സാധാരണ ഒപ്റ്റിക്കൽ മെറ്റീരിയലുകളുടെ ആമുഖം

ഏതൊരു ഒപ്റ്റിക്കൽ നിർമ്മാണ പ്രക്രിയയിലും ആദ്യപടി ഉചിതമായ ഒപ്റ്റിക്കൽ വസ്തുക്കളുടെ തിരഞ്ഞെടുപ്പാണ്. ഒപ്റ്റിക്കൽ പാരാമീറ്ററുകൾ (റിഫ്രാക്റ്റീവ് സൂചിക, ആബെ നമ്പർ, ട്രാൻസ്മിറ്റൻസ്, പ്രതിഫലനക്ഷമത), ഭൗതിക സവിശേഷതകൾ (കാഠിന്യം, രൂപഭേദം, ബബിൾ ഉള്ളടക്കം, പോയിസൺ അനുപാതം), താപനില സവിശേഷതകൾ (താപ വികാസ ഗുണകം, റിഫ്രാക്റ്റീവ് സൂചികയും താപനിലയും തമ്മിലുള്ള ബന്ധം) എന്നിവയെല്ലാം ഒപ്റ്റിക്കൽ വസ്തുക്കളുടെ ഒപ്റ്റിക്കൽ ഗുണങ്ങളെ ബാധിക്കും. ഒപ്റ്റിക്കൽ ഘടകങ്ങളുടെയും സിസ്റ്റങ്ങളുടെയും പ്രകടനം. ഈ ലേഖനം സാധാരണ ഒപ്റ്റിക്കൽ വസ്തുക്കളെയും അവയുടെ ഗുണങ്ങളെയും സംക്ഷിപ്തമായി പരിചയപ്പെടുത്തും.
ഒപ്റ്റിക്കൽ മെറ്റീരിയലുകളെ പ്രധാനമായും മൂന്ന് വിഭാഗങ്ങളായി തിരിച്ചിരിക്കുന്നു: ഒപ്റ്റിക്കൽ ഗ്ലാസ്, ഒപ്റ്റിക്കൽ ക്രിസ്റ്റൽ, സ്പെഷ്യൽ ഒപ്റ്റിക്കൽ മെറ്റീരിയലുകൾ.

01 ഒപ്റ്റിക്കൽ ഗ്ലാസ്
പ്രകാശം കടത്തിവിടാൻ കഴിയുന്ന ഒരു അമോർഫസ് (ഗ്ലാസി) ഒപ്റ്റിക്കൽ മീഡിയം മെറ്റീരിയലാണ് ഒപ്റ്റിക്കൽ ഗ്ലാസ്. അതിലൂടെ കടന്നുപോകുന്ന പ്രകാശത്തിന് അതിന്റെ പ്രചാരണ ദിശ, ഘട്ടം, തീവ്രത എന്നിവ മാറ്റാൻ കഴിയും. ഒപ്റ്റിക്കൽ ഉപകരണങ്ങളിലോ സിസ്റ്റങ്ങളിലോ പ്രിസങ്ങൾ, ലെൻസുകൾ, കണ്ണാടികൾ, വിൻഡോകൾ, ഫിൽട്ടറുകൾ തുടങ്ങിയ ഒപ്റ്റിക്കൽ ഘടകങ്ങൾ നിർമ്മിക്കാൻ ഇത് സാധാരണയായി ഉപയോഗിക്കുന്നു. ഒപ്റ്റിക്കൽ ഗ്ലാസിന് ഉയർന്ന സുതാര്യത, രാസ സ്ഥിരത, ഘടനയിലും പ്രകടനത്തിലും ഭൗതിക ഏകത എന്നിവയുണ്ട്. ഇതിന് നിർദ്ദിഷ്ടവും കൃത്യവുമായ ഒപ്റ്റിക്കൽ സ്ഥിരാങ്കങ്ങളുണ്ട്. താഴ്ന്ന താപനിലയുള്ള ഖരാവസ്ഥയിൽ, ഒപ്റ്റിക്കൽ ഗ്ലാസ് ഉയർന്ന താപനിലയുള്ള ദ്രാവകാവസ്ഥയുടെ അമോർഫസ് ഘടന നിലനിർത്തുന്നു. ആദർശപരമായി, റിഫ്രാക്റ്റീവ് സൂചിക, താപ വികാസ ഗുണകം, കാഠിന്യം, താപ ചാലകത, വൈദ്യുതചാലകത, ഇലാസ്റ്റിക് മോഡുലസ് തുടങ്ങിയ ഗ്ലാസിന്റെ ആന്തരിക ഭൗതികവും രാസപരവുമായ ഗുണങ്ങൾ എല്ലാ ദിശകളിലും ഒരുപോലെയാണ്, ഇതിനെ ഐസോട്രോപ്പി എന്ന് വിളിക്കുന്നു.
ഒപ്റ്റിക്കൽ ഗ്ലാസിന്റെ പ്രധാന നിർമ്മാതാക്കളിൽ ജർമ്മനിയിലെ ഷോട്ട്, യുണൈറ്റഡ് സ്റ്റേറ്റ്സിലെ കോർണിംഗ്, ജപ്പാനിലെ ഒഹാര, ആഭ്യന്തര ചെങ്ഡു ഗുവാങ്മിംഗ് ഗ്ലാസ് (CDGM) തുടങ്ങിയവ ഉൾപ്പെടുന്നു.

അപവർത്തന സൂചികയും വ്യാപന രേഖാചിത്രവും

ഒപ്റ്റിക്കൽ ഗ്ലാസ് റിഫ്രാക്റ്റീവ് സൂചിക വളവുകൾ

ട്രാൻസ്മിറ്റൻസ് കർവുകൾ

02. ഒപ്റ്റിക്കൽ ക്രിസ്റ്റൽ

ഒപ്റ്റിക്കൽ മീഡിയയിൽ ഉപയോഗിക്കുന്ന ക്രിസ്റ്റൽ മെറ്റീരിയലിനെയാണ് ഒപ്റ്റിക്കൽ ക്രിസ്റ്റൽ എന്ന് പറയുന്നത്. ഒപ്റ്റിക്കൽ ക്രിസ്റ്റലുകളുടെ ഘടനാപരമായ സവിശേഷതകൾ കാരണം, അൾട്രാവയലറ്റ്, ഇൻഫ്രാറെഡ് ആപ്ലിക്കേഷനുകൾക്കായി വിവിധ വിൻഡോകൾ, ലെൻസുകൾ, പ്രിസങ്ങൾ എന്നിവ നിർമ്മിക്കാൻ ഇത് വ്യാപകമായി ഉപയോഗിക്കാം. ക്രിസ്റ്റൽ ഘടന അനുസരിച്ച്, ഇതിനെ സിംഗിൾ ക്രിസ്റ്റൽ, പോളിക്രിസ്റ്റലിൻ എന്നിങ്ങനെ വിഭജിക്കാം. സിംഗിൾ ക്രിസ്റ്റൽ മെറ്റീരിയലുകൾക്ക് ഉയർന്ന ക്രിസ്റ്റൽ സമഗ്രതയും പ്രകാശ പ്രക്ഷേപണവും ഉണ്ട്, അതുപോലെ തന്നെ കുറഞ്ഞ ഇൻപുട്ട് നഷ്ടവും ഉണ്ട്, അതിനാൽ സിംഗിൾ ക്രിസ്റ്റലുകൾ പ്രധാനമായും ഒപ്റ്റിക്കൽ ക്രിസ്റ്റലുകളിൽ ഉപയോഗിക്കുന്നു.
പ്രത്യേകിച്ചും: സാധാരണ യുവി, ഇൻഫ്രാറെഡ് ക്രിസ്റ്റൽ വസ്തുക്കളിൽ ഇവ ഉൾപ്പെടുന്നു: ക്വാർട്സ് (SiO2), കാൽസ്യം ഫ്ലൂറൈഡ് (CaF2), ലിഥിയം ഫ്ലൂറൈഡ് (LiF), പാറ ഉപ്പ് (NaCl), സിലിക്കൺ (Si), ജെർമേനിയം (Ge), മുതലായവ.
ധ്രുവീകരണ പരലുകൾ: സാധാരണയായി ഉപയോഗിക്കുന്ന ധ്രുവീകരണ പരലുകളിൽ കാൽസൈറ്റ് (CaCO3), ക്വാർട്സ് (SiO2), സോഡിയം നൈട്രേറ്റ് (നൈട്രേറ്റ്) മുതലായവ ഉൾപ്പെടുന്നു.
അക്രോമാറ്റിക് ക്രിസ്റ്റൽ: അക്രോമാറ്റിക് ഒബ്ജക്റ്റീവ് ലെൻസുകൾ നിർമ്മിക്കാൻ ക്രിസ്റ്റലിന്റെ പ്രത്യേക ഡിസ്പർഷൻ സവിശേഷതകൾ ഉപയോഗിക്കുന്നു. ഉദാഹരണത്തിന്, കാൽസ്യം ഫ്ലൂറൈഡ് (CaF2) ഗ്ലാസുമായി സംയോജിപ്പിച്ച് ഒരു അക്രോമാറ്റിക് സിസ്റ്റം ഉണ്ടാക്കുന്നു, ഇത് ഗോളാകൃതിയിലുള്ള വ്യതിയാനവും ദ്വിതീയ സ്പെക്ട്രവും ഇല്ലാതാക്കും.
ലേസർ ക്രിസ്റ്റൽ: റൂബി, കാൽസ്യം ഫ്ലൂറൈഡ്, നിയോഡൈമിയം-ഡോപ്പ് ചെയ്ത യിട്രിയം അലൂമിനിയം ഗാർനെറ്റ് ക്രിസ്റ്റൽ തുടങ്ങിയ സോളിഡ്-സ്റ്റേറ്റ് ലേസറുകൾക്ക് പ്രവർത്തന വസ്തുക്കളായി ഉപയോഗിക്കുന്നു.

ക്രിസ്റ്റൽ വസ്തുക്കളെ പ്രകൃതിദത്തവും കൃത്രിമമായി വളർത്തിയതുമായി തിരിച്ചിരിക്കുന്നു. പ്രകൃതിദത്ത ക്രിസ്റ്റലുകൾ വളരെ അപൂർവമാണ്, കൃത്രിമമായി വളർത്താൻ പ്രയാസമാണ്, വലിപ്പത്തിൽ പരിമിതമാണ്, ചെലവേറിയതുമാണ്. ഗ്ലാസ് മെറ്റീരിയൽ അപര്യാപ്തമാകുമ്പോൾ സാധാരണയായി പരിഗണിക്കപ്പെടുന്നു, ഇത് ദൃശ്യമല്ലാത്ത ലൈറ്റ് ബാൻഡിൽ പ്രവർത്തിക്കുകയും സെമികണ്ടക്ടർ, ലേസർ വ്യവസായങ്ങളിൽ ഉപയോഗിക്കുകയും ചെയ്യുന്നു.

03 പ്രത്യേക ഒപ്റ്റിക്കൽ വസ്തുക്കൾ

എ. ഗ്ലാസ്-സെറാമിക്
ഗ്ലാസ്-സെറാമിക് എന്നത് ഒരു പ്രത്യേക ഒപ്റ്റിക്കൽ മെറ്റീരിയലാണ്, അത് ഗ്ലാസോ ക്രിസ്റ്റലോ അല്ല, മറിച്ച് അതിനിടയിൽ എവിടെയോ ആണ്. ഗ്ലാസ്-സെറാമിക്കും സാധാരണ ഒപ്റ്റിക്കൽ ഗ്ലാസിനും ഇടയിലുള്ള പ്രധാന വ്യത്യാസം ക്രിസ്റ്റൽ ഘടനയുടെ സാന്നിധ്യമാണ്. സെറാമിക്കിനെക്കാൾ മികച്ച ക്രിസ്റ്റൽ ഘടനയാണ് ഇതിന് ഉള്ളത്. കുറഞ്ഞ താപ വികാസ ഗുണകം, ഉയർന്ന ശക്തി, ഉയർന്ന കാഠിന്യം, കുറഞ്ഞ സാന്ദ്രത, വളരെ ഉയർന്ന സ്ഥിരത എന്നിവയുടെ സവിശേഷതകൾ ഇതിനുണ്ട്. ഫ്ലാറ്റ് ക്രിസ്റ്റലുകൾ, സ്റ്റാൻഡേർഡ് മീറ്റർ സ്റ്റിക്കുകൾ, വലിയ കണ്ണാടികൾ, ലേസർ ഗൈറോസ്കോപ്പുകൾ മുതലായവയുടെ സംസ്കരണത്തിൽ ഇത് വ്യാപകമായി ഉപയോഗിക്കുന്നു.

മൈക്രോക്രിസ്റ്റലിൻ ഒപ്റ്റിക്കൽ മെറ്റീരിയലുകളുടെ താപ വികാസ ഗുണകം 0.0±0.2×10-7/℃ (0~50℃) വരെ എത്താം.

ബി. സിലിക്കൺ കാർബൈഡ്

സിലിക്കൺ കാർബൈഡ് ഒരു പ്രത്യേക സെറാമിക് വസ്തുവാണ്, ഇത് ഒപ്റ്റിക്കൽ മെറ്റീരിയലായും ഉപയോഗിക്കുന്നു. സിലിക്കൺ കാർബൈഡിന് നല്ല കാഠിന്യം, കുറഞ്ഞ താപ രൂപഭേദം വരുത്തൽ ഗുണകം, മികച്ച താപ സ്ഥിരത, ഗണ്യമായ ഭാരം കുറയ്ക്കൽ പ്രഭാവം എന്നിവയുണ്ട്. വലിയ വലിപ്പത്തിലുള്ള ഭാരം കുറഞ്ഞ കണ്ണാടികൾക്കുള്ള പ്രധാന വസ്തുവായി ഇത് കണക്കാക്കപ്പെടുന്നു, കൂടാതെ എയ്‌റോസ്‌പേസ്, ഉയർന്ന പവർ ലേസറുകൾ, അർദ്ധചാലകങ്ങൾ, മറ്റ് മേഖലകൾ എന്നിവയിൽ ഇത് വ്യാപകമായി ഉപയോഗിക്കുന്നു.

ഈ വിഭാഗത്തിലുള്ള ഒപ്റ്റിക്കൽ മെറ്റീരിയലുകളെ ഒപ്റ്റിക്കൽ മീഡിയ മെറ്റീരിയലുകൾ എന്നും വിളിക്കാം. ഒപ്റ്റിക്കൽ മീഡിയ മെറ്റീരിയലുകളുടെ പ്രധാന വിഭാഗങ്ങൾക്ക് പുറമേ, ഒപ്റ്റിക്കൽ ഫൈബർ മെറ്റീരിയലുകൾ, ഒപ്റ്റിക്കൽ ഫിലിം മെറ്റീരിയലുകൾ, ലിക്വിഡ് ക്രിസ്റ്റൽ മെറ്റീരിയലുകൾ, ലുമിനസെന്റ് മെറ്റീരിയലുകൾ മുതലായവയെല്ലാം ഒപ്റ്റിക്കൽ മെറ്റീരിയലുകളിൽ പെടുന്നു. ഒപ്റ്റിക്കൽ സാങ്കേതികവിദ്യയുടെ വികസനം ഒപ്റ്റിക്കൽ മെറ്റീരിയൽ സാങ്കേതികവിദ്യയിൽ നിന്ന് വേർതിരിക്കാനാവാത്തതാണ്. എന്റെ രാജ്യത്തിന്റെ ഒപ്റ്റിക്കൽ മെറ്റീരിയൽ സാങ്കേതികവിദ്യയുടെ പുരോഗതിക്കായി ഞങ്ങൾ പ്രതീക്ഷിക്കുന്നു.