紅外光學材料大全

2024年3月1日發(作者：個人簡歷封面)

紅外光學材料

1,進口CVD硒化鋅(ZnSe)紅外光學材料

CVD硒化鋅（ZnSe）是一種化學惰性材料，具有純度高，環境適應能力強，易于加工等特點。它的光傳輸損耗小，具有很好的透光性能。是高功率CO2激光光學元件的首選材料。由于該紅外材料的折射率均勻和一致性很好，因此也是前視紅外（FLIR）熱成像系統中保護窗口和光學元件的理想材料。同時，該材料還廣泛用于醫學和工業熱輻射測量儀和紅外光譜儀中的窗口和透鏡。

CVD ZINC SELENIDE Transmission

Wavelength in Micrometers (t=8mm)

光學性質：

透過波長范圍

折射率不均勻性（Δn/n）

吸收系數（1/cm）

0.5μm---22μm

<3×10-6@632.8nm

5.0×10-3@1300nm

7.0×10-4@2700nm

4.0×10-4@3800nm

4.0×10-4@5250nm

5.0×10-4@10600nm

熱光系數dn/dT(1/k,298—358k)

折射率n隨波長的變化（20℃）

波長(nm)

620

1000

3800

5000

7000

9000

折射率(n)

2.5994

2.4892

2.4339

2.4295

2.4218

2.4122

1.07×10-4@632.8nm

7.0×10-5@1150nm

6.2×10-5@3390nm

6.1×10-5@10600nm

波長(nm)

10600

13000

14600

16600

17800

18200

折射率(n)

2.4028

2.3850

2.3705

2.3487

2.3333

2.3278

理化性質：

晶體結構

密度 (g cm-3@298k)

電阻率 (Ω cm)

熔點 (℃)

化學純度 (%)

熱膨脹系數 (1/k)

熱導率 (J/k .m. s)

熱容量 (J/g .k)

knoop硬度 (kg/mm2)

抗彎曲強度 (Mpa)

楊氏模量 (Gpa)

泊松比

立方體

5.27

~10

1525

99.9996

7.1*10@273k

7.8*10@373k

8.3*10@473k

18.0 @ 298k

0.339 @298k

110

55

67.2

0.28

-8

-6-612激光損傷閾值：（10600nm脈沖激光，脈沖寬度=15μ入射方式

正入射

布魯斯特角

s）

損傷閾值（J/cm2）

>20

>15

2，進口CVD硫化鋅（ZnS）紅外光學材料

CVD硫化鋅是一種化學惰性材料，具有純度高，不溶于水，密度適中，易于加工等特點，廣泛應用于紅外窗口，整流罩和紅外光學元件的制作。和硒化鋅（ZnSe）一樣，硫化鋅（ZnS）也是一種折射率均勻性和一致性好的材料，在8000nm—12000nm波段具有很好的圖像傳輸性能，該材料在中紅外波段也有較高的透過率，但隨著波長變短，吸收和散射增強。與硒化鋅（ZNSE）相比，硫化鋅的價格低，硬度高，斷裂強度是硒化鋅的兩倍，抗惡劣環境的能力強，非常適合用于制造導彈整流罩和軍用飛行器的紅外窗口。

透過率曲線：

CVD ZINC SULFIDE Transmission(CVD硫化鋅)

Wavelength in Micrometer (t =6mm)

CLEARTRAN Transmission（多光譜CVD硫化鋅）

Wavelength in Micrometers (t=9.4mm)

理化性質：

密度 (g . cm-3 @ 298k)

電阻率 (Ω. Cm)

熔點 (℃)

化學純度 (%)

熱膨脹系數(1/k)

熱導率 (s)

熱容量 (J/g.k)

knoop硬度 (kg/mm2)

抗彎曲強度 (Mpa)

楊氏模量 (Gpa)

泊松比

光學性質：

CVD硫化鋅

4.09

~1012

1827

99.9996

6.6* 10-6@273k

7.3* 10-6@373k

16.7@298k

0.469@298k

200-235

103

74.5

多光譜CVD硫化鋅

4.09

~101.3

99.9996

6.3* 10-6@273k

7.0* 10-6@373k

27.2@298k

0.515@298k

160

74.5

0.29 0.28

透過范圍波長

CVD硫化鋅

1000nm---14000nm

多光譜CVD硫化鋅

370nm—14000nm

<0.2* 10-4@632.8nm折射率不均勻性

（Δn/n）

<7.3* 10-4@10600nm

吸收系數 (1/cm)

0.2 @ 10600nm

0.2 @10600nm

5.43* 10-5@632.8nm4.21* 10-5@1150nm-5熱光系數dn/dt(1/k,298-358k)

4.6* 10@1150nm

4.3* 10-5@3390nm

4.1* 10-5@10600nm3.87* 10-5@3390nm

折射率隨波長的變化

（CVD硫化鋅（ZNS）（20攝氏度）

波長(nm)

620

1000

3800

5000

折射率(n)

2.355

2.292

2.253

2.246

波長(nm)

9800

10600

11400

12200

折射率(n)

2.203

2.192

2.180

2.167

7000

9000

2.232

2.212

13800

14200

2.132

2.126

多光譜CVD硫化鋅(CLEARTRAN ZnS)(20攝氏度)

波長(nm)

400

1010

2060

3500

4500

5000

折射率(n)

2.545

2.292

2.264

2.255

2.250

2.247

波長(nm)

8000

9000

10000

11250

12000

13000

折射率(n)

2.223

2.213

2.201

2.183

2.171

2.153

3,進口氟化鈣(CaF2)和氟化鎂(MgF2)晶體

氟化鈣(CaF2)和氟化鎂(MgF2)晶體，硬度高，抗機械沖擊和熱沖擊能力強，在紫外，可見和紅外波段具有良好的透過率，廣泛用于激光，紅外光學，紫外光學和高能探測器等科技領域，特別是它們在紫外波段的光學性能很好，是目前已知的紫外截止波段的光學晶體，透過率高，熒光輻射很小，是紫外光電探測器，紫外激光器和紫外光學系統的理想材料。與氟化鈣(CaF2)不同的是氟化鎂(MgF2)是一種雙折射晶體。

透過率曲線：

Calcium Fluoride (CaF2)

Wavelength (micrometers)

Magnesium Fluoride (MgF2)

Wavelength ( micrometers)

物理性質：

密度 (g . cm-3 )

介電常數

熔點 (℃)

化學純度 (%)

熱膨脹系數(1/℃)

熱導率 (s)

熱容量 (J/g.k)

knoop硬度 (kg/mm2)

楊氏模量 (GPa)

剪切模量 (GPa)

泊松比

氟化鈣(CaF2)

3.18

6.76 @1HMZ

1360

99.9996

18.85* 10-6

7.3* 10-6@373k

9.71

0.854

158.3

75.8

33.77

氟化鎂(Mgf2)

3.177

4.87(平行C軸),5.44(垂直C軸)

1255

99.9996

13.7* 10-6(平行) 駛8.48*

10-6(垂直)

7.0* 10-6@373k

0.3 @ 27℃

1.003 @ 298k

415

138.5

15.66

0.26 0.276

體彈模量(Gpa)

光學性質：

透過波長范圍

反射損耗（2面）

熱光系數.dn/dT(1/℃)

折射率性質：

(CaF2)

波長(nm)

190

210

250

330

82.71

氟化鈣(CaF2(

130nm---10000nm

5.4% @ 5000nm

-10.6*10-6

101.32

氟化鎂(MgF2)

110nm—7500nm

11.2% @ 120nm

5.1% @ 1000nm

2.3*10-6 @ 400mnm

折射率(n)

1.51

1.49

1.47

1.45

波長(nm)

2650

3900

5000

6200

折射率(n)

1.42

1.41

1.40

1.38

410

880

(MgF2)

波長(nm)

200

230

270

340

560

1.44

1.43

折射率(n1)

1.42

1.41

1.40

1.39

1.38

7000

8220

折射率(n2)

1.43

1.42

1.41

1.40

1.39

1.36

1.34

4,進口氟化鋇紅外光學材料

氟化鋇(BaF2)在200—9500nm光譜范圍有接近90%的光學透過率。通常應用于低溫制冷成像系統，航天光學系統和激光光學系統中的透鏡，分束鏡，濾光片，棱鏡和窗口等。該材料有一定的水溶解主適合干燥環境下使用。

光學性質:

透過波長范圍 150nm—12500nm

吸收系數 (1/cm) 3.2*10-6 @6238nm

熱光系數 ,dn/dT (1/k) -15.2*10-6 @400nm

-12.7*10-60 @(-60℃)

-15.2*10-60 @(+60℃)

10-6

透過率曲線:

Barium Fluoride (BaF2)

Wavelength (μm)

理化性質：

密度 (g cm-3)

熔點 (℃)

介電常數

4.89

1280

7.33 @ 2MHZ

熱膨脹系數 (1/℃)

體彈模 (Gpa)

剪切模 (Gpa)

熱導率 (J/k .m. s)

熱容量 (J/g .k)

knoop硬度 (kg/mm2)

視在彈性極限 (Mpa)

楊氏模量 (Gpa)

泊松比

帶隙(ev)

水溶性(g/l)

1.81*10@-100----+200

56.4

25.4

11.72 @ 286k

0.410 @300k

82

26.89

53.07

0.343

26.89

1.7

-6折射率隨波長的變化:)(20℃)

波長(nm)

260

300

360

480

850

3240

折射率(n)

1.51

1.50

1.49

1.48

1.47

1.46

波長

5140

6500

8000

8600

9200

9800

折射率

1.45

1.44

1.43

1.42

1.41

1.40

5,氟化鋰(LiF)晶體

氟化鋰(LiF)晶體是常用紅外光學材料中折射率最小的，它的透射光譜范圍為120nm—7000nm，通常用于熱成像系統，航天光學系統和準分子激光光學系統的透鏡，棱鏡和窗口。該材料的水溶解度較高，熱膨脹系數較大，大大氣環境下使用時，要采取特別的措施防止其潮解和變形。

透過率曲線：

Wavelength (micrometers)

理化性質:

密度 (g cm-3)

熔點 (℃)

介電常數

熱膨脹系數 (1/℃)

體彈模量 (Gpa)

剪切模量 (Gpa)

熱導率 (J/k .m. s)

熱容量 (J/g .k)

knoop硬度 (kg/mm2)

視在彈性極限 (Mpa)

楊氏模量 (Gpa)

泊松比

彈性系數

水溶解性(g/l)

光學性質:

2.639

870

9.1 @ 25℃

37*10

62.03

55.14

40.1 @ 41℃

1.562 @10℃

102-113

11.2

64.79

0.32

C11=97.4 C11=40.4 C11=55.4

-62.7

120nm—7000nm

1.3943 @ 500nm

-12.7*10-6 @600nm

5.3 @

透過波長范圍

折射率

熱光系數 ,dn/dT (1/k)

反射損耗(%)

折射率隨波長的變化:)(20℃)

波長(nm)

200

220

240

290

390

折射率(n)

1.51

1.50

1.49

1.48

1.47

波長

600

1750

2750

3400

折射率

1.45

1.44

1.43

1.42

6砷化鎵(GaAs)晶體

砷化鎵(GaAs)晶體的化學穩定性好,硬度高,抗惡劣環境能力極強,它在2μm---14μm光譜范圍有很好的透過率,廣泛應用于熱紅外成像系統,大功率CO2激光光學系統和FLIR系統.在現場環境很差,光學鏡頭或窗口需要反復擦拭的條件下,砷化鎵(GaAs)常被用來替代硒化鋅(ZnSe)作為紅外鏡頭或窗口的材料.

透過率曲線:

Gallium Aride (GaAs)

Wavelength(μm)

理化性質:

密度 (g cm-3)

熔點 (℃)

介電常數 靜態/高幀

熱膨脹系數 (1/℃)

體彈模量 (Gpa)

剪切模量 (Gpa)

熱導率 (J/k .m. s)

熱容量 (J/g .k)

knoop硬度 (kg/mm2)

視在彈性極限 (Mpa)

楊氏模量 (Gpa)

泊松比

Debye溫度(k)

帶隙(ev)

光學性質:

5.32 @300K

1238

12.85/10.88 @ 300K

5.7*10 @300K

101.32

55.66 @298K

55 @ 300K

0.32

731

49.46

138.5 @298K

0.31 @293K

360

1.4

1000nm—14000nm

0.01 @ 2500nm—11000nm

160-120*10-6 @3000nm—12000nm

-6透過波長范圍

吸收系數

熱光系數 ,dn/dT (1/k)

折射率隨波長的變化:)(20℃)

波長(nm)

4000

8000

10000

11000

13000

13700

折射率(n)

3.31

3.34

3.13

3.04

2.97

2.89

波長

14500

15000

17000

19000

21900

折射率

2.82

2.73

2.59

2.41

2.12

7,國產鍺(Ge)單晶

鍺(Ge)單晶是一種化學惰性材料,它的透射光譜范圍為2--12μm,是一種非常常用的紅外光學材料,具有硬度高,導熱性好,不溶于水等特點.廣泛用于紅外成像系統和紅外光譜儀系統.鍺單晶的機械性能和導熱性能好,在10.6μm處的吸收很小,是CO2激光透鏡,窗口和輸出耦合鏡的理想材料.鍺(Ge)單晶還被用做各種紅外濾波器的基底材料.

透過曲線:

Germanium(Ge)

Wavelength(μm)

理化性質:

密度 (g cm-3)

熔點 (℃)

介電常數 靜態/高幀

熱膨脹系數 (1/℃)

體彈模量 (Gpa)

剪切模量 (Gpa)

熱導率 (J/k .m. s)

熱容量 (J/g .k)

knoop硬度 (kg/mm2)

楊氏模量 (Gpa)

泊松比

彈性系數

光學性質:

5.33

936

16.6 @ 9.37GHZ(300K)

6.1*10 @298K

77.2

67

58.61 @ 293K

0.31

780

102.7

0.28

C11=129 C11=48.3 C11=67.1

-6透過波長范圍

吸收系數 (1/cm)

熱光系數 ,dn/dT (1/k)

2000nm—12000nm

1. 1.3*10-3 @ 3800nm

2. 3*10-2 @ 10600nm

4.08*10-4 @10600nm

折射率隨波長的變化:)(20℃)

波長(nm)

2200

3000

3800

5000

折射率(n)

4.0879

4.0451

4.0267

4.0160

波長

8000

9000

10600

11000

折射率

4.0057

4.0040

4.0028

4.0025

6000

7000

4.0107

4.0079

12000

13000

4.0021

4.0018

8,進口硅(Si)單晶

硅(Si)單晶是一種化學惰性材料,硬度高,不溶于水.它在1-7μm波段具有很好的透光性能,同時它在遠紅外波段300-300μm也具有很好的透光性能,這是其它光紅外材料所不具有的特點.硅(Si)單晶通常用于3-5μm中波紅外光學窗口和光學濾光片的基片.由于該材料導熱性能好,密度低,也是制作激光反射鏡的常用材料.

透過曲線:

理化性質:

密度 (g cm-3)

熔點 (℃)

介電常數

熱膨脹系數 (1/℃)

體彈模量 (Gpa)

剪切模量 (Gpa)

熱導率 (J/k .m. s)

熱容量 (J/g .k)

knoop硬度 (kg/mm2)

楊氏模量 (Gpa)

泊松比

彈性系數

光學性質:

2.33

1420

13 @ 10GHZ

4.15*10

102

79.9

163.3 @ 273K

0.733

1150

131

0.266

C11=167 C11=65 C11=80

1000nm—10000nm 30000nm—300000nm

1.6*10-4

1.6*10-3 @

-6透過波長范圍

熱光系數 ,dn/dT (1/k)

吸收系數 (1/cm)

折射率隨波長的變化:)(20℃)

波長(nm)

1357

1367.3

1395.1

1529.5

折射率(n)

3.4975

3.4926

3.4929

3.4795

波長

4000

4258

4500

5000

折射率

3.4257

3.4245

3.4236

3.4223