Оптичні матеріали

Оптичні матеріали - природні і синтетичні матеріали, монокристали, скло (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 ультрафіолетовому, видимому, інфрачервоному ділянках спектра.

Зазвичай всі тверді оптичні матеріали називають склом.

Роль оптичних матеріалів іноді виконують оптичні середовища, деякі полімери, плівки, повітря, гази, рідини та інші речовини, які пропускають оптичне випромінювання.

Найдавнішим і відомим оптичним матеріалом є звичайне скло, що складається з суміші діоксиду кремнію та інших компонентів. Розвиток технології і посилення вимог у міру зростання досконалості оптичних приладів призвели до створення особливого класу технічного скла - оптичного скла.

Від інших видів скла воно відрізняється особливо високою прозорістю, чистотою, безбарвністю, однорідністю, а також суворо нормованими заломлювальною здатністю і дисперсією.

Переплавляючи чистий діоксид кремнію (наприклад, гірський кришталь), отримують так зване кварцове скло. Від силікатного скла 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 середовищах.

Крім того, кварцове скло прозоре для ультрафіолетового діапазону електромагнітних хвиль, що робить цей матеріал незамінним для оптичних систем, що працюють у цій ділянці спектра.

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, досить міцних і гнучких - такі властивості має 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, термостійкістю і міцністю). Оргскло за строгими фізико-хімічними характеристиками до свого прототипу відношення не має.

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;

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 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.

• Оптичне скло
• Оптичні системи
• Оптоволокно
• Лінза
• Сцинтилятори

• 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.

• Стаття «Оптичні матеріали» на xumuk.ru