Bước đầu tiên trong bất kỳ quy trình sản xuất quang học nào là lựa chọn vật liệu quang học phù hợp. Các thông số quang học (chiết suất, số Abbe, độ truyền qua, độ phản xạ), tính chất vật lý (độ cứng, độ biến dạng, hàm lượng bọt khí, tỷ số Poisson) và thậm chí cả đặc điểm nhiệt độ (hệ số giãn nở nhiệt, mối quan hệ giữa chiết suất và nhiệt độ) của vật liệu quang học Tất cả sẽ ảnh hưởng đến tính chất quang học của vật liệu quang học. Hiệu suất của các thành phần và hệ thống quang học. Bài viết này sẽ giới thiệu ngắn gọn về các vật liệu quang học phổ biến và tính chất của chúng.
Vật liệu quang học chủ yếu được chia thành ba loại: Kính quang học, tinh thể quang học và Vật liệu quang học đặc biệt.
01 Kính quang học
Kính quang học là vật liệu môi trường quang học vô định hình (thủy tinh) có thể truyền ánh sáng. Ánh sáng đi qua nó có thể thay đổi hướng truyền, pha và cường độ. Nó thường được sử dụng để sản xuất các thành phần quang học như lăng kính, thấu kính, gương, cửa sổ và bộ lọc trong các dụng cụ hoặc hệ thống quang học. Kính quang học có độ trong suốt cao, độ ổn định hóa học và tính đồng nhất về mặt vật lý trong cấu trúc và hiệu suất. Nó có hằng số quang học cụ thể và chính xác. Ở trạng thái rắn nhiệt độ thấp, kính quang học vẫn giữ nguyên cấu trúc vô định hình của trạng thái lỏng nhiệt độ cao. Lý tưởng nhất là các tính chất vật lý và hóa học bên trong của kính, chẳng hạn như chiết suất, hệ số giãn nở nhiệt, độ cứng, độ dẫn nhiệt, độ dẫn điện, mô đun đàn hồi, v.v., đều giống nhau theo mọi hướng, được gọi là đẳng hướng.
Các nhà sản xuất kính quang học chính bao gồm Schott của Đức, Corning của Hoa Kỳ, Ohara của Nhật Bản và Chengdu Guangming Glass (CDGM) trong nước, v.v.
Biểu đồ chiết suất và tán sắc
Đường cong chiết suất của kính quang học
Đường cong truyền dẫn
02. Tinh thể quang học
Tinh thể quang học là vật liệu tinh thể được sử dụng trong phương tiện quang học. Do đặc điểm cấu trúc của tinh thể quang học, nó có thể được sử dụng rộng rãi để chế tạo nhiều loại cửa sổ, thấu kính và lăng kính cho các ứng dụng cực tím và hồng ngoại. Theo cấu trúc tinh thể, nó có thể được chia thành tinh thể đơn và đa tinh thể. Vật liệu tinh thể đơn có tính toàn vẹn tinh thể và khả năng truyền ánh sáng cao, cũng như tổn thất đầu vào thấp, vì vậy tinh thể đơn chủ yếu được sử dụng trong tinh thể quang học.
Cụ thể: Các vật liệu tinh thể UV và hồng ngoại phổ biến bao gồm: thạch anh (SiO2), canxi florua (CaF2), liti florua (LiF), muối mỏ (NaCl), silic (Si), germani (Ge), v.v.
Tinh thể phân cực: Các tinh thể phân cực thường được sử dụng bao gồm canxit (CaCO3), thạch anh (SiO2), natri nitrat (nitrat), v.v.
Tinh thể không sắc: Các đặc tính phân tán đặc biệt của tinh thể được sử dụng để sản xuất thấu kính vật kính không sắc. Ví dụ, canxi florua (CaF2) được kết hợp với thủy tinh để tạo thành hệ thống không sắc, có thể loại bỏ quang sai cầu và quang phổ thứ cấp.
Tinh thể laser: được sử dụng làm vật liệu làm việc cho laser trạng thái rắn, chẳng hạn như ruby, canxi florua, tinh thể garnet nhôm yttri pha tạp neodymium, v.v.
Vật liệu pha lê được chia thành tự nhiên và nhân tạo. Tinh thể tự nhiên rất hiếm, khó nuôi cấy nhân tạo, kích thước hạn chế và tốn kém. Nhìn chung, khi vật liệu thủy tinh không đủ, nó có thể hoạt động trong dải ánh sáng không nhìn thấy được và được sử dụng trong ngành công nghiệp bán dẫn và laser.
03 Vật liệu quang học đặc biệt
a. Gốm thủy tinh
Gốm thủy tinh là một vật liệu quang học đặc biệt không phải là thủy tinh cũng không phải là pha lê, mà ở đâu đó ở giữa. Sự khác biệt chính giữa gốm thủy tinh và kính quang học thông thường là sự hiện diện của cấu trúc tinh thể. Nó có cấu trúc tinh thể mịn hơn gốm. Nó có các đặc điểm là hệ số giãn nở nhiệt thấp, độ bền cao, độ cứng cao, mật độ thấp và độ ổn định cực cao. Nó được sử dụng rộng rãi trong quá trình gia công tinh thể phẳng, que đo tiêu chuẩn, gương lớn, con quay hồi chuyển laser, v.v.
Hệ số giãn nở nhiệt của vật liệu quang học vi tinh thể có thể đạt tới 0,0±0,2×10-7/℃ (0~50℃)
b. Cacbua silic
Silicon carbide là một loại vật liệu gốm đặc biệt cũng được sử dụng làm vật liệu quang học. Silicon carbide có độ cứng tốt, hệ số biến dạng nhiệt thấp, độ ổn định nhiệt tuyệt vời và hiệu quả giảm trọng lượng đáng kể. Nó được coi là vật liệu chính cho gương nhẹ kích thước lớn và được sử dụng rộng rãi trong hàng không vũ trụ, laser công suất cao, chất bán dẫn và các lĩnh vực khác.
Các loại vật liệu quang học này cũng có thể được gọi là vật liệu phương tiện quang học. Ngoài các loại vật liệu phương tiện quang học chính, vật liệu sợi quang, vật liệu màng quang học, vật liệu tinh thể lỏng, vật liệu phát quang, v.v. đều thuộc về vật liệu quang học. Sự phát triển của công nghệ quang học không thể tách rời khỏi công nghệ vật liệu quang học. Chúng tôi mong đợi sự tiến bộ của công nghệ vật liệu quang học của đất nước tôi.
Thời gian đăng: 05-01-2024
