当前高性能聚合物材料的研究热点中包括哪些聚合物的光学材料
1.含硫树脂巯基化合物
含硫树脂具有折射率高、色散低、密度小等特点。尤其是它的热光稳定性明显好于含卤树脂。硫元素大多通过巯基与各种官能团的反应引入到树脂中。如巯基与丙烯酰氯的反应, 此反应多用于制备含硫可聚合单体，二巯基化合物与丙烯酰氯反应制得含硫单体，单体聚合后折射率为1. 62。巯基与双键或炔基的反应，用于直接制备高折射率的聚合物或齐聚物。支化的多巯基齐聚物与含双键单体聚合后折射率为1. 60左右。巯基与芳香卤代烷的反应，需要高温、碱性催化, 所得聚合物多为高性能聚合物, 可用于特殊领域, 但巯基在此条件下易被氧化, 极不稳定, 反应难度大。巯基与醛基或酮基的反应等。
2.含溴树脂型
卤素( 除氟外) 可提高树脂折射率, 其中氯气毒性大, 难以操作, 且树脂折射率提高有限; 含碘树脂折射率高, 但不稳定、价格昂贵; 而溴为液体, 易操作, 折射率提高较大, 因此卤素中有实用价值的是溴元素。含溴树脂折射率最高, 达1. 72, 但该树脂密度大、易于着色和老化, 且体积较大的溴原子会限制与之相连基团的自由旋转, 使得均聚树脂的耐冲击性能较差。因此含溴单体的最大应用在于与其他单体共聚, 改善树脂的耐热性、尺寸稳定性、耐擦伤性, 降低吸水率, 并适当提高树脂折射率, 如将20%( 质量分数) 的含溴甲基丙烯酸酯与80%的含硫甲基丙烯酸酯共聚, 所得树脂综合性能好, 折射率达1. 63。
3.环氧树脂型
环氧树脂因耐热性和耐溶剂性好、收缩率小、易成型、粘结性强等特点而被广泛使用, 如用作光学装置的粘合剂, 但通用型环氧树脂的折射率较低, 纯度不高, 很难做到无色透明, 限制了它在光学材料方面的应用。向主链中引入硫元素、卤素, 将环氧制成环硫等均可提高树脂折射率。其中, 环硫化合物的三元环结构张力大、稳定性不好, 化合物中的杂质、pH 值过高或过低都会引发聚合, 不易储存, 但环硫树脂具有很高的折射率及优异的性能, 因此近几年来发展较快。
4.含硫聚氨酯型
传统光学塑料如PMMA、PC-39 的耐磨性和强度都较差, 影响了它们在光学器件上的应用, 因此耐磨性好、强度大的聚氨酯光学塑料近年来发展较快, 特别是含硫聚氨酯, 即通过多元硫醇与异氰酸酯或异硫氰酸酯聚合。含三嗪结构的异硫氰酸酯与均苯三硫酚聚合, 所得树脂的折射率竟高达1. 80, 极大缩小了高折射率树脂与无机材料之间的差距。然而含极性基团的树脂易结晶, 透明性差, 原料中的小分子会与氰酸根反应放出气体, 产生气泡, 影响光学性能。因此通过共聚或交联破坏结晶、除去原料中的水分和其它易挥发的小分子成为制备含硫聚氨酯时的必需步骤。利用异氰酸酯和氨基甲酸酯基等强极性基团与含活泼氢的材料( 玻璃等) 之间的优良粘附力, 有望开发继环氧之后的另一种光学装置粘合剂, 该材料具有广阔的应用前景。
5.聚酰亚胺类
聚酰亚胺( PI) 是一类典型的高性能聚合物, 特别是它的热稳定性, 可承受苛刻的热处理加工, 常被制成耐高温材料。酰胺键是一种极化度很大的官能团, 根据聚酰亚胺具有很高的折射率, 如均苯四酸酐/ 4, 4，-二苯醚二胺聚酰亚胺在632. 8nm 处的折射率高达1. 6950, 因此近年来关于PI 薄膜在高折射率方面的研究较多。在这方面刘金刚等做了系统研究, 制备出多种新型含硫聚酰亚胺, 折射率都在1. 7 左右, 其中苯环含量越高, 折射率越大。从目前的研究不难发现,
聚酰亚胺都是以薄膜形式存在的, 本体聚酰亚胺常因双折射大、透明性不好、带有颜色等而在光学装置中无实际应用。
6.三聚氰胺甲醛树脂
对三聚氰胺甲醛树脂的光学性质进行了研究, 实验结果表明, 三聚氰胺甲醛树脂在一定条件下具有很好的成膜性和光学透明性, 所制备的光波导传输损耗小, 与非线性有机分子有良好的相溶性,可用来制备具有大的光学非线性系数及好的热稳定性的光学材料. 对于所制备的分散红1掺杂三聚氰胺甲醛树脂材料, 测得
约它的最佳预处理温度为100 ℃, 最佳极化温度为140 ℃,二阶非线性系数d
33
为39 pm ·V - 1 .
7.聚3-苯基噻吩
噻吩衍生物的聚合体是一种新型的有机材料，有特殊的物理和化学性质，现在国内外研究的人比较多.此种材料的合成有实际意义和科学价值.
聚噻吩衍生物作为具有多样性的共轭聚合体系之一，如电学、光学、磁学性质等许多已经应用于新工程材料.聚3-烷基噻吩在不同温度下显示不同颜色，从固态到液态的各种温度范围内的吸收光谱随着温度发生明显的变化，且这种变化是可逆的.它们在信息储存、光信号处理、化学能储存、电致荧光显示，光致荧光显示等许多电子技术方面具有潜在的应用价值，因此，聚噻吩衍生物的合成及其性质研究具有重要的意义.
用有机合成方法-格氏偶联法制备了聚3-苯基噻吩的基础上对其进行了荧光光谱测试.结果表明该聚合物在溶液状态和固体状态,在一定波长光的激发下都有明显的荧光性质.当用285nm波长光激发固体化合物时能够发射绿色荧光.
8.环三磷腈
环三磷腈为核通过简单的合成步骤得到了两种具有高度支化结构的含咔唑生色团的光折变分子玻璃。这种以惰性小分子为核在末端引入功能基团的支化结构设计可以增加末端基团旋转的自由体积, 利于生色团在电场中的再取向, 同时复杂的三维结构也会降低分子的结晶趋向, 使材料在室温下成为玻璃态, 同时改变光折变材料效应。
9.腈基和酯基的混合液晶体系
掺杂有单臂碳纳米管的含有腈基和酯基的混合液晶体系的分子取向及光折变性能,掺杂后的液晶体系的衍射效率及光栅建立时间都得到明显改善, 体系的光传导随光强度的增加而提高, 提高了光电荷的产生效率, 从而提高材料的光传导性。
10.杂化材料
将具有高折射率的无机纳米粒子掺杂到有机高分子体系是提高目标杂化材料折射率的最有效方法．因此选择合适的有机高分子体系和无机纳米粒子是制备高折射率聚合物-无机纳米光学杂化材料的前提条件．根据Zimmermann 等的研究结果可以发现，纳米杂化材料的折射率和纳米粒子在杂化材料中的体积分数呈线性关系．因此在固定了有机高分子的类型之后，主要通过向有机高分子体系中引入高含量的无机纳米组分来提高聚合物-无机纳米光学杂化材料的折射率．通常引入的无机纳米组分需要有很高的折射率( 大于2. 00) ，而且还要在可见光区域具有很高的光学透明性．
无机的PbS 半导体在500 ～ 600 nm 波长下的折射率可以达到4 以上，因而将其与有机高分子复合，通过调控PbS 纳米粒子在聚合物相中的含量能够很显著的提高目标材料的折射率．例如: 我们将PbS 与聚硫代氨基甲酸酯( PTU) 相结合，
制备出了折射率在1. 57 ～ 2. 05 之间可调的高折射率纳米杂化材料． Cseri 等将PbS 与水溶性聚合物相结合，制备出了PbS-聚合物纳米杂化材料，其折射率在1. 5 ～ 3. 9 之间实现可调．将PbS纳米粒子掺杂到聚合物相中，除了掺杂量对材料的折射率有影响外，PbS 纳米粒子的尺寸对目标材料的折射率也存在着较大的影响．研究表明，当PbS 的粒子尺寸小于25 nm 时，其折射率小于体相的折射率，当尺寸小至4 nm 时，其折射率下降至2. 3，这主要是因为PbS 是窄带隙半导体材料，其波尔激子半径较大( 29 nm) ，因而粒子的折射率受量子尺寸的影响比较大．所以在将PbS590纳米粒子作为无机材料时，需要考虑量子尺寸效应带来的影响．近年来，考虑到PbS 这种无机材料的环境污染性，科研工作者们逐渐用其他的硫族纳米粒子来替代PbS 纳米粒子来制备高折射率聚合物-无机纳米杂化材料．比如Caseri 等将FeS 纳米粒子与聚氧乙烯相复合，得到的聚合物-无机纳米杂化材料，其折射率最高达到了2. 8．以ZnS 体系为主，通过将ZnS 纳米粒子掺入到不同的油溶性聚合物( 聚硫代氨基甲酸酯和聚氨酯丙烯酸酯等) 中，并最终制备了一系列的高折射率聚合物-无机纳米杂化材料．
14种光学塑料的材料特点 一、光学塑料分类塑料材料一般分为热塑性和热固性塑料。热塑性塑料指的是可反复加热仍可塑的塑料。光学塑料大部分为热塑性塑料，常用的有：聚甲基丙烯酸甲脂（PMMA）聚苯乙烯（PS）聚碳酸脂（PC）等。热固性塑料：指的是在所用的合成树脂在加热初期软化，具有可塑性，继续加热则随着化学反应燮硬使形状固定不再发生变化。常用的材料有：烯丙基二甘醇碳酸脂（CR-39）环氧光学塑料 二、主要的光学塑料 1.聚甲基丙烯酸甲脂PMMA Polymethylmethacrylate，简称PMMA，也称Acrylic。摩尔量约为50万---100万，（摩尔量对聚合物的性能有很大的影响）nd=1.491，色散系数Vd=57.2，是“王冕”材料，透过率约92%，加速老化后240H透过率仍能达到92%，在室外使用10年后只降到88%，能透过波长270nm以上的紫外光。PMMA能透过X射线和Y射线，其薄片能透过α射线和β射线，但是能吸收中子线。PMMA密度为1.19kg/m3，在20℃*109Pa时的平均吸水率为2%，在所有光学塑料中它的吸水率最高，弹性模量为3.16*109Pa，泊松比为0.32，抗张强度为(462---703) *109Pa。PMMA 的线形膨胀系数为 8.3*10-5 K-1，比K9玻璃大10倍，但PMMA从高温冷却时的光学记忆即组件恢复到它原来尺寸的性能要比玻璃好，它
的折射率随温度的变化dn/dt为-8.5*10-5，比K9玻璃大出约30倍，但是它是负值。热导率为0.192W/(m*k)，比热容为1465J/(kg*k)，它的玻璃化温度为105℃，熔化温度为180℃。PMMA耐稀无机酸去污液，油脂和弱碱的性能优良，耐浓无机酸中等，不耐醇，酮，溶于芳烃，氯化烃有机溶剂，为强碱及温热的NaOH，KOH所侵蚀，与显影液不起反应。PMMA有优良的耐气候性，在热带气候下曝晒多年，它的透明度和色泽变化小。PMMA目前于广泛被用于制造照相机，摄录一体机，投影机，光盘读出头以及军用火控和制导系统中的非球面透镜和反射镜，还用来制造菲涅尔透镜，微透镜数组，隐形眼镜，光纤，光盘基板等零件。 2.聚苯乙烯PS Polystyrene，简称PS，也称Styrene。这是一种火石类热塑性光学塑料，尽管它的抗紫外辐射性能，抗划伤性能都不如PMMA，但它折射率高，nd=1.59—1.660，阿贝系数小Vd=30.8，所以当它和PMMA组合时可以成为对F和C谱线进行校正的消色差透镜，二级光谱的校正一般比玻璃的消色差透镜还要更好一些。它的透过率为88%，它的双折射率较大，在阳光作用下聚苯乙烯容易变黄。PS能自由着色，无嗅无味无毒，不致产生霉菌，吸湿性小吸只有0.02%。PS热变形温度为70--98℃，与配方及后处理有关，它的最高连续使用温度为60--80℃，成型收缩率为0.45%，其零件经退火处理可减少内应力还可提高机械强度，无前因
透镜系列术语中英文对照 单透镜 Simple (Single) Lenses 球透镜 Ball Lenses 歪像透镜 Anamorphic Lenses 圆锥透镜 Conical Lenses 柱状透镜，环形透镜 Cylindrical & Toroidal Lenses 非球面透镜 Aspheric Lenses 反射折射透镜 Catadioptric Lenses 绕射极限透镜 Diffraction-Limited Lenses GRIN透镜 GRIN Lenses (Graduated Refractive Index Rod) 微小透镜阵列 Micro Lens Arrays 准直透镜 Collimator Lenses 聚光透镜 Condenser Lenses 多影像透镜 Multiple Image Lenses 傅利叶透镜 Fourier Lenses 菲涅尔透镜 Fresnel Lenses 替续透镜 Relay Lenses 大口径透镜(直径150mm以上) Large Aperture Lenses (150mm) 复合透镜 Complex Lenses 红外线透镜 Infrared Lenses 紫外线透镜 Ultraviolet Lenses 激光透镜 Laser Lenses 望远镜对物镜 Telescope Objectives Lenses 显微镜对物镜 Microscope Objectives Lenses 接目镜 Eyepieces Lenses 向场透镜 Field Lenses 望远镜头 Telephoto Lenses 广角镜头 Wide Angle Lenses 可变焦伸缩镜头 Variable Focal Length Zoom Lenses CCTV镜头 CCTV Lenses 影印机镜头 Copy Machine Lenses 传真机镜头 Facsimile Lenses 条码扫描器镜头 Bar Code Scanner Lenses
光学膜会议纪要 一、冰箱面板膜IMD膜 该膜为三层结构，将薄膜放入注射成型模腔内，使薄膜紧贴注射的塑料外面热熔合，形成光洁漂亮的面板。 二、隔热膜 对基膜的要求是高透光率和低雾度，涂布后绝对不能有划痕。在PET上涂布隔热涂层后贴在汽车窗和建筑玻璃上用于吸收、反射近红外线（波长600~2300纳米），起隔热防爆作用。 结构是36μm隔热膜和23μm离型膜，揭去离型膜后直接贴在玻璃上。 目前主要有两种技术路线： ⑴、干法：以美国3M为代表，先在PET薄膜表层涂防刮伤层，再真空溅射吸收、反射近红外线材料（共7种材料） ⑵、湿法：以美国龙膜为代表，将纳米分散的材料一次性涂在PET 薄膜上。主要成分氧化锆、氧化铟锡。 湿法是DOCRIV推销的技术。 DOCRIV在中恒合作生产了隔热膜PET基膜，雾度0.8%，在保定乐凯进行涂布，据DOCRIV介绍说隔热效果和美国龙膜效果相当。但存在的问题是①采用的是微凹版涂布，不能保证无划痕；②空气净化程度达不到要求。 热隔膜结构：
隔热防雾膜——既隔热又防雾 三、光学膜 1、IMO膜触摸屏膜 在PET薄膜表面涂布上抗划伤、抗静电（106~108Ω）涂层，背面真空溅射导电膜(共三层，且透明)，再在导电层上印刷电路，再蚀出多余的导电层。 目前IMO只用日本生产，技术封锁。对基膜的要求非常高，雾度≤1%，透光率≥92%，厚度平整性非常高，175μm，宽度125cm。 在基膜达不到要求下，可以用作液晶屏保护膜(不加导电层)。2、光扩散膜 主要功能是提升光线亮度，并将导光板射出之光线柔散化，提供均匀的面光源；通常做法是在PET基材上，涂布光学粒子颗粒/玻璃微珠。扩散膜是通过在光学膜片材料上的微细颗粒（beads）实现光的扩散。 扩散膜要求颗粒涂布均匀，颗粒不能脱落，目前合肥乐凯生产光扩散膜，但在颗粒脱落上还未很好解决。
光学材料 一、引言 光充满着整个宇宙，各种星体都在发光：远红外光、红外光、可见光、紫外光，以及X射线等。我们生活在光的世界里，整天都在和光打交道，白天靠日光，黑夜靠灯光，夜间在野外可能还要靠星光定方向。要利用光，就要创造工具，就要有制造工具的材料—光学材料。 自然界中存在一些天然或合成的光学材料，如我国的夜明珠、发光壁；印度的蛇眼石、叙利亚的孔雀暖玉等。这些材料具有奇异的发光现象，能在无光的环境下放出各种色泽的晶莹光辉。由于这些光学材料稀有，因而被视为人间珍宝，其主要作用成了权力和财富的象征。在春秋战国时期，墨子就研究了光的传播规律，接着出现了最古老的光学材料—青铜反光镜。17世纪，瑞士人纪南成功地熔制出光学玻璃，主要用于天文望远镜。随后，欧洲出现了望远镜和三色棱镜，人工制造的光学玻璃成为主要光学材料。19世纪和20世纪初是世界光学工业形成的主要时代，以望远镜(包括天文望远镜和军用望远镜)、显微镜、光谱仪以及物理光学仪器(包括很多种医用光学仪器)四大类为主体，建立了光学工业。 如今，光学材料已经在国民经济和人民生活中发挥着重要作用。最简单的例子，一个人如果眼睛发生了病变，只能看清近处而看不清远处的物体(称近视)，或者只能看清远处而看不清近处的物体(称远视)，达就需要配戴眼镜来进行校正。戴上眼镜后，入射光线先经过眼镜片发散(或会聚)后再进入人眼水晶体，就能使景物上的光线正确地聚焦在视网膜上，于是，一副直径5厘米左右的光学眼镜片就能消除眼疾给人带来的苦恼。现在，工农业生产、科学研究和人类文化生活等需要使用显微镜、望远镜、经纬仪、照相机、摄像机等各种光学仪器，核心部分都是由光学材料制造的光学零件。所以，光学材料已经成为人们社会必不可少的功能材料之一。 光学材料是传输光线的材料，这些材料以折射、反射和透射的方式，改变光线的方向、强度和位相，使光线按预定要求传输，也可吸收或透过一定波长范围的光线而改变光线的光谱成分。光学材料主要包括光纤材料、发光材料、红外材料、激光材料和光色材料等。光纤材料已在信息材料中介绍，这里主要介绍余下的几种光学材料。 二、发光材料 2.1、发光现象 发光是物质将某种方式吸收的能量转化为光辐射的过程，是热辐射之外的另一种辐射现象。光子是固体中的电子在受激高能态返回较低能态时发射出来的。当发出光子的能量在1.8-3.1eV时，便是可见光。要使材料发光所需吸收的能量可从较高能量的电磁辐射(如紫外光)中得到，也可从高能电子或热能、机械能和化学能中得到。 发光材料是指吸收光照，然后转化为光的材料。发光材料的晶格要具有结构缺陷或杂质缺陷，材料才具有发光性能。结构缺陷是晶格间的空位等晶格缺陷，由其引起的发光称为自激活发光。所以制备发光材料采用合适的基质十分重要。如果在基质材料中有选择地掺入微量杂质在晶格中形成杂质缺陷，由其引起的发光叫激活发光，掺入的微量杂质一般都充当发光中心，称为激活剂。得到实际应用的发光材
光明光电光学玻璃产品数据库 环保玻璃对照表 CDGM HOYA SCHOTT OHRAR CODE TYPE CODE TYPE CODE TYPE CODE TYPE 470668H-QK1471673FC1471673FK1471674FSL1 487700H-QK3 487704H-QK3L487704FC5487704N-FK5487702S-FSL5 497816H-FK61497816FCD1497816N-PK52497816S-FPL51 500660H-K2500660BSC4500658BK4500600BSL4 505647H-K3 510634H-K5510634BSC1510635BK1510636BSL1 511605H-K6511605C7511604K7511605NSL7 515606H-K7 517522H-KF6517522E-CF6517524S-NSL36 517642H-K9L517642BSC7517642N-BK7516641S-BSL7 518590H-K10518590E-C3518590S-NSL3 519617H-K16 522595H-K50522595C5522595N-K5522598S-NSL5 523586H-K51A523586C12523585NSL51 526602H-K11526601BACL1526600NSL21 530605H-BaK1 532488H-QF6532488E-FEL6532489N-LLF6532489S-TIL6 534555H-K12534554ZNC5534553ZK5534555ZSL5 540597H-BaK2540597BAC2540597N-BAK2 540595S-BAL12 541472H-QF8541472E-FEL2541472S-TIL2 547628H-BaK3548628BAL21 548458H-QF1548458E-FEL1548458N-LLF1548458S-TIL1 552634H-BaK4552634PCD3552635N-PSK3552638BAL23 561583H-BaK5 564608H-BaK6564608BACD11564608N-SK11564607S-BAL41 567428H-QF56567428E-FL6567428S-TIL26 569560H-BaK7569560BAC4569560N-BAK4 569563S-BAL14 569629H-ZK1569631PCD2569631PSK2569631S-BAL22 571530H-BaF53571530S-BAL3 573575H-BaK8573575BAC1573576N-BAK1573578S-BAL11 575415H-QF3573415S-TIL27 580537H-BaF3580537BAFL4580537BAL4 581409H-QF50581409E-FL5581409N-LF5581407S-TIL25 583595H-ZK2583595BACD12583595SK12583594S-BAL42 589613H-ZK3589613BACD5589613N-SK5589612S-BAL35 596392H-QF14596392E-F8596392S-TIM8 603380H-F1603380E-F5603380S-TIM5 603606H-ZK14603607BACD14603606N-SK14603607S-BSM14 607567H-ZK50607567BACD2607567N-SK2607568S-BSM2 607595H-ZK15607595BACD7607595SK7607594BSM7 609589H-ZK4609589BACD3609589SK3609590BSM3 611558H-ZK5611558BACD8611559SK8611559BSM8 613586H-ZK6613586BACD4613586N-SK4613587S-BSM4 613606H-ZK7
光学材料特性表：
常用光学塑料-聚甲基丙烯甲酯PMMA 密度(kg/m3)：(1.17～1.20)×10E3 nD ν：1.49 57.2～57.8 透过率(%)：90～92 吸水率(%)：0.3～0.4 玻璃化温度：10E5 熔点（或粘流温度）：160～200 马丁耐热：68 热变形温度：74～109(4.6 ×10Pa) 68～99(18.5×10Pa) 线膨胀系数：(5～9)×10E-5 计算收缩率(%)：1.5～1.8 比热J/kgK：1465 导热系数W/m K：0.167～0.251 燃烧性m/min：慢 耐酸性及对盐溶液的稳定性：出强氧化酸外，对弱碱较稳定 耐碱性：对强碱有侵蚀对弱碱较稳定 耐油性：对动植物油，矿物油稳定 耐有机溶剂性：对芳香族，氯化烃等能溶解，醇类脂肪族无影响日光及耐气候性：紫外透过滤73.5% 常用光学塑料-苯乙烯甲基丙烯酸甲酯共聚物 密度(kg/m3)：(1.12～1.16)×10E3 nD ν：1.533 42.4 透过率(%)：90 吸水率(%)：0.2 玻璃化温度： 熔点（或粘流温度）： 马丁耐热：<60 热变形温度：85～99 (18.5×105Pa) 线膨胀系数：(6～8)×10E-5 计算收缩率(%)： 比热J/kgK： 导热系数W/m K：0.125～0.167 燃烧性m/min：慢
耐酸性及对盐溶液的稳定性：除强氧化酸外，对酸盐水均稳定 耐碱性：对强碱有侵蚀，对弱碱较稳定 耐油性：对动植物油，矿物油稳定 耐有机溶剂性：对芳香族，氯化烃等能溶解，醇类脂肪族无影响 日光及耐气候性：紫外透过滤73.5% 常用光学塑料-聚碳酸酯PC 密度(kg/m3)：1.2 ×10E3 nD ν：1.586(25) 29.9 透过率(%)：80～90 吸水率(%)：23CRH50% 0.15 水中0.35 玻璃化温度：149 熔点（或粘流温度）：225～250(267) 马丁耐热：116～129 热变形温度：132～141(4.6×105Pa) 132138(18.5×105Pa) 线膨胀系数：6×10-5 计算收缩率(%)：0.5～0.7 比热J/kgK：1256 导热系数W/m K：0.193 燃烧性m/min：自熄 耐酸性及对盐溶液的稳定性：强氧化剂有破坏作用，在高于60水中水解，对稀酸，盐，水稳定 耐碱性：强碱溶液，氨和胺类能腐蚀和分解，弱碱影响较轻 耐油性：对动物油和多数烃油及其酯类稳定 耐有机溶剂性：溶于氯化烃和部分酮，酯及芳香烃中，不溶于脂肪族，碳氢化合物，醚和醇类 日光及耐气候性：日光照射微脆化 常用光学塑料-烯丙基二甘碳酸酯CR39 密度(kg/m3)：25 1.32×10E3 nD ν：1.498 53.6～57.8 透过率(%)：92 吸水率(%)：0.2 24h 25 玻璃化温度：
有色玻璃牌号 无色光学玻璃类型
光学晶体主要性能参数
常用光学塑料-聚甲基丙烯甲酯PMMA 密度(kg/m3)：(1.17～1.20)×10E3 nD ν：1.49 57.2～57.8 透过率(%)：90～92 吸水率(%)：0.3～0.4 玻璃化温度：10E5 熔点（或粘流温度）：160～200 马丁耐热：68 热变形温度：74～109(4.6 ×10Pa) 68～99(18.5×10Pa) 线膨胀系数：(5～9)×10E-5 计算收缩率(%)：1.5～1.8 比热J/kgK：1465 导热系数W/m K：0.167～0.251 燃烧性m/min：慢 耐酸性及对盐溶液的稳定性：出强氧化酸外，对弱碱较稳定 耐碱性：对强碱有侵蚀对弱碱较稳定 耐油性：对动植物油，矿物油稳定 耐有机溶剂性：对芳香族，氯化烃等能溶解，醇类脂肪族无影响日光及耐气候性：紫外透过滤73.5%
常用光学塑料-苯乙烯甲基丙烯酸甲酯共聚物 密度(kg/m3)：(1.12～1.16)×10E3 nD ν：1.533 42.4 透过率(%)：90 吸水率(%)：0.2 玻璃化温度： 熔点（或粘流温度）： 马丁耐热：<60 热变形温度：85～99 (18.5×105Pa) 线膨胀系数：(6～8)×10E-5 计算收缩率(%)： 比热J/kgK： 导热系数W/m K：0.125～0.167 燃烧性m/min：慢 耐酸性及对盐溶液的稳定性：除强氧化酸外，对酸盐水均稳定 耐碱性：对强碱有侵蚀，对弱碱较稳定 耐油性：对动植物油，矿物油稳定 耐有机溶剂性：对芳香族，氯化烃等能溶解，醇类脂肪族无影响 日光及耐气候性：紫外透过滤73.5%
红外光学材料 1,进口CVD硒化锌(ZnSe)红外光学材料 CVD硒化锌（ZnSe）是一种化学惰性材料，具有纯度高，环境适应能力强，易于加工等特点。它的光传输损耗小，具有很好的透光性能。是高功率CO2激光光学元件的首选材料。由于该红外材料的折射率均匀和一致性很好，因此也是前视红外（FLIR）热成像系统中保护窗口和光学元件的理想材料。同时，该材料还广泛用于医学和工业热辐射测量仪和红外光谱仪中的窗口和透镜。 CVD ZINC SELENIDE Transmission Wavelength in Micrometers (t=8mm) 光学性质： 透过波长范围0.5μm---22μm 折射率不均匀性（Δn/n）<3×10- 吸收系数（1/cm） 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 热光系数dn/dT(1/k,298—358k) 1.07×10-
折射率n随波长的变化（20℃） 理化性质： 激光损伤阈值：（10600nm脉冲激光，脉冲宽度=15μs） 2，进口CVD硫化锌（ZnS）红外光学材料
CVD硫化锌是一种化学惰性材料，具有纯度高，不溶于水，密度适中，易于加工等特点，广泛应用于红外窗口，整流罩和红外光学元件的制作。和硒化锌（ZnSe）一样，硫化锌（ZnS）也是一种折射率均匀性和一致性好的材料，在8000nm—12000nm波段具有很好的图像传输性能，该材料在中红外波段也有较高的透过率，但随着波长变短，吸收和散射增强。与硒化锌（ZNSE）相比，硫化锌的价格低，硬度高，断裂强度是硒化锌的两倍，抗恶劣环境的能力强，非常适合用于制造导弹整流罩和军用飞行器的红外窗口。 透过率曲线： CVD ZINC SULFIDE Transmission(CVD硫化锌) Wavelength in Micrometer (t =6mm) CLEARTRAN Transmission（多光谱CVD硫化锌） Wavelength in Micrometers (t=9.4mm) CVD硫化锌多光谱CVD硫化锌 密度(g . cm-3 @ 298k) 4.09 4.09 电阻率(Ω. Cm) ~1012~101.3
一、光学薄膜简介 1、光学薄膜的定义 光学薄膜在我们的生活中无处不在，从精密及光学设备、显示器设备到日常生活中的光学薄膜应用;比方说，平时戴的眼镜、数码相机、各式家电用品，或者是钞票上的防伪技术，皆能被称之为光学薄膜技术应用之延伸。倘若没有光学薄膜技术作为发展基础，近代光电、通讯或是镭射技术将无法有所进展，这也显示出光学薄膜技术研究发展的重要性。 光学薄膜系指在光学元件或独立基板上，制镀上或涂布一层或多层介电质膜或金属膜或这两类膜的组合，以改变光波之传递特性，包括光的透射、反射、吸收、散射、偏振及相位改变。故经由适当设计可以调变不同波段元件表面之穿透率及反射率，亦可以使不同偏振平面的光具有不同的特性。 一般来说，光学薄膜的生产方式主要分为干法和湿法的生产工艺。所谓的干式就是没有液体出现在整个加工过程中，例如真空蒸镀是在一真空环境中，以电能加热固体原物料，经升华成气体后附着在一个固体基材的表面上，完成涂布加工。日常生活中所看到装饰用的金色、银色或具金属质感的包装膜，就是以干式涂布方式制造的产品。但是在实际量产的考虑下，干式涂布运用的范围小于湿式涂布。湿式涂布一般的做法是把具有各种功能的成分混合成液态涂料，以不同的加工方式涂布在基材上，然后使液态涂料干燥固化做成产品。在本文中仅讨论湿式涂布技术的光学薄膜产业。 2、光学薄膜种类 光学薄膜根据其用途分类、特性与应用可分为：反射膜、增透膜/减反射膜、滤光片、偏光片/偏光膜、补偿膜/相位差板、配向膜、扩散膜/片、增亮膜/棱镜片/聚光片、遮光膜/黑白胶等。相关衍生的种类有光学级保护膜、窗膜等。 2.1、反射膜 反射膜一般可分为两类，一类是金属反射膜，一类是全电介质反射膜。此外，还有将两者结合的金属电介质反射膜，功能是增加光学表面的反射率。 一般金属都具有较大的消光系数。当光束由空气入射到金属表面时，进入金属内的光振幅迅速衰减，使得进入金属内部的光能相应减少，而反射光能增加。消光系数越大，光振幅衰减越迅速，进入金属内部的光能越少，反射率越高。人们总是选择消光系数较大，光学性质较稳定的金属作为金属膜材料。在紫外区常用的金属薄材料是铝，在可见光区常用铝和银，在红外区常用金、银和铜，此外，铬和铂也常作一些特种薄膜的膜料。由于铝、银、铜等材料在空气中很容易氧化而降低性能，所以必须用电介质膜加以保护。常用的保护膜材料有一氧化硅、氟化镁、二氧化硅、三氧化二铝等。 金属反射膜的优点是制备工艺简单，工作的波长范围宽;缺点是光损大，反射率不可能很高。为了使金属反射膜的反射率进一步提高，可以在膜的外侧加镀几层一定厚度的电介质层，组成金属电介质反射膜。需要指出的是，金属电介质射膜增加了某一波长(或者某一波区)的反射率，却破坏了金属膜中性反射的特点。 全电介质反射膜是建立在多光束干涉基础上的。与增透膜相反，在光学表面上镀一层折射率高于基体材料的薄膜，就可以增加光学表面的反射率。最简单的多层反射是由高、低折射率的二种材料交替蒸镀而成的，每层膜的光学厚度为某一波长的四分一。在这种条件下，参加叠加的各界面上的反射光矢量，振动方向相同。合成振幅随着薄膜层数的增加而增加。 铝箔反射膜Dike铝箔隔热卷材，又称阻隔膜、隔热膜、隔热箔、拔热膜、反射膜等。由铝箔贴面+聚乙烯薄膜+纤维编织物+金属涂膜通过热熔胶层压而成，铝箔卷材具有隔热保
常见光学材料简介 透镜是光学实验中的主要元件之一，可采用多种不同的光学材料制成，用于光束的准直、聚焦、成像。Newport提供的各种球面和非球面透镜，主要制作材料有BK7玻璃、紫外级熔融石英（UVFS）、红外级氟化钙（CaF2）、氟化镁（MgF2），以及硒化锌（ZnSe）。在从可见光到近红外小于2.1μm的光谱范围内，BK7玻璃具有良好的性能，且价格适中。在紫外区域一直到195nm，紫外级熔融石英是一种非常好的选择。在可见光到近红外2.1μm范围内，熔融石英具有比BK7玻璃更高的透射率，更好的均匀度以及更低的热膨胀系数。氟化钙和氟化镁则适用于深紫外或红外应用。 本文将对这些常见光学材料的性质和应用进行介绍，并列出了一些基本的材料参数，如折射率、透射率、反射率、Abbe数、热膨胀系数、传导率、热容量、密度、Knoop硬度，及杨氏模量。 BK7玻璃 BK7是一种常见的硼硅酸盐冕玻璃，广泛用作可见光和近红外区域的光学材料。它的高均匀度，低气泡和杂质含量，以及简单的生产和加工工艺，使它成为制作透射性光学元件的良好选择。BK7的硬度也比较高，可以防止划伤。透射光谱范围380-2100nm。但是它具有较高的热膨胀系数，不适合用在环境温度多变的应用中。 UV Grade Fused Silica(UVFS) 紫外级熔融石英 紫外级熔融石英是一种合成的无定型熔融石英材料，具有极高的纯度。这种非晶的石英玻璃具有很低的热膨胀系数，良好的光学性能，以及高紫外透过率，可以透射直到195nm的紫外光。它的透射性和均匀度均优于晶体形态的石英，且没有石英晶体的那些取向性和热不稳定性等问题。由于它的高激光损伤阈值，熔融石英常用于高功率激光的应用中。它的光谱透射范围可以达到2.1μm，且具有良好的折射率均匀性和极低的杂质含量。常见应用包括透射性和折射性的光学元件，尤其是对激光损伤阈值要求较高的应用。 CaF2 氟化钙 氟化钙是一种具有简单立方晶格结构的晶体材料，采用真空Stockbarger技术生长制备。它在真空紫外波段到红外波段都具有良好的透射性。这种宽光谱透射特性，加上它没有双折射性质，使它成为紫外到红外宽光谱应用理想选择。氟化钙在0.25-7μm内的透射率在90%以上，并具有较高的激光损伤阈值，常用于制作准分子激光的光学元件。红外级氟化钙通常采用自然界中可见的萤石生长而成，成本低廉。但氟化钙具有较大的热膨胀系数，热稳定性很差，要避免使用在高温环境中。氟化钙的折射率比较低，因此通常不需要在表面镀增透膜。 MgF2 氟化镁 氟化镁是一种具有正双折射性质的晶体，可采用Stockbarger技术生长，同样在真空紫外波段到红外波段具有良好的透射。通常在切割时使它的c轴与光轴方向平行，以降低双折射性质。氟化镁是另一种深紫外到红外的光学材料选择，透射范围0.15-6.5μm。另外，它可用
光学玻璃牌号对照表一 CODE n d d CDGM SCHOTT OHARA HOYA SUMITA HIKARI QK 470668 1.4704766.83H-QK1FK1FSL1FC1 487700 1.4874670.04H-QK3 487704 1.4874970.44H-QK3L N-FK5S-FSL5FC5 E-FK5 K 500621 1.4996762.07K1K11 500660 1.5004766.02H-K2BK4BSL4BSC4 505647 1.5046364.72H-K3BK5 508611 1.5080261.05K4A ZKN7ZSL7ZNC7 ZK7 510634 1.5100763.36H-K5BK1BSL1BSC1 BK1 511605 1.5111260.46H-K6K7NSL7C7 K7 515606 1.5147860.63H-K7 516568 1.5160256.79K8 NSL2C2 K2 516642 1.516864.2H-K9L N-BK7S-BSL7BSC7 E-BK7 516642 1.5168 H-UK9L UBK7 518590 1.5181858.95H-K10 S-NSL3E-C3 E-K3 526602 1.5263860.61H-K11BALK1NSL21BACL1 534555 1.5335955.47H-K12ZK5ZSL5ZNC5 ZK5 519617 1.5187861.69H-K16 BACL3 BALK3 522595 1.5224959.48H-K50N-K5S-NSL5C5 E-K5 523586 1.5230758.64H-K51B270NSL51C12 KN1 BaK 530605 1.5302860.47H-BaK1 540597 1.5399659.72H-BaK2N-BAK2S-BAL12BAC2 E-BaK2 547628 1.5467862.78H-BaK3 BAL21 PSK1 552634 1.5524863.36H-BaK4N-PSK3BAL23PCD3 PSK3 561583 1.5606958.34BaK5 564608 1.5638860.76H-BaK6N-SK11S-BAL41BACD11 E-SK11 569560 1.5688356.04H-BaK7N-BAK4 S-BAL14BAC4 E-BAK4 573575 1.572557.49H-BaK8N-BAK1S-BAL11BAC1 E-BAK1 574565 1.5744456.45BaK9BAK6BAL16BAC6 560612 1.5596361.21BaK11SK20BAL50 SK20 ZK 569629 1.5688862.93H-ZK1PSK2BAL22PCD2 PSK2 583595 1.5831359.46H-ZK2SK12S-BAL42BACD12 SK12
光学材料研究现状及应用 姓名： 学号： 学院班级： 发光材料已成为人们寻常生活中不可缺少材料,被广泛地用在各种显示、照明和医疗等领域,如电视屏幕、电脑显示屏、X射线透射仪等,显微镜、望远镜、经纬仪、摄像机等各种光学仪器,核心某些都是由光学材料制造光学零件。当前发光材料重要是无机发光材料,从形态上分,有粉末状多晶、薄膜和单晶等。一、引言 光布满着整个宇宙,各种星体都在发光：远红外光、红外光、可见光、紫外光，以及X射线等。人类生活在光世界里，白天靠日光，黑夜靠灯光，夜间还要靠星光。要运用光，就要创造工具，就要有制造工具材料—光学材料。 自然中存在某些天然光学材料：国内夜明珠、发光壁；印度蛇眼石、叙利亚孔雀暖玉等。这些材料具备奇异发光现象，能在无光环境下放出各种色泽晶莹光辉。由于这些光学材料稀有，被视为人间珍宝，成为权力和财富象征。春秋战国时期，墨子就研究光传播规律，浮现了最古老光学材料—青铜反光镜。17世纪，瑞士人纪南熔制出光学玻璃，重要用于天文望远镜；随后，欧洲浮现了望远镜和三色棱镜，人造光学玻璃成为重要光学材料。20世纪初，以望远镜、显微镜、光谱仪以及物理光学仪器四大类为主体，建立了光学工业。 光学材料是传播光线材料，这些材料以折射、反射和透射方式，变化光线方向、强度和位相，使光线按预定规定和途径传播，也可吸取或透过一定波长范畴光线而变化光线光谱成分。 光学材料涉及光纤材料、发光材料、红外材料、激光材料和光色材料等。
二、研究现状及重要应用领域 1.发光材料 发光是物质将某种方式吸取能量转化为光向外辐射过程，是热辐射外另一种能量辐射现象。光子是电子在受激高能态返回低能态时发出,当发出光子能量在1.8-3.1eV时，便是可见光。而材料发光所需能量可从较高能量电磁辐射(如紫外光)中得到，也可从高能电子或热能、机械能和化学能中得到。 发光材料是指吸取光照，然后转化为光材料。发光材料晶格要具备构造缺陷或杂质缺陷，材料才具备发光性能。构造缺陷是晶格间空位等晶格缺陷，由其引起发光称为自激活发光，因此制备发光材料采用适当基质十分重要。如果在基质材料中有选取地掺入微量杂质在晶格中形成杂质缺陷，由其引起发光叫激活发光，掺入微量杂质普通都充当发光中心，称为激活剂。咱们实际应用发光材料大多是激活型发光材料。 依照发光类型，可以把发光材料分为光致发光材料、阴极射线发光材料、电致发光材料、X射线发光材料、发光二极管等。 1.1光致发光材料 发光就是物质内部以某种方式吸取能量后来，以热辐射以外光辐射形式发射出多余能量过程。用光激发材料而产生发光现象，称为光致发光。光致发光材料一种重要应用领域是照明光源，涉及低压汞灯、高压汞灯、彩色荧光灯、三基色灯和紫外灯等。其另一种重要应用领域是等离子体显示。光致发光粉是制作发光油墨、发光涂料、发光塑料、发光印花浆抱负材料。光致发光材料在安全面上应用是其最为普遍。在安全面，光致发光材料可用作安全出口批示标记、撤离标记等。另一方面用光致发光材料制作精美产品，某些不属安全标志产品,T恤衫、宣传品、小朋友玩具、小标签等可以运用光致发光材料进行装饰印刷。 1.2阴极射线发光材料
有色玻璃牌号 无色光学玻璃类型 光学晶体主要性能参数添加日期：2002-10-29
常用光学塑料-聚甲基丙烯甲酯PMMA 密度(kg/m3)：(1.17～1.20)×10E3 nD ν：1.49 57.2～57.8 透过率(%)：90～92 吸水率(%)：0.3～0.4 玻璃化温度：10E5 熔点（或粘流温度）：160～200 马丁耐热：68 热变形温度：74～109(4.6 ×10Pa) 68～99(18.5×10Pa) 线膨胀系数：(5～9)×10E-5 计算收缩率(%)：1.5～1.8 比热J/kgK：1465 导热系数W/m K：0.167～0.251 燃烧性m/min：慢 耐酸性及对盐溶液的稳定性：出强氧化酸外，对弱碱较稳定 耐碱性：对强碱有侵蚀对弱碱较稳定 耐油性：对动植物油，矿物油稳定 耐有机溶剂性：对芳香族，氯化烃等能溶解，醇类脂肪族无影响日光及耐气候性：紫外透过滤73.5%
常用光学塑料-苯乙烯甲基丙烯酸甲酯共聚物 密度(kg/m3)：(1.12～1.16)×10E3 nD ν：1.533 42.4 透过率(%)：90 吸水率(%)：0.2 玻璃化温度： 熔点（或粘流温度）： 马丁耐热：<60 热变形温度：85～99 (18.5×105Pa) 线膨胀系数：(6～8)×10E-5 计算收缩率(%)： 比热J/kgK： 导热系数W/m K：0.125～0.167 燃烧性m/min：慢 耐酸性及对盐溶液的稳定性：除强氧化酸外，对酸盐水均稳定 耐碱性：对强碱有侵蚀，对弱碱较稳定 耐油性：对动植物油，矿物油稳定 耐有机溶剂性：对芳香族，氯化烃等能溶解，醇类脂肪族无影响 日光及耐气候性：紫外透过滤73.5% 常用光学塑料-聚碳酸酯PC 密度(kg/m3)：1.2 ×10E3 nD ν：1.586(25) 29.9 透过率(%)：80～90 吸水率(%)：23CRH50% 0.15 水中0.35 玻璃化温度：149 熔点（或粘流温度）：225～250(267) 马丁耐热：116～129 热变形温度：132～141(4.6×105Pa) 132138(18.5×105Pa) 线膨胀系数：6×10-5 计算收缩率(%)：0.5～0.7 比热J/kgK：1256 导热系数W/m K：0.193 燃烧性m/min：自熄 耐酸性及对盐溶液的稳定性：强氧化剂有破坏作用，在高于60水中水解，对稀酸，盐，水稳定 耐碱性：强碱溶液，氨和胺类能腐蚀和分解，弱碱影响较轻 耐油性：对动物油和多数烃油及其酯类稳定
1,进口CVD硒化锌(ZnSe)红外光学材料 CVD硒化锌（ZnSe）是一种化学惰性材料，具有纯度高，环境适应能力强，易于加工等特点。它的光传输损耗小，具有很好的透光性能。是高功率CO2激光光学元件的首选材料。由于该红外材料的折射率均匀和一致性很好，因此也是前视红外（FLIR）热成像系统中保护窗口和光学元件的理想材料。同时，该材料还广泛用于医学和工业热辐射测量仪和红外光谱仪中的窗口和透镜。 CVD ZINC SELENIDE Transmission Wavelength in Micrometers (t=8mm) 光学性质： 透过波长范围μm---22μm 折射率不均匀性（Δn/n） 吸收系数（1/cm）×10-3@1300nm ×10-4@2700nm ×10-4@3800nm ×10-4@5250nm ×10-4@10600nm 热光系数dn/dT(1/k,298— ×10-5@1150nm
折射率n随波长的变化（20℃） 理化性质： 激光损伤阈值：（10600nm脉冲激光，脉冲宽度=15μs） 2，进口CVD硫化锌（ZnS）红外光学材料 CVD硫化锌是一种化学惰性材料，具有纯度高，不溶于水，密度适中，易于加工等特点，广泛应用于红外窗口，整流罩和红外光学元件的制作。和硒化锌（ZnSe）一样，硫化锌（ZnS）
也是一种折射率均匀性和一致性好的材料，在8000nm—12000nm波段具有很好的图像传输性能，该材料在中红外波段也有较高的透过率，但随着波长变短，吸收和散射增强。与硒化锌（ZNSE）相比，硫化锌的价格低，硬度高，断裂强度是硒化锌的两倍，抗恶劣环境的能力强，非常适合用于制造导弹整流罩和军用飞行器的红外窗口。 透过率曲线： CVD ZINC SULFIDE Transmission(CVD硫化锌) Wavelength in Micrometer (t =6mm) CLEARTRAN Transmission（多光谱CVD硫化锌） Wavelength in Micrometers (t= 理化性质： CVD硫化锌多光谱CVD硫化锌 密度 (g . cm-3 @ 298k) 电阻率 (Ω. Cm)~1012~ 熔点 (℃)1827 化学纯度 (%) 热膨胀系数(1/k)* 10-6@273k* 10-6@273k * 10-6@373k* 10-6@373k
K9： K9(H-K9L，N-BK7)是最常用的光学材料，从可见到近红外（350-2000nm）具有优异的透过率，在望远镜、激光等领域有广泛应用。H-K9L(N-BK7)是制备高质量光学元件最常用的光学玻璃，当不需要紫外熔融石英的额外优点（在紫外波段具有很好的透过率和较低的热膨胀系数）时，一般会选择H-K9L。 紫外熔融石英： 紫外熔融石英（JGS1，F_SILICA）从紫外到近红外波段（185-2100nm）都有很高的透过率，在深紫外区域具有很高透过率，使其广泛应用于紫外激光中。此外，与H-K9L（N-BK7）相比，紫外级熔融石英具有更好的均匀性和更低的热膨胀系数，使其特别适合应用于紫外到近红外波段，高功率激光和成像领域。 氟化钙： 由于氟化钙（CaF2）在波长180nm-8um之内的透射率很高（尤其在350nm-7um 波段透过率超过90%），折射率低（对于180 nm到8.0um的工作波长范围，其折射率变化范围为1.35到1.51）因此即使不镀膜也有较高的透射。它经常被用做分光计的窗口片以及镜头上，也可用在热成像系统中。另外，由于它有较高的激光损伤阈值，在准分子激光器中有很好的应用。氟化钙与氟化钡、氟化镁等同类物质相比具有更高的硬度。 氟化钡： 氟化钡材料从200nm-11um区域内透射率很高。尽管此特性与氟化钙相似，但氟化钡在10.0um 以后仍有更好的透过，而氟化钙却是直线下降的；而且氟化钡能耐更强的高能辐射。然而，氟化钡缺点是抗水性能较差。当接触到水后，在500℃时性能发生明显退化，但在干燥的环境中，它可用于高达800℃的应用。同时氟化钡有着优良的闪烁性能，可以制成红外和紫外等各类光学元件。应当注意：当操作由氟化钡制作的光学元件时，必须始终佩戴手套，并在处理完以后彻底清洗双手。
第六章 材料光学性能分析 一、教学目的 理解并掌握各光学性能、光谱的概念，掌握各光谱仪的测试方法和光谱分析方法。了解光谱仪的结构和测试原理。 二、重点、难点 重点：固体发光原理、荧光光谱测试技术。 难点：荧光光谱测试技术。 三、教学手段 多媒体教学 四、学时分配 6学时 第一节 透射光谱和吸收光谱 材料的光学性能主要包括对光的折射、反射、吸收、透射以及发光等诸多方面，光学性能与材料的某些应用领域密切相关，比如用作反射镜、光导纤维窗口、透镜、棱镜、滤光镜、激光探测器件等。鉴于篇幅，本章着重介绍折射率、色散、透过、吸收以及激发、发射、亮度、效率等发光性能的测试。 一、基本概念 光作为一种能量流，在穿过介质时，能引起介质的价电子跃迁或影响原子的振动而消耗能量。 即使在对光不发生散射的透明介质如玻璃或水溶液中，光也会有能量的损失，即光的吸收。 1.吸收光谱 设有一厚度为x 平板材料，入射光强度设为I 0，通过此材料后光强度为I ′。选取其中一薄层，并认为光通过此薄层的吸收损失-dI 正比于此处光强度 I 和薄层厚度dx ，即: 则可得到光强度随厚度呈指数衰减规律，即朗伯特定律： α为物质对光的吸收系数，单位为cm-1。 d I I d x α-=??' 0x I I e α-=?
α的大小取决于材料的性质和光的波长。对于相同波长的光波，α越大，光被吸收得越多，能透过的光强度就越小。 α随入射光波长(或频率)变化的曲线，叫作吸收光谱。 2.透射光谱 透光性是表征材料被光穿透能力的高低，透光性的好坏可用透过率指标T 来衡量。 透过率T 是指光通过材料后，透过光强度占入射光强度的百分比。剩余光强度应是从初始入射光强度I 0中扣除造成光能衰减的表面上的反射损失、试样中的散射损失和吸收损失等。 一般地，反射、吸收和透过的关系可用下式表示： T ——透过率；R ——反射系数；α——吸收系数； d ——试样厚度，单位cm 。 透过率T 随波长变化的曲线即称为透射光谱曲线。 透射光谱曲线可用分光光度计来测定。 光强的大小用光透过试样照到光电管上产生的电流的大小来表示。 某个波长的光通过空气（作为空白样）后的光强设为I 0，再通过一定厚度 的试样后的光强设为I ′，即可通过I ′/ I 0得到针对该波长的透过率Tλ，如此依次测得其他各波长的透过率就可得到透过率T 随波长变化的透射光谱。 二、光谱测试 1.测试仪器：分光光度计 图6-1 721型分光光度计的光学系统示意图 1—光源 2, 8—聚光透镜 3—反射镜 4—狭缝 5, 12—保护玻璃 6—准直镜 7—色散棱镜 9—比色皿 10—玻璃试样 11—光门 13—光电管 2.透射光谱测试 2 (1)exp() T R d α=--?
摘要 透明材料作为一种集机械强度高、光学特性优良、热稳定性好、耐化学性强、加工性能好以及有特殊功能等优点于一身的特殊村料．在工业领域、建筑领域以及航空航天领域中都存在着非常广阔的应用前景，透明材料的厚度作为衡量其特性的一方面将会直接影响后期的使用，本文经过对国内外多种厚度检测方法的研究分析．提出了一种基于光电检测技术的非接触式厚度检测系统。 本系统的组成包括光源系统、光学准直整形系统、光学扩束接收系统、CCD成像系统、信号采集与数据处理系统五部分．将光学、测控技术、机械结构等学科相结合，以光学成像原理为基础，能够实现厚度为l 5mm—15mm之间的透明材料的厚度测量．精度可达10 u m。 关键词：透明材料厚度检测光学设计 CCD
目录 摘要 (1) 目录 (2) 第一章绪论 (4) 1.1 引言 (4) 1.2国内外相关技术的发展现状 (4) 1.2.1国外的发展现状 (4) 1.2.2国内的发展现状 (5) 1.3主要研究内容及研究目的意义 (5) 1.3.1主要研究内容 (5) 1.3.2研究的目的与意义 (5) 第二章透明材料厚度检测系统 (5) 2．1系统设计方案分析 (5) 2.1.1共焦系统测厚度法 (6) 2.1.2光栅光谱检测法 (6) 2.1.3 CCD成像检测法 (7) 2.2方案对比总结 (7) 2.3 系统整体结构方案 (7) 2.3.1光源系统 (8) 2.3.2光学准直整形及扩束系统 (8) 2.3.3光电接收系统 (9) 2.3.4计算机处理系统 (9) 第三章光学系统设计 (9) 3.1光学系统组成 (9) 3.2光学发射系统设计部分 (10) 3.2.1光源的选取 (10) 3.3接收系统的设计 (10) 3.3.1扩束光学系统工作原理 (10) 第四章检测与控制系统设计 (11)