ZnSe 平凹透镜
一、常用的光学材料主要有以下类型:
1、光学玻璃:最常用:冕牌玻璃(国内牌号:H-K9L,国外牌号:N-BK7),另有火石玻璃等光学玻璃;
2、红外材料:红外熔石英、宝石硅、氟化钙、氟化镁、硒化锌、锗等
3、紫外材料:紫外熔石英、氟化钙、氟化镁等
4、晶体材料:石英晶体、a-BBO、冰州石、YVO4、铌酸锂
二、各材料简介
材料 |
特点 |
传输范围 |
N-BK7 |
N-BK7为硼硅冕牌玻璃,符合RoHS标准,为硬质玻璃,可承受多种物理和化学刺激,很适合制造精密透镜,为高品质光学元件最常用的光学玻璃。 |
0.35-2.0μm |
H-K9L |
K9为最常用的光学材料基底材料,具有优良的机械性能和非常低的气泡,纯净度高,良好的抗划伤性,化学性能稳定。 |
0.33-2.1μm |
紫外熔融石英 (UVFS) |
紫外级熔融石英在深紫外区域提供高透过率,为紫外至近红外波段应用的理想选择。此外,紫外熔融石英比N-BK7/K9材料具有更低的折射率和更好的均质性,热膨胀系数小,适用温度要求较高的场合。 |
0.185-2.1μm |
氟化钙(CaF₂) |
氟化钙光学基底,高机械和环境稳定性,具有较低的折射率,它具有高损伤阈值、低荧光和高均质性,非常适合具有这些需求的严苛应用,如:准分子激光器、光谱学、制冷热成像应用。 |
0.17-7.8μm |
氟化钡(BaF₂) |
氟化钡的性质类似于氟化钙,更耐高能量辐射,但易水致损伤,500℃遇水,性能明显下降,干燥环境可在800℃以内使用,操作BaF₂必须配套手套,且结束后彻底清洁双手。 |
0.2-11µm |
氟化镁(MgF₂) |
氟化镁晶体是一种正双折射晶体,具有极高的抗机械和抗热冲击和辐射的性能,坚固耐用,很适合高应力环境使用,多用于制作光学棱镜,透镜,窗口和其它各种光学元件,应用于机械视觉、显微镜和工业等应用 |
0.2-6.0µm |
硒化锌(ZnSe) |
硒化锌具有较宽透射带,在红外波段有良好的成像特性和热冲击特性,低吸收度,常用于将CO₂激光器(工作于10.6 µm)与氦氖激光器相结合的光学系统中,ZnSe非常柔软,易划痕,操作ZnSe必须配套手套,且结束后彻底清洁双手。 |
0.6-16.0µm |
硅 (Si) |
近红外和部分中红外的理想选择,硅具有高的热导率和低密度,非常适合激光反射镜、量子级联激光器、成像、生物医学和军事应用,但在9μm处具有较强吸收带,所以不适合CO₂激光传输应用。 |
1.2-8.0µm |
锗(Ge) |
锗非常适用于远红外激光应用,该元素对空气、水、碱和酸(硝酸除外)具有惰性,透射性能对温度非常敏感,不透可见光,非常适合生物医学和军事成像应用,操作锗光学元件时必须佩戴手套,且结束后彻底清洁双手。 |
2.0-16µm |
PTFE |
聚四氟乙烯(白色PTFE),为塑料材料,PTFE在520GHz下具有较低介电常数,约1.96,因此插入损耗低,以及1.4的折射率,非常适合太赫兹波应用。 |
30µm-1.0mm |
蓝宝石 |
宝石(Al₂O₃)是一种单轴晶体,硬度非常高,属于超硬材料。它具有优越的机械性能和非常宽的透光范围,常被用于对表面划痕要求较高的领域。蓝宝石具有化学惰性,在最高1000 °C时不溶于水、普通的酸和碱。 |
0.15-4.5μm |
N-SF11 |
N-SF11为重火石玻璃,符合RoHS标准,高折射率、高色散、低阿贝数,非常适合高色散的可见光应用。 |
0.42-2.3µm |
F2 |
F2为火石玻璃,高折射率和低阿贝数,这非常适合用于等边色散棱镜。相比于N-SF11,它的耐化学品性能更高,而且透过率略高。 |
0.385-2µm |
N-F2 |
N-F2为火石玻璃,符合RoHS标准,与F2的光学特性几乎相同,在可见光和近红外光谱范围内具有出色的性能。它具有高折射率和低阿贝数,非常适合用于等边色散棱镜。 |
0.42-2µm |
冰洲石(CaCO₃,碳酸钙) |
又名方解石,是偏振光学元件中最常用的晶体基底。方解石为易受损的软晶体,因此方解石偏振器需安装金属外壳。通过方便的螺纹和转接器可将这些外壳安装到光机产品中。 |
0.3-2.3μm |
溴化钾 |
具有机械稳定性。KBr通常用于红外光学窗片以及InGaAs和液体样品池。常见的应用包括红外和FTIR分光光度法。KBr质地柔软且具有吸湿性,因此应防止光学元件受到过多湿气(例如高湿度环境)的影响。 |
0.25-26µm |
金红石 |
金红石(TiO2)的耐用性、高折射率和强双折射使之非常适合制造偏振器的基底。我们的金红石偏振器提供具有100,000:1消光比的极纯偏振光。 |
0.5-4.5µm |
钒酸钇 |
钒酸钇(YVO4)是一种双折射,正单轴晶体,主要用于偏振光学元件。它具有高双折射和扩展到红外的宽透射范围,因此非常适合用作红外偏振器,YVO4晶体可以取代冰洲石和晶红石应用于光纤通信领域,是光通信无源器件如光隔离器、环形器、偏振分束器、偏振器中的关键材料。 |
0.488-3.4µm |
a-BBO |
α-BBO (α-偏硼酸钡,α-BaB2O4)为负单轴晶体,透光范围宽,双折射系数高,内部质量良好,吸收小,机械性能良好,损伤阈值高等众多优点,广泛应用于格兰棱镜偏振器、双折射偏振分束器等。 |
0.19-3.5µm |
三、各材料参数表
材料 |
传输范围 |
折射率 Refractiona |
热膨胀系数 |
密度 |
阿贝数 |
杨氏模量 |
泊松比 |
熔点 |
Change in Index of Refraction |
NBK-7 |
350nm - 2.0µm |
1.517(587.6nm) |
7.1 x 10-6 /°C |
2.51 g/cm³ |
64.17 |
82 GPa |
0.206 |
550 °C |
2.4 x 10-6 /°C |
H-K9 |
0.33-2.1 |
1.5164(588nm) |
7.5x 10-6 /°C |
2.52g/cm³ |
64.06 |
||||
紫外熔融石头英 (UVFS) |
0.185-2.1 |
1.4858(308nm) |
0.55 x 10-6 /°C |
2.20g/cm³ |
|
73.6 GPa |
0.17 |
1585 °C |
11.9 x 10-6 /°C |
氟化钙(CaF₂) |
0.17-7.8 |
1.399(5000nm) |
18.85 x 10-6 /°C |
3.18 g/cm³ |
95.31 |
75.8 GPa |
0.26 |
1418 °C |
-10.6 x 10-6 /°C |
硒化锌 |
600nm-16.0µm |
2.403 (10.6µm) |
7.1 x 10-6 /°C |
5.27 g/cm³ |
67.2 GPa |
0.28 |
1520 °C |
61 x 10-6 /°C |
|
硅 |
1.2-8.0µm |
3.423(4.58µm) |
4.50 x 10-6 /°C |
2.33g/cm³ |
/ |
130.91 GPa |
0.28 |
1690 °C |
160 x 10-6 /°C |
锗 |
2.0-16µm |
4.004 |
6.1 x 10-6 /°C |
5.33 g/cm³ |
Not Defined |
102.7 GPa |
0.278 |
936 °C |
277 x 10-6 /°C |
氟化镁 (MgF₂) |
200nm-6.0µm |
ne=1.378 |
13.70 x 10-6 /°C (Parallel) |
3.177 g/cm³ |
138.5 GPa |
0.276 |
1255 °C |
2.3 x 10-6 /°C (Parallel) |
|
氟化钡 (BaF₂) |
200nm-11.0µm |
1.468(1064nm) |
18.4 x 10-6 /°C |
4.893 g/cm³ |
81.87 |
53.07 GPa |
0.343 |
1368 °C |
-15.2 x 10-6 /°C |
蓝宝石 |
0.15-4.5 |
ne=1.747 |
5.3 x 10-6 /°C (Parallel) |
3.97 g/cm³ |
335 GPa |
0.25 |
1800 °C |
13.1 x 10-6/°C |
|
N-F2 |
420nm-2µm |
1.62(587.6nm) |
7.8 x 10-6 /°C |
2.65 g/cm³ |
36.43 |
82 GPa |
0.228 |
569 °C |
2.1 x 10-6 /°C |
N-SF11 |
420nm-2.3 µm |
1.785(587.6nm) |
8.5 x 10-6 /°C |
3.22 g/cm³ |
25.68 |
92 GPa |
0.257 |
592 °C |
0.1 x 10-6 /°C |
方解石 |
300nm-2.3μm |
ne = 1.480 |
25 x 10-6 /°C (Parallel) |
2.71 g/cm³ |
Abbe Number (Vd), Extraordinary 79.17 |
88.19 GPa (Parallel) |
0.85 |
825°C |
3 x 10-6 /°C (Parallel) |
F2 |
385nm-2µm |
1.62 |
8.2 x 10-6 /°C |
3.6 g/cm³ |
36.37 |
57 GPa |
0.22 |
580°C |
2.7 x 10-6 /°C |
溴化钾 |
250nm - 26µm |
1.525(10.6µm) |
43 x 10-6 /°C |
2.75 g/cm³ |
33.64 |
26.8 GPa |
0.3 |
730 °C |
-40.83 x 10-6 /°C |
金红石 |
500nm - 4.5µm |
ne = 2.734 Nd:YAG (1.064 µm)a |
9.2 x 10-6 /°C (Parallel) |
4.25 g/cm³ |
Not Defined |
/ |
0.28 |
1840°C |
-0.42 x 10-6 /°C (Parallel) |
钒酸钇 |
488nm-3.4µm |
no = 1.959 |
11 x 10-6 /°C (Parallel) |
4.23 g/cm³ |
133 GPa |
1750 - 1940 °C |
2.9 x 10-6 /°C (Parallel) |
||
a-BBO |
0.19-3.5 |
ne=1.533 |
36 x 10-6 /°C (Parallel) |
3.85 g/cm³ |
56.18 |
39 GPa |
0.58 |
1095°C |
9.3 x 10-6 /°C (Parallel) |