Prvním krokem v jakémkoli procesu výroby optiky je výběr vhodných optických materiálů. Optické parametry (index lomu, Abbeho číslo, propustnost, odrazivost), fyzikální vlastnosti (tvrdost, deformace, obsah bublin, Poissonův poměr) a dokonce i teplotní charakteristiky (koeficient tepelné roztažnosti, vztah mezi indexem lomu a teplotou) optických materiálů ovlivňují optické vlastnosti optických materiálů. Výkon optických komponent a systémů. Tento článek stručně představí běžné optické materiály a jejich vlastnosti.
Optické materiály se dělí hlavně do tří kategorií: optické sklo, optický krystal a speciální optické materiály.
01 Optické sklo
Optické sklo je amorfní (skelný) optický materiál, který propouští světlo. Světlo, které jím prochází, může měnit směr šíření, fázi a intenzitu. Běžně se používá k výrobě optických součástek, jako jsou hranoly, čočky, zrcadla, okna a filtry v optických přístrojích nebo systémech. Optické sklo má vysokou průhlednost, chemickou stabilitu a fyzikální jednotnost struktury a výkonu. Má specifické a přesné optické konstanty. V nízkoteplotním pevném stavu si optické sklo zachovává amorfní strukturu vysokoteplotního kapalného stavu. V ideálním případě jsou vnitřní fyzikální a chemické vlastnosti skla, jako je index lomu, koeficient tepelné roztažnosti, tvrdost, tepelná vodivost, elektrická vodivost, modul pružnosti atd., stejné ve všech směrech, což se nazývá izotropie.
Mezi hlavní výrobce optického skla patří německá společnost Schott, americká společnost Corning, japonská společnost Ohara a domácí společnost Chengdu Guangming Glass (CDGM) atd.
Index lomu a disperzní diagram
křivky indexu lomu optického skla
Křivky propustnosti
02. Optický krystal
Optický krystal označuje krystalový materiál používaný v optických médiích. Díky strukturním vlastnostem optických krystalů lze jej široce používat k výrobě různých oken, čoček a hranolů pro ultrafialové a infračervené aplikace. Podle krystalové struktury jej lze rozdělit na monokrystal a polykrystal. Monokrystalické materiály mají vysokou krystalovou integritu a propustnost světla a také nízké vstupní ztráty, takže se monokrystaly používají hlavně v optických krystalech.
Konkrétně: Mezi běžné krystalické materiály pro UV a infračervené záření patří: křemen (SiO2), fluorid vápenatý (CaF2), fluorid lithný (LiF), kamenná sůl (NaCl), křemík (Si), germanium (Ge) atd.
Polarizační krystaly: Mezi běžně používané polarizační krystaly patří kalcit (CaCO3), křemen (SiO2), dusičnan sodný (dusičnan sodný) atd.
Achromatický krystal: Speciální disperzní vlastnosti krystalu se využívají k výrobě achromatických objektivů. Například fluorid vápenatý (CaF2) se kombinuje se sklem a vytváří achromatický systém, který dokáže eliminovat sférickou aberaci a sekundární spektrum.
Laserový krystal: používá se jako pracovní materiál pro lasery v pevné fázi, jako je rubín, fluorid vápenatý, neodymem dopovaný krystal yttria a hlinitého granátu atd.
Krystalové materiály se dělí na přírodní a uměle pěstované. Přírodní krystaly jsou velmi vzácné, obtížně se uměle pěstují, mají omezenou velikost a jsou drahé. Obecně se uvažuje o skleněném materiálu, který může fungovat v pásmu neviditelného světla a používá se v polovodičovém a laserovém průmyslu.
03 Speciální optické materiály
a. Sklokeramika
Sklokeramika je speciální optický materiál, který není ani sklo, ani křišťál, ale něco mezi tím. Hlavní rozdíl mezi sklokeramikou a běžným optickým sklem spočívá v přítomnosti krystalové struktury. Má jemnější krystalovou strukturu než keramika. Vyznačuje se nízkým koeficientem tepelné roztažnosti, vysokou pevností, vysokou tvrdostí, nízkou hustotou a extrémně vysokou stabilitou. Široce se používá při zpracování plochých krystalů, standardních metrických tyčí, velkých zrcadel, laserových gyroskopů atd.
Koeficient tepelné roztažnosti mikrokrystalických optických materiálů může dosáhnout 0,0 ± 0,2 × 10⁻⁷/℃ (0~50℃)
b. Karbid křemíku
Karbid křemíku je speciální keramický materiál, který se používá také jako optický materiál. Karbid křemíku má dobrou tuhost, nízký koeficient tepelné deformace, vynikající tepelnou stabilitu a výrazný efekt snížení hmotnosti. Je považován za hlavní materiál pro velká lehká zrcadla a je široce používán v leteckém průmyslu, vysoce výkonných laserech, polovodičích a dalších oblastech.
Tyto kategorie optických materiálů lze také nazývat materiály pro optická média. Kromě hlavních kategorií materiálů pro optická média patří mezi optické materiály také materiály pro optická vlákna, materiály pro optické filmy, materiály z tekutých krystalů, luminiscenční materiály atd. Vývoj optické technologie je neoddělitelný od technologie optických materiálů. Těšíme se na pokrok technologie optických materiálů v naší zemi.
Čas zveřejnění: 5. ledna 2024
