Hapi i parë në çdo proces prodhimi optik është përzgjedhja e materialeve të përshtatshme optike. Parametrat optikë (indeksi i thyerjes, numri i Abbe-s, transmetimi, reflektiviteti), vetitë fizike (fortësia, deformimi, përmbajtja e flluskave, raporti i Poisson-it) dhe madje edhe karakteristikat e temperaturës (koeficienti i zgjerimit termik, marrëdhënia midis indeksit të thyerjes dhe temperaturës) të materialeve optike. Të gjitha do të ndikojnë në vetitë optike të materialeve optike. Performanca e komponentëve dhe sistemeve optike. Ky artikull do të prezantojë shkurtimisht materialet e zakonshme optike dhe vetitë e tyre.
Materialet optike ndahen kryesisht në tre kategori: qelq optik, kristal optik dhe materiale optike speciale.
01 Qelq Optik
Qelqi optik është një material amorf (i qelqtë) i mediumit optik që mund të transmetojë dritën. Drita që kalon nëpër të mund të ndryshojë drejtimin, fazën dhe intensitetin e përhapjes së saj. Përdoret zakonisht për të prodhuar komponentë optikë si prizma, lente, pasqyra, dritare dhe filtra në instrumente ose sisteme optike. Qelqi optik ka transparencë të lartë, stabilitet kimik dhe uniformitet fizik në strukturë dhe performancë. Ka konstante optike specifike dhe të sakta. Në gjendjen e ngurtë në temperaturë të ulët, qelqi optik ruan strukturën amorfe të gjendjes së lëngshme në temperaturë të lartë. Idealisht, vetitë e brendshme fizike dhe kimike të qelqit, siç janë indeksi i thyerjes, koeficienti i zgjerimit termik, fortësia, përçueshmëria termike, përçueshmëria elektrike, moduli elastik, etj., janë të njëjta në të gjitha drejtimet, gjë që quhet izotropi.
Prodhuesit kryesorë të qelqit optik përfshijnë Schott të Gjermanisë, Corning të Shteteve të Bashkuara, Ohara të Japonisë dhe Chengdu Guangming Glass vendas (CDGM) etj.
Indeksi i thyerjes dhe diagrami i shpërndarjes
kurbat e indeksit të thyerjes së qelqit optik
Kurbat e transmetimit
02. Kristal optik
Kristali optik i referohet materialit kristalor të përdorur në mediat optike. Për shkak të karakteristikave strukturore të kristaleve optike, ai mund të përdoret gjerësisht për të bërë dritare, lente dhe prizma të ndryshme për aplikime në rrezet ultravjollcë dhe infra të kuqe. Sipas strukturës së kristalit, ai mund të ndahet në monokristal dhe polikristalin. Materialet monokristal kanë integritet të lartë kristalor dhe transmetim të dritës, si dhe humbje të ulët të hyrjes, kështu që monokristalet përdoren kryesisht në kristalet optike.
Në mënyrë specifike: Materialet e zakonshme kristalore UV dhe infra të kuqe përfshijnë: kuarcin (SiO2), fluorurin e kalciumit (CaF2), fluorurin e litiumit (LiF), kripën e shkëmbit (NaCl), silicin (Si), germaniumin (Ge), etj.
Kristalet polarizuese: Kristalet polarizuese të përdorura zakonisht përfshijnë kalcitin (CaCO3), kuarcin (SiO2), nitratin e natriumit (nitratin), etj.
Kristali akromatik: Karakteristikat e veçanta të shpërndarjes së kristalit përdoren për të prodhuar lente objektivi akromatike. Për shembull, fluoridi i kalciumit (CaF2) kombinohet me qelq për të formuar një sistem akromatik, i cili mund të eliminojë aberacionin sferik dhe spektrin sekondar.
Kristali lazer: përdoret si material pune për lazerët në gjendje të ngurtë, siç janë rubini, fluoridi i kalciumit, kristali i granatës së aluminit itrium i dopuar me neodymium, etj.
Materialet kristalore ndahen në natyrale dhe të rritura artificialisht. Kristalet natyrore janë shumë të rralla, të vështira për t'u rritur artificialisht, të kufizuara në madhësi dhe të kushtueshme. Në përgjithësi konsiderohet kur materiali i qelqit është i pamjaftueshëm, ai mund të funksionojë në brezin jo të dukshëm të dritës dhe përdoret në industrinë e gjysmëpërçuesve dhe lazerëve.
03 Materiale optike speciale
a. Qelq-qeramikë
Qelq-qeramika është një material optik i veçantë që nuk është as qelq dhe as kristal, por diku në mes. Dallimi kryesor midis qelq-qeramikës dhe qelqit optik të zakonshëm është prania e strukturës kristalore. Ajo ka një strukturë kristalore më të imët se qeramika. Ka karakteristikat e koeficientit të ulët të zgjerimit termik, rezistencës së lartë, fortësisë së lartë, dendësisë së ulët dhe stabilitetit jashtëzakonisht të lartë. Përdoret gjerësisht në përpunimin e kristaleve të sheshta, shkopinjve standardë të matësit, pasqyrave të mëdha, xhiroskopëve lazer etj.
Koeficienti i zgjerimit termik të materialeve optike mikrokristaline mund të arrijë 0.0±0.2×10-7/℃ (0~50℃)
b. Karbid silikoni
Karbidi i silikonit është një material qeramik special që përdoret edhe si material optik. Karbidi i silikonit ka ngurtësi të mirë, koeficient të ulët deformimi termik, stabilitet të shkëlqyer termik dhe efekt të ndjeshëm në uljen e peshës. Konsiderohet si materiali kryesor për pasqyrat e lehta me përmasa të mëdha dhe përdoret gjerësisht në hapësirën ajrore, lazerët me fuqi të lartë, gjysmëpërçuesit dhe fusha të tjera.
Këto kategori të materialeve optike mund të quhen edhe materiale mediash optike. Përveç kategorive kryesore të materialeve mediash optike, materialet me fibra optike, materialet e filmit optik, materialet me kristale të lëngshme, materialet lumineshente etj., të gjitha i përkasin materialeve optike. Zhvillimi i teknologjisë optike është i pandashëm nga teknologjia e materialeve optike. Ne presim me padurim përparimin e teknologjisë së materialeve optike të vendit tim.
Koha e postimit: 05 Janar 2024
