Что такое оптическое стекло?

Что такое оптическое стекло?

Оптическое стекло — это стекло, изготовленное из силикатного камня или кварцевого песка, в основном состоящее из кремния (кремния) и содержащее очень мало примесей, которые могут ухудшить его прозрачность.

Поскольку оно однородно и имеет мало пузырьков воздуха или царапин, его используют в оптических устройствах, пропускающих свет, таких как линзы и призмы. BK7 используется в основном в видимой области, тогда как плавленый кварц или синтетический кварц используются в ультрафиолетовой области.

Существуют различные сорта синтетического кварца, и важно отметить, что коэффициент пропускания, особенно в ультрафиолетовой области, варьируется в зависимости от материала и сорта.

Применение оптического стекла

Оптическое стекло часто используется для оптических элементов, которые пропускают свет, таких как линзы, призмы, оптические фильтры и оконные пластины для детекторов. Оно также используется для распространения света в световодах и оптических волокнах. Оптическое стекло также используется в экспонирующих устройствах, которые являются важным оборудованием в производстве полупроводников.

Поскольку интеграция полупроводниковых приборов увеличивается, чистота и точность оптического стекла должны быть дополнительно улучшены. Радиационно-защитное оконное стекло, которое защищает только от излучения, также используется в различных областях, поскольку свойства стекла могут быть изменены с помощью добавок.

Применения в исследованиях и экспериментах следующие:

1. Фундаментальные исследования

В фундаментальных исследованиях оптическое стекло может использоваться в качестве подложки, а образцы могут быть покрыты или осаждены на стекле для спектроскопических измерений. Графен, двумерный материал, который привлек большое внимание в последние годы, также был перенесен на оптическое стекло и теперь доступен для продажи. Графен обычно изготавливается на медных подложках. Однако, перенеся его на стеклянные подложки, его можно использовать в различных спектроскопических исследованиях из-за его способности наблюдать проходящий свет.

2. Оптические эксперименты с использованием лазеров

Оптическое стекло также может использоваться в оптических экспериментах с использованием лазеров. Например, оптическое стекло используется в качестве отражателя. В целом, стекло имеет более высокий показатель преломления на длине волны синего света по сравнению с красным светом, и из проходящего через него света синий свет распространяется быстрее, чем красный.

Таким образом, оптическое стекло также может использоваться для управления дисперсией длины волны импульсного света в импульсных лазерах для увеличения (чирпа) или уменьшения ширины импульса при работе со светом, который существует в определенной области на временной оси, как в импульсных лазерах.

Принципы оптического стекла

Среди типов оптического стекла синтетический плавленый кварц не имеет внутренних пузырьков или царапин, обладает высокой прозрачностью и может пропускать свет в ультрафиолетовой области. Синтетический кварц использовался в прошлом в качестве оптического элемента для передачи ультрафиолетового света. Однако недавние технологические достижения позволили разработать продукты, которые обеспечивают передачу ультрафиолетового света через смолу.

Помимо пропускания на каждой длине волны и посторонних веществ, оптическое стекло важно не только своей пропускаемостью, но и неоднородностью показателя преломления. Это вызвано линейным или слоистым образованием стеклянного материала с показателем преломления, который отличается от основного показателя преломления. Например, рассмотрим линзу, которая является оптическим компонентом, который преломляет и фокусирует свет. Чем больше разница в показателе преломления между линзой и воздухом, тем больше преломляется свет, и чем ближе линза может фокусировать свет (короче фокусная точка), тем меньше может быть оптическая система.

Резка и полировка являются наиболее распространенными методами производства. Однако для плавленого кварцевого стекла, которое имеет низкую температуру плавления, для недорогого массового производства можно использовать формование или прессование. Будет ли оптическая полировка применена к одной или обеим сторонам, выбирается во время размещения заказа, и цены варьируются.

Другая информация об оптическом стекле

Показатель преломления оптического стекла

Показатель преломления оптического стекла больше в ультрафиолетовой области, чем в инфракрасной, и имеет плавную дисперсию. Эта дисперсия варьируется в зависимости от материала стекла и очень важна в оптических экспериментах с использованием показателя преломления.

Например, показатель преломления синтетического кварца составляет приблизительно 1,48 на длинах волн около 340 нм, 1,457 на 650 нм и 1,452 на 900 нм. Показатели преломления BK7 составляют приблизительно 1,54 вблизи 340 нм, 1,514 вблизи 650 нм и 1,509 вблизи 900 нм. Дисперсию показателя преломления можно проверить заранее, так как каждый производитель предоставляет ее.

На дисперсию длин волн импульсного света импульсного лазера влияет вышеуказанная разница в показателе преломления. Дисперсия групповой скорости импульсов может контролироваться материалом и толщиной стекла. Таким образом, форма импульса может быть разработана на основе информации о разнице показателей преломления каждой длины волны.