مواد پلاستیکی و قالب‌گیری تزریقی اساس لنزهای مینیاتوری هستند. ساختار لنز پلاستیکی شامل مواد لنز، بشکه لنز، پایه لنز، اسپیسر، ورق سایه، مواد حلقه فشار و غیره است.

انواع مختلفی از مواد لنز برای لنزهای پلاستیکی وجود دارد که همه آنها در اصل پلاستیکی (پلیمر با مولکولی بالا) هستند. آنها گرمانرم هستند، پلاستیک هایی که با حرارت دادن نرم شده و پلاستیکی می شوند، وقتی سرد می شوند سخت می شوند و با گرم شدن مجدد نرم می شوند. یک تغییر فیزیکی که با استفاده از گرمایش و سرمایش یک تغییر برگشت پذیر بین حالت مایع و جامد ایجاد می کند. برخی از مواد زودتر اختراع شده اند و برخی نسبتا جدید هستند. برخی از آن‌ها پلاستیک‌های کاربردی عمومی هستند، و برخی از مواد، مواد پلاستیکی نوری ویژه‌ای هستند که به‌طور خاص در برخی زمینه‌های نوری استفاده می‌شوند.

در طراحی اپتیکال، ممکن است گرید مواد شرکت های مختلفی مانند EP8000، K26R، APL5015، OKP-1 و غیره را مشاهده کنیم. همه آنها متعلق به نوع خاصی از مواد پلاستیکی هستند و انواع زیر رایج تر است و ما آنها را بر اساس زمان ظاهر آنها مرتب می کنیم:

لنزهای پلاستیکی

• l PMMA / اکریلیک:پلی (متیل متاکریلات)، پلی متیل متاکریلات (پلکسی گلاس، اکریلیک). PMMA به دلیل قیمت ارزان، ضریب انتقال بالا و استحکام مکانیکی بالا، رایج ترین جایگزین شیشه در زندگی است. بیشتر پلاستیک های شفاف از PMMA ساخته شده اند، مانند صفحات شفاف، قاشق های شفاف و LED های کوچک. لنز و غیره. PMMA از دهه 1930 به صورت انبوه تولید شده است.
• PS:پلی استایرن، پلی استایرن، یک ترموپلاستیک بی رنگ و شفاف و همچنین یک پلاستیک مهندسی است که تولید انبوه آن در دهه 1930 آغاز شد. بسیاری از جعبه های فوم سفید و جعبه های ناهار که در زندگی ما رایج هستند از مواد PS ساخته شده اند.
• PC:پلی کربنات، پلی کربنات، همچنین یک ترموپلاستیک آمورف بی رنگ و شفاف است و همچنین یک پلاستیک همه منظوره است. تنها در دهه 1960 صنعتی شد. مقاومت در برابر ضربه مواد PC بسیار خوب است، برنامه های رایج شامل سطل های توزیع کننده آب، عینک ها و غیره است.
• l COP & COC:پلیمر الفین حلقوی (COP)، پلیمر الفین حلقوی؛ کوپلیمر الفین حلقوی (COC) کوپلیمر الفین حلقوی، یک ماده پلیمری شفاف آمورف با ساختار حلقه، با پیوندهای دوگانه کربن-کربن در حلقه است. ) با مولکول های دیگر (مانند اتیلن). ویژگی های COP و COC تقریباً یکسان است. این ماده نسبتا جدید است. هنگامی که برای اولین بار اختراع شد، عمدتاً برای برخی از کاربردهای مرتبط نوری در نظر گرفته شد. اکنون به طور گسترده در صنایع فیلم، لنزهای نوری، نمایشگر، پزشکی (بطری بسته بندی) استفاده می شود. COP تولید صنعتی را در حدود سال 1990 تکمیل کرد و COC تولید صنعتی را قبل از سال 2000 تکمیل کرد.
• l O-PET:فیبر پلی استر نوری پلی استر، O-PET در سال 2010 در اوزاکا تجاری شد.

هنگام تجزیه و تحلیل یک ماده نوری، ما عمدتاً به خواص نوری و مکانیکی آنها می پردازیم.

ص نوریخواص

• ضریب شکست و پراکندگی

ضریب شکست و پراکندگی

از این نمودار خلاصه می توان دریافت که مواد پلاستیکی نوری مختلف اساساً به دو بازه تقسیم می شوند: یک گروه ضریب شکست بالا و پراکندگی بالا است. گروه دیگر ضریب شکست کم و پراکندگی کم است. با مقایسه محدوده اختیاری ضریب شکست و پراکندگی مواد شیشه ای، متوجه خواهیم شد که محدوده اختیاری ضریب شکست مواد پلاستیکی بسیار باریک است و همه مواد پلاستیکی نوری دارای ضریب شکست نسبتاً پایینی هستند. به طور کلی، دامنه گزینه ها برای مواد پلاستیکی باریک تر است و تنها حدود 10 تا 20 درجه مواد تجاری وجود دارد که تا حد زیادی آزادی طراحی نوری را از نظر مواد محدود می کند.

ضریب شکست با طول موج متفاوت است: ضریب شکست مواد پلاستیکی نوری با طول موج افزایش می‌یابد، ضریب شکست اندکی کاهش می‌یابد و در کل نسبتاً پایدار است.

ضریب شکست با دما Dn/DT تغییر می کند: ضریب دمایی ضریب شکست پلاستیک های نوری 6 برابر تا 50 برابر بزرگتر از شیشه است که یک مقدار منفی است، به این معنی که با افزایش دما، ضریب شکست کاهش می یابد. به عنوان مثال، برای طول موج 546 نانومتر، -20 درجه سانتیگراد تا 40 درجه سانتیگراد، مقدار dn/dT ماده پلاستیکی 8- تا -15X10^-5/°C است، در حالی که در مقابل، مقدار ماده شیشه ای است. NBK7 3X10^–6/°C است.

• انتقال

انتقال

با اشاره به این تصویر، بیشتر پلاستیک های نوری دارای گذردهی بیش از 90 درصد در باند نور مرئی هستند. آنها همچنین انتقال خوبی برای باندهای مادون قرمز 850 نانومتر و 940 نانومتر دارند که در لوازم الکترونیکی مصرفی رایج هستند. انتقال مواد پلاستیکی نیز با گذشت زمان تا حدودی کاهش می یابد. دلیل اصلی این است که پلاستیک پرتوهای فرابنفش خورشید را جذب می کند و زنجیره مولکولی شکسته می شود تا تجزیه شود و پیوند متقابل ایجاد کند و در نتیجه خواص فیزیکی و شیمیایی تغییر کند. بارزترین تظاهرات ماکروسکوپی، زرد شدن مواد پلاستیکی است.

• انکسار دوجانبه استرس

انکسار لنز

دوشکستگی استرس (Birefringence) یک ویژگی نوری مواد است. ضریب شکست مواد به حالت پلاریزاسیون و جهت انتشار نور فرودی مربوط می شود. مواد شاخص های شکست متفاوتی را برای حالت های قطبش مختلف نشان می دهند. برای برخی از سیستم ها، این انحراف ضریب شکست بسیار ناچیز است و تاثیر زیادی روی سیستم ندارد، اما برای برخی از سیستم های نوری خاص، این انحراف به اندازه ای است که باعث افت شدید عملکرد سیستم شود.

مواد پلاستیکی به خودی خود ویژگی های ناهمسانگردی ندارند، اما قالب گیری تزریقی پلاستیک ها باعث ایجاد دوشکستگی تنش می شود. دلیل اصلی تنش وارد شده در قالب تزریق و آرایش ماکرومولکول های پلاستیک پس از سرد شدن است. همانطور که در شکل زیر نشان داده شده است، معمولاً تنش در نزدیکی درگاه تزریق متمرکز می شود.

اصل طراحی و تولید کلی به حداقل رساندن انکسار دو جانبه تنش در صفحه موثر نوری است که به طراحی معقول ساختار لنز، قالب تزریق و پارامترهای تولید نیاز دارد. در میان چندین ماده، مواد PC بیشتر در معرض انکسار مضاعف تنشی هستند (حدود 10 برابر بزرگتر از مواد PMMA)، و مواد COP، COC و PMMA دارای تنش مضاعف کمتری هستند.