光學塑膠鏡頭的效能好不好？

在前幾期的文章中，我們介紹了有機材料的光學特性以及光學塑膠的一些介紹，本期我們將介紹由光學塑膠製作的鏡頭的一些相關效能。

首先是折射率。

與玻璃鏡頭類似，光學塑膠鏡頭的折射率同樣取決於聚集密度（packingdensity）及材料的極化程度（分子極化度polarizability）。當然，考慮到吸收和色散的影響，折射率還與材料工作波長與材料最大吸收波長的距離有關。光學塑膠由於在分子合成方面的優勢，能夠比玻璃更方便地透過成分控制（如摻雜、共聚）、結構調整（如物理陳化、分子排列）等方法調整聚集密度與分子極化度。

是因為相比於其他的無機光學材料如光學玻璃，光學塑膠鏡頭的折射率隨溫度的變化更“快”，材料具有更大的熱光效應（thermo-optic effect，即dn/dT），折射率隨溫度變化的速率，即熱光係數可以達到10-4/℃，比無機玻璃要大一個數量級。由於光學塑膠的熱導率比玻璃更低，因此，採用聚合物作熱光開關，功率消耗更低。另外，絕大多數聚合物材料的折射率溫度係數是負的，而大多數無機玻璃的熱光係數是正的，將兩者結合，就可能實現折射率溫度不敏感器件。

其次是光學損耗

總的來說，與玻璃鏡頭相比，光學塑膠鏡頭在可見光波長範圍內的透過率與傳統玻璃鏡頭接近，而在近紫外與紅外區比玻璃透鏡的透過率要高，截止波長範圍約為0。3~2pm。而聚合物材料的光學損耗主要由吸收損耗、散射損耗、偏振相關損耗、反射損耗、輻射損耗等組成，光學塑膠能夠透過有效的分子設計與製造有效降低它的光學損耗。

光學塑膠中散射引起的光學損耗分別來源於聚合物材料中尺寸較大的內含物，如顆粒洞、裂縫、氣泡等物質導致的外致散射（extrinsic scattering），以及來源於製造過程中引粗糙度應力而引起的本徵散射（intrinsicscattering）。

第三是光學效能的穩定性

光學塑膠鏡頭往往在受熱情況下，會產生額外的光吸收，透鏡會產生黃化（yellowing）現象，原因是使用過程中，溫度升高產生的加熱，使聚合物分子中產生了部分共軛的分子團，這些分子團在紫外區域有非常寬的吸收帶，其吸收帶尾延伸至可見光區域而導致塑膠透鏡變黃，影響了其光學效能。

黃化現象受聚合物的分子結構影響很大，一般來說，分子結構中如果存在未飽和雙鍵，就易於在分子加熱的過程中被氧化，從而產生黃化。而完全氟化，即分子中的氫均被氟取代的有機分子將具有很好的抗黃化能力，因為分子中氫的缺失可促使分子中產生未飽和鍵，從而杜絕了在所有波長範圍內黃化現象的產生。