광학 제조 공정의 첫 번째 단계는 적절한 광학 재료를 선택하는 것입니다. 광학 재료의 광학적 매개변수(굴절률, 아베수, 투과율, 반사율), 물리적 특성(경도, 변형, 기포 함량, 포아송비), 온도 특성(열팽창 계수, 굴절률과 온도의 관계)까지 모두 영향을 미칩니다. 광학재료의 광학적 성질. 광학 부품 및 시스템의 성능. 이 기사에서는 일반적인 광학 재료와 그 특성을 간략하게 소개합니다.
광학재료는 크게 광학유리, 광학결정, 특수광학재료 3가지로 분류됩니다.
01 광학유리
광학 유리는 빛을 투과할 수 있는 비정질(유리질) 광학 매체 재료입니다. 이를 통과하는 빛은 전파 방향, 위상 및 강도를 변경할 수 있습니다. 이는 일반적으로 광학 기기 또는 시스템의 프리즘, 렌즈, 거울, 창 및 필터와 같은 광학 부품을 생산하는 데 사용됩니다. 광학유리는 구조와 성능 면에서 높은 투명성, 화학적 안정성, 물리적 균일성을 갖고 있습니다. 이는 구체적이고 정확한 광학 상수를 가지고 있습니다. 저온 고체 상태에서 광학 유리는 고온 액체 상태의 비정질 구조를 유지합니다. 이상적으로는 굴절률, 열팽창계수, 경도, 열전도도, 전기전도도, 탄성률 등 유리의 내부 물리화학적 특성이 모든 방향에서 동일하다는 것을 등방성이라고 합니다.
광학유리의 주요 제조사로는 독일 Schott, 미국 Corning, 일본 Ohara, 국내 Chengdu Guangming Glass(CDGM) 등이 있습니다.
굴절률 및 분산 다이어그램
광학 유리 굴절률 곡선
투과율 곡선
02. 광학결정
광학 크리스탈은 광학 매체에 사용되는 크리스탈 재료를 말합니다. 광학 결정의 구조적 특성으로 인해 자외선 및 적외선 용도를 위한 다양한 창, 렌즈 및 프리즘을 만드는 데 널리 사용될 수 있습니다. 결정구조에 따라 단결정과 다결정으로 나눌 수 있다. 단결정 소재는 결정 무결성과 빛 투과율이 높고 입력 손실이 낮기 때문에 단결정은 주로 광학 결정에 사용됩니다.
구체적으로: 일반적인 UV 및 적외선 결정 재료에는 석영(SiO2), 불화칼슘(CaF2), 불화리튬(LiF), 암염(NaCl), 실리콘(Si), 게르마늄(Ge) 등이 포함됩니다.
편광 결정체: 일반적으로 사용되는 편광 결정체로는 방해석(CaCO3), 석영(SiO2), 질산나트륨(질산염) 등이 있습니다.
무색 결정: 결정의 특별한 분산 특성은 무색 대물렌즈를 제조하는 데 사용됩니다. 예를 들어 불화칼슘(CaF2)은 유리와 결합하여 무색계를 형성하여 구면수차와 2차 스펙트럼을 제거할 수 있습니다.
레이저 크리스탈: 루비, 불화칼슘, 네오디뮴 첨가 이트륨 알루미늄 가넷 크리스탈 등과 같은 고체 레이저의 작업 재료로 사용됩니다.
크리스탈 소재는 천연 소재와 인공 재배 소재로 구분됩니다. 천연 결정은 매우 드물고 인위적으로 성장하기 어렵고 크기가 제한되어 있으며 비용이 많이 듭니다. 일반적으로 유리재료가 부족한 경우에 고려되는 것으로 비가시광대역에서 작용이 가능하여 반도체, 레이저산업 등에 사용됩니다.
03 특수광학소재
에이. 글라스-세라믹
글라스-세라믹은 유리도 크리스탈도 아닌 그 중간쯤 되는 특수 광학 소재입니다. 유리-세라믹과 일반 광학 유리의 주요 차이점은 결정 구조의 존재입니다. 세라믹보다 더 미세한 결정 구조를 가지고 있습니다. 낮은 열팽창 계수, 고강도, 고경도, 저밀도 및 매우 높은 안정성의 특성을 가지고 있습니다. 평면 결정, 표준 미터 스틱, 대형 거울, 레이저 자이로스코프 등의 가공에 널리 사용됩니다.
미정질 광학 재료의 열팽창 계수는 0.0±0.2×10-7/℃(0~50℃)에 도달할 수 있습니다.
비. 실리콘 카바이드
실리콘 카바이드는 광학 소재로도 사용되는 특수 세라믹 소재입니다. 탄화 규소는 강성이 좋고 열 변형 계수가 낮으며 열 안정성이 뛰어나고 무게 감소 효과가 뛰어납니다. 대형 경량 거울의 주요 소재로 꼽히며 항공우주, 고출력 레이저, 반도체 등 다양한 분야에서 널리 사용되고 있다.
이러한 광학 재료 카테고리는 광학 미디어 재료라고도 합니다. 광학매체재료의 주요 분류 외에 광섬유재료, 광학필름재료, 액정재료, 발광재료 등이 모두 광학재료에 속한다. 광학기술의 발전은 광학소재기술과 불가분의 관계에 있습니다. 우리나라 광학소재 기술의 발전을 기대해봅니다.
게시 시간: 2024년 1월 5일
