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紅外光學材料的現狀與發展

2016-11-12 11:51 瀏覽:35    評論:0       
核心摘要:紅外材料技術與微電子技術的結合,極大地推動了紅外成像與紅外制導技術的發展。紅外技術應用與發展,又促進了紅外材料技術的發展及進步。對紅外材料的耐高溫、高強度、大尺寸、化學及物理穩定性等提出了一系列更高要求。   

紅外光學材料是指在紅外成像與制導技術中用于制造透鏡棱鏡、窗口、濾光片、整流罩等的一類材料。這些材料具備滿足需要的物理及化學性質,即主要指標為: 良好的紅外透明性與較寬的透射波段。一般來說,紅外光學材料的透過波段和透過率與材料內部結構,特別是能級結構及化學鍵有密切關系。例如,對于晶體材料,其短波吸收限,主要取決于禁帶寬度,而長波限取決于聲子吸收即晶格振動吸收。而晶格振動的頻率T與吸收長波限相關,即振動頻率T越低,長波限值越長。對于金剛石結構的晶體材料,在紅外波段內沒有較強的一次晶格振動諧波,面高次諧波吸收較弱,因而金剛石結構晶體有較好的透過率及較寬的頻段特性。   

對于晶體材料,若不考慮雜質與缺陷 ( 氣孔等) ,從理論上講,大多數單晶材料與多晶材料紅外透明性能幾乎一致。因而多晶制備技術,特別是多晶熱壓、 PVD、CVD 制備技術得到了長足發展。由于多晶性能與單晶一致,不存在解理面,其機械強度、抗熱沖擊、經濟性等優于單晶,可以做到很大尺寸等,在一些領域已取代了單晶材料。   

對于玻璃及塑料,其透射波段及透過率與原子及分子結構有關,但由于其結構的長程無序,它的短波及長波吸收限與禁帶寬度及聲子吸收的對應關系較為模糊。玻璃與塑料的應用與研究是近年來活躍的領域。   

紅外材料今天已發展成了一個龐大的家族,其技術復雜、多樣,令人目不暇接。本文僅對幾種重要的紅外材料近年來應用及發展情況作一介紹。   

2 晶體材料   

晶體材料是人們最早使用的一類紅外光學材料,也是目前主要使用的光學材料。晶體材料包括離子晶體與半導體晶體,離子晶體包括堿鹵化合物晶體,堿土  鹵族化合物晶體及氧化物及某些無機鹽晶體。半導體晶體包括Ô族單元素晶體、ó~Õ族化合物和 ò~ Ö 族化合物晶體等。離子型晶體通常具有較高的透過率,同時有較低的折射率,因而反射損失小,一般不需鍍增透膜,同時離子型晶體光學性能受溫度影響也小于非離子型晶體。半導體晶體屬于共價晶體或某種離子耦合的共價鍵晶體。晶體的特點是其物理和化學特性及使用特性的多樣性。晶體的折射率及色散度變化范圍比其它類型材料豐富得多。可以滿足不同應用的需要,有一些晶體還具備光電科技、磁光、聲光等效應,可以用作探測器材料。關于探測器材料,由于篇幅,本文不作介紹。

(責任編輯:小編)
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