Первым шагом в любом процессе оптического производства является выбор подходящих оптических материалов. Оптические параметры (показатель преломления, число Аббе, коэффициент пропускания, отражательная способность), физические свойства (твердость, деформация, содержание пузырьков, коэффициент Пуассона) и даже температурные характеристики (коэффициент теплового расширения, связь между показателем преломления и температурой) оптических материалов. Все это будет влиять на оптические свойства оптических материалов. Производительность оптических компонентов и систем. В этой статье кратко представлены распространенные оптические материалы и их свойства.
Оптические материалы в основном делятся на три категории: оптическое стекло, оптический кристалл и специальные оптические материалы.
01 Оптическое стекло
Оптическое стекло — это аморфный (стекловидный) оптический материал, способный передавать свет. Свет, проходя через него, может менять направление своего распространения, фазу и интенсивность. Его обычно используют для производства оптических компонентов, таких как призмы, линзы, зеркала, окна и фильтры в оптических приборах или системах. Оптическое стекло обладает высокой прозрачностью, химической стабильностью и физической однородностью структуры и характеристик. Он имеет конкретные и точные оптические константы. В низкотемпературном твердом состоянии оптическое стекло сохраняет аморфную структуру высокотемпературного жидкого состояния. В идеале внутренние физические и химические свойства стекла, такие как показатель преломления, коэффициент теплового расширения, твердость, теплопроводность, электропроводность, модуль упругости и т. д., одинаковы во всех направлениях, что называется изотропией.
Основными производителями оптического стекла являются Schott в Германии, Corning в США, Ohara в Японии и отечественная Chengdu Guangming Glass (CDGM) и т. д.
Показатель преломления и дисперсионная диаграмма
кривые показателя преломления оптического стекла
Кривые пропускания
02. Оптический кристалл
Оптический кристалл относится к кристаллическому материалу, используемому в оптических средах. Благодаря структурным характеристикам оптических кристаллов их можно широко использовать для изготовления различных окон, линз и призм для ультрафиолетовых и инфракрасных лучей. По кристаллической структуре его можно разделить на монокристаллические и поликристаллические. Монокристаллические материалы обладают высокой целостностью кристаллов и светопропусканием, а также низкими входными потерями, поэтому монокристаллы в основном используются в оптических кристаллах.
В частности: распространенные кристаллические материалы для УФ и инфракрасного излучения включают: кварц (SiO2), фторид кальция (CaF2), фторид лития (LiF), каменную соль (NaCl), кремний (Si), германий (Ge) и т. д.
Поляризационные кристаллы. Обычно используемые поляризационные кристаллы включают кальцит (CaCO3), кварц (SiO2), нитрат натрия (нитрат) и т. д.
Ахроматический кристалл. Особые дисперсионные характеристики кристалла используются для изготовления ахроматических объективов. Например, фторид кальция (CaF2) в сочетании со стеклом образует ахроматическую систему, которая позволяет устранить сферическую аберрацию и вторичный спектр.
Лазерный кристалл: используется в качестве рабочих материалов для твердотельных лазеров, таких как рубин, фторид кальция, кристалл иттрий-алюминиевого граната, легированный неодимом, и т. д.
Кристаллические материалы делятся на природные и искусственно выращенные. Природные кристаллы очень редки, их трудно вырастить искусственно, они ограничены в размерах и дороги. Обычно считается, что когда стеклянного материала недостаточно, оно может работать в невидимом диапазоне света и используется в полупроводниковой и лазерной промышленности.
03 Специальные оптические материалы
а. Стеклокерамика
Стеклокерамика – это особый оптический материал, который не является ни стеклом, ни хрусталем, а чем-то средним. Основное отличие стеклокерамики от обычного оптического стекла – наличие кристаллической структуры. Он имеет более тонкую кристаллическую структуру, чем керамика. Он обладает характеристиками низкого коэффициента теплового расширения, высокой прочности, высокой твердости, низкой плотности и чрезвычайно высокой стабильности. Он широко используется при обработке плоских кристаллов, стандартных метровых линеек, больших зеркал, лазерных гироскопов и т. д.
Коэффициент теплового расширения микрокристаллических оптических материалов может достигать 0,0±0,2×10-7/℃ (0~50℃).
б. Карбид кремния
Карбид кремния — это специальный керамический материал, который также используется в качестве оптического материала. Карбид кремния обладает хорошей жесткостью, низким коэффициентом термической деформации, превосходной термической стабильностью и значительным эффектом снижения веса. Он считается основным материалом для изготовления крупногабаритных легких зеркал и широко используется в аэрокосмической отрасли, мощных лазерах, полупроводниках и других областях.
Эти категории оптических материалов также можно назвать материалами оптических сред. Помимо основных категорий материалов оптических сред, к оптическим материалам относятся материалы оптических волокон, материалы оптических пленок, жидкокристаллические материалы, люминесцентные материалы и т. д. Развитие оптической техники неотделимо от технологии оптических материалов. Мы с нетерпением ожидаем прогресса в технологии оптических материалов в моей стране.
Время публикации: 05 января 2024 г.
