红外光学材料大全
红外光学功能材料的研究进展
红外光学功能材料的研究进展在现代科技的发展中，红外光学技术被广泛应用于红外成像、光纤通信、红外传感器等众多领域，而红外光学功能材料作为红外光学器件的重要组成部分，也因其优异的性能而备受研究者的关注。
本文将从红外光学功能材料的分类、研究方法和应用前景等方面，探讨近年来红外光学功能材料的研究进展。
一、红外光学功能材料的分类红外光学功能材料广泛涉及到玻璃、聚合物、金属氧化物等多种材料。
其中，玻璃材料是红外光学材料领域的重要研究方向之一。
常见的玻璃材料包括硒化物玻璃、硫化物玻璃、氟化物玻璃等。
硒化物玻璃具有宽窗口、高折射率、低原子振动、化学稳定性好等特点，适用于红外光的传输。
而硫化物玻璃具有较高的辐射抵抗性、较低的散射损失、较高的折射率等优势，在红外激光器件中具有潜在的应用价值。
氟化物玻璃由于具有优异的透明性和化学稳定性，被广泛应用于红外光学成像、红外激光器件等领域。
另一类重要的红外光学功能材料是聚合物材料。
聚合物材料以其低成本、可塑性强等特点，成为红外光学领域的研究热点。
例如聚芳酰胺纤维具有高强度、低吸水性等特点，广泛应用于红外激光器件、红外探测器等设备中。
聚氨酯材料则以其良好的力学性能、化学稳定性，成为一种理想的红外隔热材料。
而金属氧化物材料，由于其具有较高的折射率和吸收特性等，在红外光学设备中具有广泛的应用前景。
如氧化锌材料、氧化锡材料等，都能在红外波段中起到良好的透射和控制制御性能，被广泛应用于红外滤波器、红外窗口等器件中。
二、红外光学功能材料的研究方法红外光学功能材料的研究方法主要分为合成方法和表征方法两个方面。
在材料的合成方法上，目前常用的方法包括溶胶-凝胶法、电泳沉积法、熔窗法、溅射法等。
这些方法可以制备出具有良好光学性能和稳定性的红外光学材料。
在红外光学功能材料的表征方法上，常用的方法包括红外透射谱、拉曼光谱、X射线光电子能谱等。
这些方法可以了解材料的光学性能、结构性能等，为材料的合成和应用提供科学依据。
红外光学材料性能-总结归档
发展和展望： 1、对已研究的红外材料要着重开展工艺方面研究，以期获得更大尺寸、更高质量和更低成本； 2、要开展对光学级金刚石生长，蓝宝石近尺寸成型技术，ZnS/ZnSe复合材料、多晶氧化铝的研 究，填补国内技术空白。
红外窗口的综合性能指标主要由热破裂品质因子(M)和光畸变品质因子(Q)来表征。高马赫数导弹整流罩还有抗热冲击品质因子(R)
＜0.1@5 μ m
3500
0.8～1.2 @300 K
-
2050
4.4@300K（垂 直）
0.92@5μ m
0.33@296K 1.02@300K
0.124
0.78@300K
18@300K 74/70.9
63
21@300K 114/139
1
20@300K
35@300K（平行） 33@300K（垂直）
0.5/0.9 36.5 50/68
1 50/150 100～150
2~8
2.2/1.7/2
-
784±35%（a 轴）
200
105350±03～4%1（00c0
1.1/1.9 100-200
190
1.43/2-2.4 0.7/0.43 0.74/0.9
300
90-100
70-340
300/622
90
986～1079
340-460
9.6×10－6 @10.6 μ m
6~12
2135
5.6@300K 11.7@2000K
0.5@5 μ m
1.08@441K 0.88@300K 13.8@308K 14.6@300K
193
3
氮氧化铝 （AlON）
立方结构
红外光学玻璃及红外晶体材料光学特性
一、红外光学玻璃与红外晶体资料光学特征：1. 晶体资料晶体资料包含离子晶体与半导体晶体离子晶体包含碱卤化合物晶体,碱土—卤族化合物晶体及氧化物及某些无机盐晶体。
半导体晶体包含Ⅳ族单元素晶体、Ⅲ～Ⅴ族化合物和Ⅱ～Ⅵ族化合物晶体等。
离子型晶体往常拥有较高的透过率,同时有较低的折射率,因而反射损失小 ,一般不需镀增透膜,同时离子型晶体光学性能受温度影响也小于非离子型晶体。
半导体晶体属于共价晶体或某种离子耦合的共价键晶体。
晶体的特色是其物理和化学特征及使用特征的多样性。
晶体的折射率及色散度变化范围比其余种类资料丰富得多。
能够知足不一样应用的需要,有一些晶体还具备光电、磁光、声光等效应,能够用作探测器械料。
[1]按内部晶体构造晶体资料可分为单晶体和多晶体①单晶体资料表几种常用红外晶体资料[1]名称化学构成透射长波限 /折射率 / μ m硬度/克氏密度/(g ·cm)溶解度μm/(g ·L)HO金刚石C308820不溶锗Ge25800不溶硅Si151150不溶石英晶体SiO740不溶兰宝石AlO1370不溶氟化锂LiF110氟化镁MgF576不溶氟化钡BaF82氟化钙CaF158溴化铊TLBr3412金红石TiO880不溶砷化镓GaAs18(8 μm)750不溶氯化钠NaCl251735硒化锌ZnSe22150不溶锑化铟InSb16223不溶硫化锌ZnS15354不溶KRS-5TLBr-TLI4540KRS-6TLBr-TLCl3035②多晶体资料表红外多晶资料[1]资料透射范围 / μm折射率 /5 μm硬度/克氏熔点/℃密度/(g ·m)在水中溶解度MgF～5761396不溶ZnS～3541020不溶MgO～6402800不溶CaF～2001403微溶ZnSe～22150不溶CdTe2～30401045不溶常用的红外单晶资料包含Ge、Si 、金红石、蓝宝石、石英晶体、ZnS、 GaAs、 MgF、 NaCl 、TlBr 、KHS-6(TlBr-TlCl)和KHS-5(TlBr-TlI)等，拥有熔点高、热稳固性好、硬度高、折射率和色散化范围大等长处，但晶体尺寸受限、成真相对较高。
材料科学中的红外光学材料研究
材料科学中的红外光学材料研究红外光学材料在当代材料科学中，具有非常重要的地位。
红外光学材料广泛应用于热成像、生物医学成像、传感器、激光领域、医疗设备等很多领域。
其研究对于推动现代科学技术的发展，具有非常重要的作用。
下面本文将从红外光学材料的定义、特性、应用以及材料研究的进展几个方面来分析红外光学材料的研究现状。
一、红外光学材料的定义与特性红外光学材料，是指在红外波段中具有一定透过率、透明度的材料，可以传输红外辐射的材料。
红外光学材料可以分为晶体、陶瓷、非晶体三大类。
其中晶体材料主要包括二氧化硅、氟化镁、氟化铝等，这些材料具有不同的晶体结构，各自具有不同的物理性质。
陶瓷材料是通过烧结指定的单一材料，制成的一种新型材料，常见的有氧化铝陶瓷、氮化硅陶瓷等。
相对于晶体材料而言，陶瓷材料具有更好的化学稳定性和抗辐射性。
非晶体可分为各种改性玻璃、聚合物等。
红外光学材料的特性是其在红外波段内有较高的透过率、较低的吸收率，并具备一定的热传导性能。
此外，红外光学材料的物理性质也随着其结构的变化而变化。
二、红外光学材料的应用1、红外热成像红外热成像是红外光学材料最常见的应用之一。
它是利用材料对红外辐射的透过性能，测定出目标物体红外辐射的强度分布，从而对其进行热成像。
红外热成像技术在军事、医学、建筑、环保等方面都有非常广泛的应用。
2、生物医学成像红外光学材料中的红外荧光材料，可以用于生物标记，实现微观细胞成像。
这项技术可以用于生物医学中的组织结构重建、癌细胞检测等领域，是生命科学成像领域中非常有前景的一项技术。
3、传感器红外光学材料在传感器领域中也有着很重要的应用。
通过对红外光学材料中的光学特性的研究，可以实现对光学信号的建模和分析，从而用于制造传感器。
红外传感器在环境监测、生命科学、材料科学等领域中都有较大的应用空间。
4、激光领域红外光学材料中的激光材料和非线性光学材料，在激光领域中具有广泛的应用。
例如，用于激光医疗中的Er:YAG激光晶体、用于高能激光器件中的YAG晶体等。
红外透镜材料
红外透镜材料
红外透镜材料是一种能够透射红外光的特殊材料，它在红外光学系统中起着至
关重要的作用。
红外透镜材料的选择对于红外光学系统的性能和应用具有重要的影响。
本文将介绍一些常见的红外透镜材料及其特性。
首先，硫化锌是一种常见的红外透镜材料，它具有优良的光学性能和机械性能。
硫化锌透镜在红外光学系统中被广泛应用，其主要特点是透射率高、色散小、机械性能好。
硫化锌透镜在红外成像、红外测温等领域有着重要的应用价值。
其次，氟化镁是另一种常见的红外透镜材料，它具有优异的透射性能和热学性能。
氟化镁透镜在红外激光系统、红外通信系统等领域有着广泛的应用，其主要特点是透射率高、热学稳定性好、抗辐射能力强。
此外，硫化铟是一种新型的红外透镜材料，它具有优秀的光学性能和化学稳定性。
硫化铟透镜在红外光学系统中具有广阔的应用前景，其主要特点是透射率高、色散小、化学稳定性好。
硫化铟透镜在红外成像、红外测距等领域有着重要的应用价值。
总的来说，红外透镜材料在红外光学系统中具有重要的应用价值，不同的红外
透镜材料具有不同的特性和适用范围。
在实际应用中，需要根据具体的系统要求和环境条件选择合适的红外透镜材料，以确保系统性能和稳定性。
希望本文介绍的红外透镜材料能够为相关领域的研究和应用提供参考，推动红外光学技术的发展和进步。
红外光学材料第六章
第六章金刚石光学材料6. 1概述金刚石由于在自然界及其稀少，同时又具有许多独特的性质，因而成为非常昂贵的物质。
从19世纪开始科学家就在企图用人工方法合成金刚石。
Bundy及其同事[1]成功的用高温、高压技术人工合成了金刚石，开创了金刚石人工合成的新纪元。
这种方法是在高温（3000℃）、高压（300MPa）条件下由石墨直接转变成金刚石。
在这样的高温高压条件下，金刚石在热力学上是稳定的，而石墨是不稳定的。
虽然人工合成了金刚石，这样的金刚石多为尺寸很小的颗粒状。
通常在1μm量级，况且这样的设备条件过于苛刻。
后来发现用Ⅷ族金属元素做催化剂，在金刚石的合成中压力和温度可以降低，而且合成的金刚石的尺寸可达几百微米。
在1958年，Eversole第一次汽相合成了金刚石[2]，将含碳的气体通入放置天然金刚石粉（作为籽晶）的管子中，金刚石粉加热到1000℃且管子保持102Pa 压力。
在金刚石粉上形成了新的金刚石，其后又逐渐附上一层黑色的石墨层。
石墨层的出现妨碍了金刚石的继续生长，把这样的金刚石粉在H2气氛中，5MPa 下加热到1000℃，则石墨可以除去，接着继续金刚石生长。
金刚石生长过程需要沉积－去石墨反复循环。
实验中发现用甲基（CH3－）族，如甲烷、乙烷、丙烷、丙酮等均可生长出金刚石；用不含有甲基的如苯（C6H6）则不能合成金刚石。
估计金刚石的生长速率约为0.1nm。
于是提高生长速率就成为主要的研究课题。
从1960年开始前苏联科学家对于汽相合成金刚石进行了广泛的研究，所采用的实验方法有：碳－氢气热分解、用Xe灯的热分解、辉光放电、热丝方法、化学输运反应以及激光等这些也都能合成金刚石。
从这些早期的汽相合成金刚石研究工作中，可以得到如下一些有用的结果：（1）生长温度在1000℃左右。
（2）反应剂应该是甲基有机物，如甲烷、丙酮等。
（3）在这样低的温度下，石墨在热力学上是稳态，而金刚石则是亚稳态，因而容易产生石墨或非晶碳的共沉积。
红外光学材料
红外光学材料红外光学系统与可见光光学系统的主要区别在于只有有限的材料可有效应用于中波红外和长波红外波段，能同时应用于这两个波段的材料就更少。
表2-1列出了几种比较常用的红外光学材料及其重要特性。
2.2.1红外光学材料的特点红外光学系统中所使用的材料一般具有以下特点[i ,ii ,iii ]：（1）红外材料不仅种类有限，而且价格昂贵（一般在几千到几万元一公斤）。
（2）某些材料的折射率温度系数（dn/dt ）较大，导致焦距随温度的漂移较大。
如果工作温度范围较宽，则必须适当的选择红外光学材料或采取必要措施进行补偿。
（3）某些光学材料易碎，且化学稳定性差，使得加工以及安装困难，成品率不高。
（4）许多光学材料不透明，根据材料和波段的不同而表现出不同的颜色。
（5）红外光学材料受热时都会发生自辐射，导致杂散光形成。
表2-1 常用红外光学材料的特性材料 折射率（4μm）折射率（10μm）dn/dt/℃ 锗 4.0243 4.0032 0.000396 硅 3.4255 3.4179 0.00015 硫化锌（CVD ） 2.252 2.2005 0.0000433 硒化锌（CVD ） 2.4331 2.4065 0.00006 AMTIR I 2.5141 2.4976 0.000072 氟化镁 1.3526 + 0.00002 蓝宝石 1.6753 + 0.00001 三硫化砷 2.4112 2.3816 × 氟化钙 1.4097 + 0.000011 氟化钡1.458 * -0.000016 601228Se As Ge +2.6038 0.000091 651520Se As Ge2.60582.58580.000058“+”不透过；“×”得不到；“*”透射，但折射率剧烈下降图2.1 红外材料的光谱透过率图2.1为较常用红外材料包括表面损失的透过率。
实际应用过程中涂镀高效抗反射膜可以达到相当高的透过率（95%-98%），图中未包含硫系玻璃（601228Se As Ge 、651520Se As Ge ）的透过率曲线。
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红外光学材料1,进口CVD硒化锌(ZnSe)红外光学材料CVD硒化锌（ZnSe）是一种化学惰性材料，具有纯度高，环境适应能力强，易于加工等特点。
它的光传输损耗小，具有很好的透光性能。
是高功率CO2激光光学元件的首选材料。
由于该红外材料的折射率均匀和一致性很好，因此也是前视红外（FLIR）热成像系统中保护窗口和光学元件的理想材料。
同时，该材料还广泛用于医学和工业热辐射测量仪和红外光谱仪中的窗口和透镜。
CVD ZINC SELENIDE TransmissionWavelength in Micrometers (t=8mm)光学性质：透过波长围0.5μm---22μm折射率不均匀性（Δn/n）<3×10-6632.8nm吸收系数（1/cm） 5.0×10-31300nm7.0×10-42700nm4.0×10-43800nm4.0×10-45250nm5.0×10-410600nm热光系数dn/dT(1/k,298—358k) 1.07×10-4632.8nm折射率n随波长的变化（20℃）理化性质：激光损伤阈值：（10600nm脉冲激光，脉冲宽度=15μs）2，进口CVD硫化锌（ZnS）红外光学材料CVD硫化锌是一种化学惰性材料，具有纯度高，不溶于水，密度适中，易于加工等特点，广泛应用于红外窗口，整流罩和红外光学元件的制作。
和硒化锌（ZnSe）一样，硫化锌（ZnS）也是一种折射率均匀性和一致性好的材料，在8000nm—12000nm波段具有很好的图像传输性能，该材料在中红外波段也有较高的透过率，但随着波长变短，吸收和散射增强。
与硒化锌（ZNSE）相比，硫化锌的价格低，硬度高，断裂强度是硒化锌的两倍，抗恶劣环境的能力强，非常适合用于制造导弹整流罩和军用飞行器的红外窗口。
透过率曲线：CVD ZINC SULFIDE Transmission(CVD硫化锌)Wavelength in Micrometer (t =6mm)CLEARTRAN Transmission（多光谱CVD硫化锌）Wavelength in Micrometers (t=9.4mm)CVD硫化锌多光谱CVD硫化锌密度 (g . cm-3 298k) 4.09 4.09电阻率 (Ω. Cm) ~1012~101.3光学性质：折射率随波长的变化（CVD硫化锌（ZNS）（20摄氏度）多光谱CVD硫化锌(CLEARTRAN ZnS)(20摄氏度)3500 2.255 11250 2.1834500 2.250 12000 2.1715000 2.247 13000 2.1533,进口氟化钙(CaF2)和氟化镁(MgF2)晶体氟化钙(CaF2)和氟化镁(MgF2)晶体，硬度高，抗机械冲击和热冲击能力强，在紫外，可见和红外波段具有良好的透过率，广泛用于激光，红外光学，紫外光学和高能探测器等科技领域，特别是它们在紫外波段的光学性能很好，是目前已知的紫外截止波段的光学晶体，透过率高，荧光辐射很小，是紫外光电探测器，紫外激光器和紫外光学系统的理想材料。
红外发光材料
红外发光材料红外发光材料是一种能够在红外光波段发出可见光的材料，它在红外技术领域具有广泛的应用。
红外发光材料的发展对于红外光电子技术的发展具有重要意义，它不仅可以用于红外通信、红外遥控、红外照明等方面，还可以应用于医疗、安防、工业检测等领域。
本文将介绍红外发光材料的种类、特性以及应用领域。
首先，红外发光材料可以分为有机和无机两大类。
有机红外发光材料主要是有机分子，如有机染料、有机聚合物等，它们具有较高的发光效率和较宽的发光范围，适用于红外光电子器件的制备。
而无机红外发光材料主要是无机晶体，如硫化锌、硒化锌等，它们具有较高的光稳定性和较长的使用寿命，适用于高功率、长寿命的红外光电子器件的制备。
其次，红外发光材料具有很多特性。
首先，它们具有较高的发光效率，可以将红外光波段的能量转换为可见光，使得红外光能够被人眼所感知。
其次，它们具有较宽的发光范围，可以覆盖红外光波段的大部分波长范围，适用于不同波长的红外光电子器件。
再次，它们具有较高的光稳定性和较长的使用寿命，可以在恶劣的环境条件下长时间稳定工作。
最后，红外发光材料在红外技术领域具有广泛的应用。
首先，在红外通信领域，红外发光材料可以用于制备红外发光二极管和红外接收二极管，实现红外遥控、红外传输等功能。
其次，在红外照明领域，红外发光材料可以用于制备红外发光二极管和红外传感器，实现夜视、红外照明等功能。
再次，在医疗领域，红外发光材料可以用于制备红外光疗仪和红外医疗仪器，实现红外治疗、红外检测等功能。
最后，在安防领域，红外发光材料可以用于制备红外监控摄像机和红外报警器，实现红外监控、红外报警等功能。
综上所述，红外发光材料是一种能够在红外光波段发出可见光的材料，它在红外技术领域具有广泛的应用。
随着红外技术的不断发展，红外发光材料将会得到更广泛的应用，并且不断地得到改进和完善，为红外技术的发展做出更大的贡献。
红外光学材料大全
红外光学材料大全折射率n随波长的变化（20℃）理化性质：激光损伤阈值：（10600nm脉冲激光，脉冲宽度=15μs）2，进口CVD硫化锌（ZnS）红外光学材料CVD硫化锌是一种化学惰性材料，具有纯度高，不溶于水，密度适中，易于加工等特点，广泛应用于红外窗口，整流罩和红外光学元件的制作。
和硒化锌（ZnSe）一样，硫化锌（ZnS）也是一种折射率均匀性和一致性好的材料，在8000nm—12000nm波段具有很好的图像传输性能，该材料在中红外波段也有较高的透过率，但随着波长变短，吸收和散射增强。
与硒化锌（ZNSE）相比，硫化锌的价格低，硬度高，断裂强度是硒化锌的两倍，抗恶劣环境的能力强，非常适合用于制造导弹整流罩和军用飞行器的红外窗口。
透过率曲线：CVD ZINC SULFIDE Transmission(CVD硫化锌)Wavelength in Micrometer (t =6mm)CLEARTRAN Transmission（多光谱CVD硫化锌）Wavelength in Micrometers (t=9.4mm) 理化性质：光学性质：折射率随波长的变化（CVD硫化锌（ZNS）（20摄氏度）多光谱CVD硫化锌(CLEARTRAN ZnS)(20摄氏度)3,进口氟化钙(CaF2)和氟化镁(MgF2)晶体氟化钙(CaF2)和氟化镁(MgF2)晶体，硬度高，抗机械冲击和热冲击能力强，在紫外，可见和红外波段具有良好的透过率，广泛用于激光，红外光学，紫外光学和高能探测器等科技领域，特别是它们在紫外波段的光学性能很好，是目前已知的紫外截止波段的光学晶体，透过率高，荧光辐射很小，是紫外光电探测器，紫外激光器和紫外光学系统的理想材料。
与氟化钙(CaF2)不同的是氟化镁(MgF2)是一种双折射晶体。
透过率曲线：Calcium Fluoride (CaF2)Wavelengt h (micrometers)Magnesium Fluoride (MgF2)Wavelength ( micrometers)氟化钡(BaF2)在200—9500nm光谱范围有接近90%的光学透过率。
常见红外材料及参数
常见红外材料及参数常见的红外材料主要包括硫化锌(SZn)、硒化锌(SeZn)、氧化铟锡(ITO)、铁掺锌单晶(Fe:ZnSe)、掺钙硫化铟(CaIn2S4)等。
硫化锌(SZn)是一种常见的红外材料，具有较高的透明度和热导率。
硫化锌具有宽波长范围的透明性，从0.39微米到13微米都具有较好的透明性。
硫化锌的热导率较高，可以有效地散热。
硫化锌的折射率在2.29至2.35之间波动。
硒化锌(SeZn)是另一种常见的红外材料，也具有较高的透明度和热导率。
硒化锌的透明范围为0.6微米至14微米，具有比硫化锌更高的折射率，约为2.6至2.7、硒化锌的热导率也较高。
氧化铟锡(ITO)是一种透明导电薄膜材料，广泛应用于可见光和红外光学器件中。
ITO薄膜具有良好的透明性和导电性，可以用于制作红外探测器的电极。
ITO薄膜的电导率一般在1到10^4 Ω/cm之间。
铁掺锌单晶(Fe:ZnSe)是一种具有较高吸收系数的红外材料，适用于制作红外激光器和红外探测器。
铁掺锌单晶的吸收峰主要在3至5微米范围内，具有很高的吸收率。
铁掺锌单晶的折射率约为2.4至2.6之间。
掺钙硫化铟(CaIn2S4)是一种对红外辐射具有较好响应的材料，适用于制作红外探测器。
掺钙硫化铟的带隙能够调节至各种红外波长范围，具有很高的响应度和较低的暗电流。
掺钙硫化铟的折射率约为2.4至2.6之间。
这些材料的参数主要包括折射率、透明范围、热导率和吸收率等。
折射率是指材料对光线的折射能力，折射率越高，光线在材料中传播的速度越慢。
透明范围是指材料对其中一波长范围的光线的透明性，决定了材料适用的红外波长范围。
热导率是指材料导热的能力，热导率越高，材料散热越快。
吸收率是指材料对光线的吸收能力，吸收率越高，材料对光源产生的辐射能力越强。
总之，常见的红外材料具有不同的特性和参数，可以根据不同的需求选择适合的材料。
这些红外材料在红外光学、红外探测和红外激光等领域起着重要的作用。
吸收红外线的常见材料
吸收红外线的常见材料1.有机材料（1）有机染料：有机染料是一类具有很强吸收红外线能力的物质，常见的有机染料有苯胺染料、噻吩染料、多聚苯胺染料等。
有机染料的吸收红外线能力强，色谱特性明显，同时也可以调整吸收波长。
（2）碳纳米管：碳纳米管是由碳原子构成的空心细管，具有很高的纵横比、热导率以及电导率。
碳纳米管对红外线具有很强的吸收能力，并且可以通过调整管壁的厚度和直径来控制它们的吸收波长。
2.无机材料（1）镉汞砷化物（HgCdTe）：镉汞砷化物是一种常见的半导体材料，能够吸收非常广泛的红外线波段，适用于制作红外探测器和红外光电器件。
（2）银镉锌碲化物（AgCd1-xZnxTe）：银镉锌碲化物是一种新型的红外探测材料，其吸收谱范围覆盖整个中远红外波段，具有极高的光学吸收系数和热导率，因此在红外成像领域有着重要的应用前景。
（3）硅：硅对于可见光和远红外线吸收的能力较弱，但在近红外波段（800-2500nm）可以吸收一部分红外线。
硅的成本较低，制备工艺成熟，因此在低成本的红外光学器件中广泛应用。
3.特殊材料（1）氮化镓：氮化镓是一种宽禁带半导体材料，具有很高的光学品质和良好的热导率。
氮化镓对红外波段的吸收较弱，但在可见光和近红外波段具有很强的吸收能力，因此可用于制作红外光电器件。
（2）锗：锗是一种常见的红外吸收材料，对于在中红外波段（3-5μm）具有较高的吸收比，因此常用于热成像仪等红外光学器件的制备。
（3）铁氧体：铁氧体是一类由铁氧化物构成的材料，具有较好的吸收红外线能力，广泛应用于热成像以及红外遥感等领域。
综上所述，吸收红外线的常见材料包括有机材料、无机材料以及一些特殊材料。
这些材料在红外光学器件制备，红外探测，红外成像以及其他与红外技术相关的领域具有重要的应用价值。
随着科技的不断发展，对吸收红外线的材料研究也在不断深入，未来会有更多新型材料被发现和应用。
红外光学材料介绍
红外光学材料介绍红外光学材料是指应用在与制导技术和红外成像中，制造滤光片、透镜、棱镜、窗口片、整流罩等的一类材料。
这些材料具有物化性能满足需要，即主要指标是：良好的红外透光性和宽的投影波段。
一般来说，红外光学材料的透射率和透射与材料的内部结构，特别是化学键和能级结构密切相关。
例如，对于晶体材料，短波吸收极限主要取决于带隙，而长波极限则取决于声子吸收，即晶格振动吸收，晶格振动的频率t与吸收长波极限有关，即振动频率t越低，长波极限越大，对于金刚石晶体材料来说，红外波段存在较强的一次晶格振动谐波和较弱的亚谐波吸收，因此金刚石结构晶体具有较好的透光率和较宽的频带特性。
对于晶体材料，在不考虑库和缺陷（孔隙率等）的情况下，大多数单晶材料的红外透明度与多晶体材料几乎相同。
由于多晶材料的性能与单晶相同，内部不存在固溶体，其力学强度、抗热震性、经济性等方面都有很大的提高。
由于是单晶，所以可以实现大尺寸等。
在某些领域，它已经取代了单晶材料。
玻璃和塑料的投影带和透射率与原子和分子结构有关，但由于其结构的长期无序性，其短、长波吸收极限与带隙和声子吸收之间的关系较为模糊，玻璃与塑料的应用与研究是近年来的一个活跃领域。
如今，红外材料已发展成为一个大家庭，其技术复杂多样，令人眼花缭乱。
本文仅介绍了近年来几种重要红外材料的应用和发展。
晶体材料晶体材料是人们最先使用的一种红外光学材料，也是目前使用的主要光学材料，晶体材料包括离子晶体和半导体晶体，离子晶体包括碱金属卤化物化合物晶体、碱土金属、卤化物化合物晶体、氧化物和一些无机盐晶体，半导体晶体包括氮元素晶体的o族、o族化合物和o 族化合物晶体等。
离子晶体通常具有较高的透过率和较低的折射率，因此反射损耗较小。
一般不需要涂减反射膜。
同时，与非离子晶体相比，离子晶体的光学性质受温度的影响较小，该晶体具有多种物理和化学性质，它可以满足不同应用的需要。
有些晶体还具有光学技术、磁光效应、声光效应等。
具有红外透过性的光学材料的制备及其应用
具有红外透过性的光学材料的制备及其应用随着科技的不断进步，红外技术在军事、医疗、航空等领域中的应用越来越广泛，因此具有红外透过性的光学材料的需求也越来越大。
本文将介绍几种常见的具有红外透过性的光学材料及其制备方法以及应用。
一、具有红外透过性的光学材料分类1.硅硅是一种硬度很高，导热性能好，化学性质稳定的材料。
在光学领域中，常用硅制成红外光学元件，如窗口、透镜、棱镜等。
2.硒化锌硒化锌是一种透明、不导电的光学材料，它具有很好的红外透过性，因此常被用于红外传感器、夜视仪等装置中。
3.晶体晶体是一种透明的材料，其中的矿物质晶体具有特定的结构和物理性质，使它们在光学领域中具有重要的应用。
某些晶体如镁氟铝石英、锂镁硼石英等可以用于制造红外透镜。
4.玻璃玻璃是一种广泛应用于光学领域的材料，它们通常是由多种物质熔融后再冷却得到的，因此拥有不同的物理性质。
其中某些玻璃具有红外透过性，例如石英玻璃、硼硅酸玻璃等。
二、红外透过性光学材料的制备方法1.单晶生长法单晶生长法是一种比较常见的制备晶体材料的方法，它通过将熔体降温来使材料结晶并生长出晶体。
晶体制备过程需要严格控制各种物理参数，如温度、压力等。
常用于制备锂镁硼石英、钛蓝宝石、锌硒晶体等。
2.熔层堆积法熔层堆积法是一种常见的制备玻璃材料的方法，它通过将熔融的物质在基板上依次堆层，然后快速冷却得到。
该方法可以制备出厚度达到数毫米甚至厘米级别的玻璃，如硼硅酸玻璃等。
3.溶胶-凝胶法溶胶-凝胶法是利用溶胶和凝胶之间的相变关系来制备光学材料的方法。
该方法首先将材料溶解在溶剂中形成溶胶，然后将溶胶干燥得到凝胶，最后通过煅烧等方式得到所需材料。
该方法可以制备出具有较高红外透过性的材料，如二氧化硅、氧化铝等。
三、红外透过性光学材料的应用1.红外传感器红外传感器是一种利用红外光来感知物质的仪器，应用于温度测量、水和气体浓度检测、红外辐射测量等领域。
红外透过性光学材料是红外传感器中的重要元件，如硒化锌发射管中常用的窗口材料。
常用红外光学材料及其加工技术
technologyvision科技视界作为红外光学材料使用的单晶材料有几十种袁较为常用的大约有十几种遥单晶材料的主要优点是制备技术相对成熟袁光学均匀性较好袁材料结构完整袁可避免内部结构缺陷等对红外光学性能的影响遥多晶材料则具有价格相对较低袁制备材料尺寸几乎不受限制袁可制备大尺寸及复杂形状等特点遥由于单晶材料的红外光学性能相对较好袁其使用量最大袁多晶材料则主要用于制备大尺寸零件所需毛坯遥2常用红外光学材料由于光学玻璃和塑料作为红外光学材料使用仍存在一些致命的缺陷袁而晶体材料则具有较为优良的红外光学特性袁因此袁现阶段各类红外光学仪器上所使用的光学元件袁特别是透射光学元件袁大部分采用的材料均为晶体材料袁其中又以锗尧硅尧硒化锌尧硫化锌等晶体材料的使用最为常见袁其在热像仪等红外光学仪器中的使用量达到了总使用量的80以上遥本文亦将主要介绍这几种红外光学晶体材料的基本情况遥表1显示了这些材料的基本理化性能遥表1几种常用红外晶体材料21锗单晶材料渊ge冤锗是一种半导体晶体材料袁在红外光学仪器中使用的锗单晶为n型袁晶相为渊111冤袁其结构为金刚石结构袁在红外波段有良好的透明性袁不溶于水袁化学性质稳定袁透射波长范围为1825滋m袁在透射波长范围内的折射率约为4袁色散较小袁是一种优良的红外光学材料袁在814滋m波段工作的红外光学仪器中使用量最大袁广泛用于制作红外透镜尧窗口尧棱镜等光学元件遥锗具有吸收系数和折射率随温度的改变而急剧变化的特性袁致使其透射率也会随着温度的变化而变化袁如图1所示遥图1锗材料透射率的温度特性由图1可见袁随着温度上升袁锗材料的透射率下降袁在300益条件下袁在812滋m波段几乎完全失透袁在35滋m波段透射率仅为25益时的20左右袁故锗不宜在高温下使用遥目前袁国内制备红外锗单晶材料的主要方法为直拉法渊czochrolski法冤袁相应的生产设备渊单晶炉冤和生产工艺已臻成熟尧完善遥为适应红外光学仪器高分辨率和遥感技术的要求袁红外锗单晶正向大尺寸化发展袁直径囟250mm的锗单晶已有商品化销售袁最大制备锗单晶尺寸达到了囟350mm遥22硅单晶材料渊si冤与锗类似袁硅也是一种金刚石结构的半导体晶体材料袁化学性质稳定袁不溶于水袁而且不溶于大多数酸类溶液袁但溶于氢氟酸尧硝酸和醋酸的混合液遥透射波长范围为1115滋m袁在15滋m波长处有一吸收峰存在遥硅的折射率也比较稳定袁约为34袁色散系数较小袁在35滋m波段被普遍用于制作透镜尧窗
红外材料目录幻灯片
红外透过性能
波长（μ m)
透过率随温度的变化曲线
IRB31属于GeO2-PbO系统玻璃，具有较高的折射率，主要用于红外光路透镜。
材料性能
• 红外折射率 • 热性能 Tg（℃） 490 Ts（℃） 530
λ (μ m) 2.4 2.6 2.8 折射率 1.8203 1.8198 1.8194
膨胀系数( α 100/300℃)：71.3×10-7/k • 机械性能 奴普硬度(20℃，) 350 kgf /mm2 弯曲强度(20℃～260℃，MPa)43.36 压缩强度(20℃～260℃，MPa)103 弯曲弹性模量(20℃～260℃，GPa) 57 • 化学性质 耐酸 4级 耐水 1级 • 其它性质 比重（g/cm3） 5.3
材料性能
• 成分:Ge-Sb-Se • 密度（ρ ）: 4.71g/cm3 • 热膨胀系数(α ):154×107/℃ • 比热(Cp): • 热导率: • 转变温度 (Tg):266℃ • 屈服温度(Ts): :304 ℃ • 努氏硬度（HK）:137kgf /mm2 • 杨氏模量（E）: • 折射率温度系数: 58 x106/K(10μ m) • 波长 折射率 • 10.0 2.5842
IRB51
(样品厚度10mm) 100
90 80 70 60 50 40 30 20 10 0 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 波长（μ m)
• IRB51是以砷—硒—锑—锡（AsSe-Sb-Sn）为主要成份的玻璃， 它具有良好的透过率、在折射率 及色散方面极低的热敏感性，同 其他红外材料相组合，IRB51成 为有利于光学设计师设计无色差， 无热散焦的光学系统的理想材料。 IRB51可以多种形式供货，如： 块料、片料. IRB51镀上增透膜后， 可作为透3-5μm and 8-12μm波长 范围的大气窗口。 • 注:对应俄罗斯的IRG25
红外光学材料
红外光学材料红外光学材料是一类能够吸收和传导红外光的材料。
红外光波长范围在0.75至1000微米之间，因此红外光学材料在许多领域中具有广泛的应用，包括红外图像传感器、红外相机、红外激光器等。
红外光学材料通常具有较高的透过率和较低的散射系数。
它们需要能够高效地吸收和传导红外光，同时具有较高的耐热性和化学稳定性。
目前主要有三类常用的红外光学材料：晶体材料、半导体材料和玻璃材料。
晶体材料是一类非常重要的红外光学材料，因为它们具有优异的光学性能和机械性能。
晶体材料通常由无机物质如氧化物或硫化物组成，它们具有较高的折射率、较低的散射系数和较高的硬度。
常见的红外晶体材料有硫化锌、硫化镉、氯化铟等。
这些材料具有较好的光学透明性和热稳定性，适合用于红外激光器和红外传感器等设备。
半导体材料是另一类常用的红外光学材料。
在红外光谱范围内，半导体材料通常具有较高的吸光系数和较低的折射率，这使得它们非常适合作为红外光学滤波器和红外探测器的材料。
常见的红外光学半导体材料有硒化铟、碲化锌等。
这些材料具有较高的红外感应能力，可以有效地检测和传导红外光。
玻璃材料是一类机械性能和光学性能较好的红外光学材料。
与其他红外光学材料相比，玻璃材料具有较低的折射率和较高的透过率。
玻璃材料适用于制造红外光学镜片、红外光学器件等。
常见的红外玻璃材料有硫化锌玻璃、硫化镉玻璃等。
这些材料具有较好的光学透明性和化学稳定性，可以有效地传导和吸收红外光。
总的来说，红外光学材料具有广泛的应用领域和重要的意义。
随着红外技术的不断发展，对红外光学材料的需求也将不断增加。
因此，研发更多新型的红外光学材料，提高其光学性能和机械性能，将会是未来的发展方向。
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1,进口CVD硒化锌(ZnSe)红外光学材料CVD硒化锌（ZnSe）是一种化学惰性材料，具有纯度高，环境适应能力强，易于加工等特点。
它的光传输损耗小，具有很好的透光性能。
是高功率CO2激光光学元件的首选材料。
由于该红外材料的折射率均匀和一致性很好，因此也是前视红外（FLIR）热成像系统中保护窗口和光学元件的理想材料。
同时，该材料还广泛用于医学和工业热辐射测量仪和红外光谱仪中的窗口和透镜。
CVD ZINC SELENIDE TransmissionWavelength in Micrometers (t=8mm)光学性质：透过波长范围μm---22μm折射率不均匀性（Δn/n）吸收系数（1/cm）×10-3@1300nm×10-4@2700nm×10-4@3800nm×10-4@5250nm×10-4@10600nm热光系数dn/dT(1/k,298—×10-5@1150nm折射率n随波长的变化（20℃）理化性质：激光损伤阈值：（10600nm脉冲激光，脉冲宽度=15μs）2，进口CVD硫化锌（ZnS）红外光学材料CVD硫化锌是一种化学惰性材料，具有纯度高，不溶于水，密度适中，易于加工等特点，广泛应用于红外窗口，整流罩和红外光学元件的制作。
和硒化锌（ZnSe）一样，硫化锌（ZnS）也是一种折射率均匀性和一致性好的材料，在8000nm—12000nm波段具有很好的图像传输性能，该材料在中红外波段也有较高的透过率，但随着波长变短，吸收和散射增强。
与硒化锌（ZNSE）相比，硫化锌的价格低，硬度高，断裂强度是硒化锌的两倍，抗恶劣环境的能力强，非常适合用于制造导弹整流罩和军用飞行器的红外窗口。
透过率曲线：CVD ZINC SULFIDE Transmission(CVD硫化锌)Wavelength in Micrometer (t =6mm)CLEARTRAN Transmission（多光谱CVD硫化锌）Wavelength in Micrometers (t=理化性质：CVD硫化锌多光谱CVD硫化锌密度 (g . cm-3 @ 298k)电阻率 (Ω. Cm)~1012~熔点 (℃)1827化学纯度 (%)热膨胀系数(1/k)* 10-6@273k* 10-6@273k* 10-6@373k* 10-6@373k光学性质：折射率随波长的变化（CVD硫化锌（ZNS）（20摄氏度）多光谱CVD硫化锌(CLEARTRAN ZnS)(20摄氏度)3,进口氟化钙(CaF2)和氟化镁(MgF2)晶体氟化钙(CaF2)和氟化镁(MgF2)晶体，硬度高，抗机械冲击和热冲击能力强，在紫外，可见和红外波段具有良好的透过率，广泛用于激光，红外光学，紫外光学和高能探测器等科技领域，特别是它们在紫外波段的光学性能很好，是目前已知的紫外截止波段的光学晶体，透过率高，荧光辐射很小，是紫外光电探测器，紫外激光器和紫外光学系统的理想材料。
与氟化钙(CaF2)不同的是氟化镁(MgF2)是一种双折射晶体。
透过率曲线：Calcium Fluoride (CaF2)Wavelength (micrometers)Magnesium Fluoride (MgF2)Wavelength ( micrometers)氟化钙(CaF2)氟化镁(Mgf2)密度 (g . cm-3 )介电常数 @1HMZ(平行C轴),(垂直C轴)熔点 (℃)13601255化学纯度 (%)热膨胀系数(1/℃)* 10-6* 10-6(平行) 驶* 10-6(垂直)* 10-6@373k* 10-6@373k热导率 (J/ @ 27℃热容量 (J/ @ 298kknoop硬度 (kg/mm2)415杨氏模量 (GPa)剪切模量 (GPa)泊松比4,进口氟化钡红外光学材料氟化钡(BaF2)在200—9500nm光谱范围有接近90%的光学透过率。
通常应用于低温制冷成像系统，航天光学系统和激光光学系统中的透镜，分束镜，滤光片，棱镜和窗口等。
该材料有一定的水溶解主适合干燥环境下使用。
光学性质:10-6透过率曲线:Barium Fluoride (BaF2)Wavelength (μm)理化性质：密度 (g cm-3)熔点 (℃)1280介电常数 @ 2MHZ热膨胀系数 (1/℃)*10-6@-100----+200体弹模 (Gpa)剪切模 (Gpa)热导率 (J/k .m. s) @ 286k热容量 (J/g .k) @300kknoop硬度 (kg/mm2)82视在弹性极限 (Mpa)杨氏模量 (Gpa)泊松比带隙(ev)水溶性(g/l)折射率随波长的变化:)(20℃)波长(nm)折射率(n)波长折射率26051403006500360800048086008509200324098005,氟化锂(LiF)晶体氟化锂(LiF)晶体是常用红外光学材料中折射率最小的，它的透射光谱范围为120nm—7000nm，通常用于热成像系统，航天光学系统和准分子激光光学系统的透镜，棱镜和窗口。
该材料的水溶解度较高，热膨胀系数较大，大大气环境下使用时，要采取特别的措施防止其潮解和变形。
透过率曲线：Wavelength (micrometers)理化性质:密度 (g cm-3)熔点 (℃)870介电常数 @ 25℃热膨胀系数 (1/℃)37*10-6体弹模量 (Gpa)剪切模量 (Gpa)热导率 (J/k .m. s) @ 41℃热容量 (J/g .k) @10℃knoop硬度 (kg/mm2)102-113视在弹性极限 (Mpa)杨氏模量 (Gpa)泊松比弹性系数C11= C11= C11=水溶解性(g/l)透过波长范围120nm—7000nm折射率 @ 500nm热光系数 ,dn/dT (1/k)*10-6 @600nm反射损耗(%) @折射率随波长的变化:)(20℃)波长(nm)折射率(n)波长折射率2006002201750240275029034003906砷化镓(GaAs)晶体砷化镓(GaAs)晶体的化学稳定性好,硬度高,抗恶劣环境能力极强,它在2μm---14μm光谱范围有很好的透过率,广泛应用于热红外成像系统,大功率CO2激光光学系统和FLIR系统.在现场环境很差,光学镜头或窗口需要反复擦拭的条件下,砷化镓(GaAs)常被用来替代硒化锌(ZnSe)作为红外镜头或窗口的材料.透过率曲线:Gallium Arseide (GaAs)Wavelength(μm)理化性质:密度 (g cm-3) @300K熔点 (℃)1238介电常数静态/高帧 @ 300K热膨胀系数 (1/℃)*10-6 @300K体弹模量 (Gpa)剪切模量 (Gpa) @298K热导率 (J/k .m. s)55 @ 300K热容量 (J/g .k)knoop硬度 (kg/mm2)731视在弹性极限 (Mpa)杨氏模量 (Gpa) @298K泊松比 @293KDebye温度(k)360带隙(ev)透过波长范围1000nm—14000nm吸收系数 @ 2500nm—11000nm热光系数 ,dn/dT (1/k)160-120*10-6 @3000nm—12000nm折射率随波长的变化:)(20℃)波长(nm)折射率(n)波长折射率400014500800015000100001700011000190001300021900137007,国产锗(Ge)单晶锗(Ge)单晶是一种化学惰性材料,它的透射光谱范围为2--12μm,是一种非常常用的红外光学材料,具有硬度高,导热性好,不溶于水等特点.广泛用于红外成像系统和红外光谱仪系统.锗单晶的机械性能和导热性能好,在μm处的吸收很小,是CO2激光透镜,窗口和输出耦合镜的理想材料.锗(Ge)单晶还被用做各种红外滤波器的基底材料.透过曲线:Germanium(Ge)Wavelength(μm)理化性质:密度 (g cm-3)熔点 (℃)936介电常数静态/高帧 @ (300K)热膨胀系数 (1/℃)*10-6 @298K体弹模量 (Gpa)剪切模量 (Gpa)67热导率 (J/k .m. s) @ 293K热容量 (J/g .k)knoop硬度 (kg/mm2)780杨氏模量 (Gpa)泊松比弹性系数C11=129 C11= C11=光学性质:透过波长范围2000nm—12000nm吸收系数 (1/cm) 1.*10-3 @ 3800nm2.3*10-2 @ 10600nm热光系数 ,dn/dT (1/k)*10-4 @10600nm折射率随波长的变化:)(20℃)波长(nm)折射率(n)波长折射率22008000300090003800106005000110006000120007000130008,进口硅(Si)单晶硅(Si)单晶是一种化学惰性材料,硬度高,不溶于水.它在1-7μm波段具有很好的透光性能,同时它在远红外波段300-300μm也具有很好的透光性能,这是其它光红外材料所不具有的特点.硅(Si)单晶通常用于3-5μm中波红外光学窗口和光学滤光片的基片.由于该材料导热性能好,密度低,也是制作激光反射镜的常用材料.透过曲线:密度 (g cm-3)熔点 (℃)1420介电常数13 @ 10GHZ热膨胀系数 (1/℃)*10-6体弹模量 (Gpa)102剪切模量 (Gpa)热导率 (J/k .m. s) @ 273K热容量 (J/g .k)knoop硬度 (kg/mm2)1150杨氏模量 (Gpa)131泊松比弹性系数C11=167 C11=65 C11=80透过波长范围1000nm—10000nm 30000nm—300000nm热光系数 ,dn/dT (1/k)*10-4吸收系数 (1/cm)*10-3 @折射率随波长的变化:)(20℃)波长(nm)折射率(n)波长折射率1357400042584500500055006000。