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3 - D打印玻璃增强光学设计的灵活性 | 智能技术
时间:2021-01-01 来源:章鱼通


为定制的GRIN光学仪器提供一种渴望未来的自动制作工艺,显示一种定制的合成光学仪器的多材料3D打印,通过热处理转化为玻璃,用折射式指数梯度对最终光学仪器进行抛光和检查。


Lawrence Livermore国家实验室(LLNL)的研究人员使用了多材料3D打印技术,创造了量身定制的梯度折射式指数玻璃光谱仪,可以用来制造更好的军用专用眼罩和虚拟现实护目镜。


新技术可在固定玻璃部件(无表面曲线)中实现各种常规和非常规光学功能,为环境稳定的玻璃材料提供新的光学设计多功能。


小组采用3D打印的直接油墨书写法,积极控制了两种不同玻璃形成粘糊剂或"油墨"联线混合的比例,从而使材料构成中的梯度具有针对性。在使用DIW制造出不同成分的光学预制件后,将其浓缩为玻璃,并可使用传统光学抛光法完成。


LLNL科学家丽贝卡·迪伦-斯派尔(Rebecca Dylla - Spears)是《科学进步》(Science Advances)杂志上一篇论文的主要作者,他说, “物质成分的变化,一旦我们将其转化为玻璃,就会导致折射式指数发生变化。 ”


该项目始于2016年,当时团队开始研究如何利用添加剂制造来推进光学和光学系统。由于添加剂制造提供了控制结构和成分的能力,它为梯度反射指数玻璃镜片的制造提供了一条新的道路。


光反射指数光学提供了常规成品光学的替代方法。GRIN光学中含有物质成分的空间梯度,该梯度提供了物质反射指数中的梯度,改变了光线如何通过介质移动。GRIN透镜可以有一个平坦的表面图,但其光学功能仍然与同等的常规透镜功能相同。


由于眼睛透镜的演变, GRIN光学已经存在。可以在大多数物种中找到例子,在这些物种中,眼睛透镜反射活跃指数的变化受结构性蛋白质浓度不同的制约。


全面空间控制材料构成和光学功能的能力为全球资源信息网光学设计提供了新的选择。例如,可将多种功能设计成一个单一的光学,例如将重点与纠正常见光学偏差结合起来。此外,研究表明,在反射指数中使用表面曲线和梯度相结合的光学,有可能降低光学系统的大小和重量。


通过对指数进行调整,可以用平坦的表面取代弯曲光缆,这可以降低修整成本。还可以增加表面曲线,利用散装效应和表面效应操纵灯光。



用钛-多普勒硅玻璃制成的一系列抛光的3D打印梯度反射指数镜片。双方的电网方圆各1毫米。


新技术还可以节省光学系统的重量。例如,至关重要的是,士兵在实地使用的光学应是轻便和便携式的。


"这是我们首次通过3D打印将两种不同的玻璃材料结合起来,并展示了它们作为光学的功能。Dylla - Spears说,虽然GRIN演示了这种方法,但也可以用来定制其他材料或光学特性。


Lawrence Livermore国家实验室


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