光學(xué)鏡片加工材料簡(jiǎn)介

2024-04-27 林樹鑫

光學(xué)鏡片是一種利用反射、折射和吸收等光學(xué)現(xiàn)象來(lái)調(diào)整光線傳播方向、聚焦或擴(kuò)散的透明光學(xué)元件,廣泛應(yīng)用在光學(xué)儀器和攝影器材等多種領(lǐng)域中。其原材料的選擇對(duì)于鏡片的性能和質(zhì)量至關(guān)重要。


 光學(xué)鏡片加工材料簡(jiǎn)介


光學(xué)鏡片的原材料主要包括多種光學(xué)材料,例如無(wú)色光學(xué)玻璃、有色光學(xué)玻璃、紅外光學(xué)材料、晶體材料、玻璃態(tài)材料和塑性材料等。其中,光學(xué)玻璃是制造光學(xué)鏡片的重要原材料,而樹脂和聚碳酸酯等材料也逐漸在光學(xué)鏡片制造中得到廣泛應(yīng)用。

 

無(wú)色光學(xué)玻璃,一般冕牌玻璃(如K9)和火石玻璃。冕牌玻璃如K9具有特定的折射率和阿貝數(shù),具有高透光性、低色散和良好的光學(xué)均勻性等特點(diǎn),常用于制造各種高精度光學(xué)鏡片,如相機(jī)鏡頭、望遠(yuǎn)鏡鏡片等。


 有色玻璃


有色光學(xué)玻璃一般通過(guò)添加特定的如鐵、鈷、鎳、鉻和錳等金屬氧化物,這些金屬氧化物可以調(diào)整玻璃的顏色,還可以增加其對(duì)特定光線的吸收和改善透明度?;蛘咛砑尤玮S、銪、鎵、鋱、釓、鉺、鏑等稀土氧化物提高玻璃的透明度和質(zhì)量,實(shí)現(xiàn)光譜分離和過(guò)濾等功能。一些特殊的染料還可以用來(lái)賦予玻璃特定的顏色,同時(shí)保持其良好的光學(xué)性能。

 

有色光學(xué)玻璃可以分為截止型、選擇吸收型和中性型等多種類型。例如,截止型玻璃的命名以其透過(guò)界波長(zhǎng)來(lái)表示,如JB490表示透過(guò)界為490nm的金黃色玻璃。

 

紅外光學(xué)材料

對(duì)于紅外光學(xué)材料,如中紅外波段材料,常見(jiàn)的牌號(hào)包括IRG1XX系列,如IRG101、IRG102等,每種材料具有特定的折射率、密度和透過(guò)波段等參數(shù)。紅外光學(xué)玻璃的牌號(hào)命名通常包含其透光波段和序號(hào)信息,如IRG203表示透遠(yuǎn)紅外波段序號(hào)為03的紅外光學(xué)玻璃。


 紅外濾光片


晶體材料加工

對(duì)于平面加工光學(xué)產(chǎn)品,常以K9玻璃為材料制作窗口保護(hù)玻璃,用于傳感器或視窗的保護(hù)窗口。在選用競(jìng)拍時(shí)需考慮材料的透射性與機(jī)械性能,這類產(chǎn)品廣泛用于手表鏡片、手機(jī)蓋板玻璃、設(shè)備窗口等。

 

氟化鈣

具有紫外250nm-9μm優(yōu)秀的透光性能,常用于紫外到紅外光譜應(yīng)用的窗口鏡、棱鏡、透鏡等光學(xué)元器件中。常規(guī)情況下,氟化鈣拋光表面非常穩(wěn)定,具有低吸收率,也被用于各種高功率的激光系統(tǒng)中。

 

氟化鎂

在電光下加熱呈現(xiàn)紫色熒光,其晶體具有良好的偏振作用,特別適用于紫外線和紅外光譜,常用于光學(xué)透鏡鍍膜,光學(xué)器材鍍上一層氟化鎂膜層,可以減少鏡頭界面面對(duì)入射光線的反射,減少光暈,提高成像質(zhì)量。

 

藍(lán)寶石

藍(lán)寶石玻璃具有很好的熱特性、電氣特性和介電特性,并且具有防化學(xué)腐蝕、耐高溫、導(dǎo)熱好、硬度高、透紅外燈特點(diǎn),常用來(lái)替代光學(xué)材料制作光學(xué)元件,透紅外線光學(xué)窗片,如夜視紅外、夜視攝像機(jī)、衛(wèi)星/空間技術(shù)儀器表中、高功率激光器窗口、各種光學(xué)棱鏡、光學(xué)窗口、UV和IR窗口及透鏡、低溫實(shí)驗(yàn)觀察口,在航海航天等高精密儀器應(yīng)用廣泛。

 

其次,晶體材料如鍺(Ge)和硅(Si)等,雖然它們不是傳統(tǒng)意義上的“玻璃”,但也在光學(xué)鏡片制造中發(fā)揮著重要作用。鍺和硅等材料具有高透光性和優(yōu)異的物理性質(zhì),特別適用于紅外光學(xué)系統(tǒng)。

 

加工鍍膜材料

在加工鍍膜過(guò)程中,需要使用到一些特定的原材料。鍍膜的主要目的是改善鏡片的光學(xué)性能,如提高透光率、減少反射等。常見(jiàn)的鍍膜材料包括氧化硅、氧化鋯等無(wú)機(jī)物。這些材料具有一定的折射率區(qū)分度,可以形成界面,改善鏡片的光學(xué)性能。同時(shí),一些先進(jìn)的鍍膜技術(shù)還可以實(shí)現(xiàn)特定的光學(xué)效果,如增透膜、分光膜等。


 激光防護(hù)鏡片


塑性材料

樹脂材料具有輕量化、易加工和成本較低等優(yōu)勢(shì),因此廣泛應(yīng)用于制造眼鏡片、攝影鏡頭等。樹脂鏡片通過(guò)添加特殊的添加劑和涂層,可以改善其耐磨性、抗刮擦性和防紫外線性能。

 

聚碳酸酯材料則具有較高的透光率、抗沖擊力和耐磨性等特點(diǎn),常用于制造運(yùn)動(dòng)眼鏡、安全眼鏡等需要較高耐用性的鏡片。

 

綜合以上,不同的光學(xué)鏡片原材料具有各自的優(yōu)勢(shì)和適用范圍。制造商在選擇原材料時(shí),會(huì)根據(jù)鏡片的類型、性能要求和成本等因素進(jìn)行綜合考慮,以確保制造出高質(zhì)量的光學(xué)鏡片。同時(shí),隨著科技的不斷進(jìn)步和新材料的不斷涌現(xiàn),光學(xué)鏡片的原材料和制造工藝也將不斷更新和發(fā)展。