Справочник технолога-оптика - Окатов М.А.
ISBN 5-7325-0236-Х
Скачать (прямая ссылка):
32
1.12. ОПТИЧЕСКИЕ МОНОКРИСТАЛЛЫ
Несмотря на большое разнообразие оптических постоянных каталожных стекол, существуют кристаллические вещества, имеющие более низкие или более высокие значения показателей преломления. Диапазон спектральной прозрачности кристаллов также далеко превосходит область прозрачности стекол. Изотропность свойств стекла, как правило, не позволяет создавать на его основе оптические элементы с резко выраженными электро-, аку-стооптическими и другими свойствами. Этим объясняется очень большой ассортимент различных кристаллов (табл. 1.24), которые производит и обрабатывает современная оптическая промышленность.
В связи с простотой выращивания одними из первых нашли применение кристаллы щелочных хлоридов NaCl и КС1. Однако большая гигроскопичность, растворимость и нетермостойкость этих кристаллов значительно ограничивают область их применения. Кристаллы NaCl и КС1 имеют для X = 10,6 мкм показатель преломления, равный 1,49 и 1,46 соответственно, поглощают в этой области 0,2 % на 1 см, область прозрачности охватывает диапазон 0,3-18 мкм, значения температурных коэффициентов линейного расширения 440 • 10~7 и 360 • 10" 7 °С-1. При импульсном режиме работы лазера на С02 NaCl и КС1 выдерживают большие нагрузки — при импульсах длительностью 100 не 30 Дж/см2 и 75 Дж/см2 соответственно.
Несравненно большее значение и применение имеют в оптике монокристаллы фторидов. Фтористый литий марки ФЛ-У является непревзойденным оптическим материалом по прозрачности в далекой ультрафиолетовой части спектра, так как он прозрачен до 105 нм; фтористый литий марки ФЛ-И является хорошим материалом для изделий, работающих в спектральном диапазоне до 5 мкм. Фтористый литий выпускается двух категорий по показателю поглощения; трех категорий по оптической неоднородности; четырех и пяти категорий по двулучепреломлению с разностью хода 20 и 50 нм/см; семи категорий по пузырности с диаметрами наибольшего пузыря в заготовке 0,1; 0,2; 0,3; 0,5; 0,7; 1,0;
2,0 мм. Существуют четыре категории фтористого лития по бессвильности: 1 — дефекты не допускаются; 2; 3 — занимают 25 и 50 % площади в рабочем направлении соответственно; 4 — не нормируются.
Среднее число пузырей и включений диаметром более 0,1 мм в 1 кг ФЛ-У не должно превышать 100 шт., в 1 кг ФЛ-И — 350 шт. Светорассеяние и окрашенность при визуальном контроле в кристаллах ФЛ-У не допускаются. Физико-химические свойства фтористого лития приведены в табл. 1.24.
Детали из фтористого лития рекомендуется хранить в полиэтиленовых пакетах с силикагелем. Для работы в ИК-диапазоне до
33
Таблица 1.24.
ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ОПТИЧЕСКИХ МОНОКРИСТАЛЛОВ
Показатель CaF2 ZiF BaF2 MgF3 ZnSe GaAs V3A1502
Сингония Кубическая Кубическая Кубическая Тетрагональная Тетрагональная Кубическая Кубическая Кубическая
о Плотность, г/см 3,18 2,601 4,83 3,176 3,98 5,260 5,316 4,20
Микротвердость, Па 168 • 107 100 ¦ ю7 82 • 107 (по Кнупу) 576•107 (по Кнупу) 1370 • 107 (по Кнупу) 111 • 107 7,0 . 107 1813 107
Твердость по со-шлифовыванию 0,25 0,5-0,9 0,1 - - - - -
Теплопроводность, Вт/(м ¦ °С) 9,71 14,2 6,8 3 25,2(||); 23,1(1) 13 50 68
Температурный коэффициент линейного расширения а х X loVcT1 196 348 192 145,4 (II С) и 92,5 (1 С) 67(ц С); 50(1 С) 17 57,4 68
Модуль Юнга Е х х 10”7, Па, в направлении III 9000 14 220 6630 16 910 (II С) 46 260(|| С) 9220 28 450
Растворимость вещества в 100 г воды, г 0,0016 0,27 и в кислотах 0,17 Не растворяется Не растворяется
Показатель преломления Пр 1,4339 1,3921 1,4744 1,3777 1,7756 2,40 3,31 (X = 10,6 мкм) 1,83
Коэффициент дисперсии V 95,15 99,26 81,6 - - - - -
9 мкм одним из основных материалов является фтористый кальций. В настоящее время налажено серийное производство кристаллов диаметром 450 мм по ОСТ 3-6304-87 и освоено изготовление кристаллов диаметром 600 мм при толщине 100 мм. В зависимости от рабочей области спектрального пропускания установлены три марки фтористого кальция: ФК-У, ФК-В, ФК-И.
Нормируются следующие показатели кристаллов: светорассеяние (для ФК-У не допускается, для ФК-В допускается на уровне светорассеяния эталонного образца с показателем светорассеяния 4 • 10_3 см-1);
окрашенность (для ФК-У и ФК-В не допускается при визуальном контроле на белом фоне);
оптическая однородность (три категории при контроле на кол-лиматорной установке);
двулучепреломление (допускается разность хода в рабочем направлении в месте наибольшего просветления 20 и 50 нм/см);
пузырность (восемь категорий по ГОСТ 23136-78”); среднее число пузырей диаметром 0,1 мм и более в 1 кг кристалла не должно превышать для ФК-У 100 шт., ФК-В — 250 шт. и ФК-И — 250 шт.;
свилеобразные дефекты (четыре категории); в 1-й — не допускаются, во 2-й и 3-й — могут занимать 25 и 50 % площади заготовки соответственно, в 4-й —¦ не ограничиваются;
показатель поглощения (для ФК-У нормируется для длин волн 0,140; 0,155; 0,205 и 0,306 мкм; для ФК-И — для 7,5 и
9,3 мкм, для ФК-В с показателем поглощения а^ и длиной волны 0,4 мкм установлено две категории: 1 - а(^) < 0,010 см-1;
