Prvi korak u bilo kojem procesu proizvodnje optičkih materijala je odabir odgovarajućih optičkih materijala. Optički parametri (indeks prelamanja, Abbeov broj, propusnost, reflektivnost), fizička svojstva (tvrdoća, deformacija, sadržaj mjehurića, Poissonov omjer), pa čak i temperaturne karakteristike (koeficijent termičkog širenja, odnos između indeksa prelamanja i temperature) optičkih materijala, sve to će utjecati na optička svojstva optičkih materijala. Performanse optičkih komponenti i sistema. Ovaj članak će ukratko predstaviti uobičajene optičke materijale i njihova svojstva.
Optički materijali se uglavnom dijele u tri kategorije: optičko staklo, optički kristal i specijalni optički materijali.
01 Optičko staklo
Optičko staklo je amorfni (staklasti) optički materijal koji može propuštati svjetlost. Svjetlost koja prolazi kroz njega može promijeniti smjer širenja, fazu i intenzitet. Obično se koristi za proizvodnju optičkih komponenti kao što su prizme, sočiva, ogledala, prozori i filteri u optičkim instrumentima ili sistemima. Optičko staklo ima visoku prozirnost, hemijsku stabilnost i fizičku ujednačenost u strukturi i performansama. Ima specifične i tačne optičke konstante. U čvrstom stanju na niskim temperaturama, optičko staklo zadržava amorfnu strukturu tečnog stanja na visokim temperaturama. Idealno bi bilo da su unutrašnja fizička i hemijska svojstva stakla, kao što su indeks prelamanja, koeficijent toplotnog širenja, tvrdoća, toplotna provodljivost, električna provodljivost, modul elastičnosti itd., ista u svim smjerovima, što se naziva izotropija.
Glavni proizvođači optičkog stakla uključuju Schott iz Njemačke, Corning iz Sjedinjenih Američkih Država, Ohara iz Japana i domaći Chengdu Guangming Glass (CDGM) itd.
Dijagram indeksa prelamanja i disperzije
krivulje indeksa prelamanja optičkog stakla
Krive transmitancije
02. Optički kristal
Optički kristal se odnosi na kristalni materijal koji se koristi u optičkim medijima. Zbog strukturnih karakteristika optičkih kristala, može se široko koristiti za izradu različitih prozora, sočiva i prizmi za ultraljubičaste i infracrvene primjene. Prema kristalnoj strukturi, može se podijeliti na monokristal i polikristal. Monokristalni materijali imaju visok kristalni integritet i propusnost svjetlosti, kao i niske ulazne gubitke, pa se monokristali uglavnom koriste u optičkim kristalima.
Konkretno: Uobičajeni UV i infracrveni kristalni materijali uključuju: kvarc (SiO2), kalcijum fluorid (CaF2), litijum fluorid (LiF), kamenu so (NaCl), silicijum (Si), germanijum (Ge) itd.
Polarizirajući kristali: Uobičajeno korišteni polarizirajući kristali uključuju kalcit (CaCO3), kvarc (SiO2), natrijev nitrat (nitrat) itd.
Ahromatski kristal: Posebne disperzione karakteristike kristala koriste se za proizvodnju ahromatskih objektiva. Na primjer, kalcijum fluorid (CaF2) se kombinuje sa staklom kako bi se formirao ahromatski sistem, koji može eliminisati sfernu aberaciju i sekundarni spektar.
Laserski kristal: koristi se kao radni materijal za lasere u čvrstom stanju, kao što su rubin, kalcijum fluorid, kristal itrijum aluminijum granata dopiran neodimijumom itd.
Kristalni materijali se dijele na prirodne i vještački uzgojene. Prirodni kristali su vrlo rijetki, teško ih je vještački uzgojiti, ograničene su veličine i skupi. Općenito se razmatra kada stakleni materijal nije dovoljan, može raditi u nevidljivom svjetlosnom pojasu i koristi se u industriji poluprovodnika i lasera.
03 Specijalni optički materijali
a. Staklokeramika
Staklokeramika je poseban optički materijal koji nije ni staklo ni kristal, već nešto između. Glavna razlika između staklokeramike i običnog optičkog stakla je prisustvo kristalne strukture. Ima finiju kristalnu strukturu od keramike. Karakteristike su joj niski koeficijent termičkog širenja, visoka čvrstoća, visoka tvrdoća, niska gustoća i izuzetno visoka stabilnost. Široko se koristi u obradi ravnih kristala, standardnih metarskih štapića, velikih ogledala, laserskih žiroskopa itd.
Koeficijent termičkog širenja mikrokristalnih optičkih materijala može doseći 0,0±0,2×10⁻⁷/℃ (0~50℃)
b. Silicijum karbid
Silicijum karbid je specijalni keramički materijal koji se također koristi kao optički materijal. Silicijum karbid ima dobru krutost, nizak koeficijent termičke deformacije, odličnu termičku stabilnost i značajan efekat smanjenja težine. Smatra se glavnim materijalom za velika lagana ogledala i široko se koristi u vazduhoplovstvu, laserima velike snage, poluprovodnicima i drugim oblastima.
Ove kategorije optičkih materijala mogu se nazvati i materijalima za optičke medije. Pored glavnih kategorija materijala za optičke medije, optički materijali, materijali od optičkih vlakana, materijali od optičkih filmova, materijali od tekućih kristala, luminiscentni materijali itd. svi pripadaju optičkim materijalima. Razvoj optičke tehnologije je neodvojiv od tehnologije optičkih materijala. Radujemo se napretku tehnologije optičkih materijala u mojoj zemlji.
Vrijeme objave: 05.01.2024.
