ニュース - 一般的な光学材料の紹介

光学製造プロセスの最初のステップは、適切な光学材料の選択です。光学材料の光学パラメータ（屈折率、アッベ数、透過率、反射率）、物理的特性（硬度、変形、気泡含有率、ポアソン比）、さらには温度特性（熱膨張係数、屈折率と温度の関係）すべてが影響を及ぼします。光学材料の光学特性。光学コンポーネントおよびシステムのパフォーマンス。この記事では、一般的な光学材料とその特性を簡単に紹介します。
光学材料は主に光学ガラス、光学結晶、特殊光学材料の3つに分類されます。

01 光学ガラス
光学ガラスは、光を透過できるアモルファス（ガラス状）光学媒体材料です。そこを通過する光は、その伝播方向、位相、強度を変化させることができます。光学機器や光学システムのプリズム、レンズ、ミラー、窓、フィルターなどの光学部品を製造するために一般的に使用されます。光学ガラスは、高い透明性、化学的安定性、構造と性能の物理的均一性を備えています。特定かつ正確な光学定数を持っています。光学ガラスは、低温固体状態では高温液体状態のアモルファス構造を保持します。理想的には、ガラスの内部の物理的および化学的性質（屈折率、熱膨張係数、硬度、熱伝導率、電気伝導率、弾性率など）はどの方向でも同じであり、これを等方性といいます。
光学ガラスの主なメーカーとしては、ドイツのショット社、米国のコーニング社、日本のオハラ社、国内の成都光明硝子（CDGM）社などがあります。

屈折率と分散図

光学ガラスの屈折率曲線

透過率曲線

02. 光学結晶

光学結晶とは、光媒体に使用される結晶材料を指します。光学結晶の構造的特徴により、紫外線および赤外線用途のさまざまな窓、レンズ、プリズムの製造に広く使用できます。結晶構造により単結晶と多結晶に分けられます。単結晶材料は結晶の完全性と光透過率が高く、入力損失が低いため、主に光学結晶に使用されます。
具体的には: 一般的な UV および赤外線結晶材料には、石英 (SiO2)、フッ化カルシウム (CaF2)、フッ化リチウム (LiF)、岩塩 (NaCl)、シリコン (Si)、ゲルマニウム (Ge) などが含まれます。
偏光結晶: 一般的に使用される偏光結晶には、方解石 (CaCO3)、石英 (SiO2)、硝酸ナトリウム (硝酸塩) などが含まれます。
色消しクリスタル: クリスタルの特殊な分散特性は、色消し対物レンズの製造に使用されます。たとえば、フッ化カルシウム (CaF2) をガラスと組み合わせて色消しシステムを形成すると、球面収差と二次スペクトルを除去できます。
レーザー結晶：ルビー、フッ化カルシウム、ネオジムドープイットリウムアルミニウムガーネット結晶など、固体レーザーの加工材料として使用されます。

水晶の素材は天然のものと人工的に成長したものに分けられます。天然の結晶は非常に希少で、人工的に成長させるのが難しく、サイズが限られており、高価です。一般にガラス材料が不足する場合に考慮され、非可視光帯域で動作することができ、半導体およびレーザー産業で使用されます。

03 特殊光学材料

ａ．ガラスセラミック
ガラスセラミックは、ガラスでもクリスタルでもなく、その中間に位置する特殊な光学材料です。ガラスセラミックと通常の光学ガラスの主な違いは、結晶構造の有無です。セラミックよりも微細な結晶構造を持っています。熱膨張係数が低く、強度が高く、硬度が高く、密度が低く、安定性が非常に高いという特徴があります。平板結晶、標準メータースティック、大型ミラー、レーザージャイロスコープなどの加工に広く使用されています。