საერთო ოპტიკური მასალების შესავალი

ნებისმიერი ოპტიკური წარმოების პროცესის პირველი ნაბიჯი შესაბამისი ოპტიკური მასალების შერჩევაა. ოპტიკური მასალების ოპტიკური პარამეტრები (გარდატეხის ინდექსი, აბეს რიცხვი, გამტარობა, არეკვლის უნარი), ფიზიკური თვისებები (სიმტკიცე, დეფორმაცია, ბუშტების შემცველობა, პუასონის თანაფარდობა) და ტემპერატურული მახასიათებლებიც კი (თერმული გაფართოების კოეფიციენტი, გარდატეხის ინდექსსა და ტემპერატურას შორის დამოკიდებულება) გავლენას ახდენს ოპტიკური მასალების ოპტიკურ თვისებებზე. ოპტიკური კომპონენტებისა და სისტემების მუშაობა. ეს სტატია მოკლედ გააცნობს გავრცელებულ ოპტიკურ მასალებს და მათ თვისებებს.
ოპტიკური მასალები ძირითადად სამ კატეგორიად იყოფა: ოპტიკური მინა, ოპტიკური კრისტალი და სპეციალური ოპტიკური მასალები.

01 ოპტიკური მინა
ოპტიკური მინა არის ამორფული (მინისებრი) ოპტიკური მედიის მასალა, რომელსაც შეუძლია სინათლის გატარება. მასში გამავალ სინათლეს შეუძლია შეცვალოს მისი გავრცელების მიმართულება, ფაზა და ინტენსივობა. ის ხშირად გამოიყენება ოპტიკური კომპონენტების, როგორიცაა პრიზმები, ლინზები, სარკეები, ფანჯრები და ფილტრები ოპტიკურ ინსტრუმენტებში ან სისტემებში, წარმოებისთვის. ოპტიკურ მინას აქვს მაღალი გამჭვირვალობა, ქიმიური სტაბილურობა და ფიზიკური ერთგვაროვნება სტრუქტურასა და მუშაობაში. მას აქვს სპეციფიკური და ზუსტი ოპტიკური მუდმივები. დაბალ ტემპერატურაზე მყარ მდგომარეობაში ოპტიკური მინა ინარჩუნებს მაღალი ტემპერატურის თხევადი მდგომარეობის ამორფულ სტრუქტურას. იდეალურ შემთხვევაში, მინის შინაგანი ფიზიკური და ქიმიური თვისებები, როგორიცაა გარდატეხის ინდექსი, თერმული გაფართოების კოეფიციენტი, სიმტკიცე, თბოგამტარობა, ელექტროგამტარობა, ელასტიურობის მოდული და ა.შ., ყველა მიმართულებით ერთნაირია, რასაც იზოტროპია ეწოდება.
ოპტიკური მინის ძირითადი მწარმოებლები არიან გერმანული Schott, აშშ-ის Corning, იაპონური Ohara და ადგილობრივი Chengdu Guangming Glass (CDGM) და ა.შ.

რეფრაქციული ინდექსი და დისპერსიის დიაგრამა

ოპტიკური მინის გარდატეხის ინდექსის მრუდები

გამტარობის მრუდები

02. ოპტიკური კრისტალი

ოპტიკური კრისტალი ეხება ოპტიკურ მედიაში გამოყენებულ კრისტალურ მასალას. ოპტიკური კრისტალების სტრუქტურული მახასიათებლების გამო, მისი ფართოდ გამოყენება შესაძლებელია სხვადასხვა ფანჯრების, ლინზებისა და პრიზმების დასამზადებლად ულტრაიისფერი და ინფრაწითელი გამოსხივებისთვის. კრისტალური სტრუქტურის მიხედვით, იგი შეიძლება დაიყოს ერთკრისტალურ და პოლიკრისტალურ მასალებად. ერთკრისტალურ მასალებს აქვთ მაღალი კრისტალური მთლიანობა და სინათლის გამტარობა, ასევე დაბალი შეყვანის დანაკარგები, ამიტომ ერთკრისტალები ძირითადად გამოიყენება ოპტიკურ კრისტალებში.
კერძოდ: გავრცელებული ულტრაიისფერი და ინფრაწითელი კრისტალური მასალებია: კვარცი (SiO2), კალციუმის ფტორიდი (CaF2), ლითიუმის ფტორიდი (LiF), ქვის მარილი (NaCl), სილიციუმი (Si), გერმანიუმი (Ge) და ა.შ.
პოლარიზებული კრისტალები: ხშირად გამოყენებული პოლარიზებული კრისტალებია კალციტი (CaCO3), კვარცი (SiO2), ნატრიუმის ნიტრატი (ნიტრატი) და ა.შ.
აქრომატული კრისტალი: კრისტალის განსაკუთრებული დისპერსიული მახასიათებლები გამოიყენება აქრომატული ობიექტივის ლინზების დასამზადებლად. მაგალითად, კალციუმის ფტორიდი (CaF2) შერწყმულია მინასთან აქრომატული სისტემის შესაქმნელად, რომელსაც შეუძლია აღმოფხვრას სფერული აბერაცია და მეორადი სპექტრი.
ლაზერული კრისტალი: გამოიყენება როგორც სამუშაო მასალები მყარი მდგომარეობის ლაზერებისთვის, როგორიცაა ლალი, კალციუმის ფტორიდი, ნეოდიმით დოპირებული იტრიუმის ალუმინის გარნეტის კრისტალი და ა.შ.

კრისტალური მასალები იყოფა ბუნებრივ და ხელოვნურად მოყვანილებად. ბუნებრივი კრისტალები ძალიან იშვიათია, ხელოვნურად მოყვანა რთულია, ზომით შეზღუდული და ძვირია. ზოგადად, მინის მასალა არასაკმარისია, რადგან მას შეუძლია მუშაობა უხილავ სინათლის დიაპაზონში და გამოიყენება ნახევარგამტარებისა და ლაზერების ინდუსტრიებში.

03 სპეციალური ოპტიკური მასალები

ა. მინა-კერამიკა
მინა-კერამიკა არის სპეციალური ოპტიკური მასალა, რომელიც არც მინაა და არც ბროლი, არამედ სადღაც შუალედურია. მინა-კერამიკასა და ჩვეულებრივ ოპტიკურ მინას შორის მთავარი განსხვავება კრისტალური სტრუქტურის არსებობაა. მას უფრო წვრილი კრისტალური სტრუქტურა აქვს, ვიდრე კერამიკას. მას ახასიათებს დაბალი თერმული გაფართოების კოეფიციენტი, მაღალი სიმტკიცე, მაღალი სიმტკიცე, დაბალი სიმკვრივე და უკიდურესად მაღალი სტაბილურობა. იგი ფართოდ გამოიყენება ბრტყელი კრისტალების, სტანდარტული საზომი ჩხირების, დიდი სარკეების, ლაზერული გიროსკოპების და ა.შ. დამუშავებაში.

მიკროკრისტალური ოპტიკური მასალების თერმული გაფართოების კოეფიციენტმა შეიძლება მიაღწიოს 0.0±0.2×10-7/℃ (0~50℃)-ს.

ბ. სილიციუმის კარბიდი

სილიციუმის კარბიდი არის სპეციალური კერამიკული მასალა, რომელიც ასევე გამოიყენება როგორც ოპტიკური მასალა. სილიციუმის კარბიდს აქვს კარგი სიმტკიცე, დაბალი თერმული დეფორმაციის კოეფიციენტი, შესანიშნავი თერმული სტაბილურობა და მნიშვნელოვანი წონის შემცირების ეფექტი. იგი ითვლება დიდი ზომის მსუბუქი სარკეების მთავარ მასალად და ფართოდ გამოიყენება აერონავტიკაში, მაღალი სიმძლავრის ლაზერებში, ნახევარგამტარებსა და სხვა სფეროებში.

ოპტიკური მასალების ამ კატეგორიებს ასევე შეიძლება ეწოდოს ოპტიკური მედიის მასალები. ოპტიკური მედიის მასალების ძირითადი კატეგორიების გარდა, ოპტიკურ მასალებს მიეკუთვნება ოპტიკურ-ბოჭკოვანი მასალები, ოპტიკური ფირის მასალები, თხევადკრისტალური მასალები, ლუმინესცენტური მასალები და ა.შ. ოპტიკური ტექნოლოგიების განვითარება განუყოფელია ოპტიკური მასალების ტექნოლოგიისგან. ჩვენ მოუთმენლად ველით ჩემი ქვეყნის ოპტიკური მასალების ტექნოლოგიის პროგრესს.