光學材料的區別？有哪些種類區分呢？
2025-01-03
光學材料的區別？有哪些種類區分呢？
一、常見的光學材料
在所有的光學制造中，第一步就是需要選擇合適的光學材料。光學材料中的重要光學參數，(如:折射率，阿貝數，透過率，反射率等），物理參數如：硬度，氣泡度，形變，等，甚至溫度，熱膨脹系數等。都是作為選擇材料中的重要組成部分。本文將會對這些材料做一些簡單的介紹
二：光學材料的分類
光學材料通常分為三大類，光學玻璃，光學晶體，特種光學材料
光學玻璃是一種可以傳輸光線的非晶態(玻璃態)光介質材料。光線通過它以后可改變傳播方向、相位及強度等，常用于光學儀器或光學系統中棱鏡、透鏡、反射鏡、窗口片、濾光片等光學元件制作。光學玻璃具有高度的透明性、化學穩定性及物理學(結構和性能)上的高度均勻性，具有特定和準確的光學常數。光學玻璃在低溫固態下仍保留了高溫液態的無定形結構，理想情況下玻璃內部沿各方向理化性能（如折射率、熱膨脹系數、硬度、熱導率、電導率、彈性模量等）相同，稱為各向同性。
現在光學玻璃的生產廠商，主要有德國的肖特(SCHOTT)、美國的康寧(Corning)、日本的小原(OHARA)、國內的成都光明（CDGM）。在紫外波段我們常用的光學玻璃有紫外熔融石英(UVFS)，常用的石英材料有國內的JGS1、JGS2、JGS3，Corning7980以及小原的高質量石英玻璃(SK-1300、SK-1310、SK-1320L、SK-1321等)，我們的光學元件一般采用的是JGS1，其在180nm開始具有較高的透過率。Corning7980的均勻性好、氣泡雜質含量少，所以多用于激光元件中，可以提供更高激光損傷閾值。可見光及近紅外波段，常用的光學玻璃材料有肖特的N-BK7、浮法玻璃B270、成都光明的H-K9L等。N-BK7和H-K9L具有相似的性質，可以互相代替。它們在可見光和近紅外(350 nm - 2.0 μm)提供高透過率。H-K9L精退火光學玻璃是我們高質量光學元件中最常用的玻璃。H-K9L精退火光學玻璃是一種硬質玻璃，能夠承受多種物理和化學刺激。它比較耐刮而且耐化學品。由于氣泡少、雜質含量低，因此它很適合制造精密透鏡、窗口片、棱鏡等元件。
2.
光學晶體
光學晶體是指用于光學介質材料的晶體材料總稱。由于光學晶體的結構特性，可廣泛用于制作各類紫外、紅外應用領域的窗口片、透鏡、棱鏡。按照晶體結構又分為單晶和多晶。單晶材料具有更高的晶體完整性和光透過率，以及較低的輸入損耗，因此常用的光學晶體以單晶為主。
◆ 常見的紫外、紅外晶體材料有：石英（SiO2）、螢石（CaF2）、氟化鋰（LiF）、巖鹽（NaCl）、硅（Si）、鍺（Ge）等。
◆ 偏振晶體：常用的偏振晶體有方解石（CaCO3）、石英（SiO2）和硝酸鈉（硝石）等。
◆ 復消色差晶體：利用晶體特殊的色散特性制造復消色差物鏡，如螢石（CaF2）與玻璃組合制成復消色差系統，可以消除球差和二級光譜。
◆ 激光晶體：可用作固體激光器的工作物質，如紅寶石、氟化鈣和摻釹釔鋁石榴石晶體等。
常見晶體特點對比
晶體材料分天然和人工生長。天然晶體較少，人工生長難度大，尺寸受限，價格昂貴，一般在玻璃材料滿足不了的情況下才會考慮，可工作于非可見光波段，應用于半導體，激光等行業。
03 特種光學材料
微晶玻璃是一種非玻璃非晶體的特種光學材料，介于玻璃和晶體之間。微晶玻璃與普通光學玻璃的區別主要是具有結晶的結構，而與陶瓷的主要區別是，它的結晶結構要比陶瓷細得多。具有熱膨脹系數小、強度大、硬度高、密度小、穩定性極高的特點，被廣泛用于加工平晶、標準米尺、大型反射鏡、激光制導陀螺儀等。
碳化硅是一種特殊的陶瓷材料，也可做為光學材料使用。碳化硅具有剛度比好、熱變形系數小、熱穩定性優良以及減重效果顯著等特點，被視為大尺寸輕質反射鏡的主要選材，廣泛應用在航天、強激光、半導體等領域。以上幾大類光學材料也可稱為光介質材料，光線通過它以后可改變傳播方向、相位及強度等。除了這幾大類光介質材料，光學纖維材料、光學薄膜材料、液晶材料、發光材料等都屬于光學材料，光學技術的發展離不開光學材料技術，我們期待中國的光學材料技術更上一層樓。
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