Bármely optikai gyártási folyamat első lépése a megfelelő optikai anyagok kiválasztása. Az optikai anyagok optikai paraméterei (törésmutató, Abbe-szám, fényáteresztő képesség, fényvisszaverő képesség), fizikai tulajdonságai (keménység, deformáció, buboréktartalom, Poisson-szám) és még a hőmérsékleti jellemzők (hőtágulási együttható, a törésmutató és a hőmérséklet közötti kapcsolat) is befolyásolják az optikai anyagok optikai tulajdonságait. Optikai alkatrészek és rendszerek teljesítménye. Ez a cikk röviden bemutatja a gyakori optikai anyagokat és azok tulajdonságait.
Az optikai anyagokat főként három kategóriába sorolják: optikai üveg, optikai kristály és speciális optikai anyagok.
01 Optikai üveg
Az optikai üveg egy amorf (üvegszerű) optikai közeg, amely képes átengedni a fényt. Az áthaladó fény megváltoztathatja a terjedési irányát, fázisát és intenzitását. Általában optikai alkatrészek, például prizmák, lencsék, tükrök, ablakok és szűrők előállítására használják optikai eszközökben vagy rendszerekben. Az optikai üveg nagy átlátszósággal, kémiai stabilitással és fizikai egyenletességgel rendelkezik a szerkezetben és a teljesítményben. Specifikus és pontos optikai állandókkal rendelkezik. Alacsony hőmérsékletű szilárd állapotban az optikai üveg megőrzi amorf szerkezetét a magas hőmérsékletű folyékony állapotnak. Ideális esetben az üveg belső fizikai és kémiai tulajdonságai, mint például a törésmutató, a hőtágulási együttható, a keménység, a hővezető képesség, az elektromos vezetőképesség, a rugalmassági modulus stb., minden irányban azonosak, ezt izotrópiának nevezzük.
Az optikai üveg fő gyártói közé tartozik a német Schott, az amerikai Corning, a japán Ohara, valamint a hazai Chengdu Guangming Glass (CDGM) stb.
Törésmutató és diszperziós diagram
optikai üveg törésmutató görbéi
Átbocsátási görbék
02. Optikai kristály
Az optikai kristály az optikai adathordozókban használt kristályanyagra utal. Az optikai kristályok szerkezeti jellemzőinek köszönhetően széles körben alkalmazhatók különféle ablakok, lencsék és prizmák készítésére ultraibolya és infravörös alkalmazásokhoz. A kristályszerkezet szerint egykristályos és polikristályos anyagokra osztható. Az egykristályos anyagok nagy kristályintegritással és fényáteresztő képességgel, valamint alacsony bemeneti veszteséggel rendelkeznek, így az egykristályokat főként optikai kristályokban használják.
Konkrétan: A gyakori UV és infravörös kristályanyagok közé tartoznak: kvarc (SiO2), kalcium-fluorid (CaF2), lítium-fluorid (LiF), kősó (NaCl), szilícium (Si), germánium (Ge) stb.
Polarizáló kristályok: A gyakran használt polarizáló kristályok közé tartozik a kalcit (CaCO3), a kvarc (SiO2), a nátrium-nitrát (nitrát) stb.
Akromatikus kristály: A kristály speciális diszperziós tulajdonságait használják fel az akromatikus objektívlencsék gyártásához. Például a kalcium-fluoridot (CaF2) üveggel kombinálva egy akromatikus rendszert hoznak létre, amely kiküszöböli a szférikus aberrációt és a másodlagos spektrumot.
Lézerkristály: szilárdtest lézerek munkaanyagaként használják, például rubin, kalcium-fluorid, neodímiummal adalékolt ittrium-alumínium gránátkristály stb.
A kristályanyagokat természetes és mesterségesen növesztett anyagokra osztják. A természetes kristályok nagyon ritkák, mesterségesen nehezen növeszthetők, méretük korlátozott és költségesek. Általában akkor veszik figyelembe, ha az üveganyag nem elegendő, a nem látható fény tartományában is működhet, és a félvezető- és lézeriparban használják.
03 Speciális optikai anyagok
a. Üvegkerámia
Az üvegkerámia egy speciális optikai anyag, amely se nem üveg, se nem kristály, hanem valahol a kettő között van. Az üvegkerámia és a hagyományos optikai üveg közötti fő különbség a kristályszerkezet jelenléte. Finomabb kristályszerkezettel rendelkezik, mint a kerámiáé. Alacsony hőtágulási együtthatóval, nagy szilárdsággal, nagy keménységgel, alacsony sűrűséggel és rendkívül nagy stabilitással rendelkezik. Széles körben használják síkkristályok, szabványos mérőpálcák, nagy tükrök, lézeres giroszkópok stb. feldolgozásában.
A mikrokristályos optikai anyagok hőtágulási együtthatója elérheti a 0,0±0,2×10-7/℃ értéket (0~50℃).
b. Szilícium-karbid
A szilícium-karbid egy speciális kerámiaanyag, amelyet optikai anyagként is használnak. A szilícium-karbid jó merevséggel, alacsony hődeformációs együtthatóval, kiváló hőstabilitással és jelentős súlycsökkentő hatással rendelkezik. A nagyméretű, könnyű tükrök fő anyagának tekintik, és széles körben használják a repülőgépiparban, nagy teljesítményű lézerekben, félvezetőkben és más területeken.
Az optikai anyagok ezen kategóriáit optikai adathordozó-anyagoknak is nevezhetjük. Az optikai adathordozó-anyagok fő kategóriái mellett az optikai szálas anyagok, az optikai filmanyagok, a folyadékkristályos anyagok, a lumineszcens anyagok stb. mind az optikai anyagok közé tartoznak. Az optikai technológia fejlődése elválaszthatatlan az optikai anyagtechnológiától. Izgatottan várjuk hazánk optikai anyagtechnológiájának fejlődését.
Közzététel ideje: 2024. január 5.
