Prvi korak v vsakem procesu optične proizvodnje 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 Vse bo vplivalo 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 amorfen (steklast) optični medij, ki lahko prepušča svetlobo. Svetloba, ki prehaja skozenj, lahko spremeni svojo smer širjenja, fazo in intenziteto. Običajno se uporablja za proizvodnjo optičnih komponent, kot so prizme, leče, ogledala, okna in filtri v optičnih instrumentih ali sistemih. Optično steklo ima visoko preglednost, kemično stabilnost in fizično enotnost v strukturi in zmogljivosti. Ima specifične in natančne optične konstante. V nizkotemperaturnem trdnem stanju optično steklo ohranja amorfno strukturo visokotemperaturnega tekočega stanja. V idealnem primeru so notranje fizikalne in kemijske lastnosti stekla, kot so lomni količnik, koeficient toplotne razteznosti, trdota, toplotna prevodnost, električna prevodnost, modul elastičnosti itd., enake v vseh smereh, kar imenujemo izotropija.
Glavni proizvajalci optičnega stekla so Schott iz Nemčije, Corning iz Združenih držav, Ohara iz Japonske in domače Chengdu Guangming Glass (CDGM) itd.
Lomni količnik in disperzijski diagram
krivulje lomnega količnika optičnega stekla
Transmitančne krivulje
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 prizm za ultravijolične in infrardeče aplikacije. Glede na kristalno strukturo ga lahko razdelimo na monokristalne in polikristalne. Monokristalni materiali imajo visoko kristalno celovitost in prepustnost svetlobe ter nizko vhodno izgubo, zato se monokristali uporabljajo predvsem v optičnih kristalih.
Natančneje: običajni UV in infrardeči kristalni materiali vključujejo: kremen (SiO2), kalcijev fluorid (CaF2), litijev fluorid (LiF), kameno sol (NaCl), silicij (Si), germanij (Ge) itd.
Polarizacijski kristali: Običajno 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) je kombiniran s steklom, da tvori akromatski sistem, ki lahko odpravi sferično aberacijo in sekundarni spekter.
Laserski kristal: uporablja se kot delovni material za polprevodniške laserje, kot so rubin, kalcijev fluorid, kristal itrijevega aluminijevega granata, dopiranega z neodimom, itd.
Kristalne materiale delimo na naravne in umetno pridelane. Naravni kristali so zelo redki, težko jih je umetno gojiti, imajo omejeno velikost in so dragi. Na splošno velja, da ko stekla ni dovolj, lahko deluje v pasu nevidne svetlobe in se uporablja v polprevodniški in laserski industriji.
03 Posebni optični materiali
a. Steklokeramični
Steklokeramika je poseben optični material, ki ni niti steklo niti kristal, ampak nekje vmes. Glavna razlika med steklokeramično in navadnim optičnim steklom je prisotnost kristalne strukture. Ima bolj fino 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 pomemben učinek zmanjšanja teže. Velja za glavni material za lahka zrcala velikih dimenzij in se pogosto uporablja v vesolju, visokozmogljivih laserjih, polprevodnikih in na drugih področjih.
Te kategorije optičnih materialov lahko imenujemo tudi materiali za optične medije. Poleg glavnih kategorij materialov za optične medije, materiali iz optičnih vlaken, materiali za optične filme, materiali s tekočimi kristali, luminiscenčni materiali itd. vsi spadajo med optične materiale. Razvoj optične tehnologije je neločljivo povezan s tehnologijo optičnih materialov. Veselimo se napredka tehnologije optičnih materialov v moji državi.
Čas objave: Jan-05-2024
