Optik endüstrisi, ışığın özellikleri ve hareketiyle ilgili geniş bir uygulama yelpazesini kapsar. Gözlük ve kamera lenslerinden fiber optiğe kadar, optik çözümler günlük yaşamın değişmez bir parçasıdır. Optik cam, prizmalar, lazerler, ışın ayırıcılar ve diğer optik bileşenler dâhil olmak üzere birçok optik uygulamada kullanılan temel bir malzemedir. Bu makalede optik cam nedir, türleri ve teknolojideki gelişimi hakkında bilgiler yer almaktadır.
![Optik Cam: Tanımı, Tarihi ve Çeşitleri]()
Optik Cam nedir?
Optik Cam nedir?Optik cam, küresel lenslerin, asferlerin, prizmaların, ışın ayırıcıların, optik fiberlerin, eksenlerin veya diğer optik bileşenlerin üretimi için kullanılan temel bir malzemedir. Fotonik endüstrisi bu tür bileşenlere ve benzeri optik cama dayanır, birçok pazar segmenti ve uygulaması için önemli bir olanak sağlayan teknolojidir. Optik cam için gereksinimler, yalnızca kırılma ve dağılma gibi optik özelliklerin değil, aynı zamanda yeterli boyut ve düşük gerilme içeriği gibi mekanik özelliklerin en yüksek iletim ve sıkı toleranslarıdır. Belirtilen spesifikasyona ulaşmak için, gelişmiş bir eritme teknolojisi, sıcak şekillendirme işlemleri, tavlama prosedürü ve ölçüm cihazları gereklidir. Fotonik, birçok pazar segmenti ve uygulaması için önemli bir olanak sağlayan teknolojidir. Bu, güncel trendlere bakıldığında görünür hale gelir. Optik camın kullanımı oldukça yaygındır ve bu kullanım alanları aşağıdaki gibidir:
• Tüketici için artırılmış, sanal gerçeklik ve endüstriyel uygulamalar için kullanımı
• Otomotivde arka ve yan görüş kameraları, LED, lazer aydınlatma, lidar, gece görüş desteği, baş üstü ekranlar gibi yardımcı sistemler için kullanımı
• Mekanik ve elektrik üretim hatlarında insanların robotlarla değiştirilmesiyle bağlantılı bireysel üretimler ve insanların yerini alan Endüstri 4,0, tam üç boyutlu görüntüleme, nesne tanıma, barkod tarama, kalite denetimi, mesafe kontrolü ve mutlak optik ölçümler gerektirir.
• Daha yüksek çözünürlüklü veya nesnelerin interneti gibi trendlere sahip ekranların sürekli geliştirilmesi, interferometrik ölçüm ve hassas görüntüleme hedeflerine sahip kayıt cihazlarına dayanan doğru konumlandırmaya sahip litografik üretim hatlarına ihtiyaç duyar.
• Kesme, kazıma veya kaynaklama için lazer teknolojisinin genişletilmiş kullanımı.
• Güvenlik ve savunma uygulamaları için veya drone’larda kamera kullanımı.
• Üç boyutlu baskı da üç boyutlu görüntülemeyi gerektirir.
Tüm bu fotonik ürünlerin ortak noktası optik cama dayanmalarıdır. Optik cam, küresel lenslerin, asferlerin, prizmaların, ışın ayırıcıların, optik fiberlerin, eksenlerin veya diğer optik bileşenlerin üretimi için hammaddedir. Optik mühendisleri, çözünürlük, sapmalar, kaçak ışık vb. ile ilgili tasarımlarını optimize etmek için çeşitli optik camların bileşenlerini kullanırlar. Bu tür uygulamalar, optik camın yüksek ışık geçirgenliği, geniş çeşitlilik ve aynı zamanda hassas ışık sapması (kırılma ve dağılma indisi), yüksek ışık sapması homojenliği ve yeterli çevresel dirençtir. Günümüzde optik camların çoğu sürekli tank teknolojisinde eritilmektedir. Optik camı eritmek için, bileşim ve sıcaklıklar gibi işlem parametrelerini sıkı toleranslar içinde tutmak, kırılma indisi ve Abbe sayısı gibi optik özellikleri yeterli döngülerde daha fazla kontrol etmek önemlidir. Dökümden hemen sonra, bir tavlama ızgarası, camın iç ve dış kısımları arasındaki sıcaklık gradyanının neden olduğu mekanik strese bağlı çatlakları önlemek için camı soğutur ve bu işleme kaba tavlama denir.
Camın bileşimi, kırılma indisinin ilk üç hanesini tanımlar, ancak basit optik tasarımlar bile daha hassas kırılma değerleri gerektirir. Tavlama işleminin hızı, cam matrisin içyapısı ve dolayısıyla optik özellikler üzerinde bir etkiye sahiptir. Bu nedenle, ek bir ince tavlama prosedürü nihai optik özellikleri tanımlar. Bu gereklidir çünkü interferometrik ölçümler gibi uygulamalar kırılma indisinin altıncı basamağındaki değişikliklere duyarlıdır. Optik camın eritilmesi 1 günlük büyüklük mertebesinde iken, ince tavlama prosedürü birkaç günden (küçük boyutlar) birkaç aya (büyük boyutlar) kadar sürebilir. Testere, kesme, taşlama, lepleme ve cilalama gibi soğuk işleme adımları, ince tavlanmış ham camı, optik işlevsellikleri sağlamak için gerekli optik bileşenlere dönüştürür.
Optik Cam Özellikleri
Optik cam özel bir üründür. İçini görebilecek kadar net olmalı veya gözlüklerde gözleri korumak için özel olarak tasarlanmış olabilir. Örneğin, yorgun veya rahatsız gözlerin semptomlarını hafifletmek için renkli camın erken biçimleri kullanılır. Optik cam lensler, aksine, morötesi ve kızıl ötesi radyasyonun altında yatan tehlikelerle savaşmak için kullanılabilir. Diğer cam türlerinin birçok özelliğini paylaşırken, optik cam, özellikle optik uygulamalar için yararlı olan özellikleri geliştirmek için farklı kimyasallar kullanılarak üretilir. Optik camın özellikleri vardır ve bunlar aşağıdaki gibidir:
Kimyasal özellikler
Optik cam, ışığı belirli dalga boylarında iletme kabiliyetini artırmak için borik oksit, kurşun, çinko oksit, florit ve baryum oksit gibi çeşitli katkı maddeleri içerebilir. Camın kimyasal bileşimine bağlı olarak, belirli bir uygulama için istenen optik etkiyi elde etmek için hem görünür hem de görünmez olan farklı ışık dalga boyları emilebilir, iletilebilir veya kırılabilir. En yaygın iki optik cam türü çakmaktaşı cam ve taç camdır. Çakmaktaşı cam kurşun kullanılarak üretilirken, taç cam daha yüksek düzeyde potasyum oksit içerir.
Mekanik özellikler
Optik cam, diğer cam türlerine kıyasla şeffaflığı, saflığı ve sertliği açısından değerlidir. Optik cam, 6,19 g / cm³’e kadar yoğunlukla özellikle yoğun olacak şekilde üretilir. Çakmaktaşı cam, genel bileşiminde kurşun içermesi nedeniyle taç camdan daha yoğun olma eğilimindedir.
Optik özellikler
Optik camın belirli optik özelliklerini değerlendirirken, mühendisler kırılma indisine ve Abbe değerine atıfta bulunur. Kırılma indisi, ışığın bir malzemeden geçerken yavaşladığı ve eğildiği veya kırıldığı miktarı ölçer. Kırılma indisi ne kadar yüksekse, o kadar fazla kırılma meydana gelir. Örneğin çakmaktaşı cam, taç camdan daha düşük bir kırılma indisine sahiptir, bu da ışığın çakmaktaşı camdan geçerken daha fazla büküldüğü anlamına gelir. Bir malzemenin Abbe değeri, malzemenin içinden geçerken ışığın renk dağılımını ölçer. Malzemeye bağlı olarak, farklı ışık dalga boyları farklı hızlarda geçebilir. Abbe değeri, belirli bir malzeme için meydana gelen kromatik bozulma miktarını ölçer. Örneğin, taç cam çakmaktaşı camdan daha yüksek bir Abbe değerine sahiptir, bu nedenle daha az kromatik distorsiyon sergiler.
Optik Düz Camların Uygulamaları
Olağanüstü netlik ve dayanıklılık seviyesi nedeniyle, optik cam, çok çeşitli optik uygulamalar için yaygın kullanılan malzemedir. Bu uygulamalar aşağıdaki gibidir:
• Analitik ve tıbbi ekipman için lensler
• Fotoğraf lensleri
• Optik sistemler ve aletler için Windows
• Cam yüzeyler
• Kurşun radyasyon camları
• Hassas lensler
• Basınç sensörleri
• Lazer sistemleri
• Kiriş bölücüler
Optik Camdaki Gelişmeler
Teknoloji geliştikçe, teknolojide kullanılmak üzere yüksek kaliteli optik cama olan talep artmaya devam etmektedir. Olağanüstü netliği ve hassasiyeti, yüksek kimyasal ve sıcaklık direnci ile birleştiğinde, optik camı robotik, sanal gerçeklik ekranları, lazer ekipmanı ve 3D baskı dahil olmak üzere gelişmiş teknolojik uygulamalar için ideal malzeme haline getirir. Pazar tahminleri, geliştiriciler yeni ve geliştirilmiş teknolojilerdeki kullanımlarını keşfetmeye devam ettikçe, optik camın artan talep göreceğini gösteriyor.
Optik cam ürününün tam olarak ihtiyaç olan malzeme haline gelebilmesi için bir dizi işlem yapılmaktadır. Bu işlemler aşağıdaki gibidir:
• CNC freze el parlatma
• Hassas kalem taşlama
• Düz cila
• Kristal, seramik alıştırma ve parlatma
• Yüzey kaplama
• Büyük plaka alıştırma ve parlatma
• Metalleştirme
• Su jeti kesim
• Çeşitli filtre renkleri
Kaynakça:
zeiss.com/vision-care/int/better-vision/understanding-vision/the-history-of-glasses.html
osapublishing.org/viewmedia.cfm?uri=ao-49-16-D157&seq=0
Yazar: Özlem Güvenç Ağaoğlu