本文的目的是確定最常見的紅外透射材料，指出關鍵性能及其典型的制造和光學涂層選項。本文提供的信息僅供參考。
為光學系統(tǒng)選擇的光學材料取決于應用、所需的系統(tǒng)性能和系統(tǒng)執(zhí)行的環(huán)境；因此，必須考慮材料的光學、機械、熱學和熱光學性能。
在地球大氣層中使用光學系統(tǒng)時，有三個主要波段可供使用。它們是短波紅外（SWIR）或近紅外（NIR），覆蓋范圍為0.75至3μm；中波（MW）紅外，覆蓋范圍為3至5μm；以及覆蓋8至14μm的長波紅外。由于地球大氣中的各種分子的吸收，這些帶之間的區(qū)域無法使用。然而，如果系統(tǒng)處于高空或太空中，這些介于頻帶之間的頻帶是可用的。
本文中添加的材料包括硫族化物玻璃；盡管已有多年的歷史，但由于其獨特的材料特性，它們在光學行業(yè)已經(jīng)成熟。本文中添加的其他材料包括藍寶石、鋁、銅、化學鍍鎳金屬和銅鎳合金。
隨著先進技術、自動化和使用等離子體增強化學氣相沉積、電子束濺射離子輔助沉積和電阻源的工藝的可用性，紅外材料的光學涂層已經(jīng)隨著時間的推移而發(fā)展。隨著新型硫族化物材料的發(fā)展，以及對從可見光（VIS）到長波紅外（LWIR）的多光譜波段透鏡系統(tǒng)需求的增加，商業(yè)和國防應用對新涂層設計和工藝的需求也在增加。本文中提到了當前和新的紅外材料涂層示例，以及它們的環(huán)境耐久性測試。
氟化鋇（BaF2）
在紫外、可見光、近紅外和微波光譜區(qū)域具有良好的透射率
硬度約為CaF2的一半
約為CaF2機械強度的70%
比CaF2更容易受到熱沖擊
比CaF2貴一點
沒有CaF2那么容易獲得大尺寸
金剛石車削
磁流變精細
傳輸范圍：0.25至9.5μm之間的透射率在90%以上
折射率：1.466@1.7μm，1.455@4μm
dn/dT：−15.2×10^−6/K
密度：4.89 g/cm3
硬度（Knoop）：82 kg/mm2
斷裂模量：3800 psi
熱膨脹系數(shù)：18.1×10−6/°C@20°C±100°C
典型應用：熱成像、天文學、激光
制造的產(chǎn)品：透鏡、非球面透鏡、窗口、分束器、濾光片、楔形物和棱鏡
表面光潔度：20-10級劃痕拋光主要用于UV和VIS應用。紅外光譜中表面質量的典型規(guī)格是近紅外光譜區(qū)域的40-20劃痕凹坑和MW區(qū)域的60-40劃痕凹坑。
表面圖形：1/10至1/4波@ 0.6328 μm的表面圖形主要用于UV和VIS使用的鏡片。在紅外光譜中，典型的表面圖范圍為1/2 ~ 2波@ 0.6328 μm。
AR涂層選項：BaF2的典型可用涂層包括0.8 μm至2.5 μm、3 μm至5 μm或1 μm至5 μm的BBAR，以及3.5至5.1 μm和7.5至10.5 μm光譜區(qū)域的雙頻AR。
氟化鈣（CaF2）
在紫外、可見光、近紅外和微波光譜區(qū)域具有良好的透射率
它在0.25和7μm之間的透射率超過90%
硬度大約是BaF2的兩倍
比BaF2更不容易受到熱沖擊
在環(huán)境大氣條件下不會因受潮而降解
比BaF2便宜
比大尺寸的BaF2更容易獲得
金剛石車削
磁流變精細
傳輸范圍：0.13至10微米
折射率：1.428 @ 1.064 μm，1.425 @ 1.7 μm，1.4096 @ 4 μm
dn/dT：−11.0×10^−6/K
密度：3.18 g/cm3
硬度（Knoop）：158 kg/mm2
斷裂模量：5295 psi
熱膨脹系數(shù)：18.85 × 10−6/°C
典型應用：成像、熱成像、天文學、微光刻、激光
制造的產(chǎn)品：透鏡、非球面透鏡、窗口、分束器、濾光片、楔形物和棱鏡
表面光潔度：20-10級劃痕拋光主要用于UV和VIS應用。在紅外中，典型的規(guī)格是近紅外光譜區(qū)域的40-20劃痕和MW光譜區(qū)域的60-40劃痕。
表面圖形：在紫外和可見光譜區(qū)，指定的表面圖形范圍為1/10 ~ 1/4波@ 0.6328 μm。在紅外中，典型的表面圖形范圍為1/4到2波@ 0.6328 μm。
AR涂層選項：可用的涂層包括用于0.8至2.5、3至5或1至5μm的BBAR，用于MWIR和LWIR的雙頻AR，以及用于NIR和MWIR光譜區(qū)域的三頻AR。其他選項也是可用的。
溴化銫（CsBr）
光學級溴化銫從紫外線傳輸?shù)竭h紅外線；紅外材料中最寬的透射帶之一
它是水溶性的，需要防水防潮：通過使用防潮AR涂層或確保未涂層部分處于無水/無濕的環(huán)境中來實現(xiàn)。
金剛石車削
極其脆弱
傳輸范圍：0.35至32μm的透射率在80%以上
折射率：1.668 @ 4 μm，1.663 @ 10 μm，1.629 @ 25 μm
dn/dT：+79 × 10−6/°C
密度：4.44 g/cm3
硬度（Knoop）：19.5 kg/mm2
斷裂模量：1218 psi
熱膨脹系數(shù)：47.9 × 10−6/°C
典型應用：FTIR光譜、激光系統(tǒng)、CO2激光系統(tǒng)的透鏡保護器、成像系統(tǒng)、分析儀器
制造的產(chǎn)品：窗口、透鏡、激光透鏡保護器、非球面透鏡、楔形物和棱鏡
表面光潔度：IR中表面質量的典型規(guī)格為60-40、80-50或120-80劃痕
表面圖形：在紅外光譜中，指定的典型表面形狀范圍為1/10至1/40波@10.6μm
AR涂層選項：防潮AR和BBAR涂層可用于CsBr透射范圍內(nèi)的各種波長或波長范圍
碘化銫（CsI）
光學級碘化銫從紫外傳輸?shù)竭h紅外；它具有所有現(xiàn)成的IR材料中最寬的傳輸頻帶
它是水溶性的，需要防水防潮：通過使用防潮AR涂層或確保未涂層部分處于無水/無濕的環(huán)境中來實現(xiàn)。
金剛石車削
極其脆弱
傳輸范圍：0.42至40μm的透射率在80%以上
折射率：1.743 @ 4 μm，1.739 @ 10 μm，1.708 @ 30 μm
dn/dT：−99 × 10−6/°C @ 0.6 μm
密度：4.51 g/cm3
硬度（Knoop）：20 kg/mm2
斷裂模量：809 psi
熱膨脹系數(shù)：50 × 10−6/°C
典型應用：FTIR光譜、激光系統(tǒng)、CO2激光系統(tǒng)的透鏡保護器、成像系統(tǒng)、分析儀器
制造的產(chǎn)品：窗口、透鏡、激光透鏡保護窗、非球面透鏡、棱鏡和楔形物
表面光潔度：IR中表面質量的典型規(guī)格為60-40、80-50或120-80劃痕
表面圖形：在紅外光譜中，指定的典型表面形狀范圍為1/10至1/40波@10.6μm
AR涂層選項：防潮AR和BBAR涂層可用于CsI透射范圍內(nèi)的各種波長或波長范圍
硫系玻璃
被稱為硫屬化物的紅外光學材料（各種AMTIR玻璃都是其中的一部分）經(jīng)過優(yōu)化，可以在光學設計中與其他紅外材料配對。
硫屬化物的低dn/dT通過消除具有較高dn/dT的光學器件的無熱化所需的機械補償復雜性，使透鏡系統(tǒng)的無熱處理變得更加簡單。
硫系玻璃可以通過生成、拋光、金剛石車削、磁流變精加工或成型來加工
通常用于微波、長波，有時也用于近紅外
密度幾乎與鍺一樣高，折射率更低，這使其成為光學系統(tǒng)中使用鍺進行顏色校正的良好選擇
最高使用溫度為300°C
在吸收和色散最低的8至12μm區(qū)域表現(xiàn)特別好
通常比Ge貴
金剛石車削
磁流變精細
注：透射值是典型的參考值，基于厚度為6至6.4毫米的樣品。
熔融二氧化硅（SiO2），紅外級
紅外級熔融石英用于近紅外系統(tǒng)，通常與CaF2等其他材料一起使用
它在可見光和近紅外光譜區(qū)域具有高均勻性和良好的透射率
由于該材料固有的硬質SiO2非晶結構，熔融石英不可金剛石車削，這使得制造成品非球面變得更加困難和昂貴
傳輸范圍：0.25 to 3.5 μm
折射率：1.4505 @ 1 μm，1. 4382 @ 2 μm
dn/dT：−
密度：2.203 g/cm3
硬度（Knoop）：461 kg/mm2
斷裂模量：7100 psi
熱膨脹系數(shù)：0.58 × 10−6/°C @ 0 to 200 °C
典型應用：可見光和熱成像、天文學、激光
制造的產(chǎn)品：透鏡、窗口、楔形物、分束器、濾光片和棱鏡
表面光潔度：近紅外區(qū)域表面質量的典型規(guī)格為40-20劃痕
表面圖形：在可見光和近紅外光譜中，典型的表面形狀范圍為1/10至1波@0.6328μm
AR涂層選項：典型的可用近紅外涂層是0.8至2.5μm的BBAR和1.064μm的AR。其他用于紫外線、可見光和近紅外應用的涂料也可供選擇
砷化鎵（GaAs）
光學級砷化鎵具有紅外透射性和半絕緣性
硬度、強度和密度幾乎與鍺相當
通常用于韌性和耐用性非常重要的應用
2.5至12μm范圍內(nèi)0.01 cm^-1的低吸收系數(shù)
通常比Ge和ZnSe貴
金剛石車削
傳輸范圍：2 to 15 μm
折射率：3.307 @ 4 μm，3.278 @ 10 μm，3.251 @ 14 μm
dn/dT：148 × 10−6/K
密度：5.31 g/cm3
硬度（Knoop）：750 kg/mm2
斷裂模量：10436 psi
熱膨脹系數(shù)：6 × 10−6/K
典型應用：熱成像、CO2激光系統(tǒng)、前視紅外
制造的產(chǎn)品：透鏡、非球面透鏡、窗口、楔形物和棱鏡
表面光潔度：IR中表面質量的典型規(guī)格為2至7μm區(qū)域的40-20或60-40劃痕，7至15μm區(qū)域為60-40、80-50或120-80劃痕
表面圖形：在紅外光譜中，典型的表面形狀在0.6328μm處為1/2至2波
AR涂層選項：典型的可用涂層包括3至5μm和8至12μm區(qū)域的BBAR。在2至15μm范圍內(nèi)也可能有其他特殊波段
鍺（Ge）
鍺在所有常用的紅外透射材料中具有最高的折射率
它非常適用于在3至5μm或8至12μm光譜區(qū)域運行的系統(tǒng)
其高折射率使其成為設計透鏡的理想選擇，否則可能無法實現(xiàn)
鍺是一種金剛石可轉動材料，因此可以經(jīng)濟高效地結合非球面和衍射表面，從而減少組件中所需的透鏡元件數(shù)量
鍺自然阻擋紫外線和可見光，以及高達約2μm的紅外線
鍺具有較大的熱光系數(shù)（dn/dT），會導致焦點隨溫度發(fā)生較大偏移，從而使光學系統(tǒng)的無熱化變得困難
鍺幾乎是紅外透射材料密度最高的，在設計重量限制系統(tǒng)時必須考慮到這一點
該材料也容易發(fā)生熱失控；它越熱，吸收就越多
明顯的傳輸退化始于約100°C，快速退化始于200至300°C之間，導致光學器件可能發(fā)生災難性故障
鍺通常比ZnSe和Cleartran便宜
金剛石車削
磁流變精細
傳輸范圍：2至14μm，最高約45°C
折射率：4.025 @ 4 μm，4.003 @ 10 μm
dn/dT：396 × 10−6/K
密度：5.323 g/cm3
硬度（Knoop）：780 kg/mm2
斷裂模量：10500 psi
熱膨脹系數(shù)：2.3 × 10−6/K @ 100 k,5.0 × 10−6/K @ 200 K,6.0 × 10−6/K @ 300 K
典型應用：熱成像、FLIR、FTIR、分析儀器
制造的產(chǎn)品：透鏡、非球面透鏡、二元（衍射）透鏡、窗口、分束器、濾光片、楔形物和棱鏡
表面光潔度：I紅外光譜中表面質量的典型規(guī)格為2至7μm光譜區(qū)域的40-20或60-40劃痕，7至14μm的60-40、80-50或120-80劃痕。金剛石車削表面光潔度通常為50Årms或更高
表面圖形：在紅外光譜中，典型的指定表面形狀在0.6328μm處為1/4至2個波
AR涂層選項：典型的可用涂層包括用于3至5微米、8至14微米和3至14微米光譜區(qū)域的BBAR。其他應用專用波段也可能在2至14μm之間。鍺也可以在3至5μm或8至12μm區(qū)域涂覆類金剛石碳。
氟化鋰（LiF）
氟化鋰是所有常見紅外材料中折射率最低的
它具有輕微的塑性，這意味著當它受到機械應力時，它不會恢復到原來的形狀
它還具有相對較高的熱膨脹系數(shù)，是氟化物系列晶體中最昂貴的
金剛石車削
磁流變精細
傳輸范圍：0.12 to 8.5 μm
折射率：1.373 @ 2.5 μm，1.349 @ 4.0 μm
dn/dT：−12.7 × 10−6/°C @ 0.6 μm
密度：2.639 g/cm3
硬度（Knoop）：102 kg/mm2
斷裂模量：1566 psi
熱膨脹系數(shù)：37 × 10−6/°C
典型應用：可見光和熱成像、天文學、激光
制造的產(chǎn)品：透鏡、非球面透鏡、窗口、楔形物、棱鏡
表面光潔度：紅外表面質量的典型規(guī)格是近紅外40-20劃痕，微波區(qū)域60-40或80-50劃痕
表面圖形：在紅外光譜中，典型的所需表面形狀在0.6328μm處為1/2至2波
AR涂層選項：LiF可以被AR涂覆以用于IR，但由于其低折射率和已經(jīng)很高的透射率，其透射率通常沒有太大改善
氟化鎂（MgF2）
氟化鎂是折射率最低的紅外材料之一，僅次于LiF
在光學設計中選擇這種材料之前，應考慮其雙折射
它能抵抗熱沖擊和機械沖擊
它的硬度是CaF2的兩倍，但只有Ge的一半
它比CaF2和BaF2貴得多，但通常不比LiF貴
金剛石車削
磁流變精細
傳輸范圍：0.11 to 7.5 μm
折射率：1.376 @ 0.7 μm，1.370 @ 1.7 μm，1.349 @ 4.0 μm
dn/dT：+2.3 & +1.7 × 10−6/°C @ 0.4 μm
密度：3.18 g/cm3
硬度（Knoop）：415 kg/mm2
斷裂模量：7108 psi
熱膨脹系數(shù)：13.7×10−6/°C，平行于C軸，8.48×10−6/°C，垂直于C軸
典型應用：可見光和熱成像、天文學、準分子激光
制造的產(chǎn)品：透鏡、非球面透鏡、窗口、分束器、濾光片、楔形物和棱鏡
表面光潔度：10-5或20-10的劃痕拋光是在額外的成本下實現(xiàn)的，主要用于紫外應用。在可見光和近紅外區(qū)域，表面質量的典型規(guī)格是在MW范圍內(nèi)的40-20和60-40劃痕
表面圖形：在紫外和可見光下，表面形狀范圍為1/10至1/2波@0.6328μm。在紅外光譜中，典型的所需表面形狀在0.6328μm處為1/2至2波
AR涂層選項：MgF2可以被AR涂覆以用于IR，但由于其低折射率和已經(jīng)很高的透射率，透射率通常沒有太大改善
金屬鏡材料（MMM）
用于金屬鏡的最常見金屬是鋁、化學鍍鎳和銅。
溴化鉀（KBr）
從紫外傳輸?shù)竭h紅外
水溶性，需要防潮：通過使用防潮AR涂層或確保未涂層部分處于無水/無濕環(huán)境中來實現(xiàn)
紅外材料中傳輸頻帶最寬的材料之一
耐久性不如KCl或NaCl
通常比氯化鉀貴，比氯化鈉貴很多
金剛石車削
極其脆弱
傳輸范圍：0.26至23μm的透射率在80%以上
折射率：1.535 @ 4 μm，1.525 @ 10 μm，1.490 @ 20 μm
dn/dT：−40.83 × 10−6/°C
密度：2.754 g/cm3
硬度（Knoop）：5.9 kg/mm2
斷裂模量：159 psi
熱膨脹系數(shù)：43 × 10−6/°C
典型應用：FTIR光譜、激光系統(tǒng)、CO2激光系統(tǒng)的透鏡保護器、成像系統(tǒng)、分析儀器
制造的產(chǎn)品：窗口、透鏡、激光透鏡保護窗、非球面透鏡、窗戶、楔形物和棱鏡
表面光潔度：IR中表面質量的典型規(guī)格為60-40、80-50或120-80劃痕
表面圖形：在紅外光譜中，指定的典型表面形狀范圍為1/10至1/40波@10.6μm
AR涂層選項：防潮AR和BBAR涂層可用于KBr透射范圍內(nèi)的各種波長或波長范圍
氯化鉀（KCl）
從紫外傳輸?shù)竭h紅外；紅外材料中傳輸頻帶最寬的材料之一
水溶性，需要防潮：通過使用防潮AR涂層或確保未涂層部分處于無水/無濕的環(huán)境中來實現(xiàn)
斷裂模量高于KBr，但不高于NaCl
通常比KBr便宜，比NaCl貴
金剛石車削
極其脆弱
傳輸范圍：0.3至21μm的透射率在80%以上
折射率：1.472 @ 4 μm，1.456 @ 10 μm，1.426 @ 16 μm
dn/dT：−33.2 × 10−6/°C
密度：1.989 g/cm3
硬度（Knoop）：7.2 kg/mm2
斷裂模量：330 psi
熱膨脹系數(shù)：36 × 10−6/°C
典型應用：FTIR光譜、激光系統(tǒng)、CO2激光系統(tǒng)的透鏡保護器、成像系統(tǒng)、分析儀器
制造的產(chǎn)品：窗口、透鏡、激光透鏡保護窗、非球面透鏡、楔形物和棱鏡
表面光潔度：紅外區(qū)域表面質量的典型規(guī)格為60-40、80-50或120-80劃痕
表面圖形：在紅外光譜中，指定的典型表面形狀范圍為1/10至1/40波@10.6μm
AR涂層選項：防潮AR和BBAR涂層可用于KCl透射范圍內(nèi)的各種波長或波長范圍
藍寶石（Al2O3）
藍寶石是最堅硬、最耐用的光學材料之一
傳輸范圍約為0.25至5μm
常用于紅外光學系統(tǒng)，工作在近紅外和微波光譜帶
藍寶石的晶體結構呈菱面體形狀，具有高度各向異性，這意味著其光學和機械性能會隨著晶體的取向而變化
能夠承受惡劣的環(huán)境條件
除了金剛石外，它比大多數(shù)全光學材料都要硬
低dn/dT
藍寶石不能用金剛石轉動，因此在藍寶石上制造和拋光非球面變得更加困難和昂貴
磁流變精細
傳輸范圍：0.17 to 5.5 μm
折射率：no = 1.768，ne = 1.760
dn/dT：+13 × 10−6/K
密度：3.98 g/cm3
硬度（Knoop）：垂直于C軸的2200 kg/mm2，1900 kg/mm2，平行于C軸。
斷裂模量：52 × 106 psi (358 GPa)
熱膨脹系數(shù)：8.4 × 10−6/°C
典型應用：高機械沖擊和振動、熱成像、前視紅外
制造的產(chǎn)品：透鏡、非球面透鏡、圓頂、窗口、分束器、濾光片、楔形物和棱鏡
表面光潔度：紅外表面質量的典型規(guī)格為1.2至3μm區(qū)域的40-20劃痕，3至7μm區(qū)域為60-40劃痕
表面圖形：在紅外光譜中，典型的所需表面形狀范圍為1/4至2波@0.6328μm
AR涂層選項：藍寶石的AR涂層包括3至5μm的BBAR。0.25至5.0μm范圍內(nèi)可能有許多其他專用波段
硅（Si），透射級
硅是一種半導體材料，通常用于在近紅外和微波光譜帶工作的紅外光學系統(tǒng)
它是普通紅外材料密度最低的材料之一，非常適合重量受限的系統(tǒng)
比鍺硬，不那么脆
是所有紅外材料中材料成本最低的選擇，但由于其硬度，加工成本比許多其他紅外材料更高
金剛石車削
磁流變精細
傳輸范圍：1.2至7.0μm（也從25μm到300μm以上）
折射率：3.4289 @ 4 μm
dn/dT：+160 × 10−6/K
密度：2.329 g/cm3
硬度（Knoop）：1150 kg/mm2
斷裂模量：18000 psi
熱膨脹系數(shù)：2.55 × 10−6/°C @ 25 °C
典型應用：熱成像，前視紅外
制造的產(chǎn)品：透鏡、非球面透鏡、二元（衍射）透鏡、窗口、分束器、濾光片、楔形物和棱鏡
表面光潔度：IR中表面質量的典型規(guī)格為1.2至3μm區(qū)域的40-20劃痕，3至7μm區(qū)域為60-40劃痕。金剛石車削表面光潔度通常為50Årms或更高
表面圖形：在紅外光譜中，典型的所需表面形狀范圍為1/4至2波@0.6328μm
AR涂層選項：硅最常見的AR涂層是3至5μm的BBAR，1.2至7.0μm范圍內(nèi)可能有許多其他專用波長帶。硅也可以是硬碳或類金剛石碳涂層，厚度為3至5μm
氯化鈉（NaCl）
光學級氯化鈉是水溶性的，可從紫外傳輸?shù)竭h紅外
水溶性，需要防潮：通過使用防潮AR涂層或確保未涂層部分處于無水/無濕的環(huán)境中來實現(xiàn)
比KBr或KCl更耐用
金剛石車削
極其脆弱
傳輸范圍：0.23至12μm的透射率在80%以上
折射率：1.522 @ 4 μm，1.495 @ 10 μm
dn/dT：−36 × 10−6/°C @ 0.7 μm
密度：2.165 g/cm3
硬度（Knoop）：15.2 kg/mm2
斷裂模量：345 psi
熱膨脹系數(shù)：44 × 10−6/°C
典型應用：傅里葉變換紅外光譜、激光系統(tǒng)、CO2激光系統(tǒng)的透鏡保護器、成像系統(tǒng)和分析儀器
制造的產(chǎn)品：窗口、透鏡、激光透鏡保護器、非球面透鏡、楔形物和棱鏡
表面光潔度：IR中表面質量的典型規(guī)格為60-40、80-50或120-80劃痕
表面圖形：在紅外光譜中，指定的典型表面形狀范圍為1/10至1/40波@10.6μm
AR涂層選項：防潮AR和BBAR涂層可用于NaCl透射范圍內(nèi)的各種波長或波長范圍
溴化鉈（KRS-5）
光學級KRS-5從可見光傳輸?shù)竭h紅外
受壓時會有冷流
由于材料特性，表面形狀極難保持
它比NaCl、KBr和KCl硬得多，硬度只有ZnSe的三分之一左右
KRS-5可金剛石車削
加工這種材料時需要額外的處理和安全預防措施
傳輸范圍：透射率在0.7至32μm范圍內(nèi)超過70%
折射率：2.382 @ 4 μm，2.371 @ 10 μm，2.318 @ 25 μm
dn/dT：−235 × 10−6/°C
密度：7.371 g/cm3
硬度（Knoop）：40 kg/mm2
斷裂模量：3772 psi
熱膨脹系數(shù)：58 × 10−6/°C
典型應用：傅里葉變換紅外光譜、激光系統(tǒng)、成像系統(tǒng)和分析儀器
制造的產(chǎn)品：窗口、透鏡、激光透鏡保護器、非球面透鏡、棱鏡和楔形物
表面光潔度：IR中表面質量的典型規(guī)格為60-40、80-50或120-80劃痕
表面圖形：在紅外光譜中，指定的典型表面形狀范圍為1/10至1/40波@10.6μm
AR涂層選項：AR和BBAR涂層可用于KRS-5傳輸范圍內(nèi)的各種波長或波長范圍
硒化鋅（ZnSe）
作為一種化學氣相沉積（CVD）材料，ZnSe因其在10.6μm處的低吸收率而成為高功率CO2激光系統(tǒng)中使用的光學器件的首選材料
ZnSe也是在其寬傳輸范圍內(nèi)以各種頻帶運行的系統(tǒng)中的流行選擇
其高抗熱沖擊性使其成為高功率CO2激光系統(tǒng)的主要材料
ZnSe的硬度僅為ZnS多光譜級的三分之二左右，但較硬的AR涂層可以保護ZnSe
ZnSe的成本與ZnS透明級大致相同
通常比Ge貴
金剛石車削
傳輸范圍：0.6 to 16 μm
折射率：2.4332 @ 4.0 μm，2.4065 @ 10.0 μm，2.4028 @ 10.6 μm
dn/dT：(avg. @ 298 to 358 K)70 × 10−6/K @ 1.15 μm，62 × 10−6/K @ 3.39 μm，61 × 10−6/K @ 10.6 μm
密度：5.27 g/cm3
硬度（Knoop）：110 kg/mm2
斷裂模量：7979 psi
熱膨脹系數(shù)：7.1 × 10−6/K @ 273 K，7.8 × 10−6/K @ 373 K，8.3 × 10−6/K @ 473 K
典型應用：CO2激光系統(tǒng)、熱成像、前視紅外、天文學、醫(yī)學
制造的產(chǎn)品：透鏡、非球面透鏡、二元（衍射）透鏡、窗口、分束器、濾光器和棱鏡
表面光潔度：紅外區(qū)表面質量的典型規(guī)格是近紅外區(qū)和低紅外區(qū)40-20或60-40的劃痕，低紅外區(qū)60-40、80-50或120-80的劃痕。典型的是100 Å均方根或更高的金剛石表面光潔度
表面圖形：在近紅外和紅外光譜中，典型的所需表面形狀范圍為1/4至2波@0.6328μm
AR涂層選項：典型的可用涂層包括用于MWIR和LWIR的DLC，用于0.8至2.5、3至5、1至5、8至12和3至12μm光譜區(qū)域的BBAR；單波長涂層AR為10.6μm。0.6至16μm的許多其他專用波段也是可能的
硫化鋅，透明級
也被稱為Cleartran*和多光譜硫化鋅
種CVD硫化鋅，通過凈化材料和使晶體結構正�；倪^程進一步精煉，在整個VIS、MW和LW光譜區(qū)域產(chǎn)生均勻的單晶狀透射
由于其在可見光和紅外波段的良好傳輸，Cleartran是具有可見光攝像頭的系統(tǒng)以及各種紅外探測器或紅外攝像頭的理想選擇
Cleartan的硬度約為ZnSe的三分之一
Cleartran的相對價格比ZnS常規(guī)價格高出約三分之一；與ZnSe大致相同；一般大于Ge
在相對較寬的透射范圍內(nèi)具有低吸收和散射特性
金剛石車削
傳輸范圍：0.4 to 12 μm
折射率：2.350 @ 0.63 μm，2.289 @ 1.06 μm，2.252 @ 4 μm，2.200 @ 10 μm
dn/dT：(avg. @ 298 to 358 K)54.3 × 10−6/K @ 0.6328 μm，42.1 × 10−6/K @ 1.15 μm，38.5 × 10−6/K @ 3.39 μm
密度：4.09 g/cm3
硬度（Knoop）：160 kg/mm2
斷裂模量：8704 psi
熱膨脹系數(shù)：6.3 × 10−6/K @ 273 K，7.0 × 10−6/K @ 373 K，7.5 × 10−6/K @ 473 K
典型應用：可見光成像、熱成像前視紅外、天文學
制造的產(chǎn)品：透鏡、非球面透鏡、二元（衍射）透鏡、窗口、分束器、濾光器和棱鏡
表面光潔度：表面質量的典型規(guī)格是0.4至3μm光譜區(qū)域的40-20劃痕，3至12μm光譜范圍的60-40或80-50劃痕。金剛石車削表面粗糙度通常為100Årms或更高
表面圖形：在可見光和近紅外光譜區(qū)域，指定的表面形狀范圍為1/10至1/2波@0.6328μm。在紅外光譜中，典型的所需表面形狀范圍為1/2至2個波@0.6328μm
AR涂層選項：典型的可用涂層包括用于0.8至2.5、3至5和8至12μm波段的BBAR。其他特殊波段可能在0.4至12μm之間
硫化鋅（ZnS），普通級
作為CVD材料，ZnS常規(guī)級在8至12μm范圍內(nèi)具有良好的成像質量。它也能在3至5μm波段傳輸，但吸收和散射比透明ZnS更高
它具有高強度和硬度，對惡劣環(huán)境具有良好的抵抗力
其硬度約為Clear tran的三分之一，約為ZnSe的兩倍
在可見光光譜區(qū)域傳輸不好
Cleartran的相對價格比ZnS常規(guī)價格高出約三分之一；與ZnSe大致相同；一般大于Ge
成本相對較低，約為Cleartran或ZnSe價格的三分之二
金剛石車削
傳輸范圍：3 to 12 μm
折射率：2.252 @ 4 μm，2.200 @ 10 μm
dn/dT：(avg. @ 298 to 358 K)46 × 10−6/K @ 1.15 μm，43 × 10−6/K @ 3.39 μm，41 × 10−6/K @ 10.6 μm
密度：4.09 g/cm3
硬度（Knoop）：200 kg/mm2
斷裂模量：14943 psi
熱膨脹系數(shù)：6.6 × 10−6/K @ 273 K，7.3 × 10−6/K @ 373 K，7.7 × 10−6/K @ 473 K
典型應用：熱成像，前視紅外
制造的產(chǎn)品：透鏡、非球面透鏡、窗口、圓頂、楔形物和棱鏡
表面光潔度：3至12μm光譜范圍內(nèi)表面質量的典型規(guī)格為60-40、80-50或120-80劃痕
表面圖形：在紅外光譜中，典型的表面形狀為0.6328μm處1/4至2個波
AR涂層選項：為ZnS常規(guī)指定的最典型的可用涂層是8至12μm區(qū)域的BBAR。它也可以是硬碳或類金剛石碳涂層
參考
Handbook of Optics, Second Edition, McGraw Hill, Inc. 1995.
The Infrared Handbook, Revised Edition, William L. Wolfe & George J. Zissis, ERIM 1985.
Commercially available data.
注釋
通過在本文中列出的許多材料上使用磁流變精加工（MRF），可以在球面和非球面上可靠地實現(xiàn)緊密的表面形狀，如0.6328μm的1⁄20或1⁄10波，這在過去的傳統(tǒng)制造方法中可能是不可能的。
可實現(xiàn)的表面形狀在很大程度上取決于材料、光學元件的縱橫比、測試表面形狀的能力以及測試時光學元件的保持而不變形
術語表
縱橫比：直徑與厚度之比。具有高縱橫比的光學元件難以實現(xiàn)嚴格的表面形狀規(guī)格，而且更昂貴
BBAR：寬帶抗反射光學涂層
C：攝氏度
CVD：化學氣相沉積
dn/dT：熱光系數(shù)，即材料折射率隨每度開爾文溫度的變化
DLC：鉆石狀碳涂層
DT：金剛石車削
色散：折射率隨波長的變化
FIR：遠紅外
FLIR: 前視紅外
IR：紅外
K：開爾文
MRF：磁流變精加工
MWIR：3至5μm光譜帶的中波紅外區(qū)域
NIR：0.75至3μm光譜帶的近紅外區(qū)域
LWIR：5至14μm光譜帶的長波紅外區(qū)域
劃痕：適用于拋光過程的表面處理規(guī)范，其中“劃痕”是指拋光表面允許的劃痕寬度，以微米為單位�！鞍伎印笔菕伖獗砻嬗捎趻伖膺^程而產(chǎn)生的缺陷，指的是缺陷的最大允許直徑，以微米為單位。刨痕規(guī)范也通常適用于可見透明材料內(nèi)的夾雜物或雜質，以及涂層缺陷。然而，金剛石車削的表面光潔度用埃的均方根（Å rms）來表示，而不是用劃痕-刨痕來表示，因為單點金剛石車削過程不會產(chǎn)生拋光過程中產(chǎn)生的隨機劃痕和刨痕
SPDT：單點金剛石車削
表面形狀：通常指表面的不規(guī)則性，通常以測試波長下的條紋或波表示。在光學設計中，當指定與材料、使用波長、直徑、縱橫比和透鏡幾何形狀相關的表面形狀時，應仔細考慮
uv：就本討論而言，波長為0.1至0.4μm（紫外線區(qū)域實際上下降到0.001μm）
VIS：0.4至0.75μm光譜帶的可見光區(qū)域
