Экологическая стабильность пластиковых GRIN-линз
Материалы, из которых изготавливаются стеклянные линзы, имеют тенденцию обладать низкими коэффициентами теплового расширения и небольшими различиями в показателях преломления при разных температурах по сравнению с линзами из полимерных материалов. Полимеры, в отличие от стёкол, также способны поглощать воду из окружающей среды и набухать. Одним из самых больших препятствий на пути внедрения полимерной GRIN для многих военных и гражданских нужд является отсутствие гарантий того, что эти линзы будут функционировать должным образом в требуемом диапазоне рабочих условий. В некоторых случаях пользователь может компенсировать первичное воздействие влажности и температуры, регулируя фокусное расстояние оптической системы. Тем не менее, до тех пор, пока обусловленные окружающей средой изменения в форме и оптических свойствах пластиковых GRIN-линз не изучены должным образом, многие пользователи не согласятся заменить классические линзы из однородного стекла пластиковой GRIN, не смотря на её преимущества при работе в идеальных условиях. В Рочестерском университете предполагают, что эти негативные эффекты могут быть уменьшены за счёт возможностей, даваемым технологиями GRIN, благодаря которым возможно создание объектива, в котором эти изменения свойств компенсировали бы друг друга. Даже если такой подход сведёт на нет другие заявленные для GRIN преимущества, экономия в массе конструкции при замене стеклянной оптики пластиковой может быть по-прежнему очень выгодной.
2. Остаточные напряжения при формовании
После нагревания и штамповки, остаточные напряжения могут привести к возникновению трещин или сползанию фокуса. Эта проблема – одна из многих, с которыми пришлось столкнуться производителям; они старались решить её путём внесения изменений условий во время процесса обработки с учетом изменения температуры и линейного давления в процессе формования.
3. Покрытия
Оптические компоненты показывают наилучшие результаты, когда имеют антибликовые покрытия, предотвращающие потерю излучения в процессе прохождения светом оптического
пути. Многие высококачественные антибликовые покрытия наносятся в условиях высоких температур и вакуума, если подложка может выдержать повышенную температуру. Для подложек, не выдерживающих высоких температур, также может быть использован метод напыления в условиях низкотемпературного вакуума. Такие решения, как золь-гель, предпочтительнее вакуумных методов с экономической точки зрения из-за высоких капитальных и эксплуатационных расходов. Метод золь-гель не всегда может быть применен конформно и равномерно на изогнутых подложках из-за поверхностных эффектов напряжения. Эти процессы плохо совместимы с полимерными оптическими компонентами, которые имеют искривление поверхности. Нанесение антибликового слоя на полимерные линзы с искривлённой поверхностью необходимо проводить при комнатной температуре, точно контролируя толщину наносимого покрытия. Один из методов решения проблемы – техника сборки, при которой в электростатичных условиях наносится слой за слоем (впервые описана Декером в 1997 году). Эта техника стала достаточно простым решением для нанесения многослойных покрытий на поверхности различной сложности при помощи последовательных поглощений полианионов и поликатионов. В 2010 году Шимомура и другие использовали эту технику для конструирования оптики с широкополосным антибликовым покрытием. Во время этой работы плёнки из нанослоёв были нанесены слой за слоем на натрий-кальциевое стекло. Эти защитные покрытия показали пропускание всего видимого диапазона света (440-800 нм) на 99,5%. Этот техника также совместима с полимерными линзами, имеющими искривления поверхностей.
