红外光学材料.doc

HYPERLINK file:///C:\\Users\\zxl\\Documents\\master\\研毕业论文\\贾永丹\\S090200276%20贾永丹.doc \l _Toc233349403#_Toc233349403 红外光学材料 红外光学系统与可见光光学系统的主要区别在于只有有限的材料可有效应用于中波红外和长波红外波段，能同时应用于这两个波段的材料就更少。表2-1列出了几种比较常用的红外光学材料及其重要特性。 2.2.1红外光学材料的特点 红外光学系统中所使用的材料一般具有以下特点[[] HYPERLINK /search?id=4564400391684type=authorquery=Warren%20J.%20Smith \o View Warren J. Smith author page Warren J.Smith.Practical optical system layout. HYPERLINK /aboutus/locations_us_ny.shtml [] HYPERLINK /search?id=4564400391684type=authorquery=Warren%20J.%20Smith \o View Warren J. Smith author page Warren J.Smith.Practical optical system layout. HYPERLINK /aboutus/locations_us_ny.shtml New York:McGraw-Hill companies,Inc,2004.2 [] Robert R.Shannon. The art and science of optical design. HYPERLINK /aboutus/locations_us_ny.shtml New York:Cambridge university press,1997.533～553 [] Rudolf Kingslak. Lens design fundamentals. California: ACADEMIC PRESS, 1978 （1）红外材料不仅种类有限，而且价格昂贵（一般在几千到几万元一公斤）。 （2）某些材料的折射率温度系数（dn/dt）较大，导致焦距随温度的漂移较大。如果工作温度范围较宽，则必须适当的选择红外光学材料或采取必要措施进行补偿。 （3）某些光学材料易碎，且化学稳定性差，使得加工以及安装困难，成品率不高。 （4）许多光学材料不透明，根据材料和波段的不同而表现出不同的颜色。 （5）红外光学材料受热时都会发生自辐射，导致杂散光形成。 表2-1 常用红外光学材料的特性 材料 折射率（4μm） 折射率（10μm） dn/dt/℃ 锗 4.0243 4.0032 0.000396 硅 3.4255 3.4179 0.00015 硫化锌（CVD） 2.252 2.2005 0.0000433 硒化锌（CVD） 2.4331 2.4065 0.00006 AMTIR I 2.5141 2.4976 0.000072 氟化镁 1.3526 + 0.00002 蓝宝石 1.6753 + 0.00001 三硫化砷 2.4112 2.3816 × 氟化钙 1.4097 + 0.000011 氟化钡 1.458 * -0.000016 + 2.6038 0.000091 2.6058 2.5858 0.000058 “+”不透过；“×”得不到；“*”透射，但折射率剧烈下降 图2.1 红外材料的光谱透过率 图2.1为较常用红外材料包括表面损失的透过率。实际应用过程中涂镀高效抗反射膜可以达到相当高的透过率（95%-98%），图中未包含硫系玻璃（、）的透过率曲线。厚度为1mm的硫系玻璃在8-11μm之间平均透过率大于65%，波动小于3%，损耗小于2.4%/cm。 图2.2 常用红外材料的玻璃图 常用折射红外材料的玻璃图如图2.2所示，纵坐标表示折射率，横坐标表示阿贝常数。 2.2.2常用红外光学材料 锗是一种最常用的红外材料，既可用于长波红外波段又可用于中波红外波段。在LWIR波段，它类似于可见光波段中消色差透镜中的冕牌或正元件；在MWIR波段，它类似于可见光波段中消色差透镜中的火石或负元件，双色红外波段作用不同的主要原因在于它在两个波段中的色散特性差异。锗材料的折射率和折射率温度系数（）是它的两个重要参数。首先，锗的折射率比4稍大，有利于降低像差，对设计相当有利。锗的值是0.000396/℃，其值偏大，在温度变化过程中可能产生大的焦移，系统必须采用某种形式的无热化，也就是所谓的消热差设计。可以说这种材料优缺点并存。由于多晶锗存在较