光学塑料镜头的性能好不好？

在前几期的文章中，我们介绍了有机材料的光学特性以及光学塑料的一些介绍，本期我们将介绍由光学塑料制作的镜头的一些相关性能。

首先是折射率。

与玻璃镜头类似，光学塑料镜头的折射率同样取决于聚集密度(packingdensity)及材料的极化程度(分子极化度polarizability)。当然，考虑到吸收和色散的影响，折射率还与材料工作波长与材料最大吸收波长的距离有关。光学塑料由于在分子合成方面的优势，能够比玻璃更方便地通过成分控制(如掺杂、共聚)、结构调整(如物理陈化、分子排列)等方法调整聚集密度与分子极化度。

是因为相比于其他的无机光学材料如光学玻璃，光学塑料镜头的折射率随温度的变化更“快”，材料具有更大的热光效应(thermo-optic effect,即dn/dT),折射率随温度变化的速率，即热光系数可以达到10-4/℃，比无机玻璃要大一个数量级。由于光学塑料的热导率比玻璃更低,因此，采用聚合物作热光开关，功率消耗更低。另外，绝大多数聚合物材料的折射率温度系数是负的,而大多数无机玻璃的热光系数是正的，将两者结合，就可能实现折射率温度不敏感器件。

其次是光学损耗

总的来说，与玻璃镜头相比，光学塑料镜头在可见光波长范围内的透过率与传统玻璃镜头接近,而在近紫外与红外区比玻璃透镜的透过率要高，截止波长范围约为0.3~2pm。而聚合物材料的光学损耗主要由吸收损耗、散射损耗、偏振相关损耗、反射损耗、辐射损耗等组成，光学塑料能够通过有效的分子设计与制造有效降低它的光学损耗。

光学塑料中散射引起的光学损耗分别来源于聚合物材料中尺寸较大的内含物，如颗粒洞、裂缝、气泡等物质导致的外致散射(extrinsic scattering),以及来源于制造过程中引粗糙度应力而引起的本征散射(intrinsicscattering)。

第三是光学性能的稳定性

光学塑料镜头往往在受热情况下，会产生额外的光吸收，透镜会产生黄化(yellowing)现象，原因是使用过程中，温度升高产生的加热，使聚合物分子中产生了部分共轭的分子团，这些分子团在紫外区域有非常宽的吸收带,其吸收带尾延伸至可见光区域而导致塑料透镜变黄，影响了其光学性能。

黄化现象受聚合物的分子结构影响很大，一般来说，分子结构中如果存在未饱和双键,就易于在分子加热的过程中被氧化，从而产生黄化。而完全氟化,即分子中的氢均被氟取代的有机分子将具有很好的抗黄化能力,因为分子中氢的缺失可促使分子中产生未饱和键,从而杜绝了在所有波长范围内黄化现象的产生。