O primeiro paso en calquera proceso de fabricación óptica é a selección de materiais ópticos apropiados. Os parámetros ópticos (índice de refracción, número ABBE, transmisión, reflectividade), propiedades físicas (dureza, deformación, contido de burbullas, relación de Poisson) e incluso características de temperatura (coeficiente de expansión térmica, relación entre o índice de refracción e a temperatura) de materiais ópticos afectarán as propiedades ópticas dos materiais ópticos. Rendemento de compoñentes e sistemas ópticos. Este artigo introducirá brevemente materiais ópticos comúns e as súas propiedades.
Os materiais ópticos divídense principalmente en tres categorías: vidro óptico, cristal óptico e materiais ópticos especiais.
01 Vidro óptico
O vidro óptico é un material medio óptico amorfo (vidro) que pode transmitir luz. A luz que atravesa pode cambiar a súa dirección de propagación, fase e intensidade. Úsase comunmente para producir compoñentes ópticos como prismas, lentes, espellos, fiestras e filtros en instrumentos ou sistemas ópticos. O vidro óptico ten alta transparencia, estabilidade química e uniformidade física na estrutura e no rendemento. Ten constantes ópticas específicas e precisas. No estado sólido de baixa temperatura, o vidro óptico conserva a estrutura amorfa do estado líquido de alta temperatura. O ideal sería que as propiedades físicas e químicas internas do vidro, como o índice de refracción, o coeficiente de expansión térmica, a dureza, a condutividade térmica, a condutividade eléctrica, o módulo elástico, etc., son as mesmas en todas as direccións, que se denomina isotropía.
Os principais fabricantes de vidro óptico inclúen Schott de Alemaña, Corning dos Estados Unidos, Ohara de Xapón e o vidro de Chengdu Guangming (CDGM), etc.
Diagrama de índice de refracción e dispersión
Curvas de índice de refracción de vidro óptico
Curvas de transmisión
02. Cristal óptico
O cristal óptico refírese ao material de cristal usado nos medios ópticos. Debido ás características estruturais dos cristais ópticos, pódese utilizar amplamente para facer varias fiestras, lentes e prismas para aplicacións ultravioletas e infravermellos. Segundo a estrutura de cristal, pódese dividir en cristal único e policristalino. Os materiais de cristal único teñen alta integridade de cristal e transmisión de luz, así como baixa perda de entrada, polo que os cristais individuais úsanse principalmente en cristais ópticos.
En concreto: os materiais comúns de cristal UV e infravermellos inclúen: cuarzo (SIO2), fluoruro de calcio (CAF2), fluoruro de litio (LIF), sal de rocha (NaCl), silicio (SI), xermanio (GE), etc.
Cristais polarizadores: os cristais polarizadores de uso común inclúen calcita (Caco3), cuarzo (SIO2), nitrato de sodio (nitrato), etc.
Cristal acromático: as características especiais de dispersión do cristal úsanse para fabricar lentes obxectivas acromáticas. Por exemplo, o fluoruro de calcio (CAF2) combínase con vidro para formar un sistema acromático, que pode eliminar a aberración esférica e o espectro secundario.
Cristal láser: usado como materiais de traballo para láseres de estado sólido, como rubí, fluoruro de calcio, cristal de granate de aluminio dopado por neodimio, etc.
Os materiais de cristal divídense en naturais e cultivados artificialmente. Os cristais naturais son moi raros, difíciles de crecer artificialmente, de tamaño limitado e custosos. Xeralmente considerado cando o material de vidro é insuficiente, pode funcionar na banda de luz non visible e úsase nas industrias de semiconductores e láser.
03 Materiais ópticos especiais
A. Vidro-cerámico
Glass-cerámico é un material óptico especial que non é nin vidro nin cristal, pero nalgún lugar polo medio. A principal diferenza entre o vidro-cerámico e o vidro óptico común é a presenza de estrutura de cristal. Ten unha estrutura de cristal máis fina que a cerámica. Ten as características de baixo coeficiente de expansión térmica, alta resistencia, alta dureza, baixa densidade e estabilidade extremadamente alta. É moi utilizado no procesamento de cristais planos, paus estándar, espellos grandes, xiroscopios láser, etc.
O coeficiente de expansión térmica de materiais ópticos microcristalinos pode chegar a 0,0 ± 0,2 × 10-7/℃ (0 ~ 50 ℃)
b. Carburo de silicio
O carburo de silicio é un material cerámico especializado que tamén se usa como material óptico. O carburo de silicio ten unha boa rixidez, baixo coeficiente de deformación térmica, excelente estabilidade térmica e efecto significativo de redución de peso. Considérase o principal material para espellos lixeiros de gran tamaño e é moi utilizado en láseres aeroespaciais, láseres de alta potencia, semiconductores e outros campos.
Estas categorías de materiais ópticos tamén se poden chamar materiais de medios ópticos. Ademais das principais categorías de materiais de medios ópticos, materiais de fibra óptica, materiais de película óptica, materiais de cristal líquido, materiais luminiscentes, etc. todos pertencen a materiais ópticos. O desenvolvemento da tecnoloxía óptica é inseparable a partir da tecnoloxía de material óptico. Agardamos o progreso da tecnoloxía de material óptico do meu país.
Tempo de publicación: xaneiro-05-2024
