Оптические материалы4

Синтетический лейкосапфир представляет собой преднамеренно нелегированный (допустимые примеси10-4 %) бесцветный двулучепреломляющий отрицательный кристалл корунда.

В лазерной технике используется в качестве матриц для твердотельных лазеров с различными активаторами, материала для ламп накачки, в измерителях энергии мощного импульсного лазерного излучения, в поляризационных приборах в качестве материала фазовых пластинок для области спектра 5 мкм при большой мощности лазерного излучения.

Лейкосапфир после нейтронного облучения и термической обработки становится активной средой с перестраиваемым по частоте излучением при

=0,54…0,62; 0,75…0,95; 0,96…1,15 мкм.

Другие разновидности оптических материалов

Техническое стекло применяют для тех оптических деталей, для которых не требуется определенных оптических постоянных и при пониженных требованиях к однородности. Такими деталями являются защитные, покровные и предметные стекла, плоские зеркала стереоскопов и т.п. Различают стекло листовое и стекла зеркальные.

Органическое стекло представляет собой пластмассу, прозрачную в видимой и ближних УФ и ИК частях спектра; хорошо формуется, обрабатывается, склеивается, поддается всем видам механической обработки; отличается масло-, бензо- и водостойкостью, малой плотностью и меньшей хрупкостью, по сравнению с оптическими стеклами. Метилметакрилат, близкий по своим оптическим характеристикам к крону, применяют для изготовления прессованием защитных и очковых стекол, простых объективов и визиров для фотоаппаратов, сложных по форме (асферических) конденсоров, коррекционных пластин Шмидта для сферических зеркал. Меньше применяют полистирол и полидихлорстирол, имеющие оптические характеристики, близкие к флинтовым.

• Недостатки органических стекол: недостаточная твердость, плохо полируется, легко царапается, со временем теряет прозрачность, имеет большой коэффициент расширения, сильная зависимость оптических характеристик от температуры.

Бальзамин (бальзаминовый клей)

Синтетический клей. До полимеризации – прозрачная жидкость светло-желтого цвета, после полимеризации – твердая стеклообразная масса. Используется для высококачественной склейки ( в 5 см3 клея допускается не больше 10 пылинок или мелких ворсинок).

Требования к чистоте клея могут быть выше для деталей, находящихся в плоскости изображения. Показатель преломления

nD 1519,

Максимум светопоглощения в видимой области спектра – 450 нм. Предел пропускания в УФ области с толщине 10 мкм – до 300 нм.

Акриловый клей

Раствор полимеризованной акриловой смолы в ксилоле (диметилбензоле, . Применяется для склейки поляризационных призм из кальцита, для склейки светофильтров с желатиновыми и поливиниловыми пленками, деталей из квасцов, зеркальных объективов, стеклянных шкал, для склейки стекла с металлом, а также в тех случаях, когда требуется получить очень тонкий эластичный склеивающий слой. Прозрачен в видимой и ближней ИК области. Размер склеиваемых деталей до 30 мм. Сушка длится около 3 4 суток. Для склеивания б’ольших деталей применяется, если не требуется полное высыхание слоя. Склеенные детали можно расклеить, погружая в ксилол.

Клей УФ-235

Бесцветный раствор полимера в растворителе. Состав: моновинилацетат (50%), циклогексанол (30 50%), растворитель №3 (20%). Предназначен для склеивания деталей из стекла, кварца, флюорита, фтористого лития, фтористого натрия и других оптических материалов, от которых требуется повышенная прозрачность в УФ области спектра (при толщине в 25 мкм до 235 нм). Морозостоек до – 60 С, термостоек до +50 С. Показатель преломления высушенной пленки при 20 С 1,4631 1,4644.

Клей ОК-50

Раствор отвердителя фракции полиамина в жидкой модификации диановой эпоксидной смолы, получаемый их смешиванием (1:10) непосредственно перед склеиванием. Прозрачная жидкость слабо желтого цвета. Предназначен для склеивания всех оптических деталей, в т.ч. работающих в тропических условиях и соприкасающихся с морской водой, а также для получения очень тонкого эластичного слоя. Пригоден для склеивания оптических деталей с металлами металлами (кроме олова, хрома, инвара, ковара).

Твердеет при комнатной температуре без деформации скленных деталей. Термическая закалка отвердевшего слоя клея (3 5 часов при 60 С) обеспечивает механическую прочность от –70 С до +128 С, водостойкость, нерастворимость в растворителях. Расклейка производится термически при температуре 220 240 С. Ядовит. На 5 см3 допускается 2 5 пылинок. Показатель преломления жидкой модификации смолы

1,5505 1,5520, фракции полиаминов – 1,4612 1,4880.

Воздух как оптическая среда

Вбольшинстве оптических и лазерных экспериментов излучение проходит некоторый путь в воздухе. При этом оно ослабляется за счет поглощения различными газами и парами и рассеивается на различных молекулярных частицах и в аэрозолях. Спектр поглощения воздуха имеет большое количество полос, каждая из которых состоит из отдельных линий. Форма линий определяется температурой газа, его плотностью и характеристиками поглощающих молекул. Коротковолновое излучение с длиной волны менее 200 нм поглощается наиболее сильно. Поглощение настолько велико, что оптические (в основном спектральные) приборы, работающие в этой области, должны быть вакуумированы.

ВУФ области спектра от 200 до 300 нм поглощение обусловлено в основном озоном. Полоса пропускания воды почти совпадает с видимым диапазоном.

Воздух как оптическая среда

В ИК области спектра поглощение определяется вращательноколебательным спектром дипольных молекул, главным образом углекислого газа, паров воды и озона. Поглощение здесь меньше чем в УФ области. Кроме того, имеется ряд окон прозрачности, в которых солнечное излучение достигает поверхности Земли. Одно из окон, занимающее область от 300 нм до 1 мкм, включает в себя видимое излучение. Максимум чувствительности человеческого глаза также находится в области 550 нм, где одновременно обеспечивается не только максимум спектральной плотности мощности излучения Солнца, но и высокая прозрачность земной атмосферы.

Среди окон прозрачности наибольший интерес представляют окна: в области излучения аргонового лазера (0,48 0,51 мкм); в области гелий-неонового лазера (0,63 мкм); в области излучения рубинового лазера (0,69), хотя линия может попасть в область поглощения водяных паров; в области 9,5 10,5 мкм, которое позволяет без существенных потерь транспортировать по воздуху излучение лазера на углекислом газе. В области излучения неодимовых лазеров атмосферное поглощение незначительно (до несколько процентов).

Воздух как оптическая среда

Непрозрачные области

За счет поглощения парами воды и углекислым газом атмосфера почти непрозрачна в областях

1,4 и 1,9 мкм и совершенно непрозрачна в областях

2,6 2,8 мкм (даже на высоте 3 км над уровнем моря),

Сравнительно сильное поглощение в области

12 1000 мкм

приводит к значительному ослаблению излучения даже в лабораторных условиях. Поэтому приборы, работающие в длинноволновой ИК области спектра, наполняют каким-либо непоглощающим в данной области газом, например азотом, или вакуумируют.

Структуру атмосферных полос поглощения часто используют для градуировки ИК спектрометров по длинам волн.