Страница 1 из 1
Типы оптических стекол
Добавлено: 27 янв 2019, 15:20
Ernest
Чем оптические стекла отличаются от прочих стекол?
Оптические стекла характеризуются чрезвычайно узкими допусками на свои базовые оптические параметры, такие как:
- коэффициент преломления: n, ne, nD
- дает количественную оценку силе преломления стекла (в законе Снеля n = sin(a)/sin(a')), коэффициент преломления оптических стекол лежит в диапазоне от примерно от 1.5 до 2.0, с меньшим коэффициентом преломления - так называемые "легкие", с большим - "тяжелые". значения показателя преломления используемые в расчете учитывают 4-5 десятичных значков после запятой, допуск на значение показателя преломления высших категорий оптического стекла порядка 0.0005, низших - 0.002, коэффициент преломления обычно нормируют для длины волны e (546.1 нм), хотя могут встретиться и для других длин волн, например, D (589.3 нм).
- дисперсия: средняя - nF-nC и nF'-nC', коэффициент Аббе - ve = (ne - 1)/(nF'-nC'), ve = (nD - 1)/(nF-nC), производная коэфф. преломления по длине волны - dn/dλ
- дает количественную оценку дисперсионной силы стекла - того, насколько это стекло при преломлении света сильнее разлагает его в спектр. Простейший параметр - разница коэффициента преломления для синего (длина волны C - 486.1 нм или F' - 480.1 нм) и красного (длина волны C - 656.3 нм или C' - 643.8 нм) света nF-nC или nF'-nC'. Средняя дисперсия составляет порядка 0.007 для легких кронов и доходит до 0.025 для тяжелых флинтов. Чуть сложнее (но и удобнее при предварительных расчетах) коэффициент (число) Аббе ve = (ne - 1)/(nF'-nC') или ve = (nD - 1)/(nF-nC) - относительная дисперсия. Число Аббе для кронов (стекла, которые менее склонны к разложению света в спектр) составляет более 50, для флинтов (сильнее разлагают свет) - менее 50. Чем меньше коэфф. Аббе тем сильнее дисперсия. Допуск на среднюю дисперсию в оптических стеклах выдерживается с точностью до 0.00005 (в высших категориях).
А также нормированием (с жестким контролем) характеристик качества, таких как:
- пузырность
- число и размеры газовых пузырей и проч. включений в оптических заготовках (что влияет на уровень светорассеивания и чистоту поля зрения).
- оптическая однородность
- ограничение на постоянство показателя преломления по объему стекла (что может вносить артефактные нерегулярные аберрации в тонкую структуру изображения)
- двойное лучепреломление
- ограничение на разность хода света поляризованного в разных плоскостях (свидетельствует о наличие внутренних напряжений, возможной неадекватной реакции стекла на перепады температуры, потери в пределе разрешения)
- (бес)свильность
- ограничение на включение в заготовки свилей - пленок и жгутов с отличным показателем преломления, оставшихся из-за недостаточного перемешивания материала (оптика со свилями дает характерные несимметричные ореолы вокруг изображений источников света, изображение имеет пониженный контраст)
- поглощение света (в том числе и на разных длинах волн)
- обычно характеризуется коэффициентом поглощения на длине хода в 1 см для разных длин волн
Re: Типы оптических стекол
Добавлено: 02 фев 2019, 18:09
Ernest
Типы и диаграмма стекол
Показатель преломления и дисперсия строго фиксированы для каждой марки стекла, зависят от состава стекла (процентное содержание тех или иных окислов) и выдерживаются при изготовлении заготовок в процессе тонкого отжига. С точки зрения оптических свойств существенных для расчета оптических систем все стекла делятся на пять больших групп:
- легкие и обычные кроны
- характеризуются небольшой дисперсией и малой преломляющей силой: примерно n < 1.6, коэффициент Аббе > 55). Например, стекло К8 (самая распространенная отечественная марка дешевого крона) имеет по ГОСТ 3514-94 ne= 1.5183, ve = 63.83 или его аналог из каталога SCHOTT BK-7 nd= 1.5168, vd = 64.17. Кроме собственно кронов в эту группу входят легкие кроны (ЛК), фосфатные кроны (ФК), баритовые кроны (БК) и особые (флюоритовые) кроны (соответственно в каталоге SCHOTT: K, PK, BK, BAK, FK) - всего десятки марок стекол;
- тяжелые и сверхтяжелые кроны
- имеют сравнительно небольшую дисперсия на фоне высокого показателя преломления. Например: тяжелый крон ТК16 по ГОСТ 3514-94 ne= 1.6152, ve = 58.09 или его западный аналог SK-2 (nd= 1.6074, vd = 56.65). Кроме собственно тяжелых кронов в эту группу входят тяжелые фосфатные кроны (СФК), сверхтяжелые кроны (СТК) (соответственно в каталоге SCHOTT: PSK, SK, SSK, LaK). Марок этих стекол так-же много больше десятка (это если считать только самые употребительные);
- крон-флинты
- имеют средние значения дисперсии и показателя преломления. Например: отечественное стекло КФ4 по ГОСТ 3514-94 ne= 1.5203, ve = 58.72 или его западный аналог KF-9 (nd= 1.5235, vd = 51.54). Это небольшая группа стекол - менее десятка.
- легкие и обычные флинты
- характеризуются большой дисперсией и умеренным показателем преломления. Например: отечественный самый дешевый флинт Ф1 (ne= 1.6169, ve = 36.70) или его аналог в каталоге SCHOTT F-2 (nd= 1.6034, vd = 38.03). Кроме собственно флинтов сюда входят легкие и баритовые флинты (ЛФ и БФ) или LLF, LF, F и BaF в каталоге SCHOTT. Флинтов - в каталогах с пару десятков.
- тяжелые и сверхтяжелые флинты
- большие и дисперсия и показатель преломления. Например, отечественный ТФ4 (ne= 1.7461, ve = 27.95) или его аналог в каталоге SCHOTT SF-10 (nd= 1.7282, vd = 28.41). Кроме собственно тяжелых флинтов сюда входят тяжелые баритовые флинты (ТБФ) и сверхтяжелые флинты (СТФ) или BaSF, SF, LaF и LaSF в каталоге SCHOTT. Марок этих стекол - несколько десятков.
Есть еще так называемые
особые флинты - они характеризуются не столько показателем преломления и дисперсией, сколько особым ходом частных дисперсий (второй производной дисперсии).
Стоит отметить, что каждая марка стекла характеризуется той или иной группой химической стойкости, сопротивлением к истираемости (шлифованию/полировке), твердостью, хрупкостью, коэффициентом теплового расширения, термоаберрациями, склонностью к пузырности и свильности, оптической неоднородности, размерами доступных заготовок, и, наконец, ценой. Последняя за килограмм заготовки может варьироваться от марки к марке на порядок (в десять раз) и даже больше.
Re: Типы оптических стекол
Добавлено: 02 фев 2019, 18:23
Ernest
Диаграмма Шоттовских стекол
Re: Типы оптических стекол
Добавлено: 05 фев 2019, 10:12
Ernest
Зачем так много марок стекол?
Флинты и кроны нужны в сочетании друг с другом для контроля над хроматизмом (обычно для его устранения). Это и традиционные ахроматические склейки (пар линз из крона и флинта), и просто сочетание одиночных (обычно последовательно расположенных) двух-трех линз в сложной оптической системе. Сочетанием разных по показателю преломления флинта и крона устраняют сферическую или астигматизм. К тому-же при некоторой свободе выбора флинта в качестве пары к заданному крону удается в дополнение к этому компенсировать еще и какую-то монохроматическую аберрацию (типа комы). Поэтому к выбранному из каких-то соображений крону оптикам расчетчикам хотелось бы иметь доступными несколько флинтов и наоборот. Это и требует известного разнообразия марок как кронов, так и флинтов - чтобы развязать руки расчетчику в достижении качественной коррекции аберраций минимумом линз в современных оптических системах.
Тяжелые (в том числе "лантановые") стекла дороги, но они позволяют оперировать меньшими кривизнами оптических поверхностей (при достижении той-же оптической силы), что благоприятно сказывается на подавлении аберраций высшего порядка в оптических системах с экстремальными характеристиками (по полю зрения, апертуре, светосиле и т.д.). Использование марок тяжелых стекол, как ни странно, благодаря более "плоской" форме линз способствует облегчению веса как оптической системы, так и веса закупаемых заготовок. Легкие стекла, напротив - дешевы и обычно имеют лучшие технологические свойства и характеристики оптического качества, их часто применяют в качестве наружных оптических элементов (менее подвержены пятнаемости, лучше сопротивляются эксплуатационным потертостям), а так-же в бюджетной оптике с рядовыми оптическими параметрами.
Особые стекла такие как флюоритовые кроны ("ОК" по ГОСТ, "FK" в каталоге SCHOTT, "FPL" в каталоге Ohara, "ED" в популярной литературе и у продавцов) и особые флинты ("ОФ" по ГОСТ, "KzFS" в каталоге SCHOTT, "NB" в каталоге Ohara) требуются хотя бы по одной линзе на оптическую систему для борьбы с вторичным хроматизмом (в апохроматах). Опять-же среди них есть более дорогие нетехнологичные марки и более бюджетные (хотя и не столь эффективные).
Некоторые марки стекол разработаны как более устойчивые к эксплуатационным воздействиям (хотя и не столь совершенные в части оптических свойств), таким как орошение, действие слабых кислот и щелочей, перепады температуры, воздействие радиации. При разработке других, напротив, все внимание было уделено достижению высших оптических параметров даже и в ущерб эксплуатационным свойствам (требуют более или менее серьезных ограничений на условия эксплуатации).
Обычно расчетчик оптической системы при разработке нового объектива стремится к оптимизации не только качества изображения, но и к минимизации стоимости используемого в нем стекла, из которого будут изготовлены линзы. Как правило это достигается сочетанием в одной оптической системе нескольких марок стекла. Когда вы видите лейбл "ED" на объективе или окуляре, это совсем не значит, что все его линзы изготовлены из ED стекол - это значит, что схема включает одну линзу из ED (скорее всего самый дорогой компонент). Без сочетания нескольких марок стекол современных сколь-нибудь сложных оптических систем не бывает.
Re: Типы оптических стекол
Добавлено: 29 янв 2023, 13:53
Ernest
Список оптических стекол Лыткаринского завода оптического стекла (ЛЗОС)
- Силикатные и силикатно-боратные кроны
- ЛК - легкие кроны с показателем преломления nе ниже 1.500 и коэффициентом дисперсии νе выше 67 (наиболее распространенные ЛК-3, ЛК-5, ЛК-6, ЛК-7);
- К - кроны с показателем преломления nе в пределах 1.50 – 1.54 и коэффициентом дисперсии νе - от 67 – 57 (наиболее распространенное К-8);
- БК - баритовые кроны с показателем преломления nе в пределах 1.51 – 1.58 и коэффициентом дисперсии νе - от 66,5 – 55,5 (наиболее распространенные БК-6, БК-10);
- ТК - тяжелые кроны с показателем преломления nе в пределах 1.51 – 1.58 и коэффициентом дисперсии νе - от 66,5 – 55,5 (наиболее распространенные ТК-8, ТК-12, ТК-14, ТК-16, ТК-20, ТК-21);
- СТК - сверхтяжелые кроны с показателем преломления nе в пределах 1.65 – 1.66 и коэффициентом дисперсии νе - от 50 – 45 (наиболее распространенные СТК-3, СТК-12, СТК-19);
- Силикатные и силикатно-боратные флинты
- КФ - кронфлинты с показателем преломления nе в пределах 1.50 – 1.55 и коэффициентом дисперсии νе - от 63 – 50 (наиболее распространенное КФ-4);
- БФ - баритовые флинты с показателем преломления nе в пределах 1.52 – 1.70 и коэффициентом дисперсии νе - от 56 – 31 (наиболее распространенные БФ-12, БФ-16, БФ-25);
- ТБФ - тяжелые баритовые флинты с показателем преломления nе выше 1.8 и коэффициентом дисперсии νе ниже 35 (наиболее распространенное ТБФ-10);
- ЛФ - легкие флинты с показателем преломления nе в пределах 1.55 – 1.60 и коэффициентом дисперсии νе - от 50 – 39 (наиболее распространенное ЛФ-5);
- Ф - флинты с показателем преломления nе в пределах 1.60 – 1.64 и коэффициентом дисперсии νе - от 39 – 35 (наиболее распространенные Ф-1 и Ф-2, Ф-4, Ф-6, Ф-8, Ф-13);
- ТФ - тяжелые флинты с показателем преломления nе в пределах 1.64 – 1.9 и коэффициентом дисперсии νе - от 35 – 22 (наиболее распространенные ТФ-1, ТФ-2, ТФ-3, ТФ-4, ТФ-5, ТФ-7, ТФ-8, ТФ-10);
- СТФ - сверхтяжелые флинты с показателем преломления nе выше 1.900 и коэффициентом дисперсии νе ниже 22;
- Несиликатные кроны и флинты
- ФК - фосфатные кроны и ТФК – тяжелые фосфатные с показателем преломления nе в пределах 1.50 – 1.62 и коэффициентом дисперсии νе - от 70 – 64;
- ОК - особые кроны (с особым ходом дисперсии) с показателем преломления nе ниже 1.5 и коэффициентом дисперсии νе выше 80 (наиболее распространенное ОК-4);
- ОФ - особые флинты (с особым ходом дисперсии) с показателем преломления nе 1.53 и коэффициентом дисперсии νе 51.2.
Детали см.
http://lzos.ru/upload/iblock/818/818322 ... 1649b9.pdf
Universal Abbe diagram
Добавлено: 29 янв 2023, 15:39
Ernest
Совместная диаграмма стекол
С сайта Edmund Optics скачал следующий документ
https://www.edmundoptics.com/globalasse ... -types.pdf
В нем следующая совмещенная диаграмма по наиболее часто используемым стеклам SCHOTT, Ohara и CDGM
Там же и таблица аналогов
Стекло | Code | Ohara | Schott | CDGM |
FUSED SILICA | 458678 | – | – | JGS2 |
BOROFLOAT33 | 471654 | – | BOROFLOAT33 | – |
S-FSL5 and N-FK5 | 487702 | S-FSL5 | N-FK5 | H-QK3L |
N-FK51A | 487845 | – | N-FK51A | – |
S-FPL51 and H-FK61 | 497816 | S-FPL51 | N-PK52A | H-FK61 |
N-BK7, S-BSL7, and H-K9L | 517642 | S-BSL7 | N-BK7 | H-K9L |
Soda Lime | 520877 | – | – | – |
S-NSL5 | 522597 | S-NSL5 | N-K5 | H-K50 |
N-KF9 | 523515 | NSL51 | – | H-K51A |
B270 | 523585 | – | B270 | – |
N-PK51 | 529770 | – | N-PK51 | – |
S-TIL6 | 532489 | S-TIL6 | – | H-QF6 |
LLF1 | 548458 | S-TIL1 | LLF1 | H-QF1 |
N-BAK4 | 569561 | S-BAL14 | N-BAK4 | H-BaK7 |
LF5 | 581407 | PBL25 | LF5 | QF50 |
S-BAL42 | 583594 | S-BAL42 | SK12 | H-ZK2 |
N-SK5 | 589612 | S-BAL35 | N-SK5 | H-ZK3 |
F5 | 603380 | PBM5 | F5 | F1 |
N-SK2 | 607568 | S-BSM2 | N-SK2 | H-ZK50 |
S-NBM51 | 613443 | S-NBM51 | – | H-TF3L |
N-SK4 | 613587 | S-BSM4 | N-SK4 | H-ZK6 |
N-F2 | 618363 | S-TIM2 | N-F2 | H-F4 |
S-PHM52 and N-PSK53A | 618634 | S-PHM52 | N-PSK53A | H-ZPK1 |
N-SK16 | 620603 | S-BSM16 | N-SK16 | H-ZK9A |
H-ZK10L | 623569 | S-BSM10 | N-SK10 | H-ZK10L |
N-SF2 | 648338 | PBM22 | SF2 | ZF1 |
N-LAK22 | 651560 | S-LAL54 | N-LAK22 | H-LaK10 |
H-LAK50A | 652584 | S-LAL7 | N-LAK7 | H-LaK50A |
H-ZBAF3 | 657511 | – | – | H-ZBAF3 |
N-BAF10 | 670473 | S-BAH10 | N-BAF10 | H-ZBaF52 |
H-ZF2 | 673321 | S-TIM25 | N-SF5 | H-ZF2 |
N-LAK12 and S-LAL12 | 678552 | S-LAL12 | N-LAK12 | H-LaK5A |
N-SF8 | 689311 | S-TIM28 | N-SF8 | H-ZF10 |
N-LAK9 | 691548 | S-LAL9 | N-LAK9 | H-LAK2 |
H-LAK51A | 697555 | S-LAL14 | N-LAK14 | H-LaK51A |
N-SF15 | 699302 | S-TIM35 | N-SF15 | H-ZF11 |
S-BAH27 | 702412 | S-BAH27 | – | H-ZBaF20 |
N-LAK8 | 713539 | S-LAL8 | N-LAK8 | H-LaK7 |
N-SF1 | 717295 | S-TIH1 | N-SF1 | ZF3 |
H-ZF4 | 728283 | S-TIH10 | N-SF10 | H-ZF4 |
H-LAK52 | 729547 | S-LAL18 | N-LAK34 | H-LaK52 |
N-LAF2 | 744448 | S-LAM2 | N-LAF2 | H-LAF3 |
S-LAM7 | 750352 | S-LAM7 | N-LAF7 | H-LaF4 |
H-ZF6 | 755275 | S-TIH4 | N-SF4 | H-ZF6 |
S-YGH51 | 755523 | S-YGH51 | N-LAK33A | H-LaK53A |
H-LAF50B | 773496 | S-LAH66 | N-LAF34 | H-LaF50B |
S-TIH11 | 785257 | S-TIH11 | – | H-ZF13 |
N-SF11 | 785258 | PBH11 | SF11 | ZF13 |
N-LAF33 | 786442 | S-LAH51 | N-LAF33 | – |
N-LAF21 | 788474 | S-LAH64 | N-LAF21 | H-LaF10L |
N-LASF44 | 804465 | S-LAH65 | N-LASF44 | H-ZLaF50B |
H-ZLAF50D | 804466 | S-LAH65 | N-LASF44 | H-ZLAF50D |
N-SF6 | 805254 | S-TIH6 | N-SF6 | H-ZF7LA |
S-LAH53 | 806409 | S-LAH53 | N-LASF43 | H-ZLaF52 |
S-NPH1 | 808228 | S-NPH1 | – | H-ZF71 |
H-ZLAF55A | 835427 | S-LAH55 | N-LASF41 | H-ZLaF55A |
N-SF57, S-TIH53, and H-ZF52A | 847238 | S-TIH53 | N-SF57 | H-ZF52A |
N-LASF9 | 850322 | S-LAH71 | N-LASF9 | H-ZLaF71 |
S-LAH58 | 881408 | S-LAH58 | N-LASF31A | H-ZLaF68 |
S-NPH2 and H-ZF72A | 923189 | S-NPH2 | – | H-ZF72A |
Re: Типы оптических стекол
Добавлено: 29 янв 2023, 20:59
Билонг
А что значит P g.l. вверху слева и CTE внизу справа?
Re: Типы оптических стекол
Добавлено: 06 фев 2023, 11:11
Ernest
CTE - коэффициент линейного теплового расширения (Coefficient of Thermal Expansion)
Pg,f - частичная (Partial) относительная дисперсия (ng-nf)/(nf-nc)