eng
Выпуск #1/2025
М. В. Агринский, В. М. Волынкин, Д. Г. Откупман
Нестандартные материалы для создания оптических систем
Нестандартные материалы для создания оптических систем
Просмотры: 1717
DOI: 10.22184/1993-7296.FRos.2025.19.1.40.48
С развитием оптических технологий повышаются требования к качеству оптотехнической продукции и возникает потребность в создании новых оптических материалов, способных улучшить параметры и характеристики оптических систем, такие как прозрачность, легкость, прочность, устойчивость к внешним воздействиям и экономическая эффективность. В работе рассмотрены некоторые нетрадиционные оптические материалы и их практическое применение.
С развитием оптических технологий повышаются требования к качеству оптотехнической продукции и возникает потребность в создании новых оптических материалов, способных улучшить параметры и характеристики оптических систем, такие как прозрачность, легкость, прочность, устойчивость к внешним воздействиям и экономическая эффективность. В работе рассмотрены некоторые нетрадиционные оптические материалы и их практическое применение.
Теги: adhesives for optical components crystals gels liquids polymers radiation-resistant materials thermoplastics thermosets гели жидкости клеи для оптических деталей кристаллы полимеры радиационно-стойкие материалы термопласты термореакты
Нестандартные материалы
для создания оптических систем
М. В. Агринский 1, В. М. Волынкин 2, Д. Г. Откупман 3
1. «Оптико-механическое конструкторское бюро «АСТРОН», Московская область, г. Лыткарино
2. «НПО Государственный оптический институт им. С. И. Вавилова», г. Санкт-Петербург
3. «Московский государственный университет геодезии и картографии» (МИИГАиК), г. Москва
С развитием оптических технологий повышаются требования к качеству оптотехнической продукции и возникает потребность в создании новых оптических материалов, способных улучшить параметры и характеристики оптических систем, такие как прозрачность, легкость, прочность, устойчивость к внешним воздействиям и экономическая эффективность. В работе рассмотрены некоторые нетрадиционные оптические материалы и их практическое применение.
Ключевые слова: полимеры, термореакты, термопласты, гели, радиационно-стойкие материалы, жидкости, клеи для оптических деталей, кристаллы
Статья получена: 27.12.2024
Статья принята: 31.01.2025
Введение
Оптические материалы имеют важное значение в разработке современных оптических систем. В основном, для преломляющих сред, используются стекло и кристаллы, но с развитием науки и технологий возникает необходимость в создании новых, нетрадиционных оптических материалов. Значение разработки и применения таких материалов для оптических систем трудно переоценить. В условиях стремительного технологического прогресса и возрастающих требований к производительности оптических систем новые материалы становятся ключевым фактором, способствующим развитию. Материалы, обладающие выгодными свойствами, не только повышают качество существующих решений, но и открывают новые возможности для инноваций и научных исследований.
Термореактивные оптические полимерные композиты (термореакты)
В отличие от оптических стекол и кристаллов полимерные материалы обладают более низкой стоимостью, меньшей плотностью и высокой ударопрочностью. Производство деталей из органического стекла осуществляется с использованием высокоэффективных и экономичных технологий.
В целях расширения каталога полимерных оптических материалов для проектирования ахроматических объективов был создан полимер оптический эпоксидный (ПОЭ) [1]. Материал состоит из эпоксидной смолы, декалита 6, дибутилового эфира себациновой кислоты, оксибензофенона, низкомолекулярного полиамида, 1‑йоднафталина 10. Измеренные показатели преломления: nF′ = 1,56662; ne = 1,55852; nD = 1,55491; nC′ = 1,55148. Область прозрачности разработанного материала и его внешний вид показаны на рис. 1. На основе ПОЭ рассчитан объектив-ахромат [2].
Термопластичные оптические полимеры (термопласты)
Синтезирован ряд термопластичных (термопластных) оптических материалов (ТОМ) с заданным ходом дисперсионной кривой, характеристики которых представлены в табл. 1. Для полученных ТОМ – коэффициент отражения преломляющей поверхности не более 0,06 (6%); однородность не ниже 3; ослабление не ниже 2; бессвильность не ниже 3Б; пузырность не ниже 3В; интегральный коэффициент светопропускания в слое толщиной 2 мм не менее 0,85.
ТОМ с наименьшим показателем преломления из представленных – это продукт конденсации эпоксидно-диановой смолы ЭД‑22 с диглицидиловым эфиром 1,4 бутандиола и дибутилового эфира себациновой кислоты при температуре 60 °C в течение 8 часов. В качестве отвердителя использовались полиоксипропиленамины.
ТОМ с наибольшим показателем преломления из представленных – это продукт конденсации эпихлоргидрина с тетрабромдифенилолпропаном при температуре 90 °C в течение 20 часов. В качестве отвердителя использовались продукты взаимодействия полимеризованных жирных кислот, растительных масел и полиэтиленполиаминов.
На основе некоторых полученных материалов рассчитан объектив-апохромат [3].
Гелеобразные оптические среды (гели)
Синтезирован ряд гелеобразных оптических сред (ГОС) с заданным ходом дисперсионной кривой, характеристики которых представлены в табл. 2. Для полученных ГОС – коэффициент отражения преломляющей поверхности не более 0,05 (5%); однородность не ниже 4; ослабление не ниже 3; бессвильность не ниже 3Б; пузырность не ниже 3В; интегральный коэффициент светопропускания в слое толщиной 2 мм не менее 0,85.
ГОС с наименьшим показателем преломления из представленных – это перфторгексиловый спирт после фильтрации через бумажный фильтр «синяя лента», в котором растворен поливинилпирролидон до образования геля.
ГОС с наибольшим показателем преломления из представленных – это раствор поливинилбутираля в циклогексаноне при температуре 60 °C в течение 4 часов. Далее фильтрация через бумажный фильтр «белая лента» и введение поливинилпирролидона до образования геля. На рис. 2 показана диаграмма Аббе nd (νd) представленных в табл. 1–2 материалов.
Оптические материалы с повышенной радиационной устойчивостью
Для проектирования объективов-апохроматов с повышенными требованиями к радиационной нагрузке (радиационно-оптической устойчивостью к γ-излучению дозами 106 Р) была создана пара материалов: 1) ГОС на основе органосилоксанов, которая получается при гидролизной поликонденсации дихлорполиорганосилоксанов; 2) ТОМ, полученный путем очистки эпоксидной смолы от соли, образующейся при синтезе. Температурный коэффициент показателя преломления спектральной линии D dn / dt = 3 · 10–5 K−1. Технические характеристики материалов представлены в табл. 3.
На основе разработанных материалов выполнены расчеты оптических схем объективов [4, 5]. В оптических системах, где применяются гели и термопласты, важной конструктивной особенностью для надежного удержания формы элементов является необходимость их размещения внутри как минимум трехлинзовой склейки из твердых материалов по бокам. Пример такой компоновки в радиационно стойком объективе изображен на рис. 3, где ГОС-Р и ТОМ-Р располагаются между линзами из стекла ТК216.
Оптические жидкости
Синтезированы жидкие оптические среды (ЖОС) с «особым» ходом дисперсии (осободисперсионные) [6] для эффективной коррекции хроматических аберраций, т. к. применение ЖОС в объективах позволяет получить апохроматическую аберрационную коррекцию в 1,5–2 раза большем спектральном диапазоне по сравнению со стеклянными аналогами. Кроме того, в ЖОС не наблюдается двойное лучепреломление, отсутствуют свили и мелкозернистые неоднородности. Область прозрачности ЖОС – Δλ ≈ 0,4÷1 мкм. Конструктивно ЖОС полностью заполняют герметически замкнутый объем между оптическими элементами в твердом фазовом состоянии.
Технические характеристики материалов представлены в табл. 4. ЖОС с показателями преломления более 1,5 описаны в [7, 8]. На рис. 4 показана диаграмма зависимости относительной частной дисперсии, P = , от коэффициента дисперсии, ν = , для полученных ЖОС. С использованием некоторых представленных ЖОС созданы оптические системы [9–12].
Оптический клей
Получен эластичный оптический клей, включающий основу и отвердитель: полиоксипропиленамин и жидкую фотоустойчивую присадку 2‑окси‑4‑алкокси бензофенон. В качестве основы используется смесь эпоксидиановой смолы УП 631 и диглицедилового эфира 1,4‑бутандиола. Клей может быть использован для склеивания оптических деталей, в частности, при склеивании очковых линз. При использовании рассматриваемого клея снижается френелевское отражение, а также увеличивается пропускание и фотоустойчивость при одновременном повышении защиты глаз от опасного УФ-излучения [13]. Очевидно, что использование склейки в качестве очковой линзы позволяет эффективнее устранять аберрации. В качестве примера для сравнения это продемонстрировано на рис. 5.
Кристаллы на отражение
Нестандартно можно использовать и уже давно применяемые в оптических системах материалы. Так, например, по результатам измерения отражательной способности лейкосапфира (монокристаллический оптический сапфир, Al2O3) выяснилась его достаточно хорошая способность отражать ИК-излучение (рис. 6).
Исходя из этой особенности, на основе лейкосапфира можно создавать двухспектральные объективы для одновременной работы в видимом и ИК-излучении. На рис. 7 показан такой зеркально-линзовый объектив, где лейкосапфир одновременно является преломляющим (линзой) и отражающим (зеркалом) элементом оптической системы.
Заключение
Представлены различные нетрадиционные оптические материалы, разработанные с использованием новых составов и технологий, обладающие уникальными свойствами: термореакты, термопласты, гели, жидкости и клеи. Описаны некоторые области нетипичного применения материалов. Указано их практическое применение в оптических системах.
REFERENCES
Agrinsky M. V., Otkupman D. G., Popov V. K. Creation and application of polymer optical material based on epoxy resin. Proceedings of the XXVII International Scientific and Technical Conference on Photoelectronics and Night Vision Devices. – M.: JSC «NPO «Orion», 2024; 384–385. DOI: 10.51368/978‑5‑94836‑696‑8‑2024‑384.
Агринский М. В., Откупман Д. Г., Попов В. К. Создание и применение полимерного оптического материала на основе эпоксидной смолы. Материалы XXVII Международной научно-технической конференции по фотоэлектронике и приборам ночного видения. – М.: АО «НПО «Орион». 2024; 384–385. DOI: 10.51368/978‑5‑94836‑696‑8‑2024‑384.
RU patent 228286 U1. Lens for the visible and near IR spectrum region: 2024116453 / Agrinsky M. V., Otkupman D. G.; declared 15.06.2024; published 21.08.2024, Bulletin No. 24. 8 p.
Объектив для видимой и ближней ИК-области спектра: пат. 228286 U1 РФ. № 2024116453 / Агринский М. В., Откупман Д. Г.; заявл. 15.06.2024; опубл. 21.08.2024, Бюл. № 24. 8 с.
Agrinsky M. V., Agrinsky N. N., Otkupman D. G., Popov V. K. Creation and application of optical thermoplastics with a given dispersion curve. Russian Forum “Microelectronics 2023”. 9th Scientific Conference “Electronic components and microelectronic modules”. Collection of abstracts. – M.: TEKHNOSPHERE, 2023. – P. 644–645.
Агринский М. В., Агринский Н. Н., Откупман Д. Г., Попов В. К. Создание и применение оптических термопластов с заданным ходом дисперсионной кривой. Российский форум «Микроэлектроника 2023». 9‑я Научная конференция «ЭКБ и микроэлектронные модули». Сборник тезисов. – М.: ТЕХНОСФЕРА, 2023. – С. 644–645.
Agrinskiy M., Volynkin V., Startsev V., Sharov A. Design and application of unconventional optical materials with enhanced radiation hardness. Journal of Optical Technology. 2020;87(6):323–325. DOI: 10.1364/JOT.87.000323.
Агринский М. В., Волынкин В. М., Старцев В. В., Шаров А. А. Создание и применение нетрадиционных оптических материалов с повышенной радиационной устойчивостью. Оптический журнал. 2020; 87(5): 96–99.
DOI: 10.17586/1023‑5086‑2020‑87‑05‑96‑99.
Agrinsky M. V., Startsev V. V., Sharov A. A. Design of microlenses based on created gel-like and thermoplastic optical materials and developed technology for manufacturing lenses from them. XXVI International Scientific and Technical Conference on Photoelectronics and Night Vision Devices: Abstracts of Reports. – M.: JSC «NPO «Orion», 2022. – P. 123–124. DOI 10.51368/978-5-7164-1173-9-2022-123.
Агринский М. В., Старцев В. В., Шаров А. А. Проектирование микрообъективов на основе созданных гелеобразных и термопластных оптических материалов и разработанной технологии изготовления из них линз. XXVI Международная научно-техническая конференция по фотоэлектронике и приборам ночного видения: тезисы докладов. – М.: АО «НПО «Орион», 2022. – С. 123–124. DOI: 10.51368/978-5-7164-1173-9-2022-123.
Petrovsky G. T., Tokarev A. A., Volynkin V. M., Agrinsky M. V. Creation and application of liquid optical media with a special dispersion behavior. Reports of the USSR Academy of Sciences. 1988; 302(1): 95–98.
Петровский Г. Т., Токарев А. А., Волынкин В. М., Агринский М. В. Создание и применение жидких оптических сред с особым ходом. Доклады АН СССР. 1988; 302(1):95–98.
RU patent 2804311 C1 Liquid optical medium with a special dispersion course. No. 2022131553 / Agrinsky M. V., Volynkin V. M., Klimkin N. A., Mikaelyan I. R.; declared 02.12.2022; published 27.09.2023, Bulletin No. 27. 5 p.
Жидкая оптическая среда с особым ходом дисперсии: пат. 2804311 C1 Рос. Федерация. № 2022131553 / Агринский М. В., Волынкин В. М., Климкин Н. А., Микаелян И. Р.; заявл. 02.12.2022; опубл. 27.09.2023, Бюл. № 27. 5 с.
RU patent 2794721 C1 Liquid optical medium Russian Federation. No. 2022129041 / Vlasova Yu. A.; declared 09.11.2022; published 24.04.2023, Bulletin No. 12;4 p
Жидкая оптическая среда: пат. 2794721 C1 Рос. Федерация. № 2022129041 / Власова Ю. А.; заявл. 09.11.2022; опубл. 24.04.2023, Бюл. № 12. 4 с.
Agrinsky M. V., Golitsyn A. V., Startsev V. V. Design an optical system for a hyperspectral camera applying optical fluids with a “special” dispersion path. Photonics Russia. 2018; 12(8–76):794–800. DOI: 10.22184/1993-7296.2018.12.8.794.800.
Агринский М. В., Голицын А. В., Старцев В. В. Проектирование оптической системы для гиперспектральной камеры с применением оптических жидких сред с «особым» ходом дисперсии. Фотоника. 2018; 12(8–76):794–800. DOI: 10.22184/1993–7296.2018.12.8.794.800.
Agrinsky M. V., Golitsyn A. V., Startsev V. V. Creation of a hyperspectral lens using optical liquid media. Collection of works of the X International Conference “Fundamental Problems of Optics – 2018”: Collection of works of the X International Conference. – St. Petersburg: ITMO University. 2018; 411–413.
Агринский М. В., Голицын А. В., Старцев В. В. Создание гиперспектрального объектива с применением оптических жидких сред. Сборник трудов X Международной конференции «Фундаментальные проблемы оптики – 2018»: Сборник трудов X Международной конференции. – СПб: Университет ИТМО, 2018. – С. 411–413.
Agrinsky M. V., Golitsyn A. V., Startsev V. V. Hyperspectral camera using optical liquid media with a “special” dispersion course. VIII International Conference on Photonics and Information Optics: collection of scientific papers. – M.: NRNU “MEPhI”. 2019; 389–390.
Агринский М. В., Голицын А. В., Старцев В. В. Гиперспектральная камера с применением оптических жидких сред с «особым» ходом дисперсии. VIII Международная конференция по фотонике и информационной оптике: сборник научных трудов. – М.: НИЯУ «МИФИ», 2019. – С. 389–390.
RU patent 214866 U1. Wide-spectrum objective with liquid lenses. No. 2022127522 / Golitsyn A. V., Fedyakov A. V.; declared 24.10.2022; published 17.11.2022, Bulletin No. 32. 8 p.
Широкоспектральный объектив с жидкостными линзами: пат. 214866 U1 Рос. Федерация. № 2022127522 / Голицын А. В., Федяков А. В.; заявл. 24.10.2022; опубл. 17.11.2022, Бюл. № 32. 8 с.
RU patent 2819446 C2. Optical adhesive No. 2022127971 / Akateva M. A., Bespamyatnov D. A., Bugaev A. S., Golikov I. P.; declared 28.10.2022; published 21.05.2024, Bulletin No. 13. 6 p.
Оптический клей: пат. 2819446 C2 РФ. № 2022127971 / Акатьева М. А., Беспамятнов Д. А., Бугаев А. С., Голиков И. П.; заявл. 28.10.2022; опубл. 21.05.2024, Бюл. № 13. 6 с.
ВКЛАД ЧЛЕНОВ
АВТОРСКОГО КОЛЛЕКТИВА
Все авторы внесли свой вклад в концепцию и дизайн исследования.
КОНФЛИКТ ИНТЕРЕСОВ
Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.
АВТОРЫ
Агринский Михаил Владимирович,
заместитель генерального директора по НИОКР, АО «Оптико-механическое конструкторское бюро «АСТРОН», Московская область, г. Лыткарино, Россия.
magr829@yandex.ru, +7 985 987-18-93
ORCID: 0000-0001-9692-7836
Волынкин Валерий Михайлович,
к. хим. н., старший научный сотрудник, АО «НПО Государственный оптический институт им. С. И. Вавилова», Санкт-Петербург, Россия.
vvolynkin@yandex.ru
ORCID: 0000-0002-6325-1507
Scopus ID: 6601999426
РИНЦ ID: 151354
Откупман Дмитрий Григорьевич,
аспирант кафедры прикладной оптики, старший преподаватель кафедры оптико-электронных приборов, ФГБОУ ВО «Московский государственный университет геодезии и картографии» (МИИГАиК), Москва, Россия.
odvk@ya.ru, +7 916 620-07-08
ORCID: 0000-0003-0054-3155
Scopus ID: 57296706300
Web of Science ResearcherID: AAC‑2048-2022
РИНЦ ID: 1025768
для создания оптических систем
М. В. Агринский 1, В. М. Волынкин 2, Д. Г. Откупман 3
1. «Оптико-механическое конструкторское бюро «АСТРОН», Московская область, г. Лыткарино
2. «НПО Государственный оптический институт им. С. И. Вавилова», г. Санкт-Петербург
3. «Московский государственный университет геодезии и картографии» (МИИГАиК), г. Москва
С развитием оптических технологий повышаются требования к качеству оптотехнической продукции и возникает потребность в создании новых оптических материалов, способных улучшить параметры и характеристики оптических систем, такие как прозрачность, легкость, прочность, устойчивость к внешним воздействиям и экономическая эффективность. В работе рассмотрены некоторые нетрадиционные оптические материалы и их практическое применение.
Ключевые слова: полимеры, термореакты, термопласты, гели, радиационно-стойкие материалы, жидкости, клеи для оптических деталей, кристаллы
Статья получена: 27.12.2024
Статья принята: 31.01.2025
Введение
Оптические материалы имеют важное значение в разработке современных оптических систем. В основном, для преломляющих сред, используются стекло и кристаллы, но с развитием науки и технологий возникает необходимость в создании новых, нетрадиционных оптических материалов. Значение разработки и применения таких материалов для оптических систем трудно переоценить. В условиях стремительного технологического прогресса и возрастающих требований к производительности оптических систем новые материалы становятся ключевым фактором, способствующим развитию. Материалы, обладающие выгодными свойствами, не только повышают качество существующих решений, но и открывают новые возможности для инноваций и научных исследований.
Термореактивные оптические полимерные композиты (термореакты)
В отличие от оптических стекол и кристаллов полимерные материалы обладают более низкой стоимостью, меньшей плотностью и высокой ударопрочностью. Производство деталей из органического стекла осуществляется с использованием высокоэффективных и экономичных технологий.
В целях расширения каталога полимерных оптических материалов для проектирования ахроматических объективов был создан полимер оптический эпоксидный (ПОЭ) [1]. Материал состоит из эпоксидной смолы, декалита 6, дибутилового эфира себациновой кислоты, оксибензофенона, низкомолекулярного полиамида, 1‑йоднафталина 10. Измеренные показатели преломления: nF′ = 1,56662; ne = 1,55852; nD = 1,55491; nC′ = 1,55148. Область прозрачности разработанного материала и его внешний вид показаны на рис. 1. На основе ПОЭ рассчитан объектив-ахромат [2].
Термопластичные оптические полимеры (термопласты)
Синтезирован ряд термопластичных (термопластных) оптических материалов (ТОМ) с заданным ходом дисперсионной кривой, характеристики которых представлены в табл. 1. Для полученных ТОМ – коэффициент отражения преломляющей поверхности не более 0,06 (6%); однородность не ниже 3; ослабление не ниже 2; бессвильность не ниже 3Б; пузырность не ниже 3В; интегральный коэффициент светопропускания в слое толщиной 2 мм не менее 0,85.
ТОМ с наименьшим показателем преломления из представленных – это продукт конденсации эпоксидно-диановой смолы ЭД‑22 с диглицидиловым эфиром 1,4 бутандиола и дибутилового эфира себациновой кислоты при температуре 60 °C в течение 8 часов. В качестве отвердителя использовались полиоксипропиленамины.
ТОМ с наибольшим показателем преломления из представленных – это продукт конденсации эпихлоргидрина с тетрабромдифенилолпропаном при температуре 90 °C в течение 20 часов. В качестве отвердителя использовались продукты взаимодействия полимеризованных жирных кислот, растительных масел и полиэтиленполиаминов.
На основе некоторых полученных материалов рассчитан объектив-апохромат [3].
Гелеобразные оптические среды (гели)
Синтезирован ряд гелеобразных оптических сред (ГОС) с заданным ходом дисперсионной кривой, характеристики которых представлены в табл. 2. Для полученных ГОС – коэффициент отражения преломляющей поверхности не более 0,05 (5%); однородность не ниже 4; ослабление не ниже 3; бессвильность не ниже 3Б; пузырность не ниже 3В; интегральный коэффициент светопропускания в слое толщиной 2 мм не менее 0,85.
ГОС с наименьшим показателем преломления из представленных – это перфторгексиловый спирт после фильтрации через бумажный фильтр «синяя лента», в котором растворен поливинилпирролидон до образования геля.
ГОС с наибольшим показателем преломления из представленных – это раствор поливинилбутираля в циклогексаноне при температуре 60 °C в течение 4 часов. Далее фильтрация через бумажный фильтр «белая лента» и введение поливинилпирролидона до образования геля. На рис. 2 показана диаграмма Аббе nd (νd) представленных в табл. 1–2 материалов.
Оптические материалы с повышенной радиационной устойчивостью
Для проектирования объективов-апохроматов с повышенными требованиями к радиационной нагрузке (радиационно-оптической устойчивостью к γ-излучению дозами 106 Р) была создана пара материалов: 1) ГОС на основе органосилоксанов, которая получается при гидролизной поликонденсации дихлорполиорганосилоксанов; 2) ТОМ, полученный путем очистки эпоксидной смолы от соли, образующейся при синтезе. Температурный коэффициент показателя преломления спектральной линии D dn / dt = 3 · 10–5 K−1. Технические характеристики материалов представлены в табл. 3.
На основе разработанных материалов выполнены расчеты оптических схем объективов [4, 5]. В оптических системах, где применяются гели и термопласты, важной конструктивной особенностью для надежного удержания формы элементов является необходимость их размещения внутри как минимум трехлинзовой склейки из твердых материалов по бокам. Пример такой компоновки в радиационно стойком объективе изображен на рис. 3, где ГОС-Р и ТОМ-Р располагаются между линзами из стекла ТК216.
Оптические жидкости
Синтезированы жидкие оптические среды (ЖОС) с «особым» ходом дисперсии (осободисперсионные) [6] для эффективной коррекции хроматических аберраций, т. к. применение ЖОС в объективах позволяет получить апохроматическую аберрационную коррекцию в 1,5–2 раза большем спектральном диапазоне по сравнению со стеклянными аналогами. Кроме того, в ЖОС не наблюдается двойное лучепреломление, отсутствуют свили и мелкозернистые неоднородности. Область прозрачности ЖОС – Δλ ≈ 0,4÷1 мкм. Конструктивно ЖОС полностью заполняют герметически замкнутый объем между оптическими элементами в твердом фазовом состоянии.
Технические характеристики материалов представлены в табл. 4. ЖОС с показателями преломления более 1,5 описаны в [7, 8]. На рис. 4 показана диаграмма зависимости относительной частной дисперсии, P = , от коэффициента дисперсии, ν = , для полученных ЖОС. С использованием некоторых представленных ЖОС созданы оптические системы [9–12].
Оптический клей
Получен эластичный оптический клей, включающий основу и отвердитель: полиоксипропиленамин и жидкую фотоустойчивую присадку 2‑окси‑4‑алкокси бензофенон. В качестве основы используется смесь эпоксидиановой смолы УП 631 и диглицедилового эфира 1,4‑бутандиола. Клей может быть использован для склеивания оптических деталей, в частности, при склеивании очковых линз. При использовании рассматриваемого клея снижается френелевское отражение, а также увеличивается пропускание и фотоустойчивость при одновременном повышении защиты глаз от опасного УФ-излучения [13]. Очевидно, что использование склейки в качестве очковой линзы позволяет эффективнее устранять аберрации. В качестве примера для сравнения это продемонстрировано на рис. 5.
Кристаллы на отражение
Нестандартно можно использовать и уже давно применяемые в оптических системах материалы. Так, например, по результатам измерения отражательной способности лейкосапфира (монокристаллический оптический сапфир, Al2O3) выяснилась его достаточно хорошая способность отражать ИК-излучение (рис. 6).
Исходя из этой особенности, на основе лейкосапфира можно создавать двухспектральные объективы для одновременной работы в видимом и ИК-излучении. На рис. 7 показан такой зеркально-линзовый объектив, где лейкосапфир одновременно является преломляющим (линзой) и отражающим (зеркалом) элементом оптической системы.
Заключение
Представлены различные нетрадиционные оптические материалы, разработанные с использованием новых составов и технологий, обладающие уникальными свойствами: термореакты, термопласты, гели, жидкости и клеи. Описаны некоторые области нетипичного применения материалов. Указано их практическое применение в оптических системах.
REFERENCES
Agrinsky M. V., Otkupman D. G., Popov V. K. Creation and application of polymer optical material based on epoxy resin. Proceedings of the XXVII International Scientific and Technical Conference on Photoelectronics and Night Vision Devices. – M.: JSC «NPO «Orion», 2024; 384–385. DOI: 10.51368/978‑5‑94836‑696‑8‑2024‑384.
Агринский М. В., Откупман Д. Г., Попов В. К. Создание и применение полимерного оптического материала на основе эпоксидной смолы. Материалы XXVII Международной научно-технической конференции по фотоэлектронике и приборам ночного видения. – М.: АО «НПО «Орион». 2024; 384–385. DOI: 10.51368/978‑5‑94836‑696‑8‑2024‑384.
RU patent 228286 U1. Lens for the visible and near IR spectrum region: 2024116453 / Agrinsky M. V., Otkupman D. G.; declared 15.06.2024; published 21.08.2024, Bulletin No. 24. 8 p.
Объектив для видимой и ближней ИК-области спектра: пат. 228286 U1 РФ. № 2024116453 / Агринский М. В., Откупман Д. Г.; заявл. 15.06.2024; опубл. 21.08.2024, Бюл. № 24. 8 с.
Agrinsky M. V., Agrinsky N. N., Otkupman D. G., Popov V. K. Creation and application of optical thermoplastics with a given dispersion curve. Russian Forum “Microelectronics 2023”. 9th Scientific Conference “Electronic components and microelectronic modules”. Collection of abstracts. – M.: TEKHNOSPHERE, 2023. – P. 644–645.
Агринский М. В., Агринский Н. Н., Откупман Д. Г., Попов В. К. Создание и применение оптических термопластов с заданным ходом дисперсионной кривой. Российский форум «Микроэлектроника 2023». 9‑я Научная конференция «ЭКБ и микроэлектронные модули». Сборник тезисов. – М.: ТЕХНОСФЕРА, 2023. – С. 644–645.
Agrinskiy M., Volynkin V., Startsev V., Sharov A. Design and application of unconventional optical materials with enhanced radiation hardness. Journal of Optical Technology. 2020;87(6):323–325. DOI: 10.1364/JOT.87.000323.
Агринский М. В., Волынкин В. М., Старцев В. В., Шаров А. А. Создание и применение нетрадиционных оптических материалов с повышенной радиационной устойчивостью. Оптический журнал. 2020; 87(5): 96–99.
DOI: 10.17586/1023‑5086‑2020‑87‑05‑96‑99.
Agrinsky M. V., Startsev V. V., Sharov A. A. Design of microlenses based on created gel-like and thermoplastic optical materials and developed technology for manufacturing lenses from them. XXVI International Scientific and Technical Conference on Photoelectronics and Night Vision Devices: Abstracts of Reports. – M.: JSC «NPO «Orion», 2022. – P. 123–124. DOI 10.51368/978-5-7164-1173-9-2022-123.
Агринский М. В., Старцев В. В., Шаров А. А. Проектирование микрообъективов на основе созданных гелеобразных и термопластных оптических материалов и разработанной технологии изготовления из них линз. XXVI Международная научно-техническая конференция по фотоэлектронике и приборам ночного видения: тезисы докладов. – М.: АО «НПО «Орион», 2022. – С. 123–124. DOI: 10.51368/978-5-7164-1173-9-2022-123.
Petrovsky G. T., Tokarev A. A., Volynkin V. M., Agrinsky M. V. Creation and application of liquid optical media with a special dispersion behavior. Reports of the USSR Academy of Sciences. 1988; 302(1): 95–98.
Петровский Г. Т., Токарев А. А., Волынкин В. М., Агринский М. В. Создание и применение жидких оптических сред с особым ходом. Доклады АН СССР. 1988; 302(1):95–98.
RU patent 2804311 C1 Liquid optical medium with a special dispersion course. No. 2022131553 / Agrinsky M. V., Volynkin V. M., Klimkin N. A., Mikaelyan I. R.; declared 02.12.2022; published 27.09.2023, Bulletin No. 27. 5 p.
Жидкая оптическая среда с особым ходом дисперсии: пат. 2804311 C1 Рос. Федерация. № 2022131553 / Агринский М. В., Волынкин В. М., Климкин Н. А., Микаелян И. Р.; заявл. 02.12.2022; опубл. 27.09.2023, Бюл. № 27. 5 с.
RU patent 2794721 C1 Liquid optical medium Russian Federation. No. 2022129041 / Vlasova Yu. A.; declared 09.11.2022; published 24.04.2023, Bulletin No. 12;4 p
Жидкая оптическая среда: пат. 2794721 C1 Рос. Федерация. № 2022129041 / Власова Ю. А.; заявл. 09.11.2022; опубл. 24.04.2023, Бюл. № 12. 4 с.
Agrinsky M. V., Golitsyn A. V., Startsev V. V. Design an optical system for a hyperspectral camera applying optical fluids with a “special” dispersion path. Photonics Russia. 2018; 12(8–76):794–800. DOI: 10.22184/1993-7296.2018.12.8.794.800.
Агринский М. В., Голицын А. В., Старцев В. В. Проектирование оптической системы для гиперспектральной камеры с применением оптических жидких сред с «особым» ходом дисперсии. Фотоника. 2018; 12(8–76):794–800. DOI: 10.22184/1993–7296.2018.12.8.794.800.
Agrinsky M. V., Golitsyn A. V., Startsev V. V. Creation of a hyperspectral lens using optical liquid media. Collection of works of the X International Conference “Fundamental Problems of Optics – 2018”: Collection of works of the X International Conference. – St. Petersburg: ITMO University. 2018; 411–413.
Агринский М. В., Голицын А. В., Старцев В. В. Создание гиперспектрального объектива с применением оптических жидких сред. Сборник трудов X Международной конференции «Фундаментальные проблемы оптики – 2018»: Сборник трудов X Международной конференции. – СПб: Университет ИТМО, 2018. – С. 411–413.
Agrinsky M. V., Golitsyn A. V., Startsev V. V. Hyperspectral camera using optical liquid media with a “special” dispersion course. VIII International Conference on Photonics and Information Optics: collection of scientific papers. – M.: NRNU “MEPhI”. 2019; 389–390.
Агринский М. В., Голицын А. В., Старцев В. В. Гиперспектральная камера с применением оптических жидких сред с «особым» ходом дисперсии. VIII Международная конференция по фотонике и информационной оптике: сборник научных трудов. – М.: НИЯУ «МИФИ», 2019. – С. 389–390.
RU patent 214866 U1. Wide-spectrum objective with liquid lenses. No. 2022127522 / Golitsyn A. V., Fedyakov A. V.; declared 24.10.2022; published 17.11.2022, Bulletin No. 32. 8 p.
Широкоспектральный объектив с жидкостными линзами: пат. 214866 U1 Рос. Федерация. № 2022127522 / Голицын А. В., Федяков А. В.; заявл. 24.10.2022; опубл. 17.11.2022, Бюл. № 32. 8 с.
RU patent 2819446 C2. Optical adhesive No. 2022127971 / Akateva M. A., Bespamyatnov D. A., Bugaev A. S., Golikov I. P.; declared 28.10.2022; published 21.05.2024, Bulletin No. 13. 6 p.
Оптический клей: пат. 2819446 C2 РФ. № 2022127971 / Акатьева М. А., Беспамятнов Д. А., Бугаев А. С., Голиков И. П.; заявл. 28.10.2022; опубл. 21.05.2024, Бюл. № 13. 6 с.
ВКЛАД ЧЛЕНОВ
АВТОРСКОГО КОЛЛЕКТИВА
Все авторы внесли свой вклад в концепцию и дизайн исследования.
КОНФЛИКТ ИНТЕРЕСОВ
Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.
АВТОРЫ
Агринский Михаил Владимирович,
заместитель генерального директора по НИОКР, АО «Оптико-механическое конструкторское бюро «АСТРОН», Московская область, г. Лыткарино, Россия.
magr829@yandex.ru, +7 985 987-18-93
ORCID: 0000-0001-9692-7836
Волынкин Валерий Михайлович,
к. хим. н., старший научный сотрудник, АО «НПО Государственный оптический институт им. С. И. Вавилова», Санкт-Петербург, Россия.
vvolynkin@yandex.ru
ORCID: 0000-0002-6325-1507
Scopus ID: 6601999426
РИНЦ ID: 151354
Откупман Дмитрий Григорьевич,
аспирант кафедры прикладной оптики, старший преподаватель кафедры оптико-электронных приборов, ФГБОУ ВО «Московский государственный университет геодезии и картографии» (МИИГАиК), Москва, Россия.
odvk@ya.ru, +7 916 620-07-08
ORCID: 0000-0003-0054-3155
Scopus ID: 57296706300
Web of Science ResearcherID: AAC‑2048-2022
РИНЦ ID: 1025768
Отзывы читателей
