חומרי פלסטיק ודפוס הזרקה הם הבסיס לעדשות ממוזערות. המבנה של עדשת הפלסטיק כולל חומר עדשה, קנה עדשה, תושבת עדשה, מרווח, יריעת הצללה, חומר טבעת לחץ וכו'.

ישנם מספר סוגים של חומרי עדשות לעדשות פלסטיק, כולם פלסטיקיים במהותם (פולימר מולקולרי גבוה). הם תרמופלסטיים, פלסטיק שמתרכך והופך לפלסטיק בחימום, מתקשה בקירור ומתרכך בחימום שוב. שינוי פיזיקלי המייצר שינוי הפיך בין מצב נוזלי למוצק באמצעות חימום וקירור. חלק מהחומרים הומצאו קודם לכן וחלקם חדשים יחסית. חלקם הם פלסטיק לשימוש כללי, וחלק מהחומרים הם חומרים פלסטיים אופטיים שפותחו במיוחד, המשמשים באופן ספציפי יותר בכמה תחומים אופטיים.

בעיצוב אופטי, אנו עשויים לראות את דרגות החומר של חברות שונות, כגון EP8000, K26R, APL5015, OKP-1 וכן הלאה. כולם שייכים לסוג מסוים של חומר פלסטי, והסוגים הבאים נפוצים יותר, ונמיין אותם לפי זמן הופעתם:

עדשות הפלסטיק

• l PMMA/אקריליק:פולי(מתיל מתאקרילט), פולימתיל מתאקרילט (פרספקס, אקריליק). בשל המחיר הזול, השידור הגבוה והחוזק המכני הגבוה, PMMA הוא תחליף הזכוכית הנפוץ ביותר בחיים. רוב הפלסטיק השקוף עשוי מ-PMMA, כמו צלחות שקופות, כפיות שקופות ולדים קטנים. עדשה ועוד. PMMA מיוצרת המוני מאז שנות ה-30.
• נ.ב.:פוליסטירן, פוליסטירן, הוא תרמופלסטי חסר צבע ושקוף, כמו גם פלסטיק הנדסי, שהחל בייצור המוני בשנות ה-30. רבות מקופסאות הקצף הלבנות וקופסאות האוכל הנפוצות בחיינו עשויות מחומרי PS.
• PC:פוליקרבונט, פוליקרבונט, הוא גם תרמופלסטי אמורפי חסר צבע ושקוף, והוא גם פלסטיק לשימוש כללי. הוא היה מתועש רק בשנות ה-60. עמידות הפגיעה של חומרי מחשב טובה מאוד, יישומים נפוצים כוללים דליי מתקן מים, משקפי מגן וכו'.
• l COP & COC:פולימר אולפין מחזורי (COP), פולימר אולפין מחזורי; Cyclic olefin copolymer (COC) Cyclic olefin copolymer, הוא חומר פולימרי שקוף אמורפי בעל מבנה טבעת, עם קשרים כפולים פחמן-פחמן בטבעת הפחמימנים המחזוריים עשויים ממונומרים אולפינים מחזוריים על ידי פילמור עצמי (COP) או קופולימריזציה (COC) ) עם מולקולות אחרות (כגון אתילן). המאפיינים של COP ו-COC כמעט זהים. חומר זה חדש יחסית. כאשר זה הומצא לראשונה, זה נחשב בעיקר עבור כמה יישומים הקשורים אופטיים. כעת הוא נמצא בשימוש נרחב בתעשיות סרטים, עדשות אופטיות, תצוגה, רפואי (בקבוקי אריזה). COP השלימה ייצור תעשייתי בסביבות 1990, ו-COC השלימה ייצור תעשייתי לפני 2000.
• l O-PET:סיבי פוליאסטר אופטי פוליאסטר אופטי, O-PET הוסחר באוסקה בשנות ה-2010.

כאשר מנתחים חומר אופטי, אנו עוסקים בעיקר בתכונות האופטיות והמכניות שלו.

אופטי עמאפיינים

• אינדקס שבירה ופיזור

מקדם שבירה ופיזור

ניתן לראות מתרשים סיכום זה כי חומרים פלסטיים אופטיים שונים מתחלקים בעצם לשני מרווחים: קבוצה אחת היא מקדם שבירה גבוה ופיזור גבוה; הקבוצה השנייה היא מקדם שבירה נמוך ופיזור נמוך. בהשוואה בין הטווח האופציונלי של מקדם השבירה ופיזור של חומרי זכוכית, נגלה שהטווח האופציונלי של מקדם השבירה של חומרים פלסטיים הוא צר מאוד, ולכל החומרים הפלסטיים האופטיים מקדם שבירה נמוך יחסית. באופן כללי, מגוון האפשרויות לחומרים פלסטיים מצומצם יותר, ויש רק כ-10 עד 20 דרגות חומרים מסחריים, מה שמגביל במידה רבה את חופש העיצוב האופטי מבחינת חומרים.

מקדם השבירה משתנה עם אורך הגל: מקדם השבירה של חומרים פלסטיים אופטיים גדל עם אורך הגל, מקדם השבירה יורד מעט, והסך הכל יציב יחסית.

מקדם השבירה משתנה עם הטמפרטורה Dn/DT: מקדם הטמפרטורה של מקדם השבירה של פלסטיק אופטי גדול פי 6 עד פי 50 מזה של זכוכית, שהוא ערך שלילי, מה שאומר שככל שהטמפרטורה עולה, מקדם השבירה יורד. לדוגמה, עבור אורך גל של 546 ננומטר, -20 מעלות צלזיוס עד 40 מעלות צלזיוס, ערך dn/dT של החומר הפלסטי הוא -8 עד -15X10^–5/°C, בעוד שבניגוד, הערך של חומר הזכוכית NBK7 הוא 3X10^–6/°C.

• שידור

השידור

בהתייחס לתמונה זו, לרוב הפלסטיק האופטי יש שידור של יותר מ-90% ברצועת האור הנראה; יש להם גם שידור טוב עבור פסי האינפרא אדום של 850nm ו-940nm, הנפוצים באלקטרוניקה לצרכן. גם העברת החומרים הפלסטיים תקטן במידה מסוימת עם הזמן. הסיבה העיקרית היא שהפלסטיק סופג את הקרניים האולטרה סגולות בשמש, והשרשרת המולקולרית נשברת להתכלות ולהצטלב, וכתוצאה מכך יש שינויים בתכונות הפיזיקליות והכימיות. הביטוי המקרוסקופי הברור ביותר הוא הצהבה של החומר הפלסטי.

• שבירה דו-פעמית של מתח

שבירה של עדשה

שבירה דו-פעמית (Birefringence) היא תכונה אופטית של חומרים. מקדם השבירה של חומרים קשור למצב הקיטוב ולכיוון ההתפשטות של אור בולט. חומרים מציגים מדדי שבירה שונים עבור מצבי קיטוב שונים. עבור מערכות מסוימות, סטייה זו של מקדם השבירה קטנה מאוד ואין לה השפעה רבה על המערכת, אך עבור כמה מערכות אופטיות מיוחדות, סטייה זו מספיקה כדי לגרום לפגיעה רצינית בביצועי המערכת.

לחומרים פלסטיים עצמם אין מאפיינים אנזוטרופיים, אך הזרקה של פלסטיק תציג שבירה דו-פעמית. הסיבה העיקרית היא הלחץ המוכנס במהלך הזרקה וסידור מקרומולקולות פלסטיק לאחר קירור. הלחץ מתרכז בדרך כלל ליד יציאת ההזרקה, כפי שמוצג באיור למטה.

עיקרון התכנון והייצור הכללי הוא למזער את השבירה הדו-פעמית של המתח במישור האופטי האפקטיבי, מה שדורש תכנון סביר של מבנה העדשה, תבנית הזרקה ופרמטרי ייצור. בין מספר חומרים, חומרי PC נוטים יותר לשבירה דו-פעמית במתח (בערך פי 10 יותר מחומרי PMMA), ולחומרי COP, COC ו-PMMA יש שבירה דו-פעמית נמוכה יותר.