Langkah pertama dalam setiap proses produksi optik adalah pemilihan bahan optik yang tepat. Parameter optik (indeks bias, angka Abbe, transmitansi, reflektivitas), sifat fisik (kekerasan, deformasi, kandungan gelembung, rasio Poisson), dan bahkan karakteristik suhu (koefisien ekspansi termal, hubungan antara indeks bias dan suhu) bahan optik Semua akan memengaruhi 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 (seperti kaca) yang dapat mentransmisikan cahaya. Cahaya yang melewatinya dapat mengubah arah perambatan, fase, dan intensitasnya. Kaca optik umumnya digunakan untuk menghasilkan komponen optik seperti prisma, lensa, cermin, jendela, dan filter dalam instrumen atau sistem optik. Kaca optik memiliki transparansi tinggi, stabilitas kimia, dan keseragaman fisik dalam struktur dan kinerja. Kaca optik memiliki konstanta optik yang spesifik dan akurat. Dalam keadaan padat suhu rendah, kaca optik mempertahankan struktur amorf dari keadaan cair suhu tinggi. Idealnya, sifat fisik dan kimia internal kaca, seperti indeks bias, koefisien ekspansi termal, kekerasan, konduktivitas termal, konduktivitas listrik, modulus elastisitas, dll., adalah sama di semua arah, yang disebut isotropi.
Produsen utama kaca optik meliputi 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 transmitansi
02. Kristal optik
Kristal optik mengacu pada bahan kristal yang digunakan dalam media optik. Karena karakteristik struktural kristal optik, kristal ini dapat digunakan secara luas untuk membuat berbagai jendela, lensa, dan prisma untuk aplikasi ultraviolet dan inframerah. Menurut struktur kristal, kristal ini 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.
Secara khusus: Bahan kristal UV dan inframerah 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 meliputi 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 sferis dan spektrum sekunder.
Kristal laser: digunakan sebagai bahan kerja untuk laser solid-state, seperti ruby, kalsium fluorida, kristal garnet aluminium yttrium yang didoping neodymium, dll.
Bahan kristal dibagi menjadi bahan alami dan buatan. Kristal alami sangat langka, sulit untuk tumbuh secara buatan, ukurannya terbatas, dan mahal. Umumnya dipertimbangkan ketika bahan kaca tidak mencukupi, bahan ini dapat bekerja dalam pita cahaya tak tampak 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. Kaca-keramik memiliki struktur kristal yang lebih halus daripada keramik. Kaca-keramik memiliki karakteristik koefisien ekspansi termal yang rendah, kekuatan tinggi, kekerasan tinggi, kepadatan rendah, dan stabilitas yang sangat tinggi. Kaca-keramik banyak digunakan dalam pemrosesan kristal datar, tongkat pengukur 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
Karbida silikon adalah bahan keramik khusus yang juga digunakan sebagai bahan optik. Karbida silikon memiliki kekakuan yang baik, koefisien deformasi termal yang rendah, stabilitas termal yang sangat baik, dan efek pengurangan berat yang signifikan. Karbida silikon dianggap sebagai bahan utama untuk cermin ringan berukuran besar dan banyak digunakan dalam bidang kedirgantaraan, laser berdaya tinggi, semikonduktor, dan bidang lainnya.
Kategori material optik ini juga dapat disebut material media optik. Selain kategori utama material media optik, material serat optik, material film optik, material kristal cair, material luminescent, dll. semuanya termasuk material optik. Perkembangan teknologi optik tidak dapat dipisahkan dari teknologi material optik. Kami menantikan kemajuan teknologi material optik negara saya.
Waktu posting: 05-Jan-2024
