Pirmas žingsnis bet kokio optinio gaminio gamybos procese yra tinkamų optinių medžiagų parinkimas. Optinių medžiagų optiniai parametrai (lūžio rodiklis, Abbe skaičius, pralaidumas, atspindėjimas), fizinės savybės (kietumas, deformacija, burbulų kiekis, Puasono koeficientas) ir net temperatūros charakteristikos (šiluminio plėtimosi koeficientas, lūžio rodiklio ir temperatūros santykis). optinių medžiagų optines savybes. Optinių komponentų ir sistemų veikimas. Šiame straipsnyje trumpai supažindinsime su įprastomis optinėmis medžiagomis ir jų savybėmis.
Optinės medžiagos daugiausia skirstomos į tris kategorijas: optinis stiklas, optinis kristalas ir specialios optinės medžiagos.
01 Optinis stiklas
Optinis stiklas yra amorfinė (stiklinė) optinės terpės medžiaga, galinti perduoti šviesą. Per ją praeinanti šviesa gali keisti sklidimo kryptį, fazę ir intensyvumą. Jis dažniausiai naudojamas optiniams komponentams, tokiems kaip prizmės, lęšiai, veidrodžiai, langai ir optinių prietaisų ar sistemų filtrai, gaminti. Optinis stiklas pasižymi dideliu skaidrumu, cheminiu stabilumu ir fiziniu vienodumu savo struktūra ir veikimu. Jis turi specifines ir tikslias optines konstantas. Žemos temperatūros kietoje būsenoje optinis stiklas išlaiko amorfinę aukštos temperatūros skystos būsenos struktūrą. Idealiu atveju stiklo vidinės fizikinės ir cheminės savybės, tokios kaip lūžio rodiklis, šiluminio plėtimosi koeficientas, kietumas, šilumos laidumas, elektros laidumas, tamprumo modulis ir kt., yra vienodos visomis kryptimis, tai vadinama izotropija.
Pagrindiniai optinio stiklo gamintojai yra Vokietijos Schott, JAV Corning, Japonijos Ohara ir vietinis Chengdu Guangming Glass (CDGM) ir kt.
Lūžio rodiklis ir dispersijos diagrama
optinio stiklo lūžio rodiklio kreivės
Pralaidumo kreivės
02. Optinis kristalas
Optinis kristalas reiškia kristalinę medžiagą, naudojamą optinėje laikmenoje. Dėl optinių kristalų struktūrinių savybių jis gali būti plačiai naudojamas gaminant įvairius langus, lęšius ir prizmes ultravioletiniams ir infraraudoniesiems spinduliams. Pagal kristalų struktūrą jis gali būti suskirstytas į monokristalinį ir polikristalinį. Vienkristalinės medžiagos turi didelį kristalų vientisumą ir šviesos pralaidumą, taip pat mažus įvesties nuostolius, todėl pavieniai kristalai daugiausia naudojami optiniuose kristaluose.
Konkrečiai: Įprastos UV ir infraraudonųjų spindulių kristalų medžiagos yra: kvarcas (SiO2), kalcio fluoridas (CaF2), ličio fluoridas (LiF), akmens druska (NaCl), silicis (Si), germanis (Ge) ir kt.
Poliarizuojantys kristalai: dažniausiai naudojami poliarizuojantys kristalai yra kalcitas (CaCO3), kvarcas (SiO2), natrio nitratas (nitratas) ir kt.
Achromatiniai kristalai: specialios kristalo dispersijos charakteristikos naudojamos achromatiniams objektyvams gaminti. Pavyzdžiui, kalcio fluoridas (CaF2) derinamas su stiklu, kad susidarytų achromatinė sistema, kuri gali pašalinti sferinę aberaciją ir antrinį spektrą.
Lazerinis kristalas: naudojamas kaip kietojo kūno lazerių, tokių kaip rubinas, kalcio fluoridas, neodimiu legiruotas itrio aliuminio granato kristalas ir kt., darbo medžiagos.
Kristalinės medžiagos skirstomos į natūralias ir dirbtinai išaugintas. Natūralūs kristalai yra labai reti, sunkiai dirbtinai auginami, riboto dydžio ir brangūs. Paprastai manoma, kad kai stiklo medžiagos nepakanka, jis gali veikti nematomoje šviesos juostoje ir yra naudojamas puslaidininkių ir lazerių pramonėje.
03 Specialios optinės medžiagos
a. Stiklo keramika
Stiklo keramika yra speciali optinė medžiaga, kuri nėra nei stiklas, nei krištolas, o kažkur tarp jų. Pagrindinis skirtumas tarp stiklo keramikos ir įprasto optinio stiklo yra kristalinės struktūros buvimas. Jis turi smulkesnę kristalinę struktūrą nei keramika. Jis turi mažo šiluminio plėtimosi koeficiento, didelio stiprumo, didelio kietumo, mažo tankio ir ypač didelio stabilumo charakteristikas. Jis plačiai naudojamas plokščių kristalų, standartinių skaitiklių, didelių veidrodžių, lazerinių giroskopų ir kt.
Mikrokristalinių optinių medžiagų šiluminio plėtimosi koeficientas gali siekti 0,0±0,2×10-7/℃ (0 ~ 50℃)
b. Silicio karbidas
Silicio karbidas yra speciali keraminė medžiaga, kuri taip pat naudojama kaip optinė medžiaga. Silicio karbidas turi gerą standumą, mažą šiluminės deformacijos koeficientą, puikų terminį stabilumą ir didelį svorio mažinimo efektą. Tai laikoma pagrindine didelio dydžio lengvų veidrodžių medžiaga ir plačiai naudojama aviacijos, didelės galios lazerių, puslaidininkių ir kitose srityse.
Šios optinių medžiagų kategorijos taip pat gali būti vadinamos optinių laikmenų medžiagomis. Be pagrindinių optinių laikmenų medžiagų kategorijų, optinėms medžiagoms priklauso optinio pluošto medžiagos, optinės plėvelės medžiagos, skystųjų kristalų medžiagos, liuminescencinės medžiagos ir kt. Optinių technologijų plėtra neatsiejama nuo optinių medžiagų technologijos. Laukiame mano šalies optinių medžiagų technologijos pažangos.
Paskelbimo laikas: 2024-01-05
