Iga optilise tootmisprotsessi esimene samm on sobivate optiliste materjalide valimine. Optiliste materjalide optilised parameetrid (murdumisnäitaja, Abbe arv, läbilaskvus, peegeldusvõime), füüsikalised omadused (kõvadus, deformatsioon, mullide sisaldus, Poissoni suhe) ja isegi temperatuurinäitajad (soojuspaisumistegur, murdumisnäitaja ja temperatuuri suhe) mõjutavad kõiki neid. optiliste materjalide optilised omadused. Optiliste komponentide ja süsteemide jõudlus. See artikkel tutvustab lühidalt levinud optilisi materjale ja nende omadusi.
Optilised materjalid jagunevad peamiselt kolme kategooriasse: optiline klaas, optiline kristall ja spetsiaalsed optilised materjalid.
01 Optiline klaas
Optiline klaas on amorfne (klaasjas) optilise kandja materjal, mis suudab valgust edastada. Seda läbiv valgus võib muuta selle levimissuunda, faasi ja intensiivsust. Seda kasutatakse tavaliselt optiliste komponentide, näiteks prismade, läätsede, peeglite, akende ja filtrite tootmiseks optilistes instrumentides või süsteemides. Optilisel klaasil on kõrge läbipaistvus, keemiline stabiilsus ja füüsiline ühtlus struktuur ja jõudlus. Sellel on spetsiifilised ja täpsed optilised konstandid. Madala temperatuuriga tahkes olekus säilitab optiline klaas kõrge temperatuuriga vedela oleku amorfse struktuuri. Ideaalis on klaasi sisemised füüsikalised ja keemilised omadused nagu murdumisnäitaja, soojuspaisumistegur, kõvadus, soojusjuhtivus, elektrijuhtivus, elastsusmoodul jne kõikides suundades ühesugused, mida nimetatakse isotroopiaks.
Peamised optilise klaasi tootjad on Saksamaa Schott, Ameerika Ühendriikide Corning, Jaapan Ohara ja kodumaine Chengdu Guangming Glass (CDGM) jne.
Murdumisnäitaja ja dispersioonidiagramm
optilise klaasi murdumisnäitaja kõverad
Läbilaskvuse kõverad
02. Optiline kristall
Optiline kristall viitab optilises kandjas kasutatavale kristallimaterjalile. Optiliste kristallide struktuuriomaduste tõttu saab seda laialdaselt kasutada mitmesuguste ultraviolett- ja infrapunarakenduste akende, läätsede ja prismade valmistamiseks. Kristallstruktuuri järgi võib selle jagada monokristalliliseks ja polükristalliliseks. Üksikkristallmaterjalidel on kõrge kristallide terviklikkus ja valguse läbilaskvus, samuti väike sisendkadu, seetõttu kasutatakse monokristalle peamiselt optilistes kristallides.
Täpsemalt: Levinud UV- ja infrapunakristallmaterjalide hulka kuuluvad: kvarts (SiO2), kaltsiumfluoriid (CaF2), liitiumfluoriid (LiF), kivisool (NaCl), räni (Si), germaanium (Ge) jne.
Polariseerivad kristallid: Tavaliselt kasutatavate polariseerivate kristallide hulka kuuluvad kaltsiit (CaCO3), kvarts (SiO2), naatriumnitraat (nitraat) jne.
Akromaatiline kristall: akromaatiliste objektiivide valmistamiseks kasutatakse kristalli erilisi dispersiooniomadusi. Näiteks kaltsiumfluoriid (CaF2) kombineeritakse klaasiga, et moodustada akromaatiline süsteem, mis võib kõrvaldada sfäärilise aberratsiooni ja sekundaarse spektri.
Laserkristall: kasutatakse tahkislaserite töömaterjalina, nagu rubiin, kaltsiumfluoriid, neodüümiga legeeritud ütriumalumiiniumgranaatkristall jne.
Kristallmaterjalid jagunevad looduslikeks ja kunstlikult kasvatatud. Looduslikud kristallid on väga haruldased, neid on raske kunstlikult kasvatada, nende suurus on piiratud ja kulukas. Üldiselt arvatakse, et kui klaasist materjalist ei piisa, võib see töötada mittenähtava valgusribaga ning seda kasutatakse pooljuhtide ja laseritööstuses.
03 Spetsiaalsed optilised materjalid
a. Klaaskeraamika
Klaaskeraamika on spetsiaalne optiline materjal, mis pole ei klaas ega kristall, vaid kuskil vahepeal. Peamine erinevus klaaskeraamika ja tavalise optilise klaasi vahel on kristallstruktuuri olemasolu. Sellel on peenem kristallstruktuur kui keraamikal. Sellel on madal soojuspaisumistegur, kõrge tugevus, kõrge kõvadus, madal tihedus ja äärmiselt kõrge stabiilsus. Seda kasutatakse laialdaselt lamedate kristallide, standardsete arvestipulkade, suurte peeglite, lasergüroskoopide jne töötlemisel.
Mikrokristalliliste optiliste materjalide soojuspaisumistegur võib ulatuda 0,0 ± 0,2 × 10-7 / ℃ (0 ~ 50 ℃)
b. Ränikarbiid
Ränikarbiid on spetsiaalne keraamiline materjal, mida kasutatakse ka optilise materjalina. Ränikarbiidil on hea jäikus, madal termilise deformatsiooni koefitsient, suurepärane termiline stabiilsus ja märkimisväärne kaalu vähendamise efekt. Seda peetakse suuremõõtmeliste kergete peeglite peamiseks materjaliks ja seda kasutatakse laialdaselt kosmosetööstuses, suure võimsusega laserites, pooljuhtides ja muudes valdkondades.
Neid optiliste materjalide kategooriaid võib nimetada ka optiliste kandjate materjalideks. Lisaks peamistele optilise kandja materjalide kategooriatele kuuluvad optiliste materjalide hulka optilised kiudmaterjalid, optilise kile materjalid, vedelkristallmaterjalid, luminestsentsmaterjalid jne. Optilise tehnoloogia areng on optiliste materjalide tehnoloogiast lahutamatu. Ootame huviga minu kodumaa optiliste materjalide tehnoloogia arengut.
Postitusaeg: jaanuar 05-2024
