O primeiro paso en calquera proceso de fabricación óptica é a selección dos materiais ópticos axeitados.Parámetros ópticos (índice de refracción, número de Abbe, transmitancia, reflectividade), propiedades físicas (dureza, deformación, contido de burbullas, relación de Poisson) e incluso características de temperatura (coeficiente de expansión térmica, relación entre índice de refracción e temperatura) dos materiais ópticos. as propiedades ópticas dos materiais ópticos.Rendemento dos compoñentes e sistemas ópticos.Este artigo presentará brevemente os 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 (vítreo) que pode transmitir luz.A luz que o atravesa pode cambiar a súa dirección de propagación, fase e intensidade.Utilízase habitualmente para producir compoñentes ópticos como prismas, lentes, espellos, fiestras e filtros en instrumentos ou sistemas ópticos.O vidro óptico ten unha alta transparencia, estabilidade química e uniformidade física en estrutura e rendemento.Ten constantes ópticas específicas e precisas.No estado sólido a baixa temperatura, o vidro óptico mantén a estrutura amorfa do estado líquido a alta temperatura.Idealmente, 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, o que se chama isotropía.
Os principais fabricantes de vidro óptico inclúen Schott de Alemaña, Corning dos Estados Unidos, Ohara de Xapón e Chengdu Guangming Glass (CDGM), etc.
Índice de refracción e diagrama de 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 usar amplamente para facer varias fiestras, lentes e prismas para aplicacións ultravioleta e infravermella.Segundo a estrutura cristalina, pódese dividir en monocristalino e policristalino.Os materiais monocristais teñen unha gran integridade cristalina e transmisión da luz, así como unha baixa perda de entrada, polo que os monocristais úsanse principalmente en cristais ópticos.
En concreto: os materiais de cristal UV e infravermellos comúns inclúen: cuarzo (SiO2), fluoruro de calcio (CaF2), fluoruro de litio (LiF), sal de rocha (NaCl), silicio (Si), xermanio (Ge), etc.
Cristais polarizantes: 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 utilízanse para fabricar lentes obxectivos acromáticos.Por exemplo, o fluoruro de calcio (CaF2) combínase co vidro para formar un sistema acromático, que pode eliminar a aberración esférica e o espectro secundario.
Cristal láser: úsase como materiais de traballo para láseres de estado sólido, como rubí, fluoruro de calcio, cristal de granate de aluminio de itrio dopado con neodimio, etc.
Os materiais de cristal divídense en naturais e de cultivo artificial.Os cristais naturais son moi raros, difíciles de cultivar 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 semicondutores e láser.
03 Materiais ópticos especiais
a.Vitrocerámica
A vitrocerámica é un material óptico especial que non é nin vidro nin cristal, senón nalgún lugar intermedio.A principal diferenza entre a vitrocerámica e o vidro óptico ordinario é a presenza de estrutura cristalina.Ten unha estrutura cristalina 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 amplamente utilizado no procesamento de cristais planos, varas de medidores estándar, grandes espellos, xiroscopios láser, etc.
O coeficiente de expansión térmica dos materiais ópticos microcristalinos pode alcanzar 0,0±0,2×10-7/℃ (0~50℃)
b.Carburo de silicio
O carburo de silicio é un material cerámico especial que tamén se usa como material óptico.O carburo de silicio ten unha boa rixidez, baixo coeficiente de deformación térmica, excelente estabilidade térmica e un efecto significativo de redución de peso.Considérase o material principal para espellos lixeiros de gran tamaño e úsase amplamente en aeroespaciais, láseres de alta potencia, semicondutores e outros campos.
Estas categorías de materiais ópticos tamén se poden denominar materiais de medios ópticos.Ademais das principais categorías de materiais de medios ópticos, os materiais de fibra óptica, os materiais de película óptica, os materiais de cristal líquido, os materiais luminiscentes, etc. pertencen a materiais ópticos.O desenvolvemento da tecnoloxía óptica é inseparable da tecnoloxía dos materiais ópticos.Agardamos o progreso da tecnoloxía do material óptico do meu país.
Hora de publicación: 05-xan-2024
