הצגת חומרים אופטיים נפוצים

השלב הראשון בכל תהליך ייצור אופטי הוא בחירת חומרים אופטיים מתאימים. פרמטרים אופטיים (מקדם שבירה, מספר Abbe, העברה, רפלקטיביות), תכונות פיזיקליות (קשיות, דפורמציה, תכולת בועות, יחס פואסון), ואפילו מאפייני טמפרטורה (מקדם התפשטות תרמית, קשר בין מקדם השבירה לטמפרטורה) של חומרים אופטיים הכל ישפיע התכונות האופטיות של חומרים אופטיים. ביצועים של רכיבים ומערכות אופטיות. מאמר זה יציג בקצרה חומרים אופטיים נפוצים ותכונותיהם.
חומרים אופטיים מחולקים בעיקר לשלוש קטגוריות: זכוכית אופטית, קריסטל אופטי וחומרים אופטיים מיוחדים.

01 זכוכית אופטית
זכוכית אופטית היא חומר בינוני אופטי אמורפי (זכוכיתי) שיכול להעביר אור. אור העובר דרכו יכול לשנות את כיוון ההתפשטות, השלב והעוצמה שלו. הוא משמש בדרך כלל לייצור רכיבים אופטיים כגון מנסרות, עדשות, מראות, חלונות ומסננים במכשירים או מערכות אופטיות. לזכוכית אופטית יש שקיפות גבוהה, יציבות כימית ואחידות פיזית במבנה ובביצועים. יש לו קבועים אופטיים ספציפיים ומדויקים. במצב מוצק בטמפרטורה נמוכה, זכוכית אופטית שומרת על המבנה האמורפי של מצב נוזלי בטמפרטורה גבוהה. באופן אידיאלי, התכונות הפיזיקליות והכימיות הפנימיות של זכוכית, כגון מקדם השבירה, מקדם התפשטות תרמית, קשיות, מוליכות תרמית, מוליכות חשמלית, מודול אלסטי וכו', זהים לכל הכיוונים, מה שנקרא איזוטרופיה.
היצרנים העיקריים של זכוכית אופטית כוללים את Schott מגרמניה, Corning של ארצות הברית, Ohara מיפן, ו-Chengdu Guangming Glass המקומי (CDGM) וכו'.

מקדם שבירה ודיאגרמת פיזור

עקומות מקדם השבירה של זכוכית אופטית

עקומות העברה

02. קריסטל אופטי

גביש אופטי מתייחס לחומר הקריסטל המשמש במדיה אופטית. בשל המאפיינים המבניים של גבישים אופטיים, ניתן לעשות בו שימוש נרחב לייצור חלונות, עדשות ומנסרות שונות ליישומי אולטרה סגול ואינפרא אדום. על פי מבנה הגביש, ניתן לחלק אותו ליחיד גביש ופול גבישי. לחומרי גביש בודדים יש שלמות גביש גבוהה והעברת אור, כמו גם אובדן קלט נמוך, כך שגבישים בודדים משמשים בעיקר בגבישים אופטיים.
ספציפית: חומרי גביש UV ואינפרא אדום נפוצים כוללים: קוורץ (SiO2), סידן פלואוריד (CaF2), ליתיום פלואוריד (LiF), מלח סלעים (NaCl), סיליקון (Si), גרמניום (Ge) וכו'.
גבישים מקטבים: גבישים מקטבים בשימוש נפוץ כוללים קלציט (CaCO3), קוורץ (SiO2), נתרן חנקתי (חנקה), וכו '.
גביש אכרומטי: מאפייני הפיזור המיוחדים של הגביש משמשים לייצור עדשות אובייקטיביות אכרומטיות. לדוגמה, סידן פלואוריד (CaF2) משולב עם זכוכית ליצירת מערכת אכרומטית, שיכולה לחסל סטייה כדורית וספקטרום משני.
גביש לייזר: משמש כחומרי עבודה עבור לייזרים במצב מוצק, כגון אודם, סידן פלואוריד, גביש נופך מסוג איטריום אלומיניום מסוג איטריום וכו'.

חומרי קריסטל מחולקים לטבעיים וגדלים באופן מלאכותי. גבישים טבעיים נדירים מאוד, קשים לגידול מלאכותי, מוגבלים בגודלם ויקרים. בדרך כלל נחשב כאשר חומר זכוכית אינו מספיק, הוא יכול לעבוד ברצועת האור הלא נראה ומשמש בתעשיות המוליכים למחצה והלייזר.

03 חומרים אופטיים מיוחדים

א. זכוכית-קרמיקה
זכוכית-קרמיקה היא חומר אופטי מיוחד שהוא לא זכוכית ולא קריסטל, אלא איפשהו באמצע. ההבדל העיקרי בין זכוכית-קרמית לזכוכית אופטית רגילה הוא הנוכחות של מבנה גבישי. יש לו מבנה גבישי עדין יותר מקרמיקה. יש לו את המאפיינים של מקדם התפשטות תרמית נמוך, חוזק גבוה, קשיות גבוהה, צפיפות נמוכה ויציבות גבוהה במיוחד. זה נמצא בשימוש נרחב בעיבוד של גבישים שטוחים, מקלות מד סטנדרטיים, מראות גדולות, גירוסקופים לייזר וכו '.

מקדם ההתפשטות התרמית של חומרים אופטיים מיקרו-גבישיים יכול להגיע ל-0.0±0.2×10-7/℃ (0~50℃)

ב. סיליקון קרביד

סיליקון קרביד הוא חומר קרמי מיוחד המשמש גם כחומר אופטי. לסיליקון קרביד יש קשיחות טובה, מקדם דפורמציה תרמי נמוך, יציבות תרמית מעולה והשפעה משמעותית של הפחתת משקל. הוא נחשב לחומר העיקרי עבור מראות קלות בגודל גדול ונמצא בשימוש נרחב בתעופה וחלל, לייזרים בעלי הספק גבוה, מוליכים למחצה ותחומים אחרים.

ניתן לקרוא לקטגוריות אלו של חומרים אופטיים גם חומרי מדיה אופטיים. בנוסף לקטגוריות העיקריות של חומרי מדיה אופטיים, חומרי סיבים אופטיים, חומרי סרט אופטי, חומרי גביש נוזלי, חומרים זוהרים וכו' כולם שייכים לחומרים אופטיים. התפתחות הטכנולוגיה האופטית אינה ניתנת להפרדה מטכנולוגיית החומר האופטי. אנו מצפים להתקדמות של טכנולוגיית החומר האופטי של ארצי.