Першым крокам у любым працэсе вытворчасці аптычных вырабаў з'яўляецца выбар адпаведных аптычных матэрыялаў. Аптычныя параметры (паказчык праламлення, лік Абэ, прапусканне, адбівальная здольнасць), фізічныя ўласцівасці (цвёрдасць, дэфармацыя, наяўнасць бурбалак, каэфіцыент Пуасона) і нават тэмпературныя характарыстыкі (каэфіцыент цеплавога пашырэння, сувязь паміж паказчыкам праламлення і тэмпературай) аптычных матэрыялаў — усё гэта ўплывае на аптычныя ўласцівасці аптычных матэрыялаў. Характарыстыкі аптычных кампанентаў і сістэм. У гэтым артыкуле коратка будуць прадстаўлены распаўсюджаныя аптычныя матэрыялы і іх уласцівасці.
Аптычныя матэрыялы ў асноўным падзяляюцца на тры катэгорыі: аптычнае шкло, аптычны крышталь і спецыяльныя аптычныя матэрыялы.
01 Аптычнае шкло
Аптычнае шкло — гэта аморфны (шклопадобны) аптычны матэрыял, які можа прапускаць святло. Святло, якое праходзіць праз яго, можа змяняць свой кірунак распаўсюджвання, фазу і інтэнсіўнасць. Яно звычайна выкарыстоўваецца для вырабу аптычных кампанентаў, такіх як прызмы, лінзы, люстэркі, вокны і фільтры ў аптычных прыборах або сістэмах. Аптычнае шкло мае высокую празрыстасць, хімічную стабільнасць і фізічную аднастайнасць структуры і характарыстык. Яно мае пэўныя і дакладныя аптычныя канстанты. У нізкатэмпературным цвёрдым стане аптычнае шкло захоўвае аморфную структуру высокатэмпературнага вадкага стану. У ідэале ўнутраныя фізічныя і хімічныя ўласцівасці шкла, такія як паказчык праламлення, каэфіцыент цеплавога пашырэння, цвёрдасць, цеплаправоднасць, электраправоднасць, модуль пругкасці і г.д., аднолькавыя ва ўсіх напрамках, што называецца ізатрапіяй.
Асноўнымі вытворцамі аптычнага шкла з'яўляюцца нямецкая кампанія Schott, амерыканская Corning, японская Ohara і айчынная Chengdu Guangming Glass (CDGM) і іншыя.
Дыяграма паказчыка праламлення і дысперсіі
крывыя паказчыка праламлення аптычнага шкла
Крывыя прапускання
02. Аптычны крышталь
Аптычны крышталь — гэта крышталічны матэрыял, які выкарыстоўваецца ў аптычных асяроддзях. Дзякуючы структурным характарыстыкам аптычных крышталяў, ён шырока выкарыстоўваецца для вырабу розных вокнаў, лінзаў і прызмаў для ультрафіялетавага і інфрачырвонага выпраменьвання. Па крышталічнай структуры яго можна падзяліць на монакрышталічныя і полікрышталічныя. Монакрышталічныя матэрыялы маюць высокую крышталічную цэласнасць і прапусканне святла, а таксама нізкія ўваходныя страты, таму монакрышталі ў асноўным выкарыстоўваюцца ў аптычных крышталях.
Да распаўсюджаных крышталічных матэрыялаў, якія працуюць у ультрафіялетавым і інфрачырвоным выпраменьванні, адносяцца: кварц (SiO2), фтарыд кальцыя (CaF2), фтарыд літыя (LiF), каменная соль (NaCl), крэмній (Si), германій (Ge) і г.д.
Палярызацыйныя крышталі: Да часта выкарыстоўваных палярызацыйных крышталяў адносяцца кальцыт (CaCO3), кварц (SiO2), нітрат натрыю (нітрат) і г.д.
Ахраматычны крышталь: спецыяльныя дысперсійныя характарыстыкі крышталя выкарыстоўваюцца для вырабу ахраматычных аб'ектыўных лінзаў. Напрыклад, фтарыд кальцыя (CaF2) злучаецца са шклом для ўтварэння ахраматычнай сістэмы, якая можа ліквідаваць сферычную аберацыю і другасны спектр.
Лазерны крышталь: выкарыстоўваецца ў якасці рабочых матэрыялаў для цвёрдацельных лазераў, такіх як рубін, фтарыд кальцыя, крышталь ітрыевага алюмініевага граната з неадымам і г.д.
Крышталічныя матэрыялы падзяляюцца на натуральныя і штучна вырашчаныя. Натуральныя крышталі вельмі рэдкія, іх цяжка вырошчваць штучна, яны абмежаваныя па памеры і дарагія. Звычайна выкарыстоўваецца, калі шклянога матэрыялу недастаткова, бо ён можа працаваць у нябачным дыяпазоне святла і выкарыстоўваецца ў паўправадніковай і лазернай прамысловасці.
03 Спецыяльныя аптычныя матэрыялы
а. Шклокераміка
Шклокераміка — гэта спецыяльны аптычны матэрыял, які не з'яўляецца ні шклом, ні крышталем, а знаходзіцца недзе паміж імі. Асноўнае адрозненне паміж шклокерамікай і звычайным аптычным шклом заключаецца ў наяўнасці крышталічнай структуры. Яна мае больш дробную крышталічную структуру, чым кераміка. Яна характарызуецца нізкім каэфіцыентам цеплавога пашырэння, высокай трываласцю, высокай цвёрдасцю, нізкай шчыльнасцю і надзвычай высокай стабільнасцю. Яна шырока выкарыстоўваецца пры апрацоўцы плоскіх крышталяў, стандартных метраў, вялікіх люстэркаў, лазерных гіраскопаў і г.д.
Каэфіцыент цеплавога пашырэння мікракрышталічных аптычных матэрыялаў можа дасягаць 0,0±0,2×10⁻⁷/℃ (0~50℃)
б. Карбід крэмнію
Карбід крэмнію — гэта спецыяльны керамічны матэрыял, які таксама выкарыстоўваецца ў якасці аптычнага матэрыялу. Карбід крэмнію мае добрую калянасць, нізкі каэфіцыент цеплавой дэфармацыі, выдатную цеплавую стабільнасць і значны эфект зніжэння вагі. Ён лічыцца асноўным матэрыялам для лёгкіх люстэркаў вялікіх памераў і шырока выкарыстоўваецца ў аэракасмічнай прамысловасці, магутных лазерах, паўправадніках і іншых галінах.
Гэтыя катэгорыі аптычных матэрыялаў можна таксама назваць матэрыяламі аптычных носьбітаў. Акрамя асноўных катэгорый матэрыялаў аптычных носьбітаў, да аптычных матэрыялаў адносяцца аптычныя валаконныя матэрыялы, аптычныя плёнкавыя матэрыялы, вадкакрышталічныя матэрыялы, люмінесцэнтныя матэрыялы і г.д. Развіццё аптычных тэхналогій неаддзельнае ад тэхналогіі аптычных матэрыялаў. Мы з нецярпеннем чакаем прагрэсу ў тэхналогіі аптычных матэрыялаў маёй краіны.
Час публікацыі: 05 студзеня 2024 г.
