光學(xué)塑料是指用作光學(xué)介質(zhì)材料的塑料。主要用在批量較大的光學(xué)儀器中,用于制造光學(xué)基板、透鏡、隱形眼鏡、有機光導(dǎo)纖維等。已獲得應(yīng)用的光學(xué)塑料主要有透明類塑料。
光學(xué)塑料的研制已得到各國重視。針對當前光學(xué)塑料存在的缺點,今后的發(fā)展方向為:
(一)提高耐熱溫度
目前塑料透鏡的耐熱溫度普遍偏低,尤其是最常用的PMMA熱變形溫度氣為75~80℃,從而使應(yīng)用范圍受到限制,若其熱變形溫度能達到100~150℃,則很多領(lǐng)域可以應(yīng)用塑料透鏡;
(二)提高耐濕性
光學(xué)塑料一般都有吸水性,極大地影響光學(xué)性能,因此,降低吸水率極為重要。
(三)減少雙折射
高分子材科都有雙折射問題,它與摩爾量、形態(tài)結(jié)構(gòu)、密度、成型時分子取向以及內(nèi)應(yīng)力的影響都有關(guān)系,一般光學(xué)材料要求無雙折射,故期望研制出雙折射小的塑料。
(四)研制高折射率塑料
現(xiàn)在可用的光學(xué)塑料材料的折射率都在1,6以下,品種少,選擇余地小,而透鏡的折射率越大,越易進行像差校正,越能提高透鏡的性能,因此,今后要大力開展高折射率光學(xué)塑料的研究,至少具有1.6以上。
(五)塑料成型工藝的研究
不同的光學(xué)塑料,成型透鏡、非球面的方法不盡相同,特別是棱鏡的成型,幾乎很少研究。對于高精度零件的研究,幾乎是空白。因此,今后應(yīng)大力開展成型工藝的研究。
光學(xué)材料的應(yīng)用
一、激光玻璃技術(shù)分析
自出現(xiàn)Nd3+在玻璃中的激光以后,20世紀六七十年代,曾致力于探索各種能在玻璃中實現(xiàn)激光輸出的離子。許多稀土離子摻雜玻璃都能實現(xiàn)激光輸出。其中最具有價值的例子為Nd3+和Er3+,成為后來研究和發(fā)展的重點。另一方面是開拓激光玻璃的實際應(yīng)用。到現(xiàn)在為止,真正獲得應(yīng)用的激光玻璃為釹激光玻璃和鉺激光玻璃,而且主要是釹激光玻璃。在長達四十幾年的時間內(nèi),包括激光例子在玻璃中的光譜、發(fā)光、非線性效應(yīng)等基礎(chǔ)研究;激光材料性能測定、檢測技術(shù)和設(shè)備的建立;激光玻璃產(chǎn)品發(fā)展及激光玻璃特有的制作技術(shù),這些工作都以釹激光玻璃為對象。
二、遠紅外玻璃技術(shù)分析
紅外光學(xué)玻璃是重要的紅外光學(xué)材料,具有極大特點:玻璃紅外材料容易獲得較高的光學(xué)均勻性,可用來制造光學(xué)要求高的大尺寸光學(xué)元件;玻璃類材料不會解理,因此,具有較高的機械強度、沖擊強度和較大的表面硬度;大多數(shù)玻璃對大氣作用是穩(wěn)定的。另外,玻璃的制造和退火過程比晶體的培育和退火相對簡單、容易。因此,成本低廉并容易制成大塊、均勻的各種形狀的光學(xué)制品。紅外光學(xué)玻璃包括熔融石英玻璃、各種硅酸鹽紅外玻璃、鍺酸鹽玻璃、鋁酸鹽玻璃、碲酸鹽玻璃及砷-硫-硒、砷-硫-碲、鍺-砷-硒、硅-砷-碲、硒-砷、硫-砷等非氧化物系統(tǒng)玻璃。
為了擴大材料的透紅外波長范圍,就要提高玻璃成分中陰、陽離子的質(zhì)量。其中陽離子可以采用原子序數(shù)大的重金屬元素,而陰離子質(zhì)量,對于氧化物玻璃來說,陰離子為陽離子,質(zhì)量一定,受到限制,要想提高陰離子質(zhì)量,則必須改變陰離子種類,也就是說,要選擇質(zhì)量比氧離子大的陰離子來作為玻璃中的陰離子,這樣就發(fā)展了非氧化物玻璃,也就是遠紅外玻璃。
目前發(fā)展的非氧化物玻璃是硫?qū)倩衔锊A?。它是硫化物、硒化物、碲化砷、碲化銻、碲化鉍、碲化磷和碲化鉈的無氧熔融物。
三、微晶玻璃技術(shù)分析
微晶玻璃又稱玻璃陶瓷,是將特定組成的基礎(chǔ)玻璃,通過控制晶化而得到的含有大量微晶體及玻璃相的多晶固體材料。微晶玻璃采用普通玻璃制造工藝熔制、成型,再經(jīng)過荷花和晶化熱處理,得到由大量細小晶粒和殘余玻璃相組成的致密無機材料。微晶玻璃采用普通玻璃的制造工藝,得到的制品結(jié)構(gòu)與陶瓷相似,同時兼有玻璃與陶瓷的特點。通過控制晶粒組成、尺寸和含量,可以得到各種不同性能的微晶玻璃,具有廣泛的用途。
四、精密壓型技術(shù)分析
玻璃非球面從折射、透光性、耐高溫等性能方面講都要比塑料非球面高得多,目前玻璃非球面技術(shù)在中國大陸來講幾乎是空白目前加工比較成功的公司有:臺灣亞光、美國柯達、萊特巴斯、荷蘭菲利浦、日本奧林巴斯、HOYA、松下等,從目前光學(xué)企業(yè)發(fā)展方向來看,在不久以后玻璃非球面必將頂替塑料非球面。現(xiàn)在各大數(shù)碼相機公司在發(fā)布產(chǎn)品時都會強調(diào)產(chǎn)品中包含幾枚玻璃非球面,這不僅體現(xiàn)相機性能優(yōu)秀,還體現(xiàn)了一個公司的實力。
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