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1、光學(xué)材料的應(yīng)用及特性介紹12目錄光學(xué)材料的基本概念1.1何謂光學(xué)材料？1.2光學(xué)材料的分類。1.3各種塑膠光學(xué)材料的介紹。光學(xué)材料的特性及應(yīng)用。2.1光學(xué)材料的特性簡介。2.2LENS的基本觀念31.1何謂光學(xué)材料？★光學(xué)材料是指具有一定的光學(xué)性能-[透光性]和[均勻性]，可用於製造光學(xué)元件的材料上使用。1.2光學(xué)材料的種類?★目前有分為天然材料、坡璃、塑膠、三大類。光學(xué)材料的基本概念光學(xué)材料的種類天然材料:最常用的是水晶鏡片，它是由石英礦研磨而成的，主要成分有二氧化矽,純水晶主要分類有兩種一種是無色鏡片，二氧化矽純度較高，
2、另一種是茶色鏡片，因含有其他元素而顯示出不同的顏色，大大減少了可見光的穿透率。優(yōu)點:材料硬度大，不易磨損。缺點:不能完全吸收短波紫外線，不能減少紅外線的穿透率，材料密度不均勻，若含有雜質(zhì)會出現(xiàn)條紋和氣泡，進而引起雙折射現(xiàn)象，不易成像。4石英礦光學(xué)材料的種類玻璃材質(zhì)：光學(xué)玻璃是用高純度矽、硼、鈉、鉀、鋅、鉛、鎂、鈣、鋇等的氧化物按特定配方混合,在白金坩堝中高溫融化,用超聲波攪拌均勻,去氣泡；然後經(jīng)長時間緩慢地降溫，以免玻璃塊產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力。冷卻後的玻璃塊，必須經(jīng)過光學(xué)儀器測量，檢驗純度、透明度、均勻度、折射率和色散率是否合規(guī)格。合
3、格的玻璃塊經(jīng)過加熱鍛壓，成光學(xué)玻璃。5光學(xué)玻璃研磨後玻璃LENS模造玻璃的製造過程6光學(xué)鏡片相關(guān)製程7光學(xué)材料的種類光學(xué)塑膠：光學(xué)材料中塑膠材質(zhì)佔了相當(dāng)大的比重，例如PMMA、PC、mCOC等都是經(jīng)常被應(yīng)用到的,透明性塑膠；使用光學(xué)級塑膠材料所製程的光學(xué)元件，不但具有重量輕、耐衝擊性佳、成本低廉、適合大量生產(chǎn)等優(yōu)點，而且可以成型複雜形狀及微小特殊形狀的光學(xué)元件，也可以將多項零組件設(shè)計成一體成型，可大幅節(jié)省後續(xù)的二次加工成本。8光學(xué)材料的種類目前光學(xué)塑膠材料的種類有百種以上，然而真正工業(yè)化生產(chǎn)的僅有數(shù)十種。常見的光學(xué)塑膠有PM
4、MA、PC、PS、CR39、mCOC等，有關(guān)其特性如下：(1)PMMA(Polymethylmethacrylate)PMMA俗稱壓克力，折射率1.492，阿貝數(shù)57。缺點:吸水性大比其它光學(xué)材料大，故隨著溫度環(huán)境的變其尺寸及折射率變化較大，因此在高精度的光系系統(tǒng)上，其用途有一定程度的限制。優(yōu)點：全光線穿透率92%以上。與其它塑膠原料比較，具有與光學(xué)玻璃同等優(yōu)異的透明性，而且成型後表面硬度高，不易括傷。耐紫外光性能優(yōu)異，在射出成型時發(fā)生雙折射現(xiàn)象較少。(2)PC(Polycarbonate)PC材料有高的韌性及高折射率折射率
5、1.586，阿貝數(shù)34。缺點:成形的鏡片表面較易刮傷，因此常用在光學(xué)系統(tǒng)的內(nèi)部零件，以避免與外界直接接觸。優(yōu)點:溫度適應(yīng)能力強，可耐熱至120℃，所以能在較寬的溫度範(fàn)圍內(nèi)保證光學(xué)系統(tǒng)的品質(zhì)。。9光學(xué)材料的種類(3)PS(Polystyrene)PS是光學(xué)材料中折射率最高的，折射率1.59，阿貝數(shù)31。缺點：不耐衝擊,韌性不夠易碎裂,成型鏡片後表面易刮傷不耐擦拭表面容易霧化。優(yōu)點：在光學(xué)設(shè)計時可使鏡片曲率較大且厚薄比設(shè)計。且光學(xué)設(shè)計常需要幾片折射率不同的透鏡，來校正球面鏡片產(chǎn)生的像差。因此，PS可與PMMA或其他光學(xué)塑膠搭配，
6、來消除光學(xué)系統(tǒng)中的像差和色差。(4)CR39(ColumbiaResin39)CR39為熱固性塑膠，，折射率1.485。缺點:但使用此材料的成型耗費時間較長，且硬化收縮比大至13%，因此不適用於精密的光學(xué)系統(tǒng)。優(yōu)點：且耐摩耗與耐藥品性佳，容易染色，具有良好的光學(xué)性，一般廣泛使用於眼鏡的鏡片。10光學(xué)材料的種類COPCOC(Cyclo-Olefinpolymers/copolymer)環(huán)烯烴共聚合物COCCOP材料是近十年來發(fā)展的新材料，其具有高透明性、低收縮率、低雙折射率、高耐熱性、耐化學(xué)性等優(yōu)異特性，可應(yīng)用於光學(xué)產(chǎn)品、電子
7、零件、生醫(yī)產(chǎn)品等用途，其特性如下:密度小,比PMMA和PC約低10%,有利於製品的輕量化。吸水率小,COC吸水率遠低於PMMA,不會產(chǎn)生因吸水導(dǎo)致於物性下降的影響。COC由於含有極性和異向性小的單體，因而為非晶型透明材料，且雙折射率小。屬於高耐熱性透明樹酯，玻璃轉(zhuǎn)化溫度達140-170℃。容易射出成型、機械性能優(yōu)異、拉伸強度。優(yōu)良的複製性，製品品質(zhì)較為一致。介電常數(shù)低，鉛筆硬度與PMMA相近。(耐擦傷性是光學(xué)材料的一個重要的性能指標(biāo))。1112光學(xué)材料的種類光學(xué)材料的特性簡介目前光學(xué)材料中材料的優(yōu)劣取決於下列幾個數(shù)值。阿貝數(shù)
8、(AbbeNumber)是用來評估一個光學(xué)系統(tǒng)色散能力好壞的數(shù)值他和折射率(RefrationIndex)可以說是光學(xué)設(shè)計上兩大重要的參數(shù)簡單的說....就是不同頻率的光線對同一個光學(xué)系統(tǒng)而言,會有不一樣的折射率,這就是色散的來源.....為了評估色散問題,德國的科學(xué)家ErnstAbbe(
