Il primo passo in qualsiasi processo di produzione ottica è la selezione dei materiali ottici appropriati. Parametri ottici (indice di rifrazione, numero di Abbe, trasmittanza, riflettività), proprietà fisiche (durezza, deformazione, contenuto di bolle, rapporto di Poisson) e persino caratteristiche di temperatura (coefficiente di dilatazione termica, relazione tra indice di rifrazione e temperatura) dei materiali ottici. Tutto influenzerà le proprietà ottiche dei materiali ottici. Prestazioni di componenti e sistemi ottici. Questo articolo introdurrà brevemente i materiali ottici comuni e le loro proprietà.
I materiali ottici sono principalmente suddivisi in tre categorie: vetro ottico, cristallo ottico e materiali ottici speciali.
01 Vetro ottico
Il vetro ottico è un materiale ottico amorfo (vetroso) in grado di trasmettere la luce. La luce che lo attraversa può cambiare direzione, fase e intensità di propagazione. Viene comunemente utilizzato per produrre componenti ottici come prismi, lenti, specchi, finestre e filtri in strumenti o sistemi ottici. Il vetro ottico ha elevata trasparenza, stabilità chimica e uniformità fisica nella struttura e nelle prestazioni. Ha costanti ottiche specifiche e precise. Nello stato solido a bassa temperatura, il vetro ottico mantiene la struttura amorfa dello stato liquido ad alta temperatura. Idealmente, le proprietà fisiche e chimiche interne del vetro, come l'indice di rifrazione, il coefficiente di dilatazione termica, la durezza, la conduttività termica, la conduttività elettrica, il modulo elastico, ecc., sono le stesse in tutte le direzioni, il che si chiama isotropia.
I principali produttori di vetro ottico includono Schott della Germania, Corning degli Stati Uniti, Ohara del Giappone e Chengdu Guangming Glass (CDGM), ecc.
Indice di rifrazione e diagramma di dispersione
Curve dell'indice di rifrazione del vetro ottico
Curve di trasmittanza
02. Cristallo ottico
Il cristallo ottico si riferisce al materiale cristallino utilizzato nei supporti ottici. A causa delle caratteristiche strutturali dei cristalli ottici, può essere ampiamente utilizzato per realizzare varie finestre, lenti e prismi per applicazioni ultraviolette e infrarosse. Secondo la struttura cristallina, può essere diviso in monocristallino e policristallino. I materiali monocristallini hanno un'elevata integrità cristallina e trasmissione della luce, nonché una bassa perdita di ingresso, quindi i cristalli singoli vengono utilizzati principalmente nei cristalli ottici.
Nello specifico: i materiali comuni dei cristalli UV e infrarossi includono: quarzo (SiO2), fluoruro di calcio (CaF2), fluoruro di litio (LiF), salgemma (NaCl), silicio (Si), germanio (Ge), ecc.
Cristalli polarizzanti: i cristalli polarizzanti comunemente usati includono calcite (CaCO3), quarzo (SiO2), nitrato di sodio (nitrato), ecc.
Cristallo acromatico: le speciali caratteristiche di dispersione del cristallo vengono utilizzate per produrre obiettivi acromatici. Ad esempio, il fluoruro di calcio (CaF2) viene combinato con il vetro per formare un sistema acromatico, in grado di eliminare l'aberrazione sferica e lo spettro secondario.
Cristallo laser: utilizzato come materiale di lavoro per laser a stato solido, come rubino, fluoruro di calcio, cristallo di granato di ittrio e alluminio drogato al neodimio, ecc.
I materiali cristallini sono divisi in naturali e coltivati artificialmente. I cristalli naturali sono molto rari, difficili da coltivare artificialmente, di dimensioni limitate e costosi. Generalmente considerato quando il materiale vetroso è insufficiente, può funzionare nella banda della luce non visibile e viene utilizzato nell'industria dei semiconduttori e del laser.
03 Materiali ottici speciali
UN. Vetroceramica
La vetroceramica è un materiale ottico speciale che non è né vetro né cristallo, ma una via di mezzo. La differenza principale tra vetroceramica e vetro ottico ordinario è la presenza di una struttura cristallina. Ha una struttura cristallina più fine della ceramica. Ha le caratteristiche di basso coefficiente di dilatazione termica, elevata resistenza, elevata durezza, bassa densità e stabilità estremamente elevata. È ampiamente utilizzato nella lavorazione di cristalli piatti, bastoncini metrici standard, specchi di grandi dimensioni, giroscopi laser, ecc.
Il coefficiente di dilatazione termica dei materiali ottici microcristallini può raggiungere 0,0±0,2×10-7/℃ (0~50℃)
B. Carburo di silicio
Il carburo di silicio è un materiale ceramico speciale utilizzato anche come materiale ottico. Il carburo di silicio ha una buona rigidità, un basso coefficiente di deformazione termica, un'eccellente stabilità termica e un significativo effetto di riduzione del peso. È considerato il materiale principale per specchi leggeri di grandi dimensioni ed è ampiamente utilizzato nel settore aerospaziale, nei laser ad alta potenza, nei semiconduttori e in altri campi.
Queste categorie di materiali ottici possono anche essere chiamate materiali per supporti ottici. Oltre alle principali categorie di materiali per supporti ottici, i materiali in fibra ottica, i materiali per pellicole ottiche, i materiali a cristalli liquidi, i materiali luminescenti, ecc. appartengono tutti ai materiali ottici. Lo sviluppo della tecnologia ottica è inseparabile dalla tecnologia dei materiali ottici. Attendiamo con ansia il progresso della tecnologia dei materiali ottici del mio paese.
Orario di pubblicazione: 05 gennaio 2024
