Introduksjon av vanlige optiske materialer

Det første trinnet i enhver optisk produksjonsprosess er valg av passende optiske materialer. Optiske parametere (brytningsindeks, Abbe-tall, transmittans, reflektivitet), fysiske egenskaper (hardhet, deformasjon, bobleinnhold, Poisson-forhold) og til og med temperaturkarakteristikker (termisk ekspansjonskoeffisient, forholdet mellom brytningsindeks og temperatur) til optiske materialer vil alle påvirke de optiske egenskapene til optiske materialer. Ytelse til optiske komponenter og systemer. Denne artikkelen vil kort introdusere vanlige optiske materialer og deres egenskaper.
Optiske materialer er hovedsakelig delt inn i tre kategorier: Optisk glass, optisk krystall og spesielle optiske materialer.

en01 Optisk glass
Optisk glass er et amorft (glassaktig) optisk mediummateriale som kan overføre lys. Lys som passerer gjennom det kan endre forplantningsretning, fase og intensitet. Det brukes ofte til å produsere optiske komponenter som prismer, linser, speil, vinduer og filtre i optiske instrumenter eller systemer. Optisk glass har høy gjennomsiktighet, kjemisk stabilitet og fysisk ensartethet i struktur og ytelse. Det har spesifikke og nøyaktige optiske konstanter. I lavtemperatur fast tilstand beholder optisk glass den amorfe strukturen til høytemperatur flytende tilstand. Ideelt sett er de indre fysiske og kjemiske egenskapene til glass, som brytningsindeks, termisk ekspansjonskoeffisient, hardhet, termisk ledningsevne, elektrisk ledningsevne, elastisitetsmodul, etc., de samme i alle retninger, noe som kalles isotropi.
De viktigste produsentene av optisk glass inkluderer Schott i Tyskland, Corning i USA, Ohara i Japan og det innenlandske Chengdu Guangming Glass (CDGM), etc.

b
Brytningsindeks og dispersjonsdiagram

c
brytningsindekskurver for optisk glass

d
Transmittanskurver

02. Optisk krystall

e

Optisk krystall refererer til krystallmaterialet som brukes i optiske medier. På grunn av de strukturelle egenskapene til optiske krystaller, kan det bli mye brukt til å lage forskjellige vinduer, linser og prismer for ultrafiolette og infrarøde applikasjoner. I henhold til krystallstrukturen kan det deles inn i enkeltkrystall og polykrystallinsk. Enkeltkrystallmaterialer har høy krystallintegritet og lysgjennomgang, samt lavt inngangstap, så enkeltkrystaller brukes hovedsakelig i optiske krystaller.
Spesifikt: Vanlige UV- og infrarøde krystallmaterialer inkluderer: kvarts (SiO2), kalsiumfluorid (CaF2), litiumfluorid (LiF), bergsalt (NaCl), silisium (Si), germanium (Ge), etc.
Polariserende krystaller: Vanlig brukte polariserende krystaller inkluderer kalsitt (CaCO3), kvarts (SiO2), natriumnitrat (nitrat), etc.
Akromatisk krystall: Krystallens spesielle dispersjonsegenskaper brukes til å produsere akromatiske objektivlinser. For eksempel kombineres kalsiumfluorid (CaF2) med glass for å danne et akromatisk system, som kan eliminere sfærisk aberrasjon og sekundært spektrum.
Laserkrystall: brukes som arbeidsmaterialer for faststofflasere, som rubin, kalsiumfluorid, neodym-dopet yttriumaluminiumgranatkrystall, etc.

f

Krystallmaterialer deles inn i naturlige og kunstig dyrkede krystaller. Naturkrystaller er svært sjeldne, vanskelige å dyrke kunstig, begrenset i størrelse og kostbare. Vanligvis vurderes glassmaterialer som utilstrekkelige, og kan fungere i det ikke-synlige lysbåndet og brukes i halvleder- og laserindustrien.

03 Spesielle optiske materialer

g

a. Glasskeramikk
Glasskeramikk er et spesielt optisk materiale som verken er glass eller krystall, men et sted midt imellom. Hovedforskjellen mellom glasskeramikk og vanlig optisk glass er krystallstrukturen. Det har en finere krystallstruktur enn keramikk. Det har egenskapene lav termisk ekspansjonskoeffisient, høy styrke, høy hardhet, lav tetthet og ekstremt høy stabilitet. Det er mye brukt i prosessering av flate krystaller, standard målepinner, store speil, lasergyroskoper, etc.

h

Den termiske ekspansjonskoeffisienten for mikrokrystallinske optiske materialer kan nå 0,0 ± 0,2 × 10-7 / ℃ (0 ~ 50 ℃)

b. Silisiumkarbid

jeg

Silisiumkarbid er et spesialkeramisk materiale som også brukes som optisk materiale. Silisiumkarbid har god stivhet, lav termisk deformasjonskoeffisient, utmerket termisk stabilitet og betydelig vektreduksjonseffekt. Det regnes som hovedmaterialet for store lette speil og er mye brukt innen luftfart, høyeffektslasere, halvledere og andre felt.

Disse kategoriene av optiske materialer kan også kalles optiske mediematerialer. I tillegg til hovedkategoriene av optiske mediematerialer, tilhører optiske fibermaterialer, optiske filmmaterialer, flytende krystallmaterialer, selvlysende materialer osv. alle optiske materialer. Utviklingen av optisk teknologi er uatskillelig fra optisk materialteknologi. Vi ser frem til fremgangen i mitt lands optiske materialteknologi.


Publisert: 05.01.2024