Vidrio de baja dispersión

Los vidrios de baja dispersión se utilizan especialmente para reducir la aberración cromática , sobre todo en los dobletes acromáticos . El elemento positivo está hecho de un vidrio de baja dispersión, y el negativo de uno de alta dispersión. Para contrarrestar el efecto de la lente negativa, la lente positiva debe ser más gruesa. Por lo tanto, los dobletes acromáticos tienen mayor grosor y peso que las lentes simples equivalentes sin corrección cromática. ^{[ 10 ]}

En comparación con los teleobjetivos , los objetivos de menor distancia focal se benefician menos de los elementos de baja dispersión, ya que su principal problema es la aberración esférica en lugar de la aberración cromática . La aberración esférica introducida por los elementos de baja dispersión se puede corregir con elementos de lente asféricos . La mayor nitidez que proporcionan los elementos de baja dispersión permite utilizar números f más bajos y, por lo tanto, velocidades de obturación más rápidas . Esto es fundamental, por ejemplo, en fotografía deportiva y de naturaleza . La poca profundidad de campo que proporciona un teleobjetivo también permite que el sujeto de la fotografía destaque mejor sobre el fondo. ^{[ 11 ]}

El vidrio de dispersión reducida especial con corrección infrarroja también ofrece ventajas para las cámaras de CCTV. La baja aberración cromática del vidrio SLD permite que la lente permanezca siempre enfocada, desde la luz visible hasta el infrarrojo. ^{[ 12 ]}

Los vidrios de baja dispersión también se emplean en el manejo de pulsos de luz ultracortos , por ejemplo en láseres de bloqueo de modos , para evitar el ensanchamiento del pulso por dispersión de velocidad de grupo en los elementos ópticos. ^{[ 13 ]}

En binoculares, el vidrio ED, también conocido como vidrio de alta densidad (HD), es un vidrio óptico de alta calidad que aumenta la transmisión de luz, disminuye la dispersión de la luz y, por lo tanto, reduce la aberración cromática o "franjas de color", que se produce por la división del espectro de luz. Se utiliza en las lentes objetivo de los binoculares para ayudar a enfocar las ondas de luz del espectro de color en el ojo humano y proporcionar imágenes brillantes y nítidas. Las lentes ED están compuestas de una formulación específica que contiene elementos de tierras raras. Sin embargo, no existe una norma ED que dicte los materiales que deben usarse en las lentes ED. Por lo tanto, la calidad del vidrio ED puede variar. ^{[ 14 ]}

El vidrio toriado se dopa con dióxido de torio , lo que da como resultado un material para lentes con un alto índice de refracción y baja dispersión, adecuado para diseños apocromáticos. El vidrio toriado se utilizaba antes de la Segunda Guerra Mundial, pero su uso no se generalizó hasta la década de 1950. Debido a la radiactividad del torio , los ingenieros y diseñadores ópticos buscaron un sustituto utilizando diferentes elementos dopantes, y los diseños de lentes que utilizaban vidrio toriado se dejaron de fabricar a finales de la década de 1980. ^{[ 16 ]}

Como alternativa, después de 1930, George W. Morey introdujo vidrios de borato dopados con óxido de lantano y óxidos de otros elementos de tierras raras , ampliando enormemente la gama disponible de vidrios de alto índice y baja dispersión; aunque el lantano también es radiactivo, tiene mucha menos actividad que el torio. Los vidrios de borato tienen una menor dependencia de la refracción de la longitud de onda en la región azul del espectro que los vidrios de silicato con el mismo número de Abbe . Durante la Segunda Guerra Mundial, Kodak fabricó vidrio óptico de alto rendimiento sin torio para fotografía aérea, pero tenía un tinte amarillento. En combinación con película en blanco y negro , el tinte resultó beneficioso, ya que mejoraba el contraste al actuar como filtro ultravioleta . El uso de tierras raras permitió el desarrollo de vidrios de alto índice y baja dispersión tanto de tipo crown como de tipo flint . ^{[ 17 ]}

El uso de vidrio de baja dispersión en conjuntos de lentes de larga distancia focal fue impulsado por Ernst Leitz GmbH (Leitz) después de la Segunda Guerra Mundial. Los laboratorios Leitz descubrieron que el óxido de lantano(III) podía utilizarse como un sustituto adecuado del torio. ^{[ 18 ]} Sin embargo, fue necesario añadir elementos adicionales para preservar la estructura amorfa del vidrio y evitar la cristalización , que causaría defectos de estrías en las imágenes capturadas a través de dichas lentes.

Estos denominados vidrios de " borato de sílice ", que Schott clasifica como KzF ( kurzflint ), son, sin embargo, altamente susceptibles a la corrosión por ácidos , álcalis y factores climáticos. No obstante, el vidrio de borato con más del 20  % molar de óxido de lantano es muy duradero en condiciones ambientales. ^{[ 19 ]} Otro vidrio de alto rendimiento contiene una alta proporción de dióxido de circonio ; sin embargo, su alto punto de fusión requiere el uso de crisoles revestidos de platino para evitar la contaminación con el material del crisol.

Las lentes que incorporan elementos de vidrio de baja dispersión pueden ser más caras que las lentes equivalentes que utilizan elementos de vidrio clásicos. Esto se debe a que varios de los vidrios de alto rendimiento mencionados requieren la producción de productos químicos de alta pureza en cantidades sustanciales.

Paralelamente al desarrollo del vidrio LD, se desarrolló fluorita artificialmente ( CaF₂ )Los cristalesse utilizaron a partir de la década de 1960 para elementos de lentes que requerían baja dispersión; ^{[ 20 ] [ 21 ]} sin embargo, el uso de fluorita presentaba inconvenientes significativos: el bajoíndice de refracciónde la fluorita requería altas curvaturas de las lentes, lo que aumentabala aberración esférica. Además, la fluorita tiene poca retención de forma y es muy frágil, lo que requiere un manejo especial para su procesamiento en elementos de lentes. ^{[ 22 ]}

Un buen sustituto de alta refracción para el fluoruro de calcio como material para lentes puede ser un vidrio de fluorofosfato . En este caso, una proporción de fluoruros se estabiliza con un metafosfato , con adición de dióxido de titanio . ^{[ 23 ]}