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技术中心 Technologies Center
物普及之前,半导体材料一直是传统 有深入红外和可见光的高透射率。当 与 CaF 2 一样,BaF 2 可以用金刚石加
的主力红外材料。例如,锗在历史上 然水溶性晶体也存在不足。它们是高 工。但是 BaF 2 非常容易受到热冲击,
一直是最受欢迎的红外材料,它具有 度吸潮性材料,因此对于绝大多数应 而且比 CaF 2 更昂贵。氟化物材料不
几个优点,包括所有红外材料中最高 用,需要防潮膜层。此外,许多水溶 可模压。
的折射率(~4),它易于用金刚石加工, 性晶体柔软、易碎,这意味着它们不 还有其他适用于红外光学的材
可以使用金刚石加 料。例如,无水(也称为 IR 级)熔
工。水溶性晶体这 融石英是一种无定形玻璃材料,在近
类红外材料的主要 红外(至 3.5μm)具有良好的透射性
应用是光谱仪的气 和良好的非热化性质。但由于这种材
/ 液样品池中的窗 料非常坚硬,因此不能用金刚石加工。
图3:硒化锌是一种常用的红外光学材料,具有较大的光谱透射范围,但价格 口。此外,氯化钾 这使得使用熔融石英制造非球面光学
昂贵且不可模压。
(KCl)用于制造二 元件变得更加困难和昂贵。
它自然地阻挡紫外、可见光和近红外 氧化碳(CO 2 )激光器的保护窗,因 蓝宝石是一种更硬的材料(在
光(最大 ~2μm),在 MWIR 和 LWIR 为 KCl 在 10.6μm 具有低折射率和高 硬度方面仅次于金刚石),不可以用
波段也具有高透射率。然而,锗也确 损伤阈值。 金刚石加工。然而它非常耐用,它
实有其缺点,包括材料成本高,热光 对于优先考虑高光通量的红外应 可以承受极端恶劣的环境,熔点超过
系数大(导致较差的绝热性能),以 用,CaF 2 有其优势。未镀膜 CaF 2 的 2000℃。蓝宝石还具有高达 5.5μm 的
及非常高的密度和较大的重量。特别 透射率至 7μm 高于 90%,在近红外 未镀膜透射率。由于 dn/dT 低,蓝宝
是 Ge 易于热失控,因此材料在较高 和 MWIR 波段高度透射。因此,这 石非常适合非热应用。
温度下变得完全不透明。其他半导 意味着在使用这种材料时通常简化 虽然在设计红外光学元件时可以
体材料没有像锗这样的权衡考虑。例 制造,因为通常不需要 AR 膜层。虽 使用许多材料,但与传统材料相比,
如,Si 具有非常低的密度,使其更适 然 CaF 2 是一种脆性材料,但它是可 BD6 硫系玻璃具有诸多优点。这些优
合于对重量敏感的应用。但是,Si 在 点包括重量轻、成本低、透射率高、
以用金刚石加工的。不幸的是,CaF 2
8~12µm 范围内吸收严重,因此不适 也是相当吸潮的,这也影响了它的使 制造选择灵活等。目前的红外应用比
合在这些较长波长下使用。 用。如同 CaF 2 一样,未镀膜氟化钡 以往任何时候都要求更高,当然现在
锌化合物为红外应用提供了许多 (BaF 2 )的透射率高于 90%,但透射 可用的各种光学材料也在增多,用来
益处。例如,硒化锌(见图 3)在红 波长比 CaF 2 更远,达到 9.5μm。而且, 满足这些应用需求的设计选择。
外光谱(16μm 以下)内提供高透射率、
高折射率、较强的抗热冲击性,并且
Necsel 577nm 1W黄光激光器
易于金刚石加工。这种材料的抗热冲
击性使其非常适合高功率激光应用。 Necsel 577nm 黄光激光器,输出 黄色激光具有
硫化锌是另一种用作红外材料的锌化 功率 1W(QCW),外观紧凑,体积 解毒和抗抑郁
合物,在红外波段提供至 12μm 的高 小于 1 立方英寸。该激光器采用独特 的作用。通
透射率、低吸收,并且可以使用金刚 的专利技术,实现了一种新的波长, 过静脉注射黄激
石加工。此外,虽然 ZnSe 和 ZnS 都 性能可靠,提供自由空间输出和光纤 光治疗,医生们在治疗疏螺旋体病、
对可见光透射,但它们都不可模压, 耦合输出模式。 多发性硬化和抑郁症方面取得了成
并且甚至比 Ge 更昂贵。 主要特性包括 :1W 的 QCW 输 功。黄激光主要用于医学和生物科学
对于成本非常敏感的红外光学 出功率 ;独家的专利技术 ;外观紧凑 应用领域,具体包括眼科、生物医疗、
应用,水溶性晶体可能是很好的选 小巧 ;可选的光纤耦合输出模式 ;可 生命科学、照明、生物化学与分子生
择。它们属于最便宜的光学材料,具 选的开发者套件。 物学、制药化学、光化学和光生物学。
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