El primer pas en qualsevol procés de fabricació òptica és la selecció dels materials òptics adequats. Paràmetres òptics (índex de refracció, nombre d'Abbe, transmitància, reflectivitat), propietats físiques (duresa, deformació, contingut de bombolles, relació de Poisson) i fins i tot les característiques de temperatura (coeficient d'expansió tèrmica, relació entre índex de refracció i temperatura) dels materials òptics. propietats òptiques dels materials òptics. Rendiment dels components i sistemes òptics. Aquest article introduirà breument els 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 mitjà òptic amorf (vidrós) que pot transmetre llum. La llum que la travessa 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 una gran transparència, estabilitat química i uniformitat física en estructura i 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. Idealment, les propietats físiques i químiques internes del vidre, com ara 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 Chengdu Guangming Glass (CDGM), etc.
Índex de refracció i diagrama de dispersió
corbes d'índex de refracció de vidre òptic
Corbes de transmitància
02. Cristall òptic
El cristall òptic fa referència al material de cristall utilitzat en mitjans òptics. A causa de les característiques estructurals dels cristalls òptics, es pot utilitzar àmpliament per fer diverses finestres, lents i prismes per a aplicacions d'ultraviolats i infrarojos. Segons l'estructura cristal·lina, es pot dividir en monocristal·lí i policristalí. Els materials de cristall únic tenen una gran integritat del cristall i transmissió de la llum, així com una baixa pèrdua d'entrada, de manera que els cristalls únics s'utilitzen principalment en cristalls òptics.
Concretament: els materials de cristall UV i infrarojos comuns 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 objectius acromàtics. 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 d'estat sòlid, com ara el robí, el fluorur de calci, el cristall granat d'itri d'alumini dopat amb neodimi, etc.
Els materials de cristall es divideixen en naturals i de cultiu artificial. Els cristalls naturals són molt rars, difícils de créixer artificialment, de mida limitada i costosos. Generalment es considera 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. Vitroceràmica
La vitroceràmica és un material òptic especial que no és ni vidre ni cristall, sinó en un punt intermedi. La principal diferència entre la vitroceràmica i el vidre òptic ordinari és la presència d'estructura cristal·lina. Té una estructura de cristall més fina que la ceràmica. Té les característiques de baix coeficient d'expansió tèrmica, alta resistència, alta duresa, baixa densitat i estabilitat extremadament alta. S'utilitza àmpliament en el processament de cristalls plans, pals de mesurador 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 baix coeficient de deformació tèrmica, una excel·lent estabilitat tèrmica i un efecte significatiu de reducció de pes. Es considera el material principal per a miralls lleugers de gran mida 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 mitjans òptics. A més de les principals categories de materials de mitjans òptics, els materials de fibra òptica, els materials de pel·lícula òptica, els materials de cristall líquid, els materials luminiscents, etc. pertanyen als materials òptics. El desenvolupament de la tecnologia òptica és inseparable de la tecnologia dels materials òptics. Esperem amb interès el progrés de la tecnologia del material òptic del meu país.
Hora de publicació: 05-gen-2024
