Esimene samm igas optilise tootmisprotsessis on sobivate optiliste materjalide valimine. Optiliste materjalide optilised parameetrid (murdumisnäitaja, Abbe arv, läbilaskvus, peegelduvus), füüsikalised omadused (kõvadus, deformatsioon, mullide sisaldus, Poissoni tegur) ja isegi temperatuuriomadused (soojuspaisumistegur, murdumisnäitaja ja temperatuuri vaheline seos) mõjutavad kõik optiliste materjalide optilisi omadusi. Optiliste komponentide ja süsteemide jõudlus. See artikkel tutvustab lühidalt levinumaid 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) optiline keskkond, mis suudab valgust läbi lasta. Sellest läbiv valgus võib muuta oma 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 füüsikaline ühtlus struktuuris ja jõudluses. 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, kõigis suundades samad, mida nimetatakse isotroopiaks.
Optilise klaasi peamised tootjad on Saksamaa Schott, Ameerika Ühendriikide Corning, Jaapani Ohara ja kodumaine Chengdu Guangming Glass (CDGM) jne.
Murdumisnäitaja ja dispersiooni diagramm
optilise klaasi murdumisnäitaja kõverad
Läbilaskvuskõverad
02. Optiline kristall
Optiline kristall viitab optilistes keskkondades kasutatavale kristallmaterjalile. Tänu optiliste kristallide struktuurilistele omadustele saab seda laialdaselt kasutada mitmesuguste akende, läätsede ja prismade valmistamiseks ultraviolett- ja infrapunakiirguse rakenduste jaoks. Kristallstruktuuri järgi saab selle jagada monokristalliks ja polükristalliks. Monokristallmaterjalidel on kõrge kristallide terviklikkus ja valguse läbilaskvus, samuti madal sisendkadu, seega kasutatakse monokristalle peamiselt optilistes kristallides.
Täpsemalt: Levinud UV- ja infrapunakiirgusega kristallmaterjalide 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: Kristalli spetsiaalseid dispersiooniomadusi kasutatakse akromaatiliste objektiivide valmistamiseks. Näiteks kaltsiumfluoriidi (CaF2) ja klaasi kombineerimisel moodustub akromaatiline süsteem, mis kõrvaldab sfäärilise aberratsiooni ja sekundaarse spektri.
Laserkristall: kasutatakse tahkislaserite töömaterjalidena, näiteks rubiin, kaltsiumfluoriid, neodüümiga legeeritud ütriumalumiiniumgranaatkristall jne.
Kristallmaterjalid jagunevad looduslikeks ja kunstlikult kasvatatud materjalideks. Looduslikud kristallid on väga haruldased, neid on raske kunstlikult kasvatada, need on piiratud suurusega ja kallid. Üldiselt kaalutakse neid siis, kui klaasmaterjalist ei piisa, see võib töötada nähtamatu valguse sagedusalas ja seda kasutatakse pooljuhtide ja laserite tööstuses.
03 Spetsiaalsed optilised materjalid
a. Klaaskeraamika
Klaaskeraamika on spetsiaalne optiline materjal, mis ei ole ei klaas ega kristall, vaid kuskil vahepeal. Klaaskeraamika ja tavalise optilise klaasi peamine erinevus seisneb kristallstruktuuri olemasolus. Sellel on peenem kristallstruktuur kui keraamikal. Sellel on madal soojuspaisumistegur, suur tugevus, suur kõvadus, väike tihedus ja äärmiselt kõrge stabiilsus. Seda kasutatakse laialdaselt lamedate kristallide, standardsete mõõtepulkade, suurte peeglite, lasergüroskoopide jms 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 vähendav efekt. Seda peetakse peamiseks materjaliks suurte kergete peeglite valmistamiseks ning seda kasutatakse laialdaselt lennunduses, suure võimsusega laserites, pooljuhtides ja muudes valdkondades.
Neid optiliste materjalide kategooriaid võib nimetada ka optilisteks andmekandjateks. Lisaks optiliste andmekandjate materjalide põhikategooriatele kuuluvad optiliste materjalide hulka ka optilised kiudmaterjalid, optilised kilematerjalid, vedelkristallmaterjalid, luminestsentsmaterjalid jne. Optilise tehnoloogia areng on lahutamatult seotud optiliste materjalide tehnoloogiaga. Ootame põnevusega meie riigi optiliste materjalide tehnoloogia arengut.
Postituse aeg: 05.01.2024
