A primeira etapa em qualquer processo de fabricação óptica é a seleção de materiais ópticos apropriados. Parâmetros ópticos (índice de refração, número Abbe, transmitância, refletividade), propriedades físicas (dureza, deformação, conteúdo de bolhas, índice de Poisson) e até mesmo características de temperatura (coeficiente de expansão térmica, relação entre índice de refração e temperatura) de materiais ópticos Todos afetarão as propriedades ópticas dos materiais ópticos. Desempenho de componentes e sistemas ópticos. Este artigo apresentará brevemente os materiais ópticos comuns e suas propriedades.
Os materiais ópticos são divididos principalmente em três categorias: Vidro óptico, cristal óptico e materiais ópticos especiais.
01 Vidro Óptico
O vidro óptico é um material de meio óptico amorfo (vítreo) que pode transmitir luz. A luz que passa por ele pode alterar sua direção, fase e intensidade de propagação. É comumente usado para produzir componentes ópticos como prismas, lentes, espelhos, janelas e filtros em instrumentos ou sistemas ópticos. O vidro óptico possui alta transparência, estabilidade química e uniformidade física em estrutura e desempenho. Possui constantes ópticas específicas e precisas. No estado sólido de baixa temperatura, o vidro óptico retém a estrutura amorfa do estado líquido de alta temperatura. Idealmente, as propriedades físicas e químicas internas do vidro, como índice de refração, coeficiente de expansão térmica, dureza, condutividade térmica, condutividade elétrica, módulo de elasticidade, etc., são iguais em todas as direções, o que é chamado de isotropia.
Os principais fabricantes de vidro óptico incluem Schott da Alemanha, Corning dos Estados Unidos, Ohara do Japão e Chengdu Guangming Glass (CDGM) doméstico, etc.
Índice de refração e diagrama de dispersão
curvas de índice de refração de vidro óptico
Curvas de transmitância
02. Cristal óptico
Cristal óptico refere-se ao material cristalino usado em mídia óptica. Devido às características estruturais dos cristais ópticos, ele pode ser amplamente utilizado para fazer diversas janelas, lentes e prismas para aplicações ultravioleta e infravermelha. De acordo com a estrutura cristalina, pode ser dividido em monocristalino e policristalino. Os materiais monocristalinos têm alta integridade cristalina e transmitância de luz, bem como baixa perda de entrada, portanto, os monocristais são usados principalmente em cristais ópticos.
Especificamente: Os materiais comuns de cristal UV e infravermelho incluem: quartzo (SiO2), fluoreto de cálcio (CaF2), fluoreto de lítio (LiF), sal-gema (NaCl), silício (Si), germânio (Ge), etc.
Cristais polarizadores: Os cristais polarizadores comumente usados incluem calcita (CaCO3), quartzo (SiO2), nitrato de sódio (nitrato), etc.
Cristal acromático: As características especiais de dispersão do cristal são usadas para fabricar lentes objetivas acromáticas. Por exemplo, o fluoreto de cálcio (CaF2) é combinado com vidro para formar um sistema acromático, que pode eliminar a aberração esférica e o espectro secundário.
Cristal de laser: usado como material de trabalho para lasers de estado sólido, como rubi, fluoreto de cálcio, cristal de granada de ítrio e alumínio dopado com neodímio, etc.
Os materiais cristalinos são divididos em naturais e cultivados artificialmente. Os cristais naturais são muito raros, difíceis de cultivar artificialmente, de tamanho limitado e caros. Geralmente considerado quando o material de vidro é insuficiente, pode funcionar na faixa de luz não visível e é utilizado nas indústrias de semicondutores e laser.
03 Materiais ópticos especiais
um. Vitrocerâmica
A vitrocerâmica é um material óptico especial que não é nem vidro nem cristal, mas algo intermediário. A principal diferença entre a vitrocerâmica e o vidro óptico comum é a presença de uma estrutura cristalina. Possui uma estrutura cristalina mais fina que a cerâmica. Possui características de baixo coeficiente de expansão térmica, alta resistência, alta dureza, baixa densidade e estabilidade extremamente alta. É amplamente utilizado no processamento de cristais planos, medidores padrão, grandes espelhos, giroscópios a laser, etc.
O coeficiente de expansão térmica de materiais ópticos microcristalinos pode atingir 0,0±0,2×10-7/℃ (0~50℃)
b. Carboneto de Silício
O carboneto de silício é um material cerâmico especial que também é usado como material óptico. O carboneto de silício tem boa rigidez, baixo coeficiente de deformação térmica, excelente estabilidade térmica e efeito significativo de redução de peso. É considerado o principal material para espelhos leves de grande porte e é amplamente utilizado na indústria aeroespacial, lasers de alta potência, semicondutores e outros campos.
Essas categorias de materiais ópticos também podem ser chamadas de materiais de mídia óptica. Além das principais categorias de materiais de mídia óptica, materiais de fibra óptica, materiais de filme óptico, materiais de cristal líquido, materiais luminescentes, etc., todos pertencem a materiais ópticos. O desenvolvimento da tecnologia óptica é inseparável da tecnologia de materiais ópticos. Estamos ansiosos pelo progresso da tecnologia de materiais ópticos do meu país.
Horário da postagem: 05 de janeiro de 2024
