红外光学玻璃及红外晶体材料光学特性.docx

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 ，碱土一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W族单元素晶体、III 〜V族化合物和II〜W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/口 m折射率/ 口 m硬度/克氏密度/(g・cm) 溶解度/(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A101370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 口 m)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/ 口m 折射率/5 口m硬度/克氏熔点/°c密度/(g • m)在水中溶解度MgF5761396不溶ZnS3541020不溶MgO6402800不溶CaF2001403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、1GaAs、MgF、NaCl、TlBr、KHS-6(TlBr-TlCl) 和 KHS-5(TlBr-TlI)等，拥有熔点咼、热稳固性好、硬度咼、折射率和色散化范围大等长处，但晶体尺寸受限、成真相对较咼。

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2〜7卩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/ c37701520183093714171261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〜22〜12〜252.红外光学玻璃中波红外光学玻璃：氧化物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、（主要铝酸钙玻璃、锗酸盐玻璃、稼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]貫HJE氧屋览第恂hullU1MA CAN^KI III,； ( RM \ l：'.i.肛 BIT^|hM H:.SKJN r44.4*84.20 3.S1密式鰹度升■ -3 \辭 * nhE IE网"54Mi470嘩和 KWi 70no诽他了 r7Q. 7M J Trid >40 1卄(1,1 (i *0, J -n, 290.30 0,1ftms*. (i(rA >ft. J5A呷F!-匕k,o9卫 X 3R8 15/fiS,4ifl,0 11)! in 1 k 1JijL U—(L7 CL 720l72 fl 642UM0,74 -ib/dr/ft JA ! — J B ^8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 ⑶基天性能硫系玻璃卤系玻璃硫卤玻璃转变温度T（€）18 0 〜5 0 07 5〜3 2 0110〜3 6 0,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（口 m）0.9 〜180. 2 5 〜2 00.25 〜20透过率（％）6 0〜7 08 0〜9 07 0〜8 0表硫系玻璃资料的性能⑶构成（摩尔分数，％） 特色温度（°C）折射率n本征消耗（dB/k 透过波长（口 m）m)AsST=1802.35GeAsST = 4202.222X10(5.5u0.15〜12m)—0.6〜11Ge-ST=3702.113.6X10(2.40.15 〜11AsSeGeAsSeT=184T=3952.722.5610(6.5um)0.8〜-17.810(1.05um)0.8〜-16um)Ge — As — SeT=267 〜4102.56 〜2.700 .8 〜15Ge — Sb — SeT=2002.621〜15GeAsTeT=2053.402〜18GeSeTe1.5(10.6um)2〜18GeTe2〜19表卤系玻璃资料的性能⑶构成（摩尔分数，％）T(C)折射率本征消耗（dB/k透过波长（um）m)ZrF—BaF—L3 111.52810(3 〜5um)0.25 〜8aFCdF—BaF—Z2 8 3——2.5 〜9nFZnCl1151.68 〜1 .7110(3.7um)2〜14CdCl—BaCl16 7——2.5 〜16— KClCdCl—CdF—18 21.5 5 3 5—2.5 〜15BaFZnBr12 21.545—0.3 〜20Cdl—CsI—K10〜3 5——0.25 〜30I表硫卤玻璃资料的性能⑶构成（摩尔分数，％）T(°C)折射率本征消耗（dB/km）透过波长（um）50GeSe-20GaSe — 30KBr2 9 90.6 〜1640GeSe—25GaSe—35CsI3 0 20.6 〜1660GeSe—20GaSe — 20KI3 2 00.7 〜16Ge — Ga — Se —S — CsCl17 5 〜2 150.4〜12Te—Se—I5 0〜6 5—0.9(10.6um)0.6 〜22TeAsSel1112.8211.2(10.6um)3〜18二、红外光学玻璃应用现状：1. 元件种类中波红外光学玻璃：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。

[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[3]2. 应用对象中波红外玻璃（3〜5 um波段高透的）在民用和军用领域有十分重要的应用，比方红 外抗衡（IRCM）、化学物遥感、红外制导、红外侦察、高能激光武器、热像仪、夜视 仪、火焰气体探测器、环境监测、空间通讯等多个领域新一代以精准制导 为主要特色的光电系统，如导弹、光雷达、机舰载红外搜寻与追踪系统（IRST）、散布 式孔径系统（DAS）等，已逐渐向多波段复合、宽视角、远距离和高分辨率方向发展长波红外玻璃拥有较宽的红外透过范围，随玻璃构成变化，其透过从um 扩展到14〜20 um,可用于能量控制、热门探测、电路检测、温度监督以及夜视等 硫系玻璃的主要应用领域是探测物体和人在环境温度下所发生的辐射（在10 um处最为敏捷）、热成像以及8~ 13 um透过窗口等，硒锑红外玻璃透过范围特 别合适这一地区的热成像；卤系玻璃则主要用于传输CO 2激光器激光，以知足医 疗、资料精加工等方面的需要3. 加工方法熔融 - 淬冷法因为硫系玻璃熔体在高温下极易氧化， 故在玻璃制备过程中， 应将原资料置于真 空密封的石英管中熔制。

样品的制备经过原料预办理、石英管预办理、称重、配 料、石英管抽真空、封装、熔制、淬冷、退火、切割、研磨、抛光等过程 [14] 精细模压成型从构造上剖析 , 硫系玻璃与晶体红外资料的一个重要差异在于前者为非晶态尔。