Оптичні матеріали - природні і синтетичні матеріали, монокристали, скла ( оптичне скло, фотосіталли), полікристалічні ( Прозорі керамічні матеріали), полімерні ( Органічне скло) та інші матеріали, прозорі в тому або іншому діапазоні електромагнітних хвиль. Їх застосовують для виготовлення оптичних елементів, що працюють в ультрафіолетової, видимої, інфрачервоної областях спектра.

У розмовній мові і в промисловості нерідко всі тверді оптичні матеріали називають стеклами.

Роль оптичних матеріалів іноді виконують і оптичні середовища, деякі полімери, плівки, повітря, гази, рідини та інші речовини, пропускають оптичне випромінювання.


1. Силікатні скла

Найдавнішим і відомим оптичним матеріалом є звичайне скло, що складається з суміші діоксиду кремнію та інших речовин. Розвиток технології і жорсткість вимог по мірі зростання досконалості оптичних приладів привели до створення особливого класу технічних стекол - оптичного скла.

Від інших стекол воно відрізняється особливо високою прозорістю, чистотою, безбарвністю, однорідністю, а також строго нормованими заломлюючої здатністю і дисперсією.


1.1. Кварцове скло

Переплавляючи чистий діоксид кремнію (наприклад, гірський кришталь), отримують так зване кварцове скло. Від інших силікатних стекол воно відрізняється істотною хімічною стійкістю, надзвичайно малим коефіцієнтом лінійного розширення і відносно високою температурою плавлення (1713-1728 C). Завдяки цьому можлива побудова оптичних систем, що працюють в більш широкому діапазоні температур і агресивних середовищ.

Крім того, кварцове скло прозоро для ультрафіолетового діапазону електромагнітних хвиль, що робить цей матеріал незамінним для оптичних систем, що працюють в цій області спектра.


2. Органічні скла

Основним приводом до створення штучного замінника - органічного скла, стала відсутність в пору його розробки ( 1930-і роки) матеріалів, придатних для використання в авіації - прозорих, але позбавлених крихкості, достатньо міцних і гнучких - цими якостями і був наділений даний синтетичний полімер. В даний час органічне скло вже не здатне задовольняти всім вимогам, що пред'являються ні авіацією, ні, тим більше - космонавтикою, однак на зміну йому прийшли інші види пластиків і нові модифікації "звичайного" скла (наділені підвищеною відбивною здатністю, термостійкі і міцні). Оргскло за суворими фізико-хімічними характеристиками до свого прототипу відношення не має.


3. Кремній

3.1. Інфрачервона область

Лінза, виготовлена ​​з однорідного кремнію, прозора для інфрачервоного випромінювання і непрозора для видимого світла. У цій області спектра кремній має:

  • надвисоку дисперсію;
  • найбільше абсолютне значення показника заломлення n = 3,4;

3.2. Рентгенівські лінзи

Властивості кремнію дозволили створити новий тип фокусуючих систем для хвиль рентгенівського діапазону. Для виготовлення таких систем використовується контрольоване формування періодичного масиву пір в процесі глибокого фотоанодного травлення кремнію. в ІПТМ РАН були розроблені способи управління формою пір.

В результаті були створені матриці параболічних короткофокусних рентгенівських лінз і елементів тривимірних фотонних кристалів на основі кремнію. [1]


Примітки

Література

  • Вінчелл А. Н., Вінчелл Г., Оптичні властивості штучних мінералів, пров. з англ., М., 1967;
  • Сонін О. С., Василевська О. С., Електрооптичні кристали, М., 1971;
  • Фізико-хімічні основи виробництва оптичного скла, під ред. Н. І. Дьомкіна, Л., 1976;
  • Мідвін-тер Д. Е., Волоконні світловоди для передачі інформації, пров. з англ., М., 1983;
  • Кочкін Ю. І., Румянцева Г. Н., "Зарубіжна радіоелектроніка", 1985, № 9, с. 89-96;
  • Леко В. К., Мазурін О. В., Властивості кварцового скла, Л., 1985;
  • Deutsch Т. F., "J. Electronic Materials", 1975, v. 4, № 4, р.663-719;
  • Lucas I., "Infrared Physics", 1985, v.25, № 1/2, p.277-81.