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光学晶体按用途分为如下类型
1、紫外、红外晶体：用于宇宙飞船、人造卫星、
导弹等的窗口，包括石英、硅、锗等
2、复消色差晶体：用于高级复消色差物镜
3、偏振晶体：制作偏振器件
4、激光晶体：用于制造激光器
5、电光晶体、声光晶体以及非线性晶体等
3、光学塑料及其特性
光学塑料是有机高分子聚合物，利用 其一定的光学、机械、化学性能的优点， 满足光学器件设计要求，从而在眼镜片、 棱镜、透镜 DVD 、 VCD 、 CD-ROM 光头、 照相机等光电仪器中得到广泛使用。
光，超出该波长范围的光被强烈吸收。



日常窗户用普通玻璃仅仅由砂子、纯碱和石灰石组 成（ SiO2 - Na2O-CaO ）。 光学玻璃则由Si、B、P、Pb、K、Na、Ba、As、 Al等元素的氧化物按一定的配方在高温时形成盐溶 液（熔融体），经过冷却得到的一种过冷的无定型 熔融体。大多数光学玻璃是以SiO2为主要成分，属 于硅酸盐玻璃；其次，以B2O3为主要成分，属于硼 酸盐玻璃；以P2O5为主要成分，属于磷酸盐玻璃。 为改善玻璃性能和满足光学器件的需要，需要加入 其它成分：如氧化铝（提高稳定性与机械强度）、 氧化铅（增大折射率，但化学稳定性下降）、氧化 纳（降低熔炼温度，但稳定性和机械性能下降）， 等等。
光学玻璃还具有其它特性：
（1）各向同性 由于玻璃的均一结构，其内部沿任何方向度量的 物理性能（折射率、硬度、弹性模量、热膨胀系数、 导电系数等）相同。 （2）稳定性 常温下，玻璃态具有较高的黏度，阻止玻璃态向晶态 的转变。 （3）从熔融态向固态转变过程连续可逆 玻璃从熔融态冷却到固态在一个相当宽的温度范围 内完成，变化过程连续可逆，没有固化点，只有固化 温度范围。这个性质对玻璃的热处理工艺非常重要。
α0 = β0 = γ0 = 90°
晶体的基本性质
1、均一性：内部质点的性质和排列方式一致； 2、各向异性：点阵性质和排列方式在方向上不一致； 3、对称性：在特定方向上异向同性，这个方向就是晶轴； 4、自范性：能自发形成封闭几何多面体；
5、最小内能性：具有确定的熔点，以及特有稳定性；
6、稳定性：最小内能性的必然结果，不能自发转化为其它

1、光学玻璃

光学玻璃与普通玻璃的主要区别是：具有更高的透明
度，并在物理和化学特性上具有高度的均匀性以及特
定和精确的光学常数。

光学玻璃的成分与工艺都严格保密。一般主要成分是 二氧化硅。它比玻璃的机械强度高、化学稳定性好、 热膨胀系数小、但熔点高（1700度以上）。

一般光学玻璃能透过波长为230nm-2.5μm的各色


光学纤维是一种新型信息、能量传输材料。
光学薄膜是附加在光学器件表面用于提高或 实现器件光学性能的一类薄膜材料，在许多 方面有广泛的应用。 其它光学材料：包括发光材料、着色材料、 激光材料以及光信息存储、显示、处理材料 等，在现代光学领域有非常重要的地位。
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υd= (nd -1)/(nf - nc)
υD= (nD -1)/(nf - nc)
无色光学玻璃的分级
玻璃按下列各项质量指标分类和分级： a.折射率、色散系数与标准数值的允许差值； b.同一批中，折射率及色散系数的一致性； c.光学均匀性； d.应力双折射； e.条纹度； f.气泡度； g.光吸收系数； h.耐辐射性能（N系列玻璃）。


光学器件常用的（基板）材料
一、玻璃----在光学应用上最重要 二、陶瓷
三、光学晶体
四、光学塑料（如PC、PMMA等）
五、金属
一、光学基底材料及其特性

三大光学材料：光学玻璃、光学晶体、光学塑料。 光学玻璃应用最广泛； 人工晶体生长困难，尺寸受限制，只有在玻璃不能 满足的情况下才使用，如红外、紫外、偏振、闪烁 等方面，以及激光技术、非线性晶体等； 光学塑料属于有机高分子化合物，具有价格低、容 易成型、质量轻等特点，近来获得广泛应用。
（1）、光学塑料的应用
目前，光学塑料的应用大致分为三大类：
A、塑料透镜(包括工业、仪器用透镜、眼镜、非 球面透镜、棱镜和菲涅耳透镜等)；
B、光盘及光学纤维；
C、其它功能性光学塑料元件。其应用范围越来越 广泛；
（2）、 常见的光学塑料
在世界范围内，光学塑料品种已有上百种，但 真正用到工业开发，应用面广的品种并不多，据统 计约十多种，如 PMMA 、 PS 、 PC 、 SAN 、 CR39、TPX等。 各种文献报道的新品种非常多，日本就有 s-16 、 KT-153 、 TS-26 等。最近日本开发出一种聚烯经 树脂，是用作光盘的新材料，它的相对密度小，仅 1.01，耐热性好(Tg为140℃)，透光率为90％。 光学塑料的发展日新月异。
类别 H1 H2 H3 H4 折射率最大微差，△nmax ±2×10-6 ±5×10-6 ±1×10-5 ±2×10-5
(2)、有色玻璃
有色玻璃指对特定波长的可见光、紫外光或红 外光具有选择性吸收或透过性能的光学玻璃，又 称为光学滤光玻璃。 主要用于制作观察、照相、紫外、红外等光学 仪器的滤光片，以改变光的强度或光谱成分，达 到提高仪器的能见度或满足某些特定要求，有时 替代镀膜，有时与薄膜组合使用。
（3）、特殊玻璃
其它特殊玻璃可以包括 A、耐辐射玻璃 B、石英玻璃 C、隔热玻璃 D、微晶玻璃 E、耐热玻璃
F、硬质玻璃
G、光学眼镜玻璃等。
石英玻璃
光学石英玻璃是用纯水晶做原料制得的玻璃态二氧 化硅（SiO2），也称为熔融石英。其SiO2含量大于 99.9%，故具有优异性能： (1)光谱特性好，在200nm-4.7um高透过率；(2) 热膨胀系数小，比普通玻璃小两个量级，具极高的热 稳定性；(3)耐热性极好；(4)耐极冷极热性能好； (5)化学稳定性好，耐酸性优于所有光学材料；(6) 机械性能好；(7)硬度高，表面不易划伤；(8)耐辐 射性能好；(9)密度小,为2.21g/cm3. 石英玻璃用途广泛，但熔制困难，价格昂贵。
一般冕牌属碱硅酸盐系统，绝大多数火石玻璃属铅硅酸盐系统。
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无色光学玻璃一些技术指标
(a)、nd----指587.7nm(氦黄线)处的折射率；
(b)、nD----指589.3nm(钠黄线)处的折射率； (c)、相对色散（阿贝数） υd 、 υD
----由nf(486.1nm)和nc(656.3nm)确定：
塑料是什么？
塑料是一种以 合成树脂或天然树脂 ( 一般为 高分子聚合物 ) 为基本成分，在加工过程中，可 塑制成型，产品最终能保持形状不变的材料。 光学塑料是一种可以与玻璃竞争的透明塑料。 它具有一定的光学特性、机械特性和化学特性， 能满足光学零件的要求，从而逐渐构成光学三大 基本材料之一(光学玻璃、光学晶体和光学塑料)。
什么叫做晶体？
晶体对我们来说既熟悉又陌生，包括食盐、糖以及一些 药物等均是；
晶体具有规则的几何多面体形状，它是具有格子构造的 固体。
晶体包括三大晶族七大晶系，如下表：
光学晶体常用中级晶族和高级晶族，石英是六方晶系
光学晶体
晶族 晶系
轴单位 低族晶系 三斜 单轴 正交 四方 六方
a0≠b0 ≠ c0 a0 ≠ b0 ≠ c0 a0 ≠ b0 ≠ c0 a0=b0 ≠ c0 a0=b0 ≠ c0
光学晶体的性能特点
1、光谱透过范围宽：尤其是在长波段，可达60um。
2、折射率和色散变化范围宽：可满足各种不同应用场合； 3、熔点高、热稳定性好：有利于在高温下使用；
4、双折射：
5、旋光性： 6、吸收性和多色性：吸收率的各向异性。即随着入射光线的 偏振方向不同，光学晶体对光的吸收程度也不一样。因此，除 等轴晶系（高级晶族）外，在同一晶体的不同方向上呈现不同 的颜色，光学晶体的这种性质叫多色性。
光学材料简介
主 讲：张荣君 E-mail：rjzhang@
复旦大学信息学院 光科学与工程系 2013年1月4日
光学材料的分类

按照用途：光介质材料、光学纤维、光学薄膜和其它 光学材料。 光介质材料是指传输光线的材料，因此也可叫透射材 料。入射的光线经过光介质材料折射、反射会改变其 方向、相位或偏振态，还可以经过光介质材料的吸收 或散射改变其强度和光谱成分。因此可以制成透镜、 棱镜、反射镜、偏振器、窗口、光学纤维和光学薄膜 等器件。经过特殊烧结的陶瓷可以对红外线透明，有 的陶瓷对可见光也透明。 rjzhang@
有色光学玻璃是在无色光学玻璃原料中加入适量的 着色剂制成。按照着色原理可以分为胶态着色和离子 着色有色玻璃两类。着色剂分别在玻璃种以胶体或者 离子状态存在。
有色玻璃按照光谱特性可分为选择性吸收型、截止 型、中性灰型三种光学滤光玻璃。
国际、国内均有一些专业有色玻璃生产商：如蓝玻 璃就是一种有色玻璃，HOYA叫CM5000，肖特叫 BG38、BG39等。
特征
轴角
α0 ≠ β0 ≠ γ0 ≠ 90° α0 = γ0 = 90°， β0 ≠ 90° α0 = β0 = γ0 = 90° α0 = β0 = γ0 = 90° α0 = β0 = 90°， γ0 = 120°
中级晶系 立方晶系
三方 立方
a0=b0=c0
a0=b0=c0
α0 = β0 = γ0 ≠ 90
光学玻璃可以分为：（Leabharlann ）、无色光学玻璃 （2）、有色光学玻璃
（3）、特殊玻璃等
（1）、无色光学玻璃：分类
根据化学成分，无色光学玻璃可以分为两类： (a)、冕牌玻璃----K带头的玻璃，折射率n较小，色散系
数大，可分为氟冕（FK）、磷冕（PK）、轻冕（QK）、钡 冕（BaK）、重冕（ZK）、镧冕（LaK）、特冕（TK）等；
根据折射率与标准数值的允许差值，玻璃按 下表分为6类。