所有光学制造过程的第一步都是选择合适的光学材料。光学材料的光学参数(折射率,阿贝数,透过率,反射率)、物理特性(硬度,形变,气泡度,泊松比)、甚至温度特性(热膨胀系数,折射率VS温度)都会影响光学部件及系统的性能。本文将简单介绍常见的光学材料以及各种材料的特点。

光学材料通常有三大类:光学玻璃、光学晶体、光学塑料

1.光学玻璃

光学玻璃是一种可以传输光线的非晶态(玻璃态)光介质材料。光线通过它以后可改变传播方向、相位及强度等,常用于光学仪器或光学系统中棱镜、透镜、反射镜、窗口片、滤光片等光学元件制作。光学玻璃具有高度的透明性、化学稳定性及物理学(结构和性能)上的高度均匀性,具有特定和准确的光学常数。光学玻璃在低温固态下仍保留了高温液态的无定形结构,理想情况下玻璃内部沿各方向理化性能(如折射率、热膨胀系数、硬度、热导率、电导率、弹性模量等)相同,称为各向同性。光学玻璃是一种硬质玻璃,能够承受多种物理和化学刺激。它比较耐刮而且耐化学品。由于气泡少、杂质含量低,因此它很适合制造精密透镜、窗口片、棱镜等元件。

2. 光学晶体

光学晶体是指用于光学介质材料的晶体材料总称。由于光学晶体的结构特性,可广泛用于制作各类紫外、红外应用领域的窗口片、透镜、棱镜。按照晶体结构又分为单晶和多晶。单晶材料具有更高的晶体完整性和光透过率,以及较低的输入损耗,因此常用的光学晶体以单晶为主。

◆ 常见的紫外、红外晶体材料有:石英(SiO2)、萤石(CaF2)、氟化锂(LiF)、岩盐(NaCl)、硅(Si)、锗(Ge)等。

◆ 偏振晶体:常用的偏振晶体有方解石(CaCO3)、石英(SiO2)和硝酸钠(硝石)等。

◆ 复消色差晶体:利用晶体特殊的色散特性制造复消色差物镜,如萤石(CaF2)与玻璃组合制成复消色差系统,可以消除球差和二级光谱。

◆ 激光晶体:可用作固体激光器的工作物质,如红宝石、氟化钙和掺钕钇铝石榴石晶体等。

晶体材料分天然和人工生长。天然晶体较少,人工生长难度大,尺寸受限,价格昂贵,一般在玻璃材料满足不了的情况下才会考虑,可工作于非可见光波段,应用于半导体,激光等行业。

3. 光学塑料

光学塑料包括聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、聚苯乙烯(PS)、聚碳酷酯(PC)丙基二甘醇碳酸酯(CR39)苯乙烯丙共聚物(SAN)苯乙烯丙烯酸酯共聚物(NAS)聚4甲基戊烯1(TPX)等材料,,此外,还包括一些商业化的产品如Optorez 1330, Zeonex E48R等。其中最常见的是PMMA,也叫压克力材料,广泛应用在光学镜头组。

以上几大类光学材料也可称为光介质材料,光线通过它以后可改变传播方向、相位及强度等。除了这几大类光介质材料,光学纤维材料、光学薄膜材料、液晶材料、发光材料等都属于光学材料。在选择合适的材料时,您应该根据特定应用的需求综合考虑这些材料的优缺点,选择最适合的材料来制造镜片元件,以获得最佳的光学性能。

光科激光的大部分镜头都由低色散熔融石英制成,适用于所有高功率激光应用,如焊接、清洁和结构化。热透镜在高功率激光应用中发生并导致焦移,也被最小化。如您有需要,请联系我们