Оптичні матеріали
Оптичні матеріали - природні і синтетичні матеріали, монокристали, стекла (оптичне скло, фотоситали), полікристалічні (прозорі керамічні матеріали), полімерні (органічне скло) та інші матеріали, прозорі в тому чи іншому діапазоні електромагнітних хвиль. Їх застосовують для виготовлення оптичних елементів, що працюють в ультрафіолетовій, видимій, інфрачервоній ділянках спектра.
В розмовній мові і в промисловості нерідко все тверді оптичні матеріали називають стеклами.
Роль оптичних матеріалів іноді виконують і оптичні середовища, деякі полімери, плівки, повітря, гази, рідини та інші речовини, які пропускають оптичне випромінювання.
Силікатні стекла
Найдавнішим і відомим оптичним матеріалом є звичайне скло, що складається з суміші діоксиду кремнію та інших речовин. Розвиток технології і посилення вимог у міру зростання досконалості оптичних приладів привели до створення особливого класу технічних стекол - оптичного скла.
Від інших стекол воно відрізняється особливо високою прозорістю, чистотою, безбарвністю, однорідністю, а також строго нормованими заломлювальною здатністю і дисперсією.
Кварцове скло
Переплавляючи чистий діоксид кремнію (наприклад, гірський кришталь), отримують так зване кварцове скло. Від інших силікатних стекол воно відрізняється істотною хімічною стійкістю, надзвичайно малим коефіцієнтом лінійного розширення і відносно високою температурою плавлення (1713-1728 °C). Завдяки цьому можлива побудова оптичних систем, що працюють в ширшому діапазоні температур і агресивних середовищ.
Крім того, кварцове скло прозоре для ультрафіолетового діапазону електромагнітних хвиль, що робить цей матеріал незамінним для оптичних систем, що працюють у цій ділянці спектра.
Органічні стекла
Основним приводом до створення штучного замінника - органічного скла, стала відсутність в пору його розробки (1930-ті роки) матеріалів, придатних для використання в авіації - прозорих але не крихких і досить міцних і гнучких - цими якостями і мав даний синтетичний полімер. В даний час органічне скло вже не здатне задовольняти всім вимогам, що ставляться ні авіацією, ні, тим більше - космонавтикою, однак на зміну йому прийшли інші види пластиків і нові модифікації «звичайного» скла (наділені підвищеною відбивною здатністю, термостійкі і міцні). Оргскло за строгими фізико-хімічними характеристиками до свого прототипу відношення не має.
Кремній
Інфрачервона область
Лінза, виготовлена з однорідного кремнію, прозора для інфрачервоного випромінювання і непрозора для видимого світла. У цій ділянці спектра кремній має:
- надвисоку дисперсію;
- найбільше абсолютне значення показника заломлення n=3,4;
Рентгенівські лінзи
Властивості кремнію дозволили створити новий тип фокусувальних систем для хвиль рентгенівського діапазону. Для виготовлення таких систем використовується контрольоване формування періодичного масиву пор у процесі глибокого фотоанодного травлення кремнію.
Таким чином створено матриці параболічних короткофокусних рентгенівських лінз і елементів тривимірних фотонних кристалів на основі кремнію.[1]
Ніобат літію (LiNbO3)
Ніобат літію застосовується для створення інтегрально-оптичних схем, які використовуються як модулятори інтенсивності випромінювання у волоконно-оптичних лініях передавання даних; модуляторів фази і поляризаторів випромінювання, що застосовуються в навігаційних системах на основі волоконно-оптичних гіроскопів .
Ніобат літію отримав широке застосування в серійних інтегрально-оптичних схемах зважаючи на унікальне поєднання його параметрів:
- широке вікно прозорості від ближнього УФ до середнього інфрачервоного діапазону;
- висока температура Кюрі і, відповідно, широкий діапазон робочої температури без істотної зміни властивостей;
- відносно високі електрооптичні коефіцієнти, що дають можливість для ефективної електрооптичної модуляції;
- можливість відносно легко створювати оптичні канальні хвилеводи, що підтримує поширення як однієї, так і обох поляризацій випромінювання
- відносно низька вартість кристалічних пластин, їх промислове виробництво.
Див. також
Література
- Винчелл А. Н., Винчелл Г., Оптические свойства искусственных минералов, пер. з англ., Москва, 1967;
- Сонин А. С., Василевская А. С., Электрооптические кристаллы, Москва, 1971;
- Физико-химические основы производства оптического стекла, под ред. Н. И. Демкиной, Ленінград, 1976;
- Мидвин-тер Д. Э., Волоконные световоды для передачи информации, пер. з англ., Москва, 1983;
- Кочкин Ю. И., Румянцева Г. Н., «Зарубежная радиоэлектроника», 1985, № 9, с. 89-96;
- Леко В. К., Мазурин О. В., Свойства кварцевого стекла, Ленінград, 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.