih kristalov se lahko široko uporablja za izdelavo različnih oken, leč in prizem za ultravijolično in infrardečo uporabo. Glede na kristalno strukturo ga lahko razdelimo na monokristal in polikristal. Monokristalni materiali imajo visoko kristalno integriteto in prepustnost svetlobe ter nizko vhodno izgubo, zato se monokristali uporabljajo predvsem v optičnih kristalih.
Natančneje: Med običajne UV in infrardeče kristalne materiale spadajo: kremen (SiO2), kalcijev fluorid (CaF2), litijev fluorid (LiF), kamena sol (NaCl), silicij (Si), germanij (Ge) itd.
Polarizacijski kristali: Pogosto uporabljeni polarizacijski kristali vključujejo kalcit (CaCO3), kremen (SiO2), natrijev nitrat (nitrat) itd.
Akromatski kristal: Posebne disperzijske lastnosti kristala se uporabljajo za izdelavo akromatskih objektivov. Na primer, kalcijev fluorid (CaF2) se kombinira s steklom in tvori akromatski sistem, ki lahko odpravi sferično aberacijo in sekundarni spekter.
Laserski kristal: uporablja se kot delovni material za trdne laserje, kot so rubin, kalcijev fluorid, kristal itrijevega aluminijevega granata, dopiranega z neodimom, itd.
Kristalne materiale delimo na naravne in umetno vzgojene. Naravni kristali so zelo redki, težko jih je umetno vzgojiti, so omejene velikosti in dragi. Na splošno velja, da kadar steklenega materiala ni dovolj, lahko deluje v nevidnem svetlobnem pasu in se uporablja v polprevodniški in laserski industriji.
03 Posebni optični materiali
a. Steklokeramika
Steklokeramika je poseben optični material, ki ni ne steklo ne kristal, ampak nekje vmes. Glavna razlika med steklokeramiko in navadnim optičnim steklom je prisotnost kristalne strukture. Ima finejšo kristalno strukturo kot keramika. Ima značilnosti nizkega koeficienta toplotnega raztezanja, visoke trdnosti, visoke trdote, nizke gostote in izjemno visoke stabilnosti. Široko se uporablja pri obdelavi ploščatih kristalov, standardnih merilnih palic, velikih ogledal, laserskih žiroskopov itd.
Koeficient toplotnega raztezanja mikrokristalnih optičnih materialov lahko doseže 0,0 ± 0,2 × 10⁻⁷/℃ (0 ~ 50 ℃)
b. silicijev karbid
Silicijev karbid je poseben keramični material, ki se uporablja tudi kot optični material. Silicijev karbid ima dobro togost, nizek koeficient toplotne deformacije, odlično toplotno stabilnost in znatno zmanjšanje teže. Velja za glavni material za velika lahka ogledala in se pogosto uporablja v vesoljski industriji, visokozmogljivih laserjih, polprevodnikih in drugih področjih.
Te kategorije optičnih materialov lahko imenujemo tudi materiali za optične medije. Poleg glavnih kategorij materialov za optične medije med optične materiale spadajo tudi materiali z optičnimi vlakni, optični filmski materiali, materiali s tekočimi kristali, luminiscenčni materiali itd. Razvoj optične tehnologije je neločljivo povezan s tehnologijo optičnih materialov. Veselimo se napredka tehnologije optičnih materialov v moji državi.
Čas objave: 05.01.2024
