Пластыкавыя матэрыялы і ліццё пад ціскам з'яўляюцца асновай для мініяцюрных лінзаў. Структура пластыкавай лінзы ўключае матэрыял лінзы, корпус лінзы, мацаванне лінзы, пракладку, ценявую плёнку, матэрыял прыціскнога кольца і г.д.

Існуе некалькі тыпаў матэрыялаў для пластыкавых лінзаў, усе з якіх па сутнасці з'яўляюцца пластыкамі (высокамалекулярнымі палімерамі). Гэта тэрмапласты, пластыкі, якія размякчаюцца і становяцца пластычнымі пры награванні, цвярдзеюць пры астуджэнні і зноў размякчаюцца пры награванні. Фізічнае змяненне, якое прыводзіць да зварачальнага пераходу паміж вадкім і цвёрдым станамі пры награванні і астуджэнні. Некаторыя матэрыялы былі вынайдзены раней, а некаторыя з'яўляюцца адносна новымі. Некаторыя з іх з'яўляюцца пластыкамі агульнага прызначэння, а некаторыя матэрыялы - гэта спецыяльна распрацаваныя аптычныя пластыкавыя матэрыялы, якія больш канкрэтна выкарыстоўваюцца ў некаторых аптычных галінах.

У аптычным дызайне мы можам бачыць матэрыялы розных кампаній, такія як EP8000, K26R, APL5015, OKP-1 і гэтак далей. Усе яны адносяцца да пэўнага тыпу пластыка, і наступныя тыпы з'яўляюцца найбольш распаўсюджанымі, і мы адсартуем іх па часе іх з'яўлення:

Пластыкавыя лінзы

• л ПММА/акрыл:Полі(метылметакрылат), поліметылметакрылат (плексіглас, акрыл). Дзякуючы нізкай цане, высокай прапускальнай здольнасці і высокай механічнай трываласці, ПММА з'яўляецца найбольш распаўсюджаным заменнікам шкла ў жыцці. Большасць празрыстых пластмас вырабляюцца з ПММА, такія як празрыстыя талеркі, празрыстыя лыжкі і невялікія святлодыёды, лінзы і г.д. ПММА масава вырабляецца з 1930-х гадоў.
• П.С.:Полістырол, або полістырол, — гэта бясколерны і празрысты тэрмапласт, а таксама інжынерны пластык, масавая вытворчасць якога пачалася ў 1930-х гадах. Многія з белых пенапластавых скрынак і ланч-боксаў, якія з'яўляюцца распаўсюджанымі ў нашым жыцці, выраблены з полістырольных матэрыялаў.
• ПК:Полікарбанат, полікарбанат, — гэта бясколерны і празрысты аморфны тэрмапласт, а таксама пластык універсальнага прызначэння. Ён быў прамыслова выкарыстаны толькі ў 1960-х гадах. Ударатрываласць матэрыялу ПК вельмі добрая, распаўсюджаныя сферы прымянення ўключаюць вёдры для дазатараў вады, ахоўныя акуляры і г.д.
• л COP і COC:Цыклічны алефінавы палімер (COP), цыклічны алефінавы палімер; цыклічны алефінавы сапалімер (COC) — гэта аморфны празрысты палімерны матэрыял з кальцавой структурай, з двайнымі вуглярод-вугляроднымі сувязямі ў коле. Цыклічныя вуглевадароды атрымліваюцца з цыклічных алефінавых манамераў шляхам самапалімерызацыі (COP) або сапалімерызацыі (COC) з іншымі малекуламі (напрыклад, этыленам). Характарыстыкі COP і COC практычна аднолькавыя. Гэты матэрыял адносна новы. Калі ён быў упершыню вынайдзены, яго ў асноўным разглядалі для некаторых аптычных ужыванняў. Зараз ён шырока выкарыстоўваецца ў плёнцы, аптычных лінзах, дысплеях, медыцынскай прамысловасці (ўпакоўка для бутэлек). Прамысловая вытворчасць COP пачалася каля 1990 года, а COC — да 2000 года.
• l O-ПЭТ:Аптычнае поліэфірнае валакно O-PET было камерцыялізавана ў Осацы ў 2010-х гадах.

Пры аналізе аптычных матэрыялаў нас у асноўным цікавяць іх аптычныя і механічныя ўласцівасці.

Аптычны pмаёмасць

• Паказчык праламлення і дысперсія

Паказчык праламлення і дысперсія

З гэтай зводнай дыяграмы відаць, што розныя аптычныя пластыкавыя матэрыялы ў асноўным падзяляюцца на два інтэрвалы: адна група — з высокім паказчыкам праламлення і высокай дысперсіяй; другая група — з нізкім паказчыкам праламлення і нізкай дысперсіяй. Параўноўваючы дадатковы дыяпазон паказчыка праламлення і дысперсіі шкляных матэрыялаў, мы выявім, што дадатковы дыяпазон паказчыка праламлення пластыкавых матэрыялаў вельмі вузкі, і ўсе аптычныя пластыкавыя матэрыялы маюць адносна нізкі паказчык праламлення. У цэлым, дыяпазон варыянтаў пластыкавых матэрыялаў вузейшы, і існуе толькі каля 10-20 камерцыйных марак матэрыялаў, што значна абмяжоўвае свабоду аптычнага дызайну з пункту гледжання матэрыялаў.

Паказчык праламлення змяняецца ў залежнасці ад даўжыні хвалі: паказчык праламлення аптычных пластыкавых матэрыялаў павялічваецца з даўжынёй хвалі, паказчык праламлення нязначна памяншаецца, і ў цэлым ён адносна стабільны.

Паказчык праламлення змяняецца з тэмпературай Dn/DT: тэмпературны каэфіцыент паказчыка праламлення аптычных пластыкаў у 6–50 разоў большы, чым у шкла, што з'яўляецца адмоўным значэннем, гэта значыць, што з павышэннем тэмпературы паказчык праламлення памяншаецца. Напрыклад, для даўжыні хвалі 546 нм, ад -20°C да 40°C, значэнне dn/dT пластыкавага матэрыялу складае ад -8 да -15X10^–5/°C, у той час як для шклянога матэрыялу NBK7, наадварот, значэнне складае 3X10^–6/°C.

• Прапускальнасць

Прапускальнасць

Зыходзячы з гэтага малюнка, большасць аптычных пластыкаў маюць прапусканне больш за 90% у бачным дыяпазоне святла; яны таксама маюць добрую прапускальнасць для інфрачырвоных дыяпазонаў 850 нм і 940 нм, якія распаўсюджаны ў бытавой электроніцы. Прапусканне пластыкавых матэрыялаў таксама будзе з часам да пэўнай ступені зніжацца. Асноўная прычына ў тым, што пластык паглынае ультрафіялетавыя прамяні сонца, і малекулярны ланцуг разрываецца, дэградуе і зшываецца, што прыводзіць да змяненняў фізічных і хімічных уласцівасцей. Найбольш відавочным макраскапічным праяўленнем з'яўляецца пажаўценне пластыкавага матэрыялу.

• Падвойнае праламленне пры стрэсе

Рэфракцыя крышталіка

Падвойнае праламленне пад напружаннем (Двухпраламленне) — гэта аптычная ўласцівасць матэрыялаў. Паказчык праламлення матэрыялаў звязаны са станам палярызацыі і кірункам распаўсюджвання падаючага святла. Матэрыялы дэманструюць розныя паказчыкі праламлення для розных станаў палярызацыі. Для некаторых сістэм гэта адхіленне паказчыка праламлення вельмі малое і не мае вялікага ўплыву на сістэму, але для некаторых спецыяльных аптычных сістэм гэтага адхілення дастаткова, каб выклікаць сур'ёзнае пагаршэнне прадукцыйнасці сістэмы.

Самі пластыкавыя матэрыялы не валодаюць анізатропнымі ўласцівасцямі, але ліццё пластыка пад ціскам прывядзе да падвойнага праламлення напружанняў. Асноўнай прычынай гэтага з'яўляецца напружанне, якое ўзнікае падчас ліцця пад ціскам, і размяшчэнне макрамалекул пластыка пасля астуджэння. Напружанне звычайна сканцэнтравана паблізу адтуліны для ўпырску, як паказана на малюнку ніжэй.

Агульны прынцып праектавання і вытворчасці заключаецца ў мінімізацыі падвойнага праламлення пад напружаннем у аптычнай эфектыўнай плоскасці, што патрабуе разумнай канструкцыі лінзы, формы для ліцця пад ціскам і вытворчых параметраў. Сярод некалькіх матэрыялаў матэрыялы PC больш схільныя да падвойнага праламлення пад напружаннем (прыкладна ў 10 разоў больш, чым матэрыялы PMMA), а матэрыялы COP, COC і PMMA маюць меншае падвойнае праламленне пад напружаннем.