חומרים פלסטיים ויציקה בהזרקה הם הבסיס לעדשות מיניאטוריות. מבנה עדשת הפלסטיק כולל את חומר העדשה, גוף העדשה, תושבת העדשה, מרווח, יריעת הצללה, חומר טבעת לחץ וכו'.

ישנם מספר סוגים של חומרי עדשות לעדשות פלסטיק, כולם עשויים במהותם מפלסטיק (פולימר מולקולרי גבוה). מדובר בתרמופלסטים, פלסטיק שמתרכך והופך לפלסטיק בעת חימום, מתקשה בעת קירור, ומתרכך בעת חימום חוזר. שינוי פיזיקלי המייצר שינוי הפיך בין מצב נוזלי למוצק באמצעות חימום וקירור. חלק מהחומרים הומצאו מוקדם יותר וחלקם חדשים יחסית. חלקם פלסטיקים לשימוש כללי, וחלקם חומרים פלסטיים אופטיים שפותחו במיוחד, המשמשים באופן ספציפי יותר בתחומים אופטיים מסוימים.

בתכנון אופטי, אנו עשויים לראות את סוגי החומרים 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

• PMMA/אקריליק:פולי(מתיל מתאקרילט), פולימתיל מתאקרילט (פרספקס, אקריליק). בשל מחירו הזול, העברת העוצמה הגבוהה וחוזקו המכני הגבוה, PMMA הוא תחליף הזכוכית הנפוץ ביותר. רוב הפלסטיק השקוף עשוי מ-PMMA, כגון צלחות שקופות, כפות שקופות, נורות LED קטנות, עדשות וכו'. PMMA מיוצר באופן המוני מאז שנות ה-30.
• נ.ב.:פוליסטירן, הוא תרמופלסטית חסרת 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 עבר תעשייה רק ​​בשנות ה-60. עמידות המכה של חומר PC טובה מאוד, יישומים נפוצים כוללים דליי מתקן מים, משקפי מגן וכו'.
• COP ו-COC:פולימר אולפיני ציקלי (COP), פולימר אולפיני ציקלי; קופולימר אולפיני ציקלי (COC) קופולימר אולפיני ציקלי, הוא חומר פולימרי שקוף אמורפי בעל מבנה טבעתי, עם קשרים כפולים פחמן-פחמן בטבעת. הפחמימנים הציקליים מיוצרים ממונומרים של אולפינים ציקליים על ידי פולימריזציה עצמית (COP) או קופולימריזציה (COC) עם מולקולות אחרות (כגון אתילן). המאפיינים של COP ו-COC כמעט זהים. חומר זה חדש יחסית. כשהומצא לראשונה, הוא שימש בעיקר ליישומים אופטיים מסוימים. כיום הוא נמצא בשימוש נרחב בתעשיות הפילם, עדשות אופטיות, תצוגה, רפואה (אריזת בקבוקים). הייצור התעשייתי של COP הושלם בסביבות 1990, ו-COC הושלם הייצור התעשייתי לפני שנת 2000.
• l O-PET:סיב פוליאסטר אופטי פוליאסטר, O-PET, הופץ באוסקה בשנות ה-2010.

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

אופטי pנכסים

• מקדם שבירה ופיזור

מקדם שבירה ופיזור

ניתן לראות מתרשים סיכום זה שחומרים פלסטיים אופטיים שונים מתחלקים בעיקרון לשני מרווחים: קבוצה אחת היא בעלי מקדם שבירה גבוה ופיזור גבוה; הקבוצה השנייה היא בעלי מקדם שבירה נמוך ופיזור נמוך. בהשוואה בין טווח מקדם השבירה והפיזור האופציונליים של חומרי זכוכית, נגלה שטווח מקדם השבירה האופציונלי של חומרי פלסטיק הוא צר מאוד, ולכל חומרי הפלסטיק האופטיים יש מקדם שבירה נמוך יחסית. באופן כללי, טווח האפשרויות לחומרי פלסטיק הוא צר יותר, ויש רק כ-10 עד 20 דרגות חומרים מסחריות, דבר המגביל במידה רבה את חופש התכנון האופטי מבחינת החומרים.

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

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

• העברה

העברה

בהתייחס לתמונה זו, לרוב סוגי הפלסטיק האופטיים יש העברה של יותר מ-90% בתחום האור הנראה; יש להם גם העברה טובה בתחום האינפרא אדום של 850 ננומטר ו-940 ננומטר, הנפוצים באלקטרוניקה צרכנית. העברה של חומרים מפלסטיק תפחת גם היא במידה מסוימת עם הזמן. הסיבה העיקרית לכך היא שהפלסטיק סופג את קרני האולטרה סגולות מהשמש, ושרשרת המולקולות נשברת, מתפרקת ויוצרת קשרים צולבים, וכתוצאה מכך שינויים בתכונות הפיזיקליות והכימיות. הביטוי המקרוסקופי הבולט ביותר הוא הצהבה של החומר הפלסטי.

• שבירה כפולה של מאמץ

שבירת עדשה

שבירה כפולה במאמץ (Birefringence) היא תכונה אופטית של חומרים. מקדם השבירה של חומרים קשור למצב הקיטוב ולכיוון ההתפשטות של האור הפוגע. חומרים מציגים מדדי שבירה שונים עבור מצבי קיטוב שונים. עבור מערכות מסוימות, סטייה זו ממקדם השבירה קטנה מאוד ואינה משפיעה רבות על המערכת, אך עבור מערכות אופטיות מיוחדות מסוימות, סטייה זו מספיקה כדי לגרום לפגיעה משמעותית בביצועי המערכת.

לחומרים פלסטיים עצמם אין מאפיינים אניזוטרופיים, אך הזרקת פלסטיק תגרום לשבירה כפולה של מאמץ. הסיבה העיקרית לכך היא המאמץ המופעל במהלך הזרקת פלסטיק וסידור המקרומולקולות הפלסטיות לאחר הקירור. המאמץ מרוכז בדרך כלל ליד פתח ההזרקה, כפי שמוצג באיור למטה.

עקרון התכנון והייצור הכללי הוא למזער את שבירה כפולה במאמץ במישור האופטי האפקטיבי, דבר הדורש תכנון סביר של מבנה העדשה, תבנית ההזרקה ופרמטרי הייצור. מבין מספר חומרים, חומרי PC נוטים יותר לשבירה כפולה במאמץ (כפי 10 מחומרי PMMA), וחומרי COP, COC ו-PMMA בעלי שבירה כפולה נמוכה יותר במאמץ.