常见光学材料简介
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光学原材料光学的原材料主要包括:1. 光学玻璃:包括有色光学玻璃、激光玻璃、石英光学玻璃、抗辐射玻璃、紫外红外光学玻璃、纤维光学玻璃、声光玻璃、磁光玻璃和光变色玻璃等。
2. 光学晶体:卤化物单晶,如氟化物单晶,溴、氯、碘的化合物单晶,铊的卤化物单晶等。
还有氧化物单晶,如蓝宝石(Al2O3)、水晶(SiO2)、氧化镁(MgO)和金红石(TiO2)等。
此外,制作透镜等光学元件的原材料包括石英、钠玻璃和钛酸锶等。
其中,石英透镜的优点在于防腐性强,可用于制作紫外线光学仪器。
钠玻璃透镜价格较低,适用于制作低成本光学仪器。
钛酸锶透镜的优点在于色散极小。
分析:光学原材料是制造各种光学元件的基础,其质量和性能直接影响到光学元件的质量和性能。
这些原材料包括各种玻璃、晶体、涂层材料等,下面将分别介绍它们的特点和作用。
首先是光学玻璃,它是制造各种透镜、棱镜、窗口等元件的主要材料。
光学玻璃具有高透明度、高折射率、低色散等特点,能够有效地传输和聚焦光线,使得光学元件能够发挥出最佳的性能。
此外,光学玻璃还具有优异的机械性能和化学稳定性,能够承受各种恶劣环境的影响,长期保持稳定的光学性能。
其次是光学晶体,它是制造激光器、光放大器、光调制器等元件的关键材料。
光学晶体具有优异的激光性能和光学性能,能够实现高效的光学放大和调制,是光通信、光存储、光谱分析等领域的重要原材料。
此外,光学晶体还具有优异的热学性能和机械性能,能够承受高功率激光的照射和机械应力的影响,保持长期稳定的性能。
最后是涂层材料,它是制造各种光学薄膜、滤光片、反射镜等元件的重要材料。
涂层材料具有不同的光学性质和物理性质,能够实现反射、透射、吸收、偏振等各种光学效果,扩展了光学元件的应用范围。
同时,涂层材料还具有优异的附着力和耐久性,能够长期保持稳定的性能。
综上所述,光学原材料是制造各种光学元件的关键基础,其质量和性能对光学元件的质量和性能有着至关重要的影响。
随着科技的不断发展,对光学原材料的要求也越来越高,需要不断研究和开发新的材料和技术,以满足不断增长的市场需求。
光学材料有哪些光学材料是指在光学器件中用于控制光的传播和性质的材料。
它们通常具有特定的光学特性,如透明度、折射率、色散性等。
光学材料在光学领域中有着广泛的应用,包括光学透镜、光学薄膜、光学光栅、光学纤维等。
下面我们将介绍一些常见的光学材料。
首先,玻璃是一种常见的光学材料。
它具有良好的透明性和折射率,因此被广泛应用于光学透镜、窗户、光学仪器等领域。
玻璃的折射率可以根据需要进行调整,因此在光学设计中具有很大的灵活性。
其次,半导体材料也是重要的光学材料之一。
半导体材料具有较高的折射率和色散性,因此被广泛应用于光学器件中。
例如,半导体材料可以用于制备激光器、光电探测器、光学调制器等器件,对于光通信、光储存等领域具有重要意义。
此外,光学玻璃也是一种常见的光学材料。
它具有良好的光学性能,如高透明度、低色散性等,因此被广泛应用于光学透镜、光学窗户、光学棱镜等器件中。
光学玻璃的种类繁多,可以满足不同光学器件的需求。
另外,光学塑料也是重要的光学材料之一。
与玻璃相比,光学塑料具有较低的密度和成本,因此在一些特定的应用中具有优势。
光学塑料可以用于制备光学透镜、光学棱镜、光学薄膜等器件,对于便携式光学设备、汽车车灯等领域具有重要意义。
最后,纳米材料也是近年来备受关注的光学材料。
纳米材料具有特殊的光学性能,如表面等离子共振效应、量子大小效应等,因此被广泛应用于光学传感、光学增强等领域。
纳米材料可以通过控制其形貌、结构等参数来调控其光学性能,具有很大的潜力。
总的来说,光学材料在现代光学技术中起着至关重要的作用。
不同的光学材料具有不同的光学性能,可以满足不同光学器件的需求。
随着光学技术的不断发展,相信光学材料将会有更广阔的应用前景。
光学透镜常用光学材料性能说明及选用方法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。
氟化镁:氟化镁在许多紫外和红外应用中备受欢迎,是200nm-6um波长范围内应用的理想选择。
光学板材种类
光学板材种类繁多,为你介绍以下几种光学板材:
- RB乳白玻璃:又称漫散射玻璃,通过透明玻璃烧结中注入氟化物,使玻璃具有良好的漫透射特性,可以用于制作多种探测器的余弦校正片及光源匀光片等。
- GF4聚四氟乙烯(光学级):又称四氟板、铁氟龙板、聚四氟乙烯板材加工,使用温度范围广(-200℃~260℃),基本上对所有化学物质都具抗腐蚀性,除了一些氟化物和碱性金属液。
具有极好的机械性能包括抗老化性,应用于弯曲和摆动。
具有杰出的阻燃性,优良的绝缘特性,吸水率低并具有自润滑性和不粘性等一系列独特的性能。
由于聚四氟乙烯材料有漫透射特性,而且在紫外波段的透过性优于其他材料,可见红外透过尚可,因此可以用于紫外可见近红外波段各种传感器中。
- 乳白色亚克力光扩散板:外观呈亚光状态,光洁度高,平整度好,防止眩光,有磨砂的质感,透光
率和雾度高,无黑点,无气孔,无杂色,光源扩散及均匀化性能佳。
光学材料有哪些光学材料是一种能够影响和控制光的传播和性质的材料。
它们在光学器件、光学通信、激光技术、光学传感器等领域中发挥着重要作用。
光学材料的种类繁多,下面将介绍其中一些常见的光学材料。
首先,我们来谈谈玻璃。
玻璃是一种常见的光学材料,其主要成分是二氧化硅。
玻璃具有透明、坚硬、耐腐蚀等特点,因此被广泛应用于光学器件的制造中。
在光学领域,玻璃可以用来制造透镜、棱镜、窗户等光学元件。
其次,还有光学晶体。
光学晶体是一种具有非线性光学特性的材料,它可以在光学器件中实现光的频率加倍、波长变换等功能。
光学晶体通常由铁电晶体、非线性光学晶体、光学玻璃等材料制成,广泛应用于激光技术、光通信、光学成像等领域。
另外,光学薄膜也是一种重要的光学材料。
光学薄膜是将一层或多层材料沉积在基底上形成的薄膜结构,可以通过控制薄膜的厚度和折射率来实现对光的反射、透射、吸收等性质的调控。
光学薄膜广泛应用于激光器、光学滤波器、光学镜片等光学器件中。
此外,光学陶瓷也是一种具有广泛应用前景的光学材料。
光学陶瓷具有高熔点、高硬度、高抗腐蚀性等特点,可以用于制造高性能的光学器件。
在光学通信、激光雷达、光学测量等领域,光学陶瓷都有着重要的应用价值。
最后,还有光学塑料。
光学塑料是一种具有优异光学性能的塑料材料,其透明度、折射率、色散性能等均优于普通塑料材料。
光学塑料通常用于制造眼镜、光学透镜、光学棱镜等光学元件。
综上所述,光学材料种类繁多,包括玻璃、光学晶体、光学薄膜、光学陶瓷、光学塑料等。
它们在光学器件的制造和应用中发挥着重要作用,为光学技术的发展提供了坚实的基础。
随着科技的不断进步,相信光学材料将会有更广阔的应用前景。
光学材料的种类与特性分析光学材料是指在光学领域中应用的材料,它们对光的传播和相互作用具有特殊的性质。
光学材料的种类繁多,每种材料都有其独特的特性和应用领域。
一、透明材料透明材料是指能够使光线通过并且不发生明显散射的材料。
常见的透明材料包括玻璃、水晶、塑料等。
透明材料具有良好的光学透过性和折射性能,被广泛应用于光学仪器、光纤通信等领域。
二、吸收材料吸收材料是指能够吸收光线并将其转化为热能或其他形式能量的材料。
常见的吸收材料包括染料、颜料、半导体材料等。
吸收材料的特性使其在太阳能电池、激光器、光敏材料等方面有着广泛的应用。
三、散射材料散射材料是指能够将入射光线按照一定规律散射的材料。
常见的散射材料包括磨砂玻璃、乳胶等。
散射材料的特性使其在照明、光学涂料等领域有着重要的应用。
四、非线性光学材料非线性光学材料是指在高光强下,其光学性质随光强的变化而发生非线性变化的材料。
常见的非线性光学材料包括非线性晶体、有机分子等。
非线性光学材料具有光电效应、光学非线性效应等特性,被广泛应用于激光技术、光纤通信等领域。
五、光学陶瓷材料光学陶瓷材料是指通过陶瓷工艺制备的具有光学性能的材料。
光学陶瓷材料具有高硬度、高熔点、低热膨胀系数等特点,被广泛应用于高温、高压、强辐射等恶劣环境下的光学器件。
光学材料的特性不仅取决于其化学成分,还与其微观结构和制备工艺有关。
例如,玻璃的光学性能与其成分、制备工艺以及冷却速度等因素密切相关。
同样,非线性光学材料的非线性效应与其分子结构、晶体结构以及外界光场的强度有关。
除了上述常见的光学材料,还有一些新型光学材料正在不断涌现。
例如,纳米材料、光子晶体等具有特殊结构的材料,具有优异的光学性能和应用潜力。
此外,多功能光学材料也受到越来越多的关注,这些材料不仅具有传统光学材料的特性,还具备其他功能,如电磁屏蔽、防护等。
光学材料的发展离不开科学研究和技术进步。
随着材料科学、纳米技术、光学工程等领域的不断发展,新型光学材料的开发和应用前景将更加广阔。
光学材料手册一、光学材料的概述光学材料是指那些具有特殊光学性能,可以用于制造光学元件、光学系统和光学器件的物质。
光学材料在科学技术、国防、民用等领域具有广泛的应用。
二、光学材料的分类1.透明光学材料:如玻璃、塑料、晶体等,具有良好的光透射性能。
2.光学薄膜材料:如金属薄膜、介质薄膜等,具有调节光透射、反射、折射等性能。
3.光学纤维材料:如石英光纤、塑料光纤等,用于光通信、光学传感等领域。
4.光学晶体材料:如石英、锂niobate 等,具有良好的光学性能和电学性能。
5.光学玻璃材料:如硼硅酸盐玻璃、氟化玻璃等,具有高折射率、低光学损耗等特点。
三、光学材料的性能与参数1.折射率:光学材料的一个重要性能参数,影响光在材料中的传播速度和光透射性能。
2.光透射率:指光通过材料时的透射程度,与材料的透明度、颜色等有关。
3.光学损耗:光在材料中传播过程中能量的衰减,与材料的吸收、散射等有关。
4.光学均匀性:指材料的光学性能在空间和时间上的稳定性。
5.机械强度:光学材料在加工和使用过程中的力学性能。
四、光学材料的制备与加工1.制备方法:包括熔融法、溶胶-凝胶法、化学气相沉积法等。
2.加工技术:如光学加工、精密加工、化学腐蚀等,用于制备光学元件和器件。
五、光学材料的应用1.光学元件:如透镜、反射镜、光栅等,用于光学系统中的成像、分光等。
2.光学仪器:如望远镜、显微镜、干涉仪等,应用于科学研究和实际生产。
3.光通信:光纤、光放大器等,实现信息的高速传输。
4.光学显示:如投影仪、显示器等,用于图像显示和虚拟现实等领域。
5.光学存储:如光盘、蓝光盘等,用于信息的存储和读取。
六、光学材料的发展趋势与展望1.技术创新:新型光学材料的研发,提高光学性能和降低成本。
2.产业应用:光学材料在电子信息、生物医学、新能源等领域的广泛应用。
3.国际化合作:加强国际间光学材料研究和产业发展的交流与合作。
综上所述,光学材料具有广泛的应用领域,其性能和制备技术不断取得突破。
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)×10E3nD 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)×10E3nD 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 ×10E3nD 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 1.32×10E3nD ν:1.498 53.6~57.8透过率(%):92吸水率(%):0.2 24h 25玻璃化温度:熔点(或粘流温度):马丁耐热:热变形温度:8×10-5(-40~+25)11.4×10-5(25~75)14.3×10-5(75~125)线膨胀系数:计算收缩率(%):比热J/kgK:导热系数W/m K:燃烧性m/min:耐酸性及对盐溶液的稳定性:耐碱性:耐油性:耐有机溶剂性:日光及耐气候性:常用光学塑料-苯乙烯-丙烯腈共聚物AS密度(kg/m3):(1.075~1.1)×10E3nD ν:1.498 53.6~57.8透过率(%):92吸水率(%):0.2~0.3 24h玻璃化温度:熔点(或粘流温度):马丁耐热:热变形温度:线膨胀系数:3.6×10E-5计算收缩率(%):比热J/kgK:导热系数W/m K:燃烧性m/min:耐酸性及对盐溶液的稳定性:耐碱性:耐油性:耐有机溶剂性:日光及耐气候性:略变黄常用光学塑料-苯乙烯-丁二烯-丙烯酯ABS密度(kg/m3):(1.02~1.16)×10E3nD ν:透过率(%):吸水率(%):0.2~0.4 24h玻璃化温度:熔点(或粘流温度):130~160马丁耐热:63热变形温度:90~108(4.6×105Pa) 83~103(18.5×105Pa)线膨胀系数:7.0×10E-5计算收缩率(%):0.4~0.7比热J/kgK:1381~1675导热系数W/m K:0.173~0.303燃烧性m/min:慢耐酸性及对盐溶液的稳定性:对酸,水,无机盐几乎没有影响,在冰醋酸中会引起应开裂耐碱性:耐碱性能良好耐油性:对某些植物油会引起应力开裂耐有机溶剂性:在酮,醛,酯以及有些氯化烃中要溶解,长期接触烃类会软化和溶涨日光及耐气候性:比聚苯乙烯好。
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
于含氟的环境中,可用作准分子激光器的透镜、窗片、偏振器等。
氟化镁具有良好的热稳定性和硬度,并且具有高激光损伤阈值。
它的折射率也比较低,通常不需要镀增透膜。
氟化镁相比于其他的深紫外到红外的光学材料更经久耐用。
这些性质使它成为很多生物学上和军事上采用宽带宽激光脉冲成像的应用的理想选择。
Crystal Quartz 石英晶体
石英是一种单轴正双折射单晶晶体,可采用水热法生长。
它在真空紫外到近红外区域具有良好的透射性。
因其双折射性质,石英晶体常用作波片材料。
Zerodur®微晶玻璃
Zerodur®是一种玻璃陶瓷材料,热膨胀系数接近于零,具有极佳的热稳定性。
这使得
Z erodur®成为制作光学镜片衬底的理想选择。
Zerodur®通常含有杂质,不适于制作透射性光学元件。
ZnSe 硒化锌
硒化锌可通过化学气相沉积方法制备,常用于热成像和医疗系统中。
硒化锌作为一种应用广泛的红外透镜材料,具有很宽的透射谱域600nm-16µm。
它的折射率较高,一般需要在表面镀增透膜,以减少反射。
硒化锌材料较软,容易被划伤,因此不适用于比较粗糙的环境。
在清洁和安装时也要格外注意。
因其高透射率和耐热性能,硒化锌成为高功率二氧化碳激光器的光学元件材料的最佳选择。
光学材料参数性质
光学材料性能比较
光学材料透射率曲线
下面给出的透射率曲线是光学材料的“外部透射”曲线,包含材料表面的反射效应。
(熔融石英和BK7冕玻璃透射曲线(厚度10mm))
(红外光学材料透射曲线)
(紫外-红外材料透射曲线)
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