网站地图 简报订阅 中文 ENGLISH 欢迎来到常州蓝泰光电科技有限公司官网!
光学镜头

image.pngimage.png

折射率,是指光在真空中的速度与光在该材料中的速度之比率。材料的折射率越高,使入射光发生折射的能力越强。

通常所说某物体的折射率数值多少(例如水为1.33,水晶为1.55,金刚石为2.42,玻璃按成分不同而为1.5~1.9),是指对钠黄光(波长589.3nm)而言。

我们也把折射率低于1.70的称为低折射率,折射率在1.70~1.90之间的称为准高折射率,折射率大于1.90的称为高折射率。

高折射率玻璃具有优良的光学性能,在近年来,由于光学器材的小型化和数字化,使市场对高折射率光学玻璃的需求越来越大,尤其是对高品质的高折射率高色散光学玻璃的需求不断扩大。同时,新型光学玻璃的试制成功也往往反过来促进光学仪器的发展,高折射率高色散光学玻璃用于制作光学棱镜、光学透镜等元件,由于其折射率和色散性能,可有效地缩小光学元器件的体积,并且能增大光学元器件的视角。

高折射可以简化镜头设计、减小镜头尺寸: 通常来说,光学镜头的折射率越高,光学产品就能设计得越薄越小,可以简化光学系统。镜头中凸透镜的焦距与镜面两边曲率和材料的折射率有关,当制造镜头材料形状一定时,镜面曲率就固定了,就只与镜片的折射率有关了。从几何光学的原理角度上讲,高折射率材料可以减小镜头所用玻璃的厚度与大小,增大入射光广角,即增大成像视野。

高折射可以解决色散问题: 材料的折射率随入射光频率的减小(或波长的增大)而减小的性质,称为色散。自然光穿过镜片时,波长较长的光焦距略长,而波长较短的光焦距略短,由于不同波长光纤焦点不一致而形成色差。色差会导致光学系统成像模糊,不同波长光线放大率不同,画面边缘部分明暗相交会产生类似于彩虹的边缘的效果,导致相机成像效果变差。通常采用高低折射率的玻璃组合在一起,制造出这样的镜头,能消除色差引起的模糊以及彩虹现象,从而使拍照效果提升到令人满意的水平,拍摄出来的照片相当完美,其画面质量是一般数码相机无法比拟的。

提高显微镜的光学分辨力: 高折射率光学玻璃还可作为固体浸没透镜SIL( Solid Immersion Lens),在显微镜、光学存储与光刻领域有着广阔应用前景。物镜的分辨率由数值孔径NA( )来决定,其中n为折射率,为孔径角的一半。传统显微镜物镜和样品之间的物质只是折射率为1的空气,由于受到空气折射率的限制,物镜的数值孔径相对比较低,SIL折射率远大于空气及液体,因此固体浸透镜技术可以大大提高物镜的数值孔径,从而大大提高显微镜的分辨力。高折射率玻璃(n>2)作为SIL,得到的数值孔径可达1.5以上。

传统的光盘存储技术受衍射分辨极限(λ/2NA,NA为光盘头的数值孔径)的限制,无法满足社会对超大容量信息存储的需求。在现有光源的基础上,通过提高光盘头的有效数值孔径将是一条提高光存储密度的有效方法。目前一般采用折射率1.5左右的油作为光刻技术的浸没介质,而随着光学光刻技术的进步,由于其折射率较小,阻碍了光刻技术的进一步发展,因而很多技术人员己经开始研发新一代高折射率材料以满足未来浸没式光刻技术的需求。SIL是一种基于近场光学的高密度光存储方案。在近场时,其成像分辨率突破了衍射极限,理论和实验研究表明它能使存储密度提高几个数量级。如果在光记录系统上加一套折射率为n的SIL,假如有效数值孔径增加n倍,那么记录密度增加n2倍。未来研究将集中在折射率达到1.9 以上的光学材料应用在浸没液体以及光刻胶等领域。高折射率玻璃的发展及应用,能够有效促进光学光刻及存储技术的进步。

综上所述,可将高折射率光学玻璃材料的应用归结为以下方面:

1.应用于光学设备成像系统中,简化光学系统,减小镜头尺寸;提高成像质量,主要包括照相机、内窥镜、高倍显微镜、以及DVD读取头等方面;

2.使用特高折射率光学玻璃制作的微透镜,焦距可以缩小到0.5 mm 以下,可作为光通信中有源器件之间、有源与无源器件之间的耦合元件,其耦合效率达到90%以上;

3.高折射率高色散光学玻璃具有良好的红外透光性、光学均匀性、化学稳定性、高的机械强度和硬度,可开发成新型的红外光学材料;

4.高折射率玻璃材料广泛应用在玻璃微珠方向,作为回归反射材料,广泛应用在道路、桥梁、港口、矿山等设施中。