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-TLI4540

KRS-6TLBr-TLCl3035

②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。常用的红外多晶包含MgO、 ZnS、ZnSe 和 CdTe、MgF多晶和 CaF等，拥有成本低、可制备大尺寸及复杂形状的长处。合用于中红波段的玻璃光学元件

主要包含铝酸盐玻璃、锗酸盐玻璃和锑酸盐玻璃等系统，光学平均性好、易于制成不一样尺寸与形状，

但其红外波段透射范围较窄、抗热冲击和机械冲击性能较差。塑料在近红外和远红外拥有优秀的透过率，但在中红外波段透过率较低；已实现适用化的塑料包含丙烯酸脂和聚四氟乙烯，前者在常温下用于红外发光二极管等的封装资料，后者用作 2~7μ m 波段保护膜和小型民用红外激光器窗口资料等。

[1]

表常用红外光学资料的热学力学光学性质

资料金刚石硒化锌硫化锌单晶锗硅氟化镁

折射系数

透过率 /%7171724754－

汲取系数 /cm～－

禁带宽度 /eV－

熔点/ ℃37701520183093714171261

弹性模量 /GPa1050103130115

显微硬度 /90001052508501150640

（kg/mm）

热传导率 /20～22

﹝W/（cm·K）﹞

热膨胀系数 /

（10/K ）

透过波段 /m～，～～22～12～25～～

2.红外光学玻璃

中波红外光学玻璃：

依据成分不一样，中波红外光学玻璃主要包含氟化物玻璃、氧化物玻璃（主要铝酸钙玻璃、锗酸盐玻璃、镓酸盐玻璃和碲酸盐玻璃等）以及

氧氟化物玻璃。

表常有中波红外光学玻璃资料特征[12]

长波红外光学玻璃：

依据成分不一样，长波红外玻璃主要包含硫系玻璃、卤系玻璃和硫卤

系玻璃等。

表常用长波红外玻璃资料的基天性能[3]

基天性能硫系玻璃卤系玻璃硫卤玻璃

转变温度Ｔ（℃）１８０～５００７５～３２０１１０～３６０，

折射率，２～３．５１．５～２．０１．８～３．０

本征消耗（ｄＢ／ｋｍ）１０～１０１０～１０１０～１０

化学稳固性稳固极易潮解潮解

透过波长（μｍ）０．９～１８0．２５～２００．２５～２０

透过率（％）６０～７０８０～９０７０～８０

表硫系玻璃资料的性能[3]

构成（摩尔分数，％）特色温度（℃）ＡｓＳＴ＝１８０

ＧｅＡｓＳＴ＝４２０

Ｇｅ－ＳＴ＝３７０

ＡｓＳｅＴ＝１８４

ＧｅＡｓＳｅＴ＝３９５

Ｇｅ－Ａｓ－ＳｅＴ＝２６７～４１０Ｇｅ－Ｓｂ－ＳｅＴ＝２００

ＧｅＡｓＴｅＴ＝２０５

ＧｅＳｅＴｅ－

ＧｅＴｅ－

折射率ｎ本征消耗（ｄＢ／ｋ透过波长（μｍ）

ｍ）

２．３５２×１０（５．５μ０．１５～１２

ｍ）

２．２２－０．６～１１

２．１１３．６×１０（２．４０．１５～１１

μｍ）

２．７２１０（６．５μｍ）０．８～１７．８２．５６１０（１．０５μｍ）０．８～１６

２．５６～２．７０－０．８～１５２．６２－１～１５

３．４０－２～１８

－１．５（１０．６μ２～１８

ｍ）

－－２～１９

表卤系玻璃资料的性能[3]

构成（摩尔分数，％）Ｔ（℃）折射率本征消耗（ｄＢ／ｋ透过波长（μｍ）

ｍ）

ＺｒＦ－ＢａＦ－Ｌ３１１１．５２８１０（３～５μｍ）０．２５～８

ａＦ

ＣｄＦ－ＢａＦ－Ｚ２８３－－２．５～９

ｎＦ

ＺｎＣｌ１１５１．６８～１．７１１０（３．７μｍ）２～１４

ＣｄＣｌ－ＢａＣｌ１６７－－２．５～１６

－ＫＣｌ

ＣｄＣｌ－ＣｄＦ－１８２１．５５３５－２．５～１５

ＢａＦ

ＺｎＢｒ１２２１．５４５－０．３～２０

ＣｄＩ－ＣｓＩ－Ｋ１０～３５－－０．２５～３０Ｉ

表硫卤玻璃资料的性能[3]