La première étape de tout processus de fabrication optique est la sélection de matériaux optiques appropriés. Les paramètres optiques (indice de réfraction, nombre d'abbe, transmittance, réflectivité), propriétés physiques (dureté, déformation, teneur en bulles, rapport de Poisson) et même les caractéristiques de la température (coefficient d'extension thermique, relation entre l'indice de réfraction et la température) des matériaux optiques affecteront tous les propriétés optiques des matériaux optiques. Performances des composants et systèmes optiques. Cet article introduira brièvement des matériaux optiques courants et leurs propriétés.
Les matériaux optiques sont principalement divisés en trois catégories: verre optique, cristal optique et matériaux optiques spéciaux.
01 Verre optique
Le verre optique est un matériau de milieu optique amorphe (vitreux) qui peut transmettre la lumière. La lumière qui le traversait peut changer sa direction de propagation, sa phase et son intensité. Il est couramment utilisé pour produire des composants optiques tels que les prismes, les lentilles, les miroirs, les fenêtres et les filtres dans des instruments ou des systèmes optiques. Le verre optique a une transparence élevée, une stabilité chimique et une uniformité physique dans la structure et les performances. Il possède des constantes optiques spécifiques et précises. À l'état solide à basse température, le verre optique conserve la structure amorphe de l'état liquide à haute température. Idéalement, les propriétés physiques et chimiques internes du verre, telles que l'indice de réfraction, le coefficient de dilatation thermique, la dureté, la conductivité thermique, la conductivité électrique, le module élastique, etc., sont les mêmes dans toutes les directions, ce qui est appelé isotropie.
Les principaux fabricants de verre optique incluent Schott d'Allemagne, Corning des États-Unis, OHARA du Japon et verre Guangdu à Chengdu domestique (CDGM), etc.
Indice de réfraction et diagramme de dispersion
Courbes d'index de réfraction en verre optique
Courbes de transmittance
02. Crystal optique
Le cristal optique fait référence au matériau cristallin utilisé dans les milieux optiques. En raison des caractéristiques structurelles des cristaux optiques, il peut être largement utilisé pour fabriquer diverses fenêtres, objectifs et prismes pour les applications ultraviolets et infrarouges. Selon la structure cristalline, il peut être divisé en monocristal et polycristallin. Les matériaux monocristallins ont une intégrité de cristal élevée et une transmittance de la lumière, ainsi qu'une faible perte d'entrée, de sorte que les monocristaux sont principalement utilisés dans les cristaux optiques.
Plus précisément: les matériaux UV et cristalls infrarouges communs comprennent: le quartz (SiO2), le fluorure de calcium (CAF2), le fluorure de lithium (LIF), le sel de roche (NaCl), le silicium (Si), le germanium (GE), etc.
Cristaux polarisants: les cristaux polarisants couramment utilisés comprennent la calcite (CACO3), le quartz (SiO2), le nitrate de sodium (nitrate), etc.
Crystal achromatique: Les caractéristiques spéciales de dispersion du cristal sont utilisées pour fabriquer des lentilles d'objectif achromatique. Par exemple, le fluorure de calcium (CAF2) est combiné avec du verre pour former un système achromatique, qui peut éliminer l'aberration sphérique et le spectre secondaire.
Crystal laser: utilisé comme matériaux de travail pour les lasers à l'état solide, comme le rubis, le fluorure de calcium, le cristal grenat en aluminium yttrium dopé au néodymie, etc.
Les matériaux cristallins sont divisés en culturels naturels et artificiellement. Les cristaux naturels sont très rares, difficiles à cultiver artificiellement, de taille limitée et coûteux. Généralement considéré lorsque le matériau en verre est insuffisant, il peut fonctionner dans la bande lumineuse non visible et est utilisé dans les industries des semi-conducteurs et du laser.
03 Matériaux optiques spéciaux
un. Verre-céramique
Le verre-céramique est un matériau optique spécial qui n'est ni verre ni cristal, mais quelque part entre les deux. La principale différence entre le verre de verre-céramique et le verre optique ordinaire est la présence d'une structure cristalline. Il a une structure cristalline plus fine que la céramique. Il a les caractéristiques d'un coefficient de dilatation thermique faible, d'une forte résistance, d'une dureté élevée, d'une faible densité et d'une stabilité extrêmement élevée. Il est largement utilisé dans le traitement des cristaux plats, des bâtons de compteur standard, de grands miroirs, des gyroscopes laser, etc.
Le coefficient de dilatation thermique des matériaux optiques microcristallins peut atteindre 0,0 ± 0,2 × 10-7 / ℃ (0 ~ 50 ℃)
né Carbure de silicium
Le carbure de silicium est un matériau en céramique spécialisé qui est également utilisé comme matériau optique. Le carbure de silicium a une bonne rigidité, un coefficient de déformation thermique faible, une excellente stabilité thermique et un effet de réduction de poids significatif. Il est considéré comme le principal matériau pour les miroirs légers de grande taille et est largement utilisé dans les lasers aérospatiaux, les lasers de haute puissance, les semi-conducteurs et autres champs.
Ces catégories de matériaux optiques peuvent également être appelées matériaux de support optique. En plus des principales catégories de matériaux de support optique, des matériaux de fibres optiques, des matériaux de film optique, des matériaux de cristal liquide, des matériaux luminescents, etc. appartiennent tous à des matériaux optiques. Le développement de la technologie optique est inséparable à partir de la technologie des matériaux optiques. Nous attendons avec impatience la progression de la technologie des matériaux optiques de mon pays.
Heure du poste: janvier-05-2024
