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光学系统进展

硫系玻璃在红外光学材料领域露头角

有许多光学材料可用于设计红外光学元件；与传统光学材料相比，硫系玻
璃BD6具有不少优势。

文/Andrew Locke，Alan Symmons，Mark Lifshotz；LightPath Technologies

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设 计人员可以使用各种红外 4.63g/cm ，重量轻（与其他红外 Gallium arsenide (GaAs)
Germanium (Ge)
Silicon (Si)
（IR）光学材料（见图 1）。 材料相比），是航空航天等重量
在设计红外光学元件时， 敏感应用的理想选择。BD6 的成 Cadmium telluride (CdTe)
BD2 (Ge 28 Sb 12 Se 60 )
必须要考虑与所使用的光学材料相关 本低于大多数其他耐用的红外材 BD6 (As 40 Se 60 )
Zinc selenide (ZnSe)
-6
的多种因素。这些因素包括折射性质、 料。BD6 具有 30×10 的低热光 Thallium bromoiodide (KRS-5)
Zinc sulde (ZnS) (Clear grade)
），可帮助设计人员
光学透射性、非热性能、硬度 / 耐久性、 系数（d n /d t
IR fused silica (SiO 2 )
环境敏感性、重量 / 密度、制造技术 实现更好的非热性能。未镀膜的 Sodium chloride (NaCl)
Potassium bromide (KBr)
和成本。其中有一些因素还是相互关 BD6 玻璃在整个红外光谱中的 Potassium chloride (KCl)
Sapphire (Al 2 O 3 )
联的。例如，对于某些材料，它们的 透射率高于 60％。ISP Optics 公 Crystal quartz (SiO 2 )
光学透射率在室温下很高，但是在更 司为 BD6 提供高效宽带减反射 UV fused silica (SiO 2 )
Barium uoride (BaF 2 )
高温度下会降低。考虑到所有这些因 （HEAR）膜层，长波红外（LWIR： Calcium uoride (CaF 2 )
Magnesium uoride (MgF 2 )
素，在设计红外光学元件时，需要仔 8~12μm）波段的平均透射率超 Lithium uoride (LiF)
细考虑材料选择。 过 95％。 0.1 1 10 100
BD6 玻璃相对于其他 IR 材 图1：适用于红外光学元件的许多材料，包括硫系玻璃、半
导体、水溶性晶体等；硫系玻璃以蓝色显示。
BD6硫系玻璃 料的另一个优点，是其在制造
对于光学工程师和透镜设计师 技术方面的灵活性。除了传统的研 其他红外材料
来说，硫系化合物（ChG）正迅速成 磨和抛光技术之外，BD6 相对低的 虽然 BD6 是许多红外光学应用
为红外材料的首选。硫系化合物是 T g （~200℃）允许使用精密玻璃模 的首选，但 ISP Optics 公司也提供由
一种无定形玻璃，比传统的红外晶 压，用于透镜制造。类似地，BD6 玻 许多其他材料制成的红外光学组件。
态材料更容易使用。硫系化合物存在 璃既不太硬也不太脆，因此，它也可 这些材料包括半导体，例如锗（Ge）、
许多不同的化学组分选择，但是从成 以用金刚石加工。ISP Optics 公司和 硅（Si）、砷化镓（GaAs）和碲化镉
本和易于制造的方面考虑，由砷和硒 LightPath 公司能够将所有这三种技术 （CdTe）；锌化合物，如硫化锌（ZnS）
（As 40 Se 60 ）组成的 BD6 是最佳选择。 用于 BD6 制造。因此，可以满足绝 和硒化锌（ZnSe）；水溶性晶体，如
与其他红外材料相比，BD6（见 大多数客户的成本、 溴化钾（KBr）、氯化钠（NaCl）和
图 2）具有许多优点，包括高折射率、 交货期和性能要 氯化钾（KCl）；氟化物，如氟化镁
低成本（部分归功于无锗组分）、重 求。 （MgF 2 ）、氟化钙（CaF 2 ）和氟化钡
量轻、非热性能、高透射率和灵活制 （BaF 2 ）；以及其
造性。BD6 在红外光谱上具有 2.75- 他材料，如熔融
2.85 的折射率，使其成为非常适合用 石英和蓝宝石。
于光学元件的材料。BD6 的密度为 图2：BD6硫系玻璃的平面非球面透镜在相同材料的球体中反射。 在硫系化合

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