Способ получения оптических линз

Изобретение относится к технологии линз оптических систем для современных оптических и оптоэлектронных приборов, работающих в видимой и ИК-областях спектров, и может быть использовано при получении линз из лейкосапфира и других одноосных кристаллов. Техническим результатом изобретения является получение выпукло-вогнутых линз с минимальным двулучепреломлением, прозрачных в области 25000-2000 см^-1. Вогнуто-выпуклые заготовки изготавливают путем пластической деформации изгиба плоскопараллельных пластинок из Z-среза кристаллов Al₂O₃, которую проводят полусферическим пуансоном или пуансоном в виде сферического сегмента, а при последующих технологических операциях ось симметрии заготовки ориентируют по оптической оси изготавливаемой линзы. 1 табл.

 

Изобретение относится к технологии линз оптических систем для современных оптических и оптоэлектронных приборов, работающих в видимой и ИК-областях спектров, и может быть использовано при получении линз из лейкосапфира и других одноосных кристаллов.

Известен способ получения оптических деталей пресс-ковкой пластин моно- и поликристаллических материалов на основе твердых растворов оксидов магния и алюминия (см. Amer.Ceram.Soc.Bull., 1981, 60, N2, pp.255-256). Указанный способ не позволяет получать вогнуто-выпуклые линзы из оптических кристаллических сред с некубической структурой.

Наиболее близким к предлагаемому техническому решению является технология получения линз из Z-срезов кристаллов MgF₂ и Al₂О₃, которые подвергают пластической деформации изгиба. Однако указанный способ не обеспечивает минимализацию двулучепреломления, т.к. не учитывает условия центрирования и ориентировки заготовки оптической детали и готовой линзы (см. патент РФ №1773956, приоритет от 13.02.90, МПК С 30 В 33/00, 29/12, 29/20, опубл. 07.11.92).

Задачей предлагаемого технического решения является получение вогнуто-выпуклых линз с минимальным двулучепреломлением и прозрачных в области 25000-2000 см^-1.

Поставленная цель достигается тем, что в способе получения оптических линз, включающим изготовление выпукло-вогнутых заготовок путем пластической деформации изгиба плоскопараллельных пластин, в отличие от прототипа, пластическую деформацию изгиба осуществляют полусферическим пуансоном или пуансоном в виде сегмента сферы, а при последующих технологических операциях (шлифовке, тонкой шлифовке и полировке) ось симметрии заготовки и оптическая ось линзы должны совпадать между собой.

Существенным отличием заявляемого способа является использование полусферического пуансона или пуансона в виде сегмента сферы при пластической деформации изгиба и совмещении оси симметрии заготовки с оптической оси линзы.

Сущность изобретения заключается в следующем:

Монокристаллы Al₂О₃, т.е. лейкосапфир - кристаллическая среда, обладающая ценными оптическими свойствами и уникальным их сочетанием, является оптически одноосным кристаллом.

В таких кристаллах существует единственное направление, при распространении вдоль которого луч света не разлагается на два - обыкновенный и необыкновенный, характеризующихся показателями преломления n_o и n_e соответственно. Это направление является оптической осью кристалла, а плоскопараллельная пластинка, перпендикулярная этой оси, называется пластинкой Z-среза.

Для получения линзы без двулучепреломления для параллельного пучка света недостаточно пластической деформации изгиба. В данном случае, изгиб пластины обеспечивает строго веерообразное расположение оптических осей, но не минимизирует двулучепреломление из-за возникновения асимметрии при изготовлении линзы. Это ограничивает использование данного уникального материала, обладающего широкой спектральной областью прозрачности и высокими значениями показателя преломления, для изготовления вогнуто-выпуклых линз, используемых в сигнальных оптических системах.

Отмеченный недостаток устраняется тем, что пластическую деформацию изгиба проводят полусферическим пуансоном или пуансоном в виде сегмента сферы, и далее ось симметрии заготовки и оптическая ось линзы должны совпадать между собой. В результате пластической деформации полусферическим пуансоном или сферическим сегментом происходит разворот оптических осей вдоль радиусов полусферы и далее при получении оптического качества поверхностей, совмещая или ориентируя ось симметрии заготовки и оптической оси линзы, получается линза с радиальной направленностью оптических осей в линзе. Луч света, падающий на наружную поверхность линзы, пройдет вдоль радиальных оптических осей без двулучепреломления.

В качестве примера были получены вогнуто-выпуклые линзы из лейкосапфира диаметром 46, 80 и 120 мм. Полученные линзы имели следующие характеристики. Данные сведены в таблицу.

Таблица
№	Радиус (мм) и форма пуансона	Диаметр линзы (мм)	Отклонение (град) оси симметрии заготовки от оптич. оси линзы	Сила линзы	Двулучепреломление
1	15,0 полусфера	46,0	0	Положит.	Отсутствует
2	15,0 полусфера	46,0	15	Положит.	Есть
3	переменный параболоид	46,0	0	Положит.	Есть
4	32,5 полусфера	80,0	0	Положит.	Отсутствует
5	32,5 полусфера	80,0	10	Положит.	Есть
6	130,0 сегмент сферы	80,0	0	Положит.	Отсутствует
7	130,0 сегмент сферы	80,0	20	Положит.	Есть
8	50,0 полусфера	120,0	0	Положит.	Отсутствует
9	50,0 полусфера	120,0	5	Нулевая	Есть

Как видно из таблицы, при пластической деформации изгиба полусферическим пуансоном или пуансоном в виде сегмента сферы и совмещении оси симметрии заготовки и оптической оси линзы между собой получаем вогнуто-выпуклые линзы без двулучепреломления.

Способ получения оптических линз, включающий изготовление выпукло-вогнутых заготовок путем пластической деформации изгиба плоскопараллельных пластинок из Z-среза кристаллов Al₂О₃, отличающийся тем, что осуществляют пластическую деформацию изгиба, которую проводят полусферическим пуансоном или пуансоном в виде сферического сегмента и ориентируют ось симметрии заготовки так, чтобы она совпала с оптической осью линзы при последующих технологических операциях.