《l光学材料》PPT课件.ppt

1,OCAD 计算机辅助光学设计,主讲：谢洪波,2,一、材料种类,1、工艺材料 研磨、抛光、胶合 2、折射材料 玻璃、晶体、塑料 3、反射材料 金属抛光、全反射 4、镀膜材料 增透、增反、分光、分色、偏振 5、辅助材料：清洁、保护等,第八讲 光学材料,3,第八讲 光学材料,一、材料种类,金属膜、介质膜,镀膜材料,4,第八讲 光学材料,镀膜材料 1. 氧化物： 一氧化硅，二氧化铪，二硼化铪，氯氧化铪，二氧化锆，二氧化钛，一氧化钛，二氧化硅，三氧化二钛，五氧化三钛，五氧化二钽，五氧化二铌，三氧化二铝，三氧化二钪，三氧化二铟，二氧化硅，二钛酸镨，二氧化铈，氧化镁，三氧化钨，氧化钐，氧化钕，氧化铋，氧化镨，氧化锑，氧化钒，氧化镍，氧化锌，氧化铁，氧化铬，氧化铜。 2. 氟化物： 氟化镁，氟化镱，氟化钇，氟化镝，氟化钕，氟化铒，氟化镝，氟化钾，氟化锶，氟化钐，氟化钕，氟化钠，氟化钡，氟化铈，氟化铅等。 3. 混合料： 氧化锆氧化钛混合料，氧化锆氧化钽混合料，氧化钛氧化钽混合料，氧化锆氧化钇混合料，氧化钛氧化铌混合料，氧化锆氧化铝混合料，氧化镁氧化铝混合料，氧化铟氧化锡混合料，氧化锡氧化铟混合料，氟化铈氟化钙混合料， 4. 金属类： 高纯铝丝（5N），高纯铝粒、高纯铝片、高纯铝柱、高纯铬粒，高纯铬粉，铬条，水银条，高纯金丝，高纯金片，高纯金粉，高纯金粒,高纯银丝、高纯银粒、高纯银粉、高纯银片、高纯铂丝，高纯铪粉，高纯铪丝、高纯铪粒，高纯钨粒、高纯钼粒，高纯单晶硅，高纯多晶硅、高纯铁粒、高纯铁粉，高纯锆丝，高纯锆粉，高纯锆粒，高纯锆块，高纯碲粒（6N），高纯锗粒（6N），高纯钛粉，高纯钛粒、高纯镍粉，高纯镍丝、高纯镍片、高纯镍柱、高纯钽片、高纯钽粉、高纯钽丝、高纯钽粒、高纯镍铬丝，高纯镍铬粒，灰色热反射膜合金，金红膜合金。 5. 其他化合物： 钛酸钡，钛酸镨，钛酸锶，钛酸镧，硫化锌，冰晶石，硒化锌，硫化镉。 6. 辅料： 钼片，钼舟、钽片、钨片、钨舟、钨绞丝。,5,二、折射材料分类,1、非晶态 光学玻璃、特种玻璃、激光玻璃 变折射率材料 2、晶态 天然成型、人工生长 3、有机塑料 大分子聚合物,第八讲 光学材料,6,三、光学系统中的光能损失,1、透射面的反射损失 表面镀增透膜 2、反射面的吸收损失 表面镀增反膜或金属膜 3、光学材料内部的吸收损失 减小透镜整体厚度 选工作波段有更高透过率材料,第八讲 光学材料,7,四、折射材料要求,1、折射率(nD) 和色散系数(v) 2、同一批玻璃中，nD及v的一致性 3、光学均匀性 4、应力双折射 5、条纹度 6、气泡度 7、光吸收系数,第八讲 光学材料,8,四、折射材料要求,第八讲 光学材料, 折射率允许误差表示玻璃实际折射率与标准数值的允许误差值（分三类）和同一玻璃中，折射率的不一致差值（这里指D光，分四级）。可用分光光度计，V棱镜折射仪等仪器进行测量。 中部色散允许误差表示玻璃实际中部色散与标准数值的允许差值和同一批玻璃中，中部色散的不一致性。（共分三类四级）,9,四、折射材料要求,第八讲 光学材料,光学均匀性表示一块玻璃内部折射率逐渐变化而造成的不均匀程度。分为五类(用平行光管、星点板和显微镜检测) 应力双折射玻璃内部的残余应力所引起的双折射。用最大光程差表示，可分为五类（用应力双折射仪检测）,10,四、折射材料要求,第八讲 光学材料, 条纹度表示玻璃中因折射率显著不同而造成的透明的丝状或层状疵病程度。 （用条纹仪测量）共分二类三级。 气泡度表示玻璃中残存的气体（气泡）和杂质（结石）的程度。按最大气泡允许值分为九类。 光吸收系数白光通过玻璃中每厘米路程时被吸收光通量与起始光通量的百分比。分为五类。,11,四、折射材料要求,第八讲 光学材料,12,第八讲 光学材料,机械性能： （耐加工、耐腐蚀） 切割 粗磨、精磨、抛光 磨边、镀膜、胶合,四、折射材料要求,13,第八讲 光学材料,透光性能： （光谱范围、透过率） F光 D光 C光,四、折射材料要求,(ZeSe硒化锌),14,五、折射材料光学晶体,第八讲 光学材料,15,第八讲 光学材料,五、折射材料光学晶体,16,（1）原料：纯碱、石灰石、石英； （2）生产设备：玻璃熔炉； （3）成分： （4）反应原理：,第八讲 光学材料,五、折射材料光学玻璃,17,1、无色玻璃：对可见光区透过率较高 冕牌玻璃、火石玻璃 2、有色玻璃：可见光附近选择性透光 离子着色、胶体着色,第八讲 光学材料,五、折射材料光学玻璃,18,第八讲 光学材料,五、折射材料光学玻璃,19,六、无色玻璃,1、冕牌玻璃 2、火石玻璃,nd=1.41.7 vd =8050,第八讲 光学材料,nd=1.51.9 vd =6020,20,第八讲 光学材料,六、无色玻璃,21,第八讲 光学材料,七、有色玻璃,22,八、光学玻璃与象差校正,r 、 d 、 n 、 v,第八讲 光学材料,23,24,第八讲 光学材料,八、光学玻璃与象差校正,25,第八讲 光学材料,八、光学玻璃与象差校正,26,1、色差 正透镜：低色散，冕牌玻璃 负透镜：高色散，火石玻璃,第八讲 光学材料,八、光学玻璃与象差校正,27,2、球差,第八讲 光学材料,n,n,初级球差,高级球差,八、光学玻璃与象差校正,28,3、象散 高折射率 4、场曲 正高负低 5、彗差和畸变,第八讲 光学材料,八、光学玻璃与象差校正,29,九、光学玻璃选用原则,正透镜：高折射率，低色散 负透镜：低折射率，高色散 厚弯月：高折射率，低色散 双胶合：折射率相等，色散相差大,第八讲 光学材料,30,第八讲 光学材料,31,十、初始结构选取与更换玻璃原则,1、初始结构选取 在同类结构中选择离散像差小的结构 注意： f 不变：D/f 增大，减小。 D/f 不变：f 增大，减小。,第八讲 光学材料,32,十、初始结构选取与更换玻璃原则,2、缩放焦距 专利文献和镜头手册上的结构参数，一般按f = 1给出，此时，只要把查出的结构参数乘以f *就可以了。,第八讲 光学材料,33,十、初始结构选取与更换玻璃原则,3、更换玻璃 国外专利文献中，物镜所选玻璃牌号与国产玻璃牌号不符，尤其是高性能物镜多选用镧玻璃，比较贵且难于加工，所以一般需要更换。,第八讲 光学材料,34,十、初始结构选取与更换玻璃原则,3、更换玻璃保持色差不变更换玻璃 选v接近的玻璃。 正透镜选用高折射率冕玻璃，可减少系统高级像差和SIV。 双胶合透镜，注意使胶合面两边的n变化不大。,第八讲 光学材料,35,十、初始结构选取与更换玻璃原则,3、更换玻璃更换玻璃校正色差 可用更换玻璃的方法校正色差。 （1）若0.707带LFC大，全视场的YFC较小，则更换靠近光阑的一块。 （2）若两种色差的符号相反，则更换光阑前面那块。,第八讲 光学材料,36,第八讲 光学材料,37,第八讲 光学材料,红色玻璃,有色玻璃,38,第八讲 光学材料,青蓝色玻璃特性(Blue Glass Characteris