Optik endüstrisi, ışığın özellikleri ve hareketi ile ilgili geniş bir uygulama yelpazesini kapsar. Gözlük ve kamera lenslerinden fiber optiğe kadar, optik çözümler günlük yaşamın ayrılmaz bir parçasıdır. Optik cam, prizmalar, lazerler, ışın ayırıcılar ve diğer optik bileşenler dahil olmak üzere birçok optik uygulamada kullanılan temel bir malzemedir. Bu yazıda optik camın ne olduğu, türleri ve teknolojideki gelişimi hakkında bilgiler yer almaktadır.
İçindekiler
Optik cam nedir?
Optik cam, küresel lensler, küreler, prizmalar, ışın ayırıcılar, optik fiberler, göbekler veya diğer optik bileşenleri üretmek için kullanılan temel bir malzemedir. Fotonik endüstrisi, birçok pazar segmenti ve uygulaması için önemli bir olanak sağlayan teknoloji olan bu tür bileşenlere ve benzer optik camlara dayanmaktadır. Optik cam gereksinimleri, yalnızca kırılma ve dağılma gibi optik özellikler için değil, aynı zamanda uygun boyut ve düşük gerilim içeriği gibi mekanik özellikler için de iletim ve aşırı toleranslarda en yüksektir. Belirtilen özelliklere ulaşmak için ileri eritme teknolojisi, sıcak şekillendirme işlemleri, tavlama prosedürü ve ölçüm cihazları gereklidir. Fotonik, birçok pazar segmenti ve uygulaması için önemli bir olanak sağlayan teknolojidir. Bu, mevcut trendlere bakıldığında görünür hale gelir. Optik cam kullanımı oldukça yaygındır ve bu kullanım alanları şu şekildedir:
• Artırılmış ve sanal gerçeklik ile endüstriyel uygulamaların tüketici kullanımı
• Otomobillerde arka ve yan görüş kamerası, LED, lazer aydınlatma, lidar, gece görüş desteği, ön göstergeler gibi yardımcı sistemler için kullanılır.
• Mekanik ve elektrik üretim hatlarında insanların yerini robotların almasıyla ilişkili bireysel üretim ve insanların yerini alan Endüstri 4.0, tam 3 boyutlu görüntüleme, nesne tanıma, barkod tarama, kalite kontrolleri, mesafe kontrolü ve mutlak görsel ölçümler gerektirir.
• Daha yüksek çözünürlüklü ekranların veya Nesnelerin İnterneti gibi yaygın ekranların sürekli gelişimi, interferometri ve hassas görüntüleme hedefleri olan kayıt cihazlarına dayalı litografi üretim hatlarının hassas konumlandırılmasını gerektirir.
• Kesme, oyma ve kaynaklama için lazer teknolojisinin kapsamlı kullanımı.
• Kamerayı güvenlik ve savunma uygulamaları için veya dronlarda kullanın.
• 3B yazdırma ayrıca 3B görüntüleme gerektirir.
Tüm bu optik ürünlerin ortak noktası, optik cama dayalı olmalarıdır. Optik cam, küresel lensler, küreler, prizmalar, ışın ayırıcılar, optik fiberler, göbekler veya diğer optik bileşenlerin üretimi için hammaddedir. Optik, çözünürlük, sapmalar, kaçak ışık vb. Tasarımlarını optik camın yüksek ışık geçirgenliği, geniş çok yönlülüğünün yanı sıra ince kırınım (kırılma indeksi ve saçılma), yüksek ışık kırınım tekdüzeliği ve yeterli çevresel direnç gibi uygulamalar için optimize etmek üzere farklı optik cam bileşenlerini kullanırlar. Günümüzde çoğu optik cam, sürekli tank teknolojisinde eritilmektedir. Optik cam eritme için, bileşim ve sıcaklıklar gibi işlem parametrelerini katı toleranslar içinde tutmak ve kırılma indeksi ve Abbe sayısı gibi optik özellikleri yeterli döngülerde daha fazla kontrol etmek önemlidir. Dökümden hemen sonra, temperleme ağı, camın iç ve dış kısmı arasındaki sıcaklık gradyanından kaynaklanan mekanik gerilimden kaynaklanan çatlakları önlemek için camı soğutur ve bu işleme kaba tavlama denir.
Camın bileşimi, kırılma indisinin ilk üç hanesini belirler, ancak basit optik tasarımlar bile daha kesin kırılma değerleri gerektirir. Tavlama hızı, cam matrisin iç yapısı ve dolayısıyla optik özellikler üzerinde bir etkiye sahiptir. Bu nedenle, ek mikro tavlama prosedürü nihai optik özellikleri belirler. Bu gereklidir, çünkü interferometri gibi uygulamalar kırılma indisinin altıncı hanesindeki değişikliklere duyarlıdır. Optik cam bir günde eritilirken, mikro tavlama prosedürü birkaç günden (küçük hacimler) birkaç aya (büyük hacimler) kadar sürebilir. Testere, kesme, taşlama, haddeleme ve cilalama gibi soğuk işleme adımları ham, mikro tavlanmış camı optik işlevsellik sağlamak için gerekli optik bileşenlere dönüştürür.
Optik cam özellikleri
Optik cam özel bir üründür. İçini görebilecek kadar net olmalıdır veya gözlüklerde gözleri korumak için özel olarak tasarlanmış olabilir. Örneğin, yorgun veya tahriş olmuş gözlerin semptomlarını hafifletmek için vitrayın erken biçimleri kullanılır. Buna karşılık, ultraviyole ve kızılötesi radyasyonun temel tehlikeleriyle mücadele etmek için optik cam lensler kullanılabilir. Diğer cam türlerinin özelliklerinin çoğunu paylaşırken, optik cam, özellikle optik uygulamalar için yararlı olan özellikleri iyileştirmek için çeşitli kimyasallar kullanılarak üretilir. Optik cam aşağıdaki özelliklere sahiptir:
Kimyasal özellikler
Optik cam, belirli dalga boylarında ışığı iletme kabiliyetini artırmak için borik oksit, kurşun, çinko oksit, florit ve baryum oksit gibi çeşitli katkı maddeleri içerebilir. Camın kimyasal bileşimine bağlı olarak, belirli bir uygulama için istenen optik etkiyi elde etmek için görünür ve görünmez farklı ışık dalga boyları emilebilir, iletilebilir veya kırılabilir. En yaygın iki optik cam türü çakmaktaşı cam ve taç camdır. Flint cam kurşun kullanılarak üretilirken, taç cam daha yüksek oranda potasyum oksit içerir.
Mekanik özellikler
Optik cam, diğer cam türlerine kıyasla şeffaflığı, berraklığı ve sertliği nedeniyle değerlidir. Optik cam, 6,19 g/cm³ yoğunluğa sahip, özellikle yoğun olacak şekilde üretilmiştir. Flint cam, genel bileşiminde kurşun içerdiğinden taç camdan daha yoğun olma eğilimindedir.
optik özellikler
Mühendisler, optik camın bazı optik özelliklerini değerlendirirken kırılma indisine ve Abbe değerine atıfta bulunur. Kırılma indeksi, bir malzemeden geçerken ışığın ne kadar yavaşladığını ve büküldüğünü veya kırıldığını ölçer. Kırılma indeksi ne kadar yüksek olursa, o kadar fazla kırılma meydana gelir. Örneğin, çakmaktaşı cam taç camdan daha düşük bir kırılma indisine sahiptir, bu da ışığın çakmaktaşı camdan geçerken daha fazla bükülmesi anlamına gelir. Bir malzemenin Abbe değeri, malzemeden geçerken ışığın renk dağılımını ölçer. Malzemeye bağlı olarak, farklı dalga boylarındaki ışık, içinden farklı hızlarda geçebilir. Abbe değeri, belirli bir malzeme için oluşan renk sapması miktarını ölçer. Örneğin, çakmaktaşı cam, camdan daha yüksek bir Abbe değerine sahiptir, dolayısıyla daha az kromatik bozulma sergiler.
Düz optik cam uygulamaları
Olağanüstü düzeyde netliği ve dayanıklılığı nedeniyle optik cam, çok çeşitli optik uygulamalar için popüler bir malzemedir. Bu uygulamalar aşağıdaki gibidir:
• Analitik ve tıbbi cihazlar için lensler
Fotoğraf lensleri
• Optik sistemler ve araçlar için pencereler
• Cam yüzeyler
• Kurşun radyasyon camları
hassas lensler
• Basınç sensörleri
• Lazer sistemleri
• Kiriş kırılmaları
Optik camdaki gelişmeler
Teknolojinin gelişmesiyle birlikte teknolojide kullanılmak üzere yüksek kaliteli optik cama olan talep artmaya devam ediyor. Olağanüstü netliği ve çözünürlüğü, yüksek kimyasal ve sıcaklık direnciyle birleştiğinde, optik camı robotik, sanal gerçeklik ekranları, lazer ekipmanı ve 3D baskı gibi ileri teknolojik uygulamalar için ideal bir malzeme haline getirir. Pazar tahminleri, geliştiricilerin yeni ve geliştirilmiş teknolojilerdeki kullanımlarını keşfetmeye devam etmesiyle optik camın artan bir talep göreceğini gösteriyor.
Optik cam ürününün tam olarak ihtiyaç duyulan malzeme haline gelmesi için bir dizi işlem gerçekleştirilir. Bu süreçler aşağıdaki gibidir:
• CNC frezeleme ve elle parlatma
• Kalemde hassas taşlama
Düz cila
• Kristal ve seramiklerin rafine edilmesi ve parlatılması
Yüzey kaplama
• Büyük panellerin parlatılması ve parlatılması
• Metalleştirme
• Su jeti ile kesme
• Farklı filtre renkleri
kaynak:
zeiss.com/vision-care/int/better-vision/understanding-vision/the-history-of-glasses.html
osapublishing.org/viewmedia.cfm?uri=ao-49-16-D157&seq=0
yazar: Özlem Güvenç Ağaoğlu
Diğer gönderilerimize göz at
[wpcin-random-posts]