Pirmais solis jebkurā optikas ražošanas procesā ir piemērotu optisko materiālu izvēle. Optisko materiālu optiskie parametri (refrakcijas koeficients, Abbe skaitlis, caurlaidība, atstarošanas spēja), fizikālās īpašības (cietība, deformācija, burbuļu saturs, Puasona koeficients) un pat temperatūras raksturlielumi (termiskās izplešanās koeficients, refrakcijas koeficienta un temperatūras attiecība) ietekmēs visu optisko materiālu. optisko materiālu optiskās īpašības. Optisko komponentu un sistēmu veiktspēja. Šis raksts īsi iepazīstinās ar izplatītākajiem optiskajiem materiāliem un to īpašībām.
Optiskos materiālus galvenokārt iedala trīs kategorijās: optiskais stikls, optiskais kristāls un īpašie optiskie materiāli.
01 Optiskais stikls
Optiskais stikls ir amorfs (stiklveida) optiskās vides materiāls, kas spēj pārraidīt gaismu. Gaisma, kas iet caur to, var mainīt izplatīšanās virzienu, fāzi un intensitāti. To parasti izmanto optisko komponentu, piemēram, prizmu, lēcu, spoguļu, logu un filtru ražošanai optiskajos instrumentos vai sistēmās. Optiskajam stiklam ir augsta caurspīdīgums, ķīmiskā stabilitāte un struktūras un veiktspējas fiziskā viendabība. Tam ir specifiskas un precīzas optiskās konstantes. Zemas temperatūras cietā stāvoklī optiskais stikls saglabā augstas temperatūras šķidrā stāvokļa amorfo struktūru. Ideālā gadījumā stikla iekšējās fizikālās un ķīmiskās īpašības, piemēram, laušanas koeficients, termiskās izplešanās koeficients, cietība, siltumvadītspēja, elektrovadītspēja, elastības modulis utt., ir vienādas visos virzienos, ko sauc par izotropiju.
Galvenie optiskā stikla ražotāji ir Schott no Vācijas, Corning no Amerikas Savienotajām Valstīm, Ohara no Japānas un vietējais Chengdu Guangming Glass (CDGM) utt.
Refrakcijas indekss un dispersijas diagramma
optiskā stikla laušanas indeksa līknes
Caurlaidības līknes
02. Optiskais kristāls
Optiskais kristāls attiecas uz kristāla materiālu, ko izmanto optiskajos datu nesējos. Pateicoties optisko kristālu strukturālajām īpašībām, to var plaši izmantot, lai izgatavotu dažādus logus, lēcas un prizmas ultravioleto un infrasarkano staru lietojumiem. Pēc kristāla struktūras to var iedalīt monokristālā un polikristāliskā. Viena kristāla materiāliem ir augsta kristāla integritāte un gaismas caurlaidība, kā arī zems ievades zudums, tāpēc monokristālus galvenokārt izmanto optiskajos kristālos.
Konkrēti: izplatītākie UV un infrasarkano kristālu materiāli ir: kvarcs (SiO2), kalcija fluorīds (CaF2), litija fluorīds (LiF), akmens sāls (NaCl), silīcijs (Si), germānija (Ge) utt.
Polarizējošie kristāli: Parasti izmantotie polarizējošie kristāli ir kalcīts (CaCO3), kvarcs (SiO2), nātrija nitrāts (nitrāts) utt.
Ahromatiskais kristāls: kristāla īpašās dispersijas īpašības tiek izmantotas ahromatisko objektīvu lēcu ražošanā. Piemēram, kalcija fluorīds (CaF2) tiek apvienots ar stiklu, veidojot ahromatisku sistēmu, kas var novērst sfērisko aberāciju un sekundāro spektru.
Lāzera kristāls: izmanto kā darba materiālus cietvielu lāzeriem, piemēram, rubīns, kalcija fluorīds, ar neodīmu leģēts itrija alumīnija granāta kristāls utt.
Kristāla materiāli tiek iedalīti dabīgajos un mākslīgi audzētajos. Dabiskie kristāli ir ļoti reti sastopami, tos ir grūti mākslīgi audzēt, tie ir ierobežoti un dārgi. Parasti tiek uzskatīts, ka stikla materiāls ir nepietiekams, tas var darboties neredzamā gaismas joslā un tiek izmantots pusvadītāju un lāzeru rūpniecībā.
03 Īpaši optiskie materiāli
a. Stikla keramika
Stikla keramika ir īpašs optiskais materiāls, kas nav ne stikls, ne kristāls, bet kaut kur pa vidu. Galvenā atšķirība starp stikla keramiku un parasto optisko stiklu ir kristāla struktūras klātbūtne. Tam ir smalkāka kristāla struktūra nekā keramikai. Tam ir zems termiskās izplešanās koeficients, augsta izturība, augsta cietība, zems blīvums un ārkārtīgi augsta stabilitāte. To plaši izmanto plakano kristālu, standarta skaitītāju nūju, lielu spoguļu, lāzera žiroskopu uc apstrādē.
Mikrokristālisko optisko materiālu termiskās izplešanās koeficients var sasniegt 0,0±0,2×10-7/℃ (0 ~ 50℃)
b. Silīcija karbīds
Silīcija karbīds ir īpašs keramikas materiāls, ko izmanto arī kā optisku materiālu. Silīcija karbīdam ir laba stingrība, zems termiskās deformācijas koeficients, lieliska termiskā stabilitāte un ievērojams svara samazināšanas efekts. To uzskata par galveno materiālu lielizmēra vieglajiem spoguļiem, un to plaši izmanto kosmosa, lieljaudas lāzeru, pusvadītāju un citās jomās.
Šīs optisko materiālu kategorijas var saukt arī par optisko datu nesēju materiāliem. Papildus galvenajām optisko datu nesēju materiālu kategorijām optisko šķiedru materiāli, optiskās plēves materiāli, šķidro kristālu materiāli, luminiscējošie materiāli utt. pieder pie optiskajiem materiāliem. Optisko tehnoloģiju attīstība nav atdalāma no optisko materiālu tehnoloģijas. Mēs ceram uz manas valsts optisko materiālu tehnoloģiju attīstību.
Izlikšanas laiks: Jan-05-2024
