l8-光学材料 (2)课件

1OCAD计算机辅助光学设计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9四、折射材料要求第八讲 光学材料③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)④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⑤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。⑥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。⑦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

对玻璃的要求标准值ΔnDΔ(nF-nC)光学均匀性双折射光吸收系数条纹度气泡度3C3C4342C1C13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

品种nDnF-nC透光范围τ0.2μmτ5μmLiF1.392120.003950.11-8.000.94MgF2n0：1.37774

ne：1.389540.003550.11-9.100.850.93CaF21.433820.004550.11-11.000.850.94SrF21.437980.006190.16-11.500.94BaF21.474430.005780.13-14.000.750.93NaCl1.544270.012700.25-22.000.90KCl1.490250.011140.20-27.500.91KBr1.560000.016680.20-60.000.90CsI1.787460.20-60.000.83KRS-52.617480.50-45.000.6815第八讲 光学材料

五、折射材料－光学晶体171、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=1.4~1.7 vd

=80~50第八讲 光学材料nd=1.5~1.9 vd

=60~2021第八讲 光学材料

玻璃名称代号玻璃牌号透紫外线玻璃ZWBZWB1

ZWB2透红外玻璃HWBHWB1

HWB2

HWB3

HWB4紫色玻璃ZBZB1

ZB2

ZB3蓝色(青色)玻璃QBQB1QB2QB3QB4QB5QB6QB7QB8QB9QB10QB11QB12QB13QB14QB15QB16QB17QB18QB19QB20QB22绿色玻璃LBLB1LB2LB3LB4LB5LB6LB7LB8LB9LB10LB11LB12LB13LB14LB15LB16黄色(金色)玻璃JBJB1JB2JB3JB4JB5JB6JB7JB8橙色玻璃CBCB1CB2CB3CB4CB5CB6CB7红色玻璃HBHB1HB2HB3HB4HB5HB6HB7HB8HB9HB10HB11HB12HB13HB14HB15HB16防护玻璃FBFB1FB2FB3FB4FB5FB6FB7中性(暗色)玻璃ABAB1AB2AB3AB4AB5AB6AB7AB8AB9AB10透紫外线白色玻璃BBBB1BB2BB3BB4BB5BB6BB7BB8七、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2325第八讲 光学材料

八、光学玻璃与象差校正261、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272、球差第八讲 光学材料nn初级球差高级球差八、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

双胶合透镜

*材料：冕牌及火石光学玻璃

*有效焦距（EFL）公差：±2%

*直径公差：+0/-0.18

*中心厚度公差：±0.25

*表面质量：三级

*表面精度：5/2×1/2波长@546.1nm

*中心偏差：2分

*设计波长：486.1nm,587.6nm,656.3nmDoubletLensMaterial:Opticalglass(crownandflint)Fringes:1-5FocalLength(f'):±2%IrregularityofFringes:0.2-0.5SurfaceQuality:60-40scratch-digCenterThickness(Tc):±0.1mmCoating:MgF2ARCoatedCentration:3arcminutesClearAperture:90%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，ω减小。D/f'不变：f'增大，ω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①

选v接近的玻璃。②

正透镜选用高折射率冕玻璃，可减少系统高级像差和SIV。③

双胶合透镜，注意使胶合面两边的Δn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 光学材料牌号

Type厚度(mm)

ThicknessA[2856K]D65化学稳定性

ChemicalStabilitynDα×10-7

(/℃)Tg

(℃)Ts(℃)SxyYxyYDADWQB1620.4300.41182.40.3000.32784.7651.520

2.64QB1720.4240.41771.40.2990.33474.0651.515

2.60QB1820.4000.41375.20.2740.31578.3131.518904905552.50QB1920.2470.25012.20.1750.13715.6131.477934285202.25QB2120.3450.43962.10.2440.32668.8651.5351004214632.86青蓝色玻璃特性(BlueGlassCharacteristic)有色玻璃39第八讲 光学材料技术要求(TechnicalIndexes)牌号

Type厚度(mm)

Thickness400

(nm)420

(nm)450

(nm)500

(nm)540

(nm)650

(nm)700

(nm)800

(nm)1000

(nm)QB162≥88.3

≥87.9

64.9～72.8

33.3～48.1

QB172

≥69.7

27.7～44.0

≤10.1QB182

≥88.5

80.0～87.7

25.3～59.3

QB192≥70.0

560

≥10.0620

≤3.0≤13.0

QB212360

─

≥50.0

≥83