PROFILPELAJAR.COM

Оптические материалы — природные и синтетические материалы, монокристаллы, стёкла (оптическое стекло, фотоситаллы), поликристаллические (прозрачные керамические материалы), полимерные (органическое стекло) и другие материалы, прозрачные в том или ином диапазоне электромагнитных волн. Их применяют для изготовления оптических элементов, работающих в ультрафиолетовой, видимой, инфракрасной областях спектра.

В разговорной речи и в промышленности нередко все твёрдые оптические материалы называют стёклами.

Роль оптических материалов иногда выполняют и оптические среды, некоторые полимеры, плёнки, воздух, газы, жидкости и другие вещества, пропускающие оптическое излучение.

Силикатные стёкла

Самым древним и известным оптическим материалом является обычное стекло, состоящее из смеси диоксида кремния и других веществ. Развитие технологии и ужесточение требований по мере роста совершенства оптических приборов привели к созданию особого класса технических стёкол — оптического стекла.

От прочих стёкол оно отличается особенно высокой прозрачностью, чистотой, бесцветностью, однородностью, а также строго нормированными преломляющей способностью и дисперсией.

Кварцевое стекло

Переплавляя чистый диоксид кремния (например, горный хрусталь), получают так называемое кварцевое стекло. От прочих силикатных стёкол оно отличается существенной химической стойкостью, чрезвычайно малым коэффициентом линейного расширения и относительно высокой температурой плавления (1713–1728 °C). Благодаря этому возможно построение оптических систем, работающих в более широком диапазоне температур и агрессивных сред.

Кроме того, кварцевое стекло прозрачно для ультрафиолетового диапазона электромагнитных волн, что делает этот материал незаменимым для оптических систем, работающих в этой области спектра.

Органические стёкла

Основным поводом к созданию искусственного заменителя — органического стекла, стало отсутствие в пору его разработки (1930-е годы) материалов, пригодных для использования в авиации — прозрачных но нехрупких и достаточно прочных и гибких — этими качествами и был наделён данный синтетический полимер. В настоящее время органическое стекло уже не способно удовлетворять всем требованиям, предъявляемым ни авиацией, ни, тем более — космонавтикой, однако на смену ему пришли другие виды пластиков и новые модификации «обычного» стекла (наделённые повышенной отражательной способностью, термостойкие и прочные). Оргстекло по строгим физико-химическим характеристикам к своему прототипу отношения не имеет.

Кремний

Инфракрасная область

Линза, изготовленная из однородного кремния, прозрачна для инфракрасного излучения и непрозрачна для видимого света. В этой области спектра кремний имеет:

сверхвысокую дисперсию;
самое большое абсолютное значение показателя преломления n=3,4;

Рентгеновские линзы

Свойства кремния позволили создать новый тип фокусирующих систем для волн рентгеновского диапазона. Для изготовления таких систем используется контролируемое формирование периодического массива пор в процессе глубокого фотоанодного травления кремния. в ИПТМ РАН были разработаны способы управления формой пор.

В результате были созданы матрицы параболических короткофокусных рентгеновских линз и элементов трехмерных фотонных кристаллов на основе кремния.^[1]

Ниобат лития (LiNbO₃)

Ниобат лития проявляет нелинейные оптические свойства. Он применяется для создания интегрально-оптических схем, используемых в качестве модуляторов интенсивности излучения в волоконно-оптических линиях передачи данных; модуляторов фазы и поляризаторов излучения, применяемых в навигационных системах на основе волоконно-оптических гироскопов.

Ниобат лития получил широкое применение в серийных интегрально-оптических схемах ввиду уникального сочетания его параметров:

широкое окно прозрачности от ближнего УФ до среднего ИК-диапазона
высокая температура Кюри и, соответственно, широкий диапазон рабочей температуры без существенного изменения свойств
относительно высокие электрооптические коэффициенты, дающие возможность для эффективной электрооптической модуляции
возможность относительно легко создавать оптические канальные волноводы, поддерживающее распространение как одной, так и обеих поляризаций излучения
относительно низкая стоимость кристаллических пластин, их промышленное производство

См. также

Примечания

↑ краткая информация о применении кремния (неопр.). Дата обращения: 23 апреля 2009. Архивировано 14 июля 2010 года.

Литература

Винчелл А. Н., Винчелл Г., Оптические свойства искусственных минералов, пер. с англ., М., 1967;
Сонин А. С., Василевская А. С., Электрооптические кристаллы, М., 1971;
Физико-химические основы производства оптического стекла, под ред. Н. И. Демкиной, Л., 1976;
Мидвин-тер Д. Э., Волоконные световоды для передачи информации, пер. с англ., М., 1983;
Кочкин Ю. И., Румянцева Г. Н., «Зарубежная радиоэлектроника», 1985, № 9, с. 89-96;
Леко В. К., Мазурин О. В., Свойства кварцевого стекла, Л., 1985;
Deutsch Т. F., «J. Electronic Materials», 1975, v. 4, № 4, р.663-719;
Lucas I., «Infrared Physics», 1985, v.25, № 1/2, p.277-81.