红外光学材料大全

2024年3月1日发(作者：个人简历封面)

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

折射率不均匀性（Δn/n）

吸收系数（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

热光系数dn/dT(1/k,298—358k)

折射率n随波长的变化（20℃）

波长(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

波长(nm)

10600

13000

14600

16600

17800

18200

折射率(n)

2.4028

2.3850

2.3705

2.3487

2.3333

2.3278

理化性质：

晶体结构

密度 (g cm-3@298k)

电阻率 (Ω cm)

熔点 (℃)

化学纯度 (%)

热膨胀系数 (1/k)

热导率 (J/k .m. s)

热容量 (J/g .k)

knoop硬度 (kg/mm2)

抗弯曲强度 (Mpa)

杨氏模量 (Gpa)

泊松比

立方体

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激光损伤阈值：（10600nm脉冲激光，脉冲宽度=15μ入射方式

正入射

布鲁斯特角

s）

损伤阈值（J/cm2）

>20

>15

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)

理化性质：

密度 (g . cm-3 @ 298k)

电阻率 (Ω. Cm)

熔点 (℃)

化学纯度 (%)

热膨胀系数(1/k)

热导率 (s)

热容量 (J/g.k)

knoop硬度 (kg/mm2)

抗弯曲强度 (Mpa)

杨氏模量 (Gpa)

泊松比

光学性质：

CVD硫化锌

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

多光谱CVD硫化锌

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

透过范围波长

CVD硫化锌

1000nm---14000nm

多光谱CVD硫化锌

370nm—14000nm

<0.2* 10-4@632.8nm折射率不均匀性

（Δn/n）

<7.3* 10-4@10600nm

吸收系数 (1/cm)

0.2 @ 10600nm

0.2 @10600nm

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

4.6* 10@1150nm

4.3* 10-5@3390nm

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

折射率随波长的变化

（CVD硫化锌（ZNS）（20摄氏度）

波长(nm)

620

1000

3800

5000

折射率(n)

2.355

2.292

2.253

2.246

波长(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

多光谱CVD硫化锌(CLEARTRAN ZnS)(20摄氏度)

波长(nm)

400

1010

2060

3500

4500

5000

折射率(n)

2.545

2.292

2.264

2.255

2.250

2.247

波长(nm)

8000

9000

10000

11250

12000

13000

折射率(n)

2.223

2.213

2.201

2.183

2.171

2.153

3,进口氟化钙(CaF2)和氟化镁(MgF2)晶体

氟化钙(CaF2)和氟化镁(MgF2)晶体，硬度高，抗机械冲击和热冲击能力强，在紫外，可见和红外波段具有良好的透过率，广泛用于激光，红外光学，紫外光学和高能探测器等科技领域，特别是它们在紫外波段的光学性能很好，是目前已知的紫外截止波段的光学晶体，透过率高，荧光辐射很小，是紫外光电探测器，紫外激光器和紫外光学系统的理想材料。与氟化钙(CaF2)不同的是氟化镁(MgF2)是一种双折射晶体。

透过率曲线：

Calcium Fluoride (CaF2)

Wavelength (micrometers)

Magnesium Fluoride (MgF2)

Wavelength ( micrometers)

物理性质：

密度 (g . cm-3 )

介电常数

熔点 (℃)

化学纯度 (%)

热膨胀系数(1/℃)

热导率 (s)

热容量 (J/g.k)

knoop硬度 (kg/mm2)

杨氏模量 (GPa)

剪切模量 (GPa)

泊松比

氟化钙(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

氟化镁(Mgf2)

3.177

4.87(平行C轴),5.44(垂直C轴)

1255

99.9996

13.7* 10-6(平行) 驶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

体弹模量(Gpa)

光学性质：

透过波长范围

反射损耗（2面）

热光系数.dn/dT(1/℃)

折射率性质：

(CaF2)

波长(nm)

190

210

250

330

82.71

氟化钙(CaF2(

130nm---10000nm

5.4% @ 5000nm

-10.6*10-6

101.32

氟化镁(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

波长(nm)

2650

3900

5000

6200

折射率(n)

1.42

1.41

1.40

1.38

410

880

(MgF2)

波长(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,进口氟化钡红外光学材料

氟化钡(BaF2)在200—9500nm光谱范围有接近90%的光学透过率。通常应用于低温制冷成像系统，航天光学系统和激光光学系统中的透镜，分束镜，滤光片，棱镜和窗口等。该材料有一定的水溶解主适合干燥环境下使用。

光学性质:

透过波长范围 150nm—12500nm

吸收系数 (1/cm) 3.2*10-6 @6238nm

热光系数 ,dn/dT (1/k) -15.2*10-6 @400nm

-12.7*10-60 @(-60℃)

-15.2*10-60 @(+60℃)

10-6

透过率曲线:

Barium Fluoride (BaF2)

Wavelength (μm)

理化性质：

密度 (g cm-3)

熔点 (℃)

介电常数

4.89

1280

7.33 @ 2MHZ

热膨胀系数 (1/℃)

体弹模 (Gpa)

剪切模 (Gpa)

热导率 (J/k .m. s)

热容量 (J/g .k)

knoop硬度 (kg/mm2)

视在弹性极限 (Mpa)

杨氏模量 (Gpa)

泊松比

带隙(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折射率随波长的变化:)(20℃)

波长(nm)

260

300

360

480

850

3240

折射率(n)

1.51

1.50

1.49

1.48

1.47

1.46

波长

5140

6500

8000

8600

9200

9800

折射率

1.45

1.44

1.43

1.42

1.41

1.40

5,氟化锂(LiF)晶体

氟化锂(LiF)晶体是常用红外光学材料中折射率最小的，它的透射光谱范围为120nm—7000nm，通常用于热成像系统，航天光学系统和准分子激光光学系统的透镜，棱镜和窗口。该材料的水溶解度较高，热膨胀系数较大，大大气环境下使用时，要采取特别的措施防止其潮解和变形。

透过率曲线：

Wavelength (micrometers)

理化性质:

密度 (g cm-3)

熔点 (℃)

介电常数

热膨胀系数 (1/℃)

体弹模量 (Gpa)

剪切模量 (Gpa)

热导率 (J/k .m. s)

热容量 (J/g .k)

knoop硬度 (kg/mm2)

视在弹性极限 (Mpa)

杨氏模量 (Gpa)

泊松比

弹性系数

水溶解性(g/l)

光学性质:

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 @

透过波长范围

折射率

热光系数 ,dn/dT (1/k)

反射损耗(%)

折射率随波长的变化:)(20℃)

波长(nm)

200

220

240

290

390

折射率(n)

1.51

1.50

1.49

1.48

1.47

波长

600

1750

2750

3400

折射率

1.45

1.44

1.43

1.42

6砷化镓(GaAs)晶体

砷化镓(GaAs)晶体的化学稳定性好,硬度高,抗恶劣环境能力极强,它在2µm---14µm光谱范围有很好的透过率,广泛应用于热红外成像系统,大功率CO2激光光学系统和FLIR系统.在现场环境很差,光学镜头或窗口需要反复擦拭的条件下,砷化镓(GaAs)常被用来替代硒化锌(ZnSe)作为红外镜头或窗口的材料.

透过率曲线:

Gallium Aride (GaAs)

Wavelength(µm)

理化性质:

密度 (g cm-3)

熔点 (℃)

介电常数 静态/高帧

热膨胀系数 (1/℃)

体弹模量 (Gpa)

剪切模量 (Gpa)

热导率 (J/k .m. s)

热容量 (J/g .k)

knoop硬度 (kg/mm2)

视在弹性极限 (Mpa)

杨氏模量 (Gpa)

泊松比

Debye温度(k)

带隙(ev)

光学性质:

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透过波长范围

吸收系数

热光系数 ,dn/dT (1/k)

折射率随波长的变化:)(20℃)

波长(nm)

4000

8000

10000

11000

13000

13700

折射率(n)

3.31

3.34

3.13

3.04

2.97

2.89

波长

14500

15000

17000

19000

21900

折射率

2.82

2.73

2.59

2.41

2.12

7,国产锗(Ge)单晶

锗(Ge)单晶是一种化学惰性材料,它的透射光谱范围为2--12µm,是一种非常常用的红外光学材料,具有硬度高,导热性好,不溶于水等特点.广泛用于红外成像系统和红外光谱仪系统.锗单晶的机械性能和导热性能好,在10.6µm处的吸收很小,是CO2激光透镜,窗口和输出耦合镜的理想材料.锗(Ge)单晶还被用做各种红外滤波器的基底材料.

透过曲线:

Germanium(Ge)

Wavelength(µm)

理化性质:

密度 (g cm-3)

熔点 (℃)

介电常数 静态/高帧

热膨胀系数 (1/℃)

体弹模量 (Gpa)

剪切模量 (Gpa)

热导率 (J/k .m. s)

热容量 (J/g .k)

knoop硬度 (kg/mm2)

杨氏模量 (Gpa)

泊松比

弹性系数

光学性质:

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透过波长范围

吸收系数 (1/cm)

热光系数 ,dn/dT (1/k)

2000nm—12000nm

1. 1.3*10-3 @ 3800nm

2. 3*10-2 @ 10600nm

4.08*10-4 @10600nm

折射率随波长的变化:)(20℃)

波长(nm)

2200

3000

3800

5000

折射率(n)

4.0879

4.0451

4.0267

4.0160

波长

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,进口硅(Si)单晶

硅(Si)单晶是一种化学惰性材料,硬度高,不溶于水.它在1-7µm波段具有很好的透光性能,同时它在远红外波段300-300µm也具有很好的透光性能,这是其它光红外材料所不具有的特点.硅(Si)单晶通常用于3-5µm中波红外光学窗口和光学滤光片的基片.由于该材料导热性能好,密度低,也是制作激光反射镜的常用材料.

透过曲线:

理化性质:

密度 (g cm-3)

熔点 (℃)

介电常数

热膨胀系数 (1/℃)

体弹模量 (Gpa)

剪切模量 (Gpa)

热导率 (J/k .m. s)

热容量 (J/g .k)

knoop硬度 (kg/mm2)

杨氏模量 (Gpa)

泊松比

弹性系数

光学性质:

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透过波长范围

热光系数 ,dn/dT (1/k)

吸收系数 (1/cm)

折射率随波长的变化:)(20℃)

波长(nm)

1357

1367.3

1395.1

1529.5

折射率(n)

3.4975

3.4926

3.4929

3.4795

波长

4000

4258

4500

5000

折射率

3.4257

3.4245

3.4236

3.4223