El primer paso en cualquier proceso de fabricación óptica es la selección de materiales ópticos apropiados. Parámetros ópticos (índice de refracción, número de ABBE, transmitancia, reflectividad), propiedades físicas (dureza, deformación, contenido de burbujas, relación de Poisson) e incluso características de temperatura (coeficiente de expansión térmica, relación entre el índice de refracción y la temperatura) de los materiales ópticos afectarán las propiedades ópticas de los materiales ópticos. Rendimiento de componentes y sistemas ópticos. Este artículo introducirá brevemente materiales ópticos comunes y sus propiedades.
Los materiales ópticos se dividen principalmente en tres categorías: vidrio óptico, cristal óptico y materiales ópticos especiales.
01 vidrio óptico
El vidrio óptico es un material medio óptico amorfo (vidrioso) que puede transmitir la luz. La luz que lo pasa puede cambiar su dirección de propagación, fase e intensidad. Se usa comúnmente para producir componentes ópticos como prismas, lentes, espejos, ventanas y filtros en instrumentos o sistemas ópticos. El vidrio óptico tiene alta transparencia, estabilidad química y uniformidad física en la estructura y el rendimiento. Tiene constantes ópticas específicas y precisas. En el estado sólido a baja temperatura, el vidrio óptico retiene la estructura amorfa del estado líquido de alta temperatura. Idealmente, las propiedades físicas y químicas internas del vidrio, como el índice de refracción, el coeficiente de expansión térmica, la dureza, la conductividad térmica, la conductividad eléctrica, el módulo elástico, etc., son las mismas en todas las direcciones, que se llama isotropía.
Los principales fabricantes de vidrio óptico incluyen Schott de Alemania, Corning de los Estados Unidos, Ohara de Japón y Guangming Guangming Guangming (CDGM), etc.
Diagrama de índice de refracción y dispersión
Curvas de índice de refracción de vidrio óptico
Curvas de transmisión
02. Cristal óptico
El cristal óptico se refiere al material de cristal utilizado en medios ópticos. Debido a las características estructurales de los cristales ópticos, se puede usar ampliamente para hacer varias ventanas, lentes y prismas para aplicaciones ultravioleta e infrarrojas. Según la estructura cristalina, se puede dividir en cristal único y policristalino. Los materiales de cristal único tienen una alta integridad de cristal y transmitancia de luz, así como una baja pérdida de entrada, por lo que los cristales individuales se utilizan principalmente en cristales ópticos.
Específicamente: los materiales de cristal UV e infrarrojos comunes incluyen: cuarzo (SiO2), fluoruro de calcio (CAF2), fluoruro de litio (LIF), sal de roca (NaCl), silicio (SI), germanio (GE), etc.
Cristales polarizantes: los cristales polarizantes de uso común incluyen calcita (Caco3), cuarzo (SiO2), nitrato de sodio (nitrato), etc.
Cristal acromático: las características de dispersión especiales del cristal se utilizan para fabricar lentes objetivos acromáticos. Por ejemplo, el fluoruro de calcio (CAF2) se combina con vidrio para formar un sistema acromático, que puede eliminar la aberración esférica y el espectro secundario.
Cristal láser: utilizado como materiales de trabajo para láseres de estado sólido, como rubí, fluoruro de calcio, cristal de granate de aluminio Yttrium dopado con neodimio, etc.
Los materiales de cristal se dividen en cultivos naturales y artificiales. Los cristales naturales son muy raros, difíciles de crecer artificialmente, en tamaño limitado y costoso. Generalmente se considera cuando el material de vidrio es insuficiente, puede funcionar en la banda de luz no visible y se usa en las industrias de semiconductores y láser.
03 Materiales ópticos especiales
a. Cerámico de vidrio
La cerámica de vidrio es un material óptico especial que no es de vidrio ni cristal, sino en algún punto intermedio. La principal diferencia entre el vidrio óptico-cerámico y ordinario de vidrio es la presencia de la estructura cristalina. Tiene una estructura cristalina más fina que la cerámica. Tiene las características del coeficiente de expansión térmica baja, alta resistencia, alta dureza, baja densidad y estabilidad extremadamente alta. Se usa ampliamente en el procesamiento de cristales planos, palitos de medidor estándar, espejos grandes, giroscopios láser, etc.
El coeficiente de expansión térmica de los materiales ópticos microcristalinos puede alcanzar 0.0 ± 0.2 × 10-7/℃ (0 ~ 50 ℃)
b. Carburo de silicio
El carburo de silicio es un material cerámico especializado que también se usa como material óptico. El carburo de silicio tiene buena rigidez, bajo coeficiente de deformación térmica, excelente estabilidad térmica y un efecto significativo de reducción de peso. Se considera el material principal para los espejos livianos de gran tamaño y se usa ampliamente en láseres aeroespaciales, de alta potencia, semiconductores y otros campos.
Estas categorías de materiales ópticos también pueden llamarse materiales de medios ópticos. Además de las principales categorías de materiales de medios ópticos, materiales de fibra óptica, materiales de película óptica, materiales de cristal líquido, materiales luminiscentes, etc., todos pertenecen a materiales ópticos. El desarrollo de la tecnología óptica es inseparable de la tecnología de material óptico. Esperamos el progreso de la tecnología de material óptico de mi país.
Tiempo de publicación: enero-05-2024
