Langkah pertama dalam setiap proses pembuatan optik adalah pemilihan bahan optik yang sesuai. Parameter optik (indeks bias, bilangan Abbe, transmitansi, reflektifitas), sifat fisik (kekerasan, deformasi, kandungan gelembung, rasio Poisson), dan bahkan karakteristik suhu (koefisien muai panas, hubungan antara indeks bias dan suhu) bahan optik Semua akan mempengaruhi sifat optik bahan optik. Kinerja komponen dan sistem optik. Artikel ini akan memperkenalkan secara singkat bahan optik umum dan sifat-sifatnya.
Bahan optik terutama dibagi menjadi tiga kategori: Kaca optik, kristal optik, dan bahan optik khusus.
01 Kaca Optik
Kaca optik adalah bahan media optik amorf (kaca) yang dapat mentransmisikan cahaya. Cahaya yang melewatinya dapat mengubah arah rambat, fase dan intensitasnya. Biasanya digunakan untuk memproduksi komponen optik seperti prisma, lensa, cermin, jendela dan filter pada instrumen atau sistem optik. Kaca optik memiliki transparansi tinggi, stabilitas kimia dan keseragaman fisik dalam struktur dan kinerja. Ia memiliki konstanta optik yang spesifik dan akurat. Dalam keadaan padat bersuhu rendah, kaca optik mempertahankan struktur amorf dari keadaan cair bersuhu tinggi. Idealnya, sifat fisik dan kimia internal kaca, seperti indeks bias, koefisien muai panas, kekerasan, konduktivitas termal, konduktivitas listrik, modulus elastisitas, dll, adalah sama ke segala arah, yang disebut isotropi.
Produsen utama kaca optik termasuk Schott dari Jerman, Corning dari Amerika Serikat, Ohara dari Jepang, dan Chengdu Guangming Glass (CDGM) dalam negeri, dll.
Indeks bias dan diagram dispersi
kurva indeks bias kaca optik
Kurva transmisi
02. Kristal optik
Kristal optik mengacu pada bahan kristal yang digunakan dalam media optik. Karena karakteristik struktural kristal optik, kristal optik dapat digunakan secara luas untuk membuat berbagai jendela, lensa, dan prisma untuk aplikasi ultraviolet dan inframerah. Menurut struktur kristalnya, dapat dibagi menjadi kristal tunggal dan polikristalin. Bahan kristal tunggal memiliki integritas kristal dan transmisi cahaya yang tinggi, serta kehilangan masukan yang rendah, sehingga kristal tunggal terutama digunakan dalam kristal optik.
Khususnya: Bahan kristal UV dan inframerah yang umum meliputi: kuarsa (SiO2), kalsium fluorida (CaF2), litium fluorida (LiF), garam batu (NaCl), silikon (Si), germanium (Ge), dll.
Kristal polarisasi: Kristal polarisasi yang umum digunakan termasuk kalsit (CaCO3), kuarsa (SiO2), natrium nitrat (nitrat), dll.
Kristal akromatik: Karakteristik dispersi khusus kristal digunakan untuk memproduksi lensa objektif akromatik. Misalnya, kalsium fluorida (CaF2) dikombinasikan dengan kaca untuk membentuk sistem akromatik, yang dapat menghilangkan aberasi bola dan spektrum sekunder.
Kristal laser: digunakan sebagai bahan kerja untuk laser solid-state, seperti rubi, kalsium fluorida, kristal yttrium aluminium garnet yang didoping neodymium, dll.
Bahan kristal dibagi menjadi alami dan buatan. Kristal alami sangat langka, sulit ditanam secara artifisial, ukurannya terbatas, dan mahal. Umumnya dianggap ketika bahan kaca tidak mencukupi, dapat bekerja di pita cahaya tak terlihat dan digunakan dalam industri semikonduktor dan laser.
03 Bahan optik khusus
A. Kaca-keramik
Kaca-keramik adalah bahan optik khusus yang bukan kaca atau kristal, tetapi berada di antara keduanya. Perbedaan utama antara kaca-keramik dan kaca optik biasa adalah adanya struktur kristal. Ini memiliki struktur kristal yang lebih halus daripada keramik. Ia memiliki karakteristik koefisien muai panas yang rendah, kekuatan tinggi, kekerasan tinggi, kepadatan rendah, dan stabilitas sangat tinggi. Ini banyak digunakan dalam pemrosesan kristal datar, tongkat meteran standar, cermin besar, giroskop laser, dll.
Koefisien ekspansi termal bahan optik mikrokristalin dapat mencapai 0,0±0,2×10-7/℃ (0~50℃)
B. Silikon Karbida
Silikon karbida merupakan bahan keramik khusus yang juga digunakan sebagai bahan optik. Silikon karbida memiliki kekakuan yang baik, koefisien deformasi termal yang rendah, stabilitas termal yang sangat baik, dan efek pengurangan berat yang signifikan. Ini dianggap sebagai bahan utama untuk cermin ringan berukuran besar dan banyak digunakan di bidang luar angkasa, laser daya tinggi, semikonduktor, dan bidang lainnya.
Kategori bahan optik ini juga dapat disebut bahan media optik. Selain kategori utama bahan media optik, bahan serat optik, bahan film optik, bahan kristal cair, bahan luminescent, dll. Semuanya termasuk dalam bahan optik. Perkembangan teknologi optik tidak terlepas dari teknologi material optik. Kami menantikan kemajuan teknologi bahan optik negara saya.
Waktu posting: 05 Januari 2024
