西格玛光机—光学用晶体

光学用晶体材

晶体材料与玻璃材料相比具有某些非常优越的光学特性。

另一方面，晶体具有容易潮解或双折射特性等，不适于作为光学元件的性质。

综合利用这些特性，可以选择有用的晶体材料作为光学元件使用。

光学窗口材料

晶体材料的折射率比较表（参考数据）

氟化钙 CaF2

天然的氟化钙矿石被称为萤石，在个别情况下照射紫外线时会产生荧光。

人工制造的氟化钙材料多用于高级照相机镜头或分光器的分光镜。

光学特性从真空紫外到红外的宽带内透过率较高，比普通光学玻璃的折射率和色散小，利用其色散曲线的不同（异常部分分散）设计消色差透镜时，具有很大的优势。由于晶体构造为各向同性，所以不会产生双折射。

化学性质比较稳定，潮解性比较低，比氟化锂或氟化镁更被普遍使用。

宝石 AI2O3

是硬度仅次于钻石的矿石，也是很难受损伤的晶体。从很久以前就经常被用于手表的窗口玻璃或齿轮的轴或轴承。虽然有宝石玻璃这样的称呼，但是结构并不是玻璃材料而是晶体结构。

由于化学性非常稳定，有时也作为玻璃的替代品使用。人工制造的宝石是无色透明的，可以透过从紫外到红外的宽带。由于是单轴晶体，根据晶体的朝向会产生双折射。绝缘性良好，具有相对较高的导热性。

可以作为超短脉冲激光的激励介质的钛宝石（Ti：sapphire）晶体或是紫外LED的晶体基板使用。

硒化锌 ZnSe

是琥珀色的晶体，在长波长区域可以透过直到20µm的红外线。但是，不能透过可见光区域的蓝·绿光。

经常被用于CO2激光的透镜材料。在使用红色的激光作为CO2激光的导光时，硒化锌可以同时透过这种导光和CO2激光。在法律上被划定为烈性毒物，部分产品需要提交烈性毒物转让证。而且，使用后的ZnSe光学元件被禁止作为普通垃圾扔掉。不要的硒化锌产品必须返回销售公司。

具有在水中是不溶解的性质，但与酸反应会产生有毒的硒化氢。由于折射率较高，因表面反射的透过损失很大，通过蒸镀防反射膜，可以得到99%以上的透过率。

硅 Si

做为半导体的单晶体硅，看上去有金属光泽但不能透过可见光线，其透过波长为2〜6µm红外线。也可以作为红外检验器的滤光片使用。

此外，由于导热性能良好，有时也可以作为高输出CO2激光的金膜反射镜的基板使用。

锗 Ge

看上去有金属光泽但不能透过可见光线，但是可以透过2〜20µm的宽谱区红外线。可作为热成像照相机的透镜材料使用。

由于折射率较高为4，在无防反射膜的情况下使用时，由于表面反射透过损失将会很大，透过率在50%以下。

注意

红外透过材料除透过，反射之外，有时需要考虑因温度变化引起的辐射光谱的影响。

观测波长为10µm以上的红外线时，或在30℃以上的环境中使用光学系统时，所有的物质都放射红外的辐射线，因此有时可能导致不能正确观测被检测物体的红外光谱。

双折射材料

观测波长为10µm以上的红外线时，或在30℃以上的环境中使用光学系统时，所有的物质都放射红外的辐射线，因此有时可能导致不能正确观测被检测物体的红外光谱。

水晶 SiO2

没有不纯物质的石英晶体，是单轴晶体（三方晶）具有少许的双折射特性。

作为水晶振荡器或CCD摄像元件的低通滤光片，其人工晶体被大量生产。

利用寻常光（no）和非常光（ne）的少许折射率差异可

方解石 CaCO3

也被称为碳酸钙矿石（calcite），是常见的天然形成的无色透明的矿石。

是单轴（三方晶）晶体，具有很大的双折射特性。

利用寻常光（no）和非常光（ne）的折射率差，可以制作消光比性能较高的格兰汤普森偏光镜。

由于很柔软，是很容易受损伤的晶体。

* 由于是天然矿石，透光率的特性存在个体差异