Il primo passo in qualsiasi processo di produzione ottica è la selezione di 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 espansione termica, relazione tra indice di rifrazione e temperatura) dei materiali ottici tutto influenzerà le proprietà ottiche del materiale ottico. Prestazioni di componenti e sistemi ottici. Questo articolo introdurrà brevemente materiali ottici comuni e le loro proprietà.
I materiali ottici sono principalmente divisi in tre categorie: vetro ottico, cristallo ottico e materiali ottici speciali.
01 vetro ottico
Il vetro ottico è un materiale medio ottico amorfo (vetroso) che può trasmettere la luce. La luce che passa attraverso di essa può cambiare la sua direzione di propagazione, fase e intensità. È comunemente usato per produrre componenti ottici come prismi, lenti, specchi, finestre e filtri in strumenti o sistemi ottici. Il vetro ottico ha un'elevata trasparenza, stabilità chimica e uniformità fisica nella struttura e nelle prestazioni. Ha costanti ottiche specifiche e accurate. A bassa temperatura a stato solido, 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 espansione termica, la durezza, la conduttività termica, la conducibilità elettrica, il modulo elastico, ecc., Sono le stesse in tutte le direzioni, che si chiama isotropia.
I principali produttori di vetro ottico includono Schott di Germania, Corning degli Stati Uniti, Ohara del Giappone e il vetro domestico Chengdu Guangming (CDGM), ecc.
Indice di rifrazione e diagramma di dispersione
curve indici di rifrazione in vetro ottico
Curve di trasmittanza
02. Crystal ottico
Il cristallo ottico si riferisce al materiale cristallino utilizzato nei mezzi ottici. A causa delle caratteristiche strutturali dei cristalli ottici, può essere ampiamente utilizzato per realizzare varie finestre, lenti e prismi per applicazioni ultraviolette e infrarossi. Secondo la struttura cristallina, può essere diviso in cristallo singolo e policristallino. I materiali a cristallo singolo hanno un'alta integrità dei cristalli e trasmittanza della luce, nonché una bassa perdita di input, quindi i singoli cristalli sono utilizzati principalmente nei cristalli ottici.
In particolare: i materiali di cristallo UV e infrarossi comuni includono: quarzo (SIO2), fluoruro di calcio (CAF2), fluoro al litio (LIF), sale di roccia (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 lenti oggettive acromatiche. Ad esempio, il fluoruro di calcio (CAF2) è combinato con il vetro per formare un sistema acromatico, che può eliminare l'aberrazione sferica e lo spettro secondario.
Crystal laser: utilizzato come materiali di lavoro per laser a stato solido, come rubino, fluoruro di calcio, cristallo di granato in alluminio yttum in alluminio drogato in 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 costose. Generalmente considerato quando il materiale di vetro è insufficiente, può funzionare nella fascia di luce non visibile e viene utilizzato nelle industrie a semiconduttore e laser.
03 Materiali ottici speciali
UN. Vetro-ceramico
Il vetro-ceramico è un materiale ottico speciale che non è né vetro né cristallo, ma da qualche parte nel mezzo. La differenza principale tra vetro di vetro-ceramico e ordinario è la presenza di struttura cristallina. Ha una struttura cristallina più fine della ceramica. Ha le caratteristiche del coefficiente di espansione termica bassa, alta resistenza, alta durezza, bassa densità e stabilità estremamente elevata. È ampiamente utilizzato nella lavorazione di cristalli piatti, bastoncini di contatore standard, specchi grandi, giroscopi laser, ecc.
Il coefficiente di espansione 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 che viene anche usato 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 in laser aerospaziale, ad alta potenza, semiconduttori e altri campi.
Queste categorie di materiali ottici possono anche essere chiamate materiali multimediali ottici. Oltre alle principali categorie di materiali multimediali ottici, materiali in fibra ottica, materiali per film ottici, materiali a cristalli liquidi, materiali luminescenti, ecc. Tutti appartengono a materiali ottici. Lo sviluppo della tecnologia ottica è inseparabile dalla tecnologia dei materiali ottici. Attendiamo con impazienza il progresso della tecnologia di materiale ottico del mio paese.
Tempo post: gennaio-05-2024
