光學(xué)材料的區(qū)別？有哪些種類(lèi)區(qū)分呢？

一、常見(jiàn)的光學(xué)材料

在所有的光學(xué)制造中，第一步就是需要選擇合適的光學(xué)材料。光學(xué)材料中的重要光學(xué)參數(shù)，(如:折射率，阿貝數(shù)，透過(guò)率，反射率等），物理參數(shù)如：硬度，氣泡度，形變，等，甚至溫度，熱膨脹系數(shù)等。都是作為選擇材料中的重要組成部分。本文將會(huì)對(duì)這些材料做一些簡(jiǎn)單的介紹

二：光學(xué)材料的分類(lèi)

光學(xué)材料通常分為三大類(lèi)，光學(xué)玻璃，光學(xué)晶體，特種光學(xué)材料

1. 光學(xué)玻璃

    

   光學(xué)玻璃是一種可以傳輸光線(xiàn)的非晶態(tài)(玻璃態(tài))光介質(zhì)材料。光線(xiàn)通過(guò)它以后可改變傳播方向、相位及強(qiáng)度等，常用于光學(xué)儀器或光學(xué)系統(tǒng)中棱鏡、透鏡、反射鏡、窗口片、濾光片等光學(xué)元件制作。光學(xué)玻璃具有高度的透明性、化學(xué)穩(wěn)定性及物理學(xué)(結(jié)構(gòu)和性能)上的高度均勻性，具有特定和準(zhǔn)確的光學(xué)常數(shù)。光學(xué)玻璃在低溫固態(tài)下仍保留了高溫液態(tài)的無(wú)定形結(jié)構(gòu)，理想情況下玻璃內(nèi)部沿各方向理化性能（如折射率、熱膨脹系數(shù)、硬度、熱導(dǎo)率、電導(dǎo)率、彈性模量等）相同，稱(chēng)為各向同性。

   

   現(xiàn)在光學(xué)玻璃的生產(chǎn)廠商，主要有德國(guó)的肖特(SCHOTT)、美國(guó)的康寧(Corning)、日本的小原(OHARA)、國(guó)內(nèi)的成都光明（CDGM）。在紫外波段我們常用的光學(xué)玻璃有紫外熔融石英(UVFS)，常用的石英材料有國(guó)內(nèi)的JGS1、JGS2、JGS3，Corning7980以及小原的高質(zhì)量石英玻璃(SK-1300、SK-1310、SK-1320L、SK-1321等)，我們的光學(xué)元件一般采用的是JGS1，其在180nm開(kāi)始具有較高的透過(guò)率。Corning7980的均勻性好、氣泡雜質(zhì)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?？梢?jiàn)光及近紅外波段，常用的光學(xué)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(zhì)，可以互相代替。它們?cè)诳梢?jiàn)光和近紅外(350 nm - 2.0 µm)提供高透過(guò)率。H-K9L精退火光學(xué)玻璃是我們高質(zhì)量光學(xué)元件中最常用的玻璃。H-K9L精退火光學(xué)玻璃是一種硬質(zhì)玻璃，能夠承受多種物理和化學(xué)刺激。它比較耐刮而且耐化學(xué)品。由于氣泡少、雜質(zhì)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(xué)晶體

光學(xué)晶體是指用于光學(xué)介質(zhì)材料的晶體材料總稱(chēng)。由于光學(xué)晶體的結(jié)構(gòu)特性，可廣泛用于制作各類(lèi)紫外、紅外應(yīng)用領(lǐng)域的窗口片、透鏡、棱鏡。按照晶體結(jié)構(gòu)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(guò)率，以及較低的輸入損耗，因此常用的光學(xué)晶體以單晶為主。

◆ 常見(jiàn)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(fù)消色差晶體：利用晶體特殊的色散特性制造復(fù)消色差物鏡，如螢石（CaF2）與玻璃組合制成復(fù)消色差系統(tǒng)，可以消除球差和二級(jí)光譜。

◆ 激光晶體：可用作固體激光器的工作物質(zhì)，如紅寶石、氟化鈣和摻釹釔鋁石榴石晶體等。

常見(jiàn)晶體特點(diǎn)對(duì)比

晶體材料分天然和人工生長(zhǎng)。天然晶體較少，人工生長(zhǎng)難度大，尺寸受限，價(jià)格昂貴，一般在玻璃材料滿(mǎn)足不了的情況下才會(huì)考慮，可工作于非可見(jiàn)光波段，應(yīng)用于半導(dǎo)體，激光等行業(yè)。

03 特種光學(xué)材料

微晶玻璃是一種非玻璃非晶體的特種光學(xué)材料，介于玻璃和晶體之間。微晶玻璃與普通光學(xué)玻璃的區(qū)別主要是具有結(jié)晶的結(jié)構(gòu)，而與陶瓷的主要區(qū)別是，它的結(jié)晶結(jié)構(gòu)要比陶瓷細(xì)得多。具有熱膨脹系數(shù)小、強(qiáng)度大、硬度高、密度小、穩(wěn)定性極高的特點(diǎn)，被廣泛用于加工平晶、標(biāo)準(zhǔn)米尺、大型反射鏡、激光制導(dǎo)陀螺儀等。

碳化硅是一種特殊的陶瓷材料，也可做為光學(xué)材料使用。碳化硅具有剛度比好、熱變形系數(shù)小、熱穩(wěn)定性?xún)?yōu)良以及減重效果顯著等特點(diǎn)，被視為大尺寸輕質(zhì)反射鏡的主要選材，廣泛應(yīng)用在航天、強(qiáng)激光、半導(dǎo)體等領(lǐng)域。以上幾大類(lèi)光學(xué)材料也可稱(chēng)為光介質(zhì)材料，光線(xiàn)通過(guò)它以后可改變傳播方向、相位及強(qiáng)度等。除了這幾大類(lèi)光介質(zhì)材料，光學(xué)纖維材料、光學(xué)薄膜材料、液晶材料、發(fā)光材料等都屬于光學(xué)材料，光學(xué)技術(shù)的發(fā)展離不開(kāi)光學(xué)材料技術(shù)，我們期待中國(guó)的光學(xué)材料技術(shù)更上一層樓。