El primer pas en qualsevol procés de fabricació òptica és la selecció de materials òptics adequats. Paràmetres òptics (índex de refracció, nombre ABBE, transmitància, reflectivitat), propietats físiques (duresa, deformació, contingut de bombolles, proporció de Poisson) i fins i tot característiques de temperatura (coeficient d’expansió tèrmica, relació entre l’índex de refracció i la temperatura) dels materials òptics, afectaran totes les propietats òptiques dels materials òptics. Rendiment de components i sistemes òptics. Aquest article introduirà breument materials òptics comuns i les seves propietats.
Els materials òptics es divideixen principalment en tres categories: vidre òptic, cristall òptic i materials òptics especials.
01 vidre òptic
El vidre òptic és un material de medi òptic amorf (vidre) que pot transmetre llum. La llum que hi passa pot canviar la seva direcció, fase i intensitat de propagació. S’utilitza habitualment per produir components òptics com prismes, lents, miralls, finestres i filtres en instruments o sistemes òptics. El vidre òptic té alta transparència, estabilitat química i uniformitat física en l'estructura i el rendiment. Té constants òptiques específiques i precises. En estat sòlid a baixa temperatura, el vidre òptic conserva l'estructura amorfa de l'estat líquid a alta temperatura. L’ideal seria que les propietats físiques i químiques internes del vidre, com l’índex de refracció, el coeficient d’expansió tèrmica, la duresa, la conductivitat tèrmica, la conductivitat elèctrica, el mòdul elàstic, etc., són les mateixes en totes les direccions, que s’anomena isotropia.
Els principals fabricants de vidre òptic inclouen Schott d'Alemanya, Corning dels Estats Units, Ohara del Japó i Vidre domèstic Chengdu Guangming (CDGM), etc.
Índex de refracció i diagrama de dispersió
Corbes d’índex de refracció de vidre òptic
Corbes de transmissió
02. Cristall òptic
El cristall òptic fa referència al material de cristall utilitzat en medis òptics. A causa de les característiques estructurals dels cristalls òptics, es pot utilitzar àmpliament per fer diverses finestres, lents i prismes per a aplicacions ultraviolades i infrarojos. Segons l'estructura de cristall, es pot dividir en un sol cristall i policristal·lina. Els materials de cristall únic tenen una alta integritat de cristall i una transmitància de llum, així com una baixa pèrdua d’entrada, de manera que els cristalls simples s’utilitzen principalment en cristalls òptics.
Concretament: Materials comuns de cristall i infrarojos com a infrarojos inclouen: quars (SiO2), fluorur de calci (CAF2), fluorur de liti (LIF), sal de roca (NaCl), silici (SI), germani (GE), etc.
Cristalls polaritzadors: Els cristalls polaritzadors utilitzats habitualment inclouen calcita (Caco3), quars (SiO2), nitrat de sodi (nitrat), etc.
Cristall acromàtic: les característiques especials de dispersió del cristall s’utilitzen per fabricar lents objectives acromàtiques. Per exemple, el fluorur de calci (CAF2) es combina amb el vidre per formar un sistema acromàtic, que pot eliminar l’aberració esfèrica i l’espectre secundari.
Cristall làser: utilitzat com a materials de treball per a làsers en estat sòlid, com el rubí, el fluorur de calci, el cristall de granat d'alumini de Yttrium dopat per neodimi, etc.
Els materials de cristall es divideixen en naturals i cultivats artificialment. Els cristalls naturals són molt rars, difícils de conrear artificialment, de mida limitada i costosos. Generalment considerat quan el material de vidre és insuficient, pot funcionar a la banda de llum no visible i s’utilitza a les indústries de semiconductors i làser.
03 Materials òptics especials
a. Ceràmica de vidre
El vidre-ceràmic és un material òptic especial que no és ni vidre ni cristall, sinó en algun lloc entremig. La diferència principal entre el vidre-ceràmic i el vidre òptic ordinari és la presència d’estructura de cristall. Té una estructura de cristall més fina que la ceràmica. Té les característiques del coeficient d’expansió tèrmica baixa, alta resistència, alta duresa, baixa densitat i estabilitat extremadament alta. S’utilitza àmpliament en el processament de cristalls plans, pals de comptador estàndard, miralls grans, giroscopis làser, etc.
El coeficient d’expansió tèrmica dels materials òptics microcristal·lins pot arribar a 0,0 ± 0,2 × 10-7/℃ (0 ~ 50 ℃)
b. Carbur de silici
El carbur de silici és un material ceràmic especial que també s’utilitza com a material òptic. El carbur de silici té una bona rigidesa, un coeficient de deformació tèrmica baixa, una excel·lent estabilitat tèrmica i un efecte significatiu de reducció de pes. Es considera el material principal per a miralls lleugers de mida gran i s’utilitza àmpliament en làsers aeroespacials, d’alta potència, semiconductors i altres camps.
Aquestes categories de materials òptics també es poden anomenar materials de suports òptics. A més de les principals categories de materials de suports òptics, materials de fibra òptica, materials de pel·lícula òptica, materials de cristall líquid, materials luminescents, etc. Tots pertanyen a materials òptics. El desenvolupament de la tecnologia òptica és inseparable de la tecnologia de materials òptics. Esperem el progrés de la tecnologia de materials òptics del meu país.
Posada Post: 05 de gener de 2014
