l8-光學(xué)材料 (2)課件

1OCAD計算機(jī)輔助光學(xué)設(shè)計2一、材料種類1、工藝材料

研磨、拋光、膠合2、折射材料

玻璃、晶體、塑料3、反射材料

金屬拋光、全反射4、鍍膜材料

增透、增反、分光、分色、偏振5、輔助材料：清潔、保護(hù)等第八講 光學(xué)材料3第八講 光學(xué)材料一、材料種類金屬膜、介質(zhì)膜鍍膜材料5二、折射材料分類1、非晶態(tài)

光學(xué)玻璃、特種玻璃、激光玻璃變折射率材料2、晶態(tài)

天然成型、人工生長3、有機(jī)塑料

大分子聚合物第八講 光學(xué)材料6三、光學(xué)系統(tǒng)中的光能損失1、透射面的反射損失

表面鍍增透膜2、反射面的吸收損失

表面鍍增反膜或金屬膜3、光學(xué)材料內(nèi)部的吸收損失

減小透鏡整體厚度

選工作波段有更高透過率材料第八講 光學(xué)材料7四、折射材料要求1、折射率(nD)

和色散系數(shù)(v)2、同一批玻璃中，nD及v的一致性3、光學(xué)均勻性4、應(yīng)力雙折射5、條紋度6、氣泡度7、光吸收系數(shù)第八講 光學(xué)材料9四、折射材料要求第八講 光學(xué)材料③光學(xué)均勻性——表示一塊玻璃內(nèi)部折射率逐漸變化而造成的不均勻程度。分為五類(用平行光管、星點(diǎn)板和顯微鏡檢測)④應(yīng)力雙折射——玻璃內(nèi)部的殘余應(yīng)力所引起的雙折射。用最大光程差表示，可分為五類（用應(yīng)力雙折射儀檢測）10四、折射材料要求第八講 光學(xué)材料⑤條紋度——表示玻璃中因折射率顯著不同而造成的透明的絲狀或?qū)訝畲貌〕潭取?（用條紋儀測量）共分二類三級。⑥氣泡度——表示玻璃中殘存的氣體（氣泡）和雜質(zhì)（結(jié)石）的程度。按最大氣泡允許值分為九類。⑦光吸收系數(shù)——白光通過玻璃中每厘米路程時被吸收光通量與起始光通量的百分比。分為五類。 11四、折射材料要求第八講 光學(xué)材料

對玻璃的要求標(biāo)準(zhǔn)值ΔnDΔ(nF-nC)光學(xué)均勻性雙折射光吸收系數(shù)條紋度氣泡度3C3C4342C1C13第八講 光學(xué)材料透光性能：（光譜范圍、透過率）F光D光C光四、折射材料要求(ZeSe硒化鋅)14五、折射材料－光學(xué)晶體第八講 光學(xué)材料

品種nDnF-nC透光范圍τ0.2μmτ5μmLiF1.392120.003950.11-8.000.94MgF2n0：1.37774

ne：1.389540.003550.11-9.100.850.93CaF21.433820.004550.11-11.000.850.94SrF21.437980.006190.16-11.500.94BaF21.474430.005780.13-14.000.750.93NaCl1.544270.012700.25-22.000.90KCl1.490250.011140.20-27.500.91KBr1.560000.016680.20-60.000.90CsI1.787460.20-60.000.83KRS-52.617480.50-45.000.6815第八講 光學(xué)材料

五、折射材料－光學(xué)晶體171、無色玻璃：對可見光區(qū)透過率較高

冕牌玻璃、火石玻璃2、有色玻璃：可見光附近選擇性透光

離子著色、膠體著色第八講 光學(xué)材料五、折射材料－光學(xué)玻璃18第八講 光學(xué)材料五、折射材料－光學(xué)玻璃19六、無色玻璃1、冕牌玻璃

2、火石玻璃nd=1.4~1.7 vd

=80~50第八講 光學(xué)材料nd=1.5~1.9 vd

=60~2021第八講 光學(xué)材料

玻璃名稱代號玻璃牌號透紫外線玻璃ZWBZWB1

ZWB2透紅外玻璃HWBHWB1

HWB2

HWB3

HWB4紫色玻璃ZBZB1

ZB2

ZB3藍(lán)色(青色)玻璃QBQB1QB2QB3QB4QB5QB6QB7QB8QB9QB10QB11QB12QB13QB14QB15QB16QB17QB18QB19QB20QB22綠色玻璃LBLB1LB2LB3LB4LB5LB6LB7LB8LB9LB10LB11LB12LB13LB14LB15LB16黃色(金色)玻璃JBJB1JB2JB3JB4JB5JB6JB7JB8橙色玻璃CBCB1CB2CB3CB4CB5CB6CB7紅色玻璃HBHB1HB2HB3HB4HB5HB6HB7HB8HB9HB10HB11HB12HB13HB14HB15HB16防護(hù)玻璃FBFB1FB2FB3FB4FB5FB6FB7中性(暗色)玻璃ABAB1AB2AB3AB4AB5AB6AB7AB8AB9AB10透紫外線白色玻璃BBBB1BB2BB3BB4BB5BB6BB7BB8七、有色玻璃22八、光學(xué)玻璃與象差校正r、

d、

n、

v第八講 光學(xué)材料2325第八講 光學(xué)材料

八、光學(xué)玻璃與象差校正261、色差正透鏡：低色散，冕牌玻璃負(fù)透鏡：高色散，火石玻璃第八講 光學(xué)材料八、光學(xué)玻璃與象差校正272、球差第八講 光學(xué)材料nn初級球差高級球差八、光學(xué)玻璃與象差校正29九、光學(xué)玻璃選用原則正透鏡：高折射率，低色散

負(fù)透鏡：低折射率，高色散厚彎月：高折射率，低色散雙膠合：折射率相等，色散相差大第八講 光學(xué)材料30第八講 光學(xué)材料

雙膠合透鏡

*材料：冕牌及火石光學(xué)玻璃

*有效焦距（EFL）公差：±2%

*直徑公差：+0/-0.18

*中心厚度公差：±0.25

*表面質(zhì)量：三級

*表面精度：5/2×1/2波長@546.1nm

*中心偏差：2分

*設(shè)計波長：486.1nm,587.6nm,656.3nmDoubletLensMaterial:Opticalglass(crownandflint)Fringes:1-5FocalLength(f'):±2%IrregularityofFringes:0.2-0.5SurfaceQuality:60-40scratch-digCenterThickness(Tc):±0.1mmCoating:MgF2ARCoatedCentration:3arcminutesClearAperture:90%31十、初始結(jié)構(gòu)選取與更換玻璃原則1、初始結(jié)構(gòu)選取在同類結(jié)構(gòu)中選擇離散像差小的結(jié)構(gòu)注意：f'不變：D/f'

增大，ω減小。D/f'不變：f'增大，ω減小。第八講 光學(xué)材料32十、初始結(jié)構(gòu)選取與更換玻璃原則2、縮放焦距專利文獻(xiàn)和鏡頭手冊上的結(jié)構(gòu)參數(shù)，一般按f'=1給出，此時，只要把查出的結(jié)構(gòu)參數(shù)乘以f'*就可以了。第八講 光學(xué)材料33十、初始結(jié)構(gòu)選取與更換玻璃原則3、更換玻璃國外專利文獻(xiàn)中，物鏡所選玻璃牌號與國產(chǎn)玻璃牌號不符，尤其是高性能物鏡多選用鑭玻璃，比較貴且難于加工，所以一般需要更換。第八講 光學(xué)材料34十、初始結(jié)構(gòu)選取與更換玻璃原則3、更換玻璃－保持色差不變更換玻璃①

選v接近的玻璃。②

正透鏡選用高折射率冕玻璃，可減少系統(tǒng)高級像差和SIV。③

雙膠合透鏡，注意使膠合面兩邊的Δn變化不大。第八講 光學(xué)材料35十、初始結(jié)構(gòu)選取與更換玻璃原則3、更換玻璃－更換玻璃校正色差可用更換玻璃的方法校正色差。（1）若0.707帶LFC'大，全視場的YFC'較小，則更換靠近光闌的一塊。（2）若兩種色差的符號相反，則更換光闌前面那塊。第八講 光學(xué)材料36第八講 光學(xué)材料37第八講 光學(xué)材料紅色玻璃有色玻璃38第八講 光學(xué)材料牌號

Type厚度(mm)

ThicknessA[2856K]D65化學(xué)穩(wěn)定性

ChemicalStabilitynDα×10-7

(/℃)Tg

(℃)Ts(℃)SxyYxyYDADWQB1620.4300.41182.40.3000.32784.7651.520

2.64QB1720.4240.41771.40.2990.33474.0651.515

2.60QB1820.4000.41375.20.2740.31578.3131.518904905552.50QB1920.2470.25012.20.1750.13715.6131.477934285202.25QB2120.3450.43962.10.2440.32668.8651.5351004214632.86青藍(lán)色玻璃特性(BlueGlassCharacteristic)有色玻璃39第八講 光學(xué)材料技術(shù)要求(TechnicalIndexes)牌號

Type厚度(mm)

Thickness400

(nm)420

(nm)450

(nm)500

(nm)540

(nm)650

(nm)700

(nm)800

(nm)1000

(nm)QB162≥88.3

≥87.9

64.9～72.8

33.3～48.1

QB172

≥69.7

27.7～44.0

≤10.1QB182

≥88.5

80.0～87.7

25.3～59.3

QB192≥70.0

560

≥10.0620

≤3.0≤13.0

QB212360

─

≥50.0

≥83