光学晶体概述.ppt

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1、光学晶体概述01常见光学晶体及特性02目录CONTENTELOGO光学晶体概述01LOGO光学晶体(opticalcrystal)用作光学介质材料的晶体材料。主要用于制作紫外和红外区域窗口、透镜和棱镜。按晶体结构分为单晶和多晶。由于单晶材料具有高的晶体完整性和光透过率，以及低的输入损耗，因此常用的光学晶体以单晶为主。卤化物单晶分为氟化物单晶，溴、氯、碘的化合物单晶，铊的卤化物单晶。氟化物单晶在紫外、可见和红外波段光谱区均有较高的透过率、低折射率及低光反射系数；缺点是膨胀系数大、热导率小、抗冲击性能差。溴、氯、碘的化合物单晶能透过很宽的红外波段，其熔点低，易于制成大尺寸单晶；缺点是

2、易潮解、硬度低、力学性能差。铊的卤化物单晶也具有很宽的红外光谱透过波段，微溶于水，是一种在较低温度下使用的探测器窗口和透镜材料；缺点是有冷流变性，易受热腐蚀，有毒性。光学单晶种类卤化物单晶氧化物单晶主要有蓝宝石（Al2O3）、水晶（SiO2）、氧化镁(MgO）和金红石（TiO2）。与卤化物单晶相比，其熔点高、化学稳定性好，在可见和近红外光谱区透过性能良好。用于制造从紫外到红外光谱区的各种光学元件。氧化物单晶半导体单晶半导体单晶有单质晶体（如锗单晶、硅单晶），Ⅱ-Ⅵ族半导体单晶，Ⅲ-Ⅴ族半导体单晶和金刚石。金刚石是光谱透过波段最长的晶体，可延长到远红外区，并具有较高的熔点、高硬度、

3、优良的物理性能和化学稳定性。半导体单晶可用作红外窗口材料、红外滤光片及其他光学元件。光学多晶材料光学多晶材料主要是热压光学多晶，即采用热压烧结工艺获得的多晶材料。主要有氧化物热压多晶、氟化物热压多晶、半导体热压多晶。热压光学多晶除具有优良的透光性外，还具有高强度、耐高温、耐腐蚀和耐冲击等优良力学、物理性能，可作各种特殊需要的光学元件和窗口材料。光学晶体的特性双折性旋光性吸收性和多色性晶体的双折射是由于极化率的各向异性而引起的，极化率的各向异性是由晶体构造的各向异性所决定的。晶体双折射的情况与晶体结构的对称程度有关。因此，晶体的双折射程度与不同的晶族有关。当平面偏振波沿着光轴方向传

4、播时，其偏振面发生旋转的现象，称旋光性。具有这种性能的物质称为旋光物质，其内部构造有非心对称的螺旋状结构。晶体对光的吸收具有各向异性。入射光波与折射率较大的振动方向一致时，所表现的吸收性也较强。常见光学晶体及特性02LOGOAl2O3晶体（蓝宝石）氧化铝晶体（白宝石，蓝宝石，Sapphire，Al2O3）是一种很重要的光学晶体。它具有高硬度、高熔点、高强度、高透过率、耐高温和抗腐蚀的特性，广泛地用于航空航天仪器的红外和紫外的窗口、激光工作窗口、高炉测温窗口以及太阳能电池保护罩和永不磨损手表镜面等。在窗口应用方面，它具有如下优良的特性：光透过范围从300nm到5.5μm3-5μm波

5、段红外透过率大于85%具有高硬度，高透过率,抗挠曲强度和抗风蚀、雨蚀的能力优良的热传导性能低散射率0.02在λ=26到31μm，880℃01熔点2050oC密度3.91g/m3莫氏硬度9杨氏模量53Mpsi透过波段300nm-5.5μm材料基本性能CaF2晶体（氟化钙）氟化钙晶体是一种很重要的光学晶体，它具有如下优良的特性：1、在真空紫外到红外(0.13-11μm)的波段有很高的透过率2、应用在光学棱镜、透镜、锲角片、窗口片以及各种光学系统中02材料基本性能密度3.18g/cm3熔点1357~1360℃晶格常数5.46Å努普硬度178[100],160[110]kg/mm2介电常

6、数6.76，105HZ晶体类型cubic,CaF2typestructure解离面(111)应用laserwindowsforExcimerlaserdeliverableinIR,UVandDUV波长,µm0.190.210.250.330.410.882.653.905.006.207.008.22折射率1.511.491.471.451.441.431.421.411.401.381.361.34MgF2晶体(氟化镁)氟化镁晶体被应用在环境要求很苛刻的光学系统中，它的透过波段为0.11μm--8.5μm。辐照不会导致色心的产生，它有良好的机械性能，可以承受热和机械震动，很大

7、的外力才能使氟化镁解理。氟化镁单晶由于有微弱的双折射性能，通常的切向为光轴垂直于晶片表面。氟化镁是一种应用很广泛的晶体，具有如下特性：1、在真空紫外到红外(0.11～8.5μm)波段有很高的透过率.2、抗撞击和热波动以及辐照3、良好的化学稳定性.4、可用于光学棱透镜、锲角片、窗口和相关光学系统中5、四方双折射晶体性能，可用于光通讯03材料基本性能密度3.16g/cm3熔点1255℃沸点2239℃热导率3.15W/mK比热920J/(kgK)莫氏硬度5--6杨氏模量138.5GPa