红外光学材料红外光学材料CVD硒化锌(ZnSe)1,进口）是一种化学惰性材料，具有纯度高，环境ZnSeCVD 硒化锌（适应能力强，易于加工等特点。它的光传输损耗小，具有很好的透光激光光学元件的首选材料。由于该红外材料的CO2性能。是高功率）热成像系统中FLIR折射率均匀和一致性很好，因此也是前视红外（保护窗口和光学元件的理想材料。同时，该材料还广泛用于医学和工业热辐射测量仪和红外光谱仪中的窗口和透镜。CVD ZINC SELENIDE Transmission
Wavelength in Micrometers (t=8mm)
光学性质：透过波长范围0.5μm---22μm
- n/n折射率不均匀性（Δ）10<3×-3@1300nm101/cm吸收系数（） 5.0×7.0×10-4@2700nm
-4@3800nm 4.0 ×10-4@5250nm10 4.0×-4@10600nm 10 ×5.0 10-×
1.07358k)
—dn/dT(1/k,298热光系数．
随波长的变化（20℃）n折射率
理化性质：
s）μ10600nm脉冲激光，脉冲宽度=15激光损伤阈值：（
，进口硫化锌（）红外光学材料 ZnSCVD2．
硫化锌是一种化学惰性材料，具有纯度高，不溶于水，密度适中，易于加工等特CVD
）一样，硫化点，广泛应用于红外窗口，整流罩和红外光学元件的制作。和硒化锌（ZnSe波段具有也是一种折射率均匀性和一致性好的材料，在）锌
（12000nm—ZnS8000nm很好的图像传输性能，该材料在中红外波段也有较高的透过率，但随着波长变短，吸收和散）相比，硫化锌的价格低，硬度高，
断裂强度是硒化锌的两倍，射增强。与硒化锌（ZNSE抗恶劣环境的能力强，非常适合用于制造导弹整流罩和军用飞行器的红外窗口。
透过率曲线：
硫化锌)
CVD ZINC SULFIDE Transmission(CVD
Wavelength in Micrometer (t =6mm)
硫化锌）CLEARTRAN Transmission（多光谱CVD
Wavelength in Micrometers (t=9.4mm)
光学性质：
折射率随波长的变化
（CVD硫化锌（ZNS）（20摄氏度）
多光谱CVD硫化锌(CLEARTRAN ZnS)(20摄氏度)
2.183 2.255 11250 3500
2.171 2.250 4500 12000
2.153
13000 2.247 5000
(MgF2)晶体进口氟化钙(CaF2)和氟化镁3,晶体，硬度高，抗机械冲击和热冲击能力强，在紫外，可见和(MgF2)氟化钙(CaF2)和氟化镁紫外光学和高能探测器等科技领域，红外光学，红外波段具有良好的透过率，广泛用于激光，透过率高，是目前已知的紫外截止波段的光学晶体，特别是它们在紫外波段的光学性能很好，(CaF2)与氟化钙荧光辐射很小，是紫外光电探测器，紫外激光器和紫外光学系统的理想材料。是一种双折射晶体。不同的是氟化镁(MgF2) 透过率曲线：Calcium Fluoride (CaF2)
Wavelength (micrometers)
Magnesium Fluoride (MgF2)
Wavelength ( micrometers)
物理性质：
氟化钙(CaF2)
氟化镁(Mgf2)
3.177
3.18 (g . cm-3 ) 密度
4.87(平行C轴),
5.44(垂直C
6.76 @1HMZ 介电常数轴)
4,进口氟化钡红外光学材料
氟化钡(BaF2)在200—9500nm光谱范围有接近90%的光学透过率。通常应用于低温制冷成像系统，航天光学系统和激光光学系统中的透镜，分束镜，滤光片，棱镜和窗口等。该材料有一定的水溶解主适合干燥环境下使用。
光学性质:
红外透波材料的研究发展 摘要：红外透波材料是指对红外线透过率高的材料，是红外技术的应用基础之一。本文介绍了几类常用红外透过材料的基本性质，简述了其制备技术及发展现状，并讨论了各自存在问题，并对红外透波材料未来发展进行了展望。 关键词：红外透波材料；玻璃；晶体；陶瓷；制备技术 1引言 目前，红外技术与激光技术并驾齐驱，在军事上占有举足轻重的地位。红外成像、红外侦察、红外跟踪、红外制导、红外预警、红外对抗等在现代和未来战争中都是很重要的战术和战略手段。在二十世纪70年代以后，军事红外技术又逐步向民用部门转化。标志红外技术最新成就的红外热成像技术，与雷达、电视一起构成当代三大传感系统，尤其是焦平面列阵技术的采用，将使发展成可与眼睛相媲美的凝视系统。而红外透波材料是红外热成像系统的光学元件的重要材料。红外透波材料不但要求具有高性能、小体积，还要造价低。高性能主要包括：结构完整、组分均匀以免发生散射，在测量波段内具有高红外透射率；热稳定性好，透射比和折射率不应随温度变化而变化；载流子寿命长，不宜潮解，耐酸碱腐蚀性好；力学性能优良，可以承受高运动的速压载荷等。 2 红外透波材料的特征值 透过率 一般透过率要求在50%以上，同时要求透过率的频率范围要宽。红外透波材料的透射短波限，对于纯晶体，决定于其电子从价带跃迁到导带的吸收，即其禁带宽度。透射长波限决定于声子吸收，和晶格结构及平均原子量有关。 折射率和色散 不同材料用途不同，对折射率的要求也不相同。对于窗口和整流罩的材料要求折射率低，以减少反射损失。对于透镜、棱镜、红外光学系统要求尽量高的折射率。 发射率 对红外透波材料的发射率要求尽量低，以免增加红外系统的目标特征，特别是军用系统易暴露。 其他 和选择其他光学材料一样，都要注意其力学、化学、物理性质，要求温度稳定性好，对水、气稳定，力学性质主要有弹性模量、扭转刚度、泊松比、拉伸强度和硬度。物理性质包括熔点、热导率、膨胀系数及可成型性。此外要强调的物性是材料的热导率要高，特别是用于高速飞行器的时候。 3 红外透波材料的种类 玻璃 玻璃的光学均匀性好，易于加工成型，价格便宜。缺点是透过波长较短，使用温度低于500℃。目前研究的红外透波玻璃材料主要有：氧化物红外玻璃、硫系玻璃和氟化物玻璃。
光学俄语词汇汇总材料 Наноисточник纳米源奈米源 Нанометровый纳米奈米 Нанооптика纳米光学奈米光学 Нанописьмо纳米刻录 Нанопора奈米细孔 Наноструктура纳米结构 Наночастица纳米粒子奈米细粒 Направлениеполяризации极化方向 Нелинейнаяоптика非线性光学 Нелинейныйоптическийматериал非线性光学材料 Нелинейныйэлектрооптическийэффект非线性的光电效应 Неоимовыйлазер钕玻璃激光器 Неонороный非单质的 Нечёткоеизоражение模糊图像 Оластьальнегополя远场区域 Оластьоторажения像区 Оласть,площаь面积 Оразец样品，范例，样本试件 Оратнаясвязь反馈回馈
Оратнаясвязьнаусилисвига剪力回馈 Оратноенапряжение反向电压 Оъектив物镜 Оъективфотоаппарата镜头 Оъёмныйрезонатор空腔谐振器 Ономоовоеволокно单模光纤 Оптик光学传家 Оптик(специалистьпооптическимприорам)光学仪器制造家 Оптика光学 Оптикаатмосферы,fтмосфернаяоптика大气光学 Оптикаволновоов波导光学 Оптикаокеана海洋光学 Оптическаяактивность旋光性 Оптическаямоа光模 Оптическаямышь光学滑鼠 Оптическаянакачка光学泵浦，光泵 Оптическаяораоткаинформации光学信息处理
红外光学材料 1,进口CVD硒化锌(ZnSe)红外光学材料 CVD硒化锌（ZnSe）是一种化学惰性材料，具有纯度高，环境适应能力强，易于加工等特点。它的光传输损耗小，具有很好的透光性能。是高功率CO2激光光学元件的首选材料。由于该红外材料的折射率均匀和一致性很好，因此也是前视红外（FLIR）热成像系统中保护窗口和光学元件的理想材料。同时，该材料还广泛用于医学和工业热辐射测量仪和红外光谱仪中的窗口和透镜。 CVD ZINC SELENIDE Transmission Wavelength in Micrometers (t=8mm) 光学性质： 透过波长范围0.5μm---22μm 折射率不均匀性（Δn/n）<3×10- 吸收系数（1/cm） 5.0×10-3@1300nm 7.0×10-4@2700nm 4.0×10-4@3800nm 4.0×10-4@5250nm 5.0×10-4@10600nm 热光系数dn/dT(1/k,298—358k) 1.07×10-
折射率n随波长的变化（20℃） 理化性质： 激光损伤阈值：（10600nm脉冲激光，脉冲宽度=15μs） 2，进口CVD硫化锌（ZnS）红外光学材料
CVD硫化锌是一种化学惰性材料，具有纯度高，不溶于水，密度适中，易于加工等特点，广泛应用于红外窗口，整流罩和红外光学元件的制作。和硒化锌（ZnSe）一样，硫化锌（ZnS）也是一种折射率均匀性和一致性好的材料，在8000nm—12000nm波段具有很好的图像传输性能，该材料在中红外波段也有较高的透过率，但随着波长变短，吸收和散射增强。与硒化锌（ZNSE）相比，硫化锌的价格低，硬度高，断裂强度是硒化锌的两倍，抗恶劣环境的能力强，非常适合用于制造导弹整流罩和军用飞行器的红外窗口。 透过率曲线： CVD ZINC SULFIDE Transmission(CVD硫化锌) Wavelength in Micrometer (t =6mm) CLEARTRAN Transmission（多光谱CVD硫化锌） Wavelength in Micrometers (t=9.4mm) CVD硫化锌多光谱CVD硫化锌 密度(g . cm-3 @ 298k) 4.09 4.09 电阻率(Ω. Cm) ~1012~101.3
一、红外光学玻璃与红外晶体材料光学特性： 1.晶体材料 晶体材料包括离子晶体与半导体晶体离子晶体包括碱卤化合物晶体, 碱土—卤族化合物晶体及氧化物及某些无机盐晶体。半导体晶体包括Ⅳ族单元素晶体、Ⅲ～Ⅴ族化合物和Ⅱ～Ⅵ族化合物晶体等。离子型晶体通常具有较高的透过率, 同时有较低的折射率, 因而反射损失小, 一般不需镀增透膜, 同时离子型晶体光学性能受温度影响也小于非离子型 晶体。半导体晶体属于共价晶体或某种离子耦合的共价键晶体。晶体的特点是其物理和化学特性及使用特性的多样性。晶体的折射率及色散度变化围比其它类型材料丰富得多。可以满足不同应用的需要, 有一些晶体还具备光电、磁光、声光等效应, 可以用作探测器材料。[1] 按部晶体结构晶体材料可分为单晶体和多晶体 ①单晶体材料 表1.1 几种常用红外晶体材料[1] 名称化学组成透射长波限/ μm 折射率/4.3μ m 硬度/克氏密度/(g·cm-3)溶解度 /(g·L-3)H2O 金刚石C30 2.48820 3.51不溶锗Ge25 4.02800 5.33不溶硅Si15 3.421150 2.33不溶石英晶体SiO2 4.5 1.46740 2.2不溶兰宝石Al2O3 5.5 1.681370 3.98不溶氟化锂LiF8.0 1.34110 2.600.27氟化镁MgF28.0 1.35576 3.18不溶氟化钡BaF213.5 1.4582 4.890.17氟化钙CaF210.0 1.41158 3.180.002溴化铊TLBr34 2.35127.560.05金红石TiO2 6.0 2.45880 4.26不溶砷化镓GaAs18 3.34(8μm)750 5.31不溶氯化钠NaCl25 1.5217 2.1635 硒化锌ZnSe22 2.4150 5.27不溶锑化铟InSb16 3.99223 5.78不溶硫化锌ZnS15 2.25354 4.09不溶KRS-5TLBr-TLI45 2.38407.370.02 KRS-6TLBr-TLCl30 2.19357.190.01 ②多晶体材料
红外线反射颜料介绍（一） 作者：MARK RYAN / 美国薛特颜料公司市场部经理 虽然人眼只能感知电磁波谱中很小的一部分，但颜料与可见光以外的波长发生的交互作用会对涂层性能产生有趣的影响。在光谱中，红外线区域（IR）是一个关键的区域，特别是近红外。尽管这对人眼来说是不可见的，然而颜料的红外性能会影响涂料红外性能，进而影响其可用性和耐久性。 红外线反射涂料的根本目的是让物体比使用普通颜料时更凉爽，这个红外线反射的特性为它们在市场上的应用打下基础，如美国环境保护局的能源之星项目和加州能源委员会2008年版第24条。这项技术还被用于运输系统和其它需要保持凉爽从而获益的领域。 提高红外线反射率最简单的办法就是用白色颜料，如钛白粉。钛白粉既反射可见光，也反射红外线。对抗这种“白色污染”以及生产创新的彩色红外线反射涂料的关键在于使用能够吸收可见光获得色彩并且能反射红外线的冷颜料。为了满足以上要求，薛特公司研发了一系列精密设计的产品——“酷冷”（Arctic?）红外线反射颜料。“酷冷”（Arctic?）系列颜料为涂料配方和材料设计提供色彩，使其满足红外线反射和长期耐久性的要求，并且提供了更丰富更深的颜色。 之前也有过此类用于生产红外线反射涂料的颜料文章。而本文的目的在于，让化学家和配方师了解有关设计红外线反射涂料配方并使之效果最优化的一些具体问题和现象。影响涂料的红外线反射率的变量和因素包括：颜料的选择、研磨和分散、红外线反射颜料的混合使用、不透明性以及污染。 太阳光谱 任何有关红外线反射涂料的讨论都需要从基本物理学原理的简短回顾开始。太阳的能量到达地球时被分成了三部分。 l 紫外线（295-400纳米）：紫外区从295纳米开始。尽管紫外线只占到达地球表面的太阳能量的大约5%，但它是使涂料退化的重要因素。 l 可见光（400-700纳米）：约50%的太阳能量构成了给予我们感知颜色的波长。 l 红外线（700-2500纳米）：总太阳能中的45%是红外线。在表1中可以看出，红外线区域中的能量大多数都位于700-1200纳米范围，高于2500纳米时，太阳能量就非常少了。太阳能红外区域不同于物体发出的红外能量即热量。大多数日常用品发散出的热量都位于更长的波段，并且受物体本身的黑体属性影响。 对处在户外环境中的物体来说，反射率、发射率、对流和传导是决定其温度的四大主要机制。对流在更大程度上受气流的影响，传导则取决于物体阻隔热流动的程度。只有反射率和发射率是可控因素。 凉爽机制 物体在紫外线、可见光和红外线这三个区域反射或者吸收太阳能量。总太阳能反射率（TSR）描述的是物体反射太阳能量的比率。测试TSR的通用仪器是Devices and Services太阳光谱反射计SSR型，它常被称为“D&S”。 D&S读取的只是TSR数值，而分光光度计能够读取出单独的波长，可做出如本文中的光谱反射率
第44卷第6期2016年6月 硅酸盐学报Vol. 44，No. 6 June，2016 JOURNAL OF THE CHINESE CERAMIC SOCIETY https://www.doczj.com/doc/8c4623478.html, DOI：10.14062/j.issn.0454-5648.2016.06.08 红外Ga2S3–Sb2S3硫系玻璃的热稳定性及光学性能 李戈1，徐铁峰2,3，戴世勋2,3，张腾宇1，张勤远4，焦清2,3 (1. 宁波大学信息科学与工程学院，浙江宁波 315211；2. 宁波大学高等技术研究院，浙江宁波 315211； 3. 浙江省光电探测材料及器件重点实验室，浙江宁波 315211； 4. 华南理工大学发光材料与器件国家重点实验室，广州 510640) 摘要：采用真空熔融淬冷法制备Ga x Sb40–x S60硫系玻璃样品，并通过Archimedes法、X射线衍射、热膨胀系数分析、可见/近红外光谱吸收度与透过率、中远红外光谱透过率以及Raman散射光谱等研究了硫系玻璃样品的结构、热稳定性和光学性能。结果表明：随着Ga含量的增加，玻璃密度逐渐下降，玻璃转变温度逐渐提高，热膨胀系数不断减小，表明玻璃具有良好的热稳定性；玻璃的可见/近红外短波截止边均发生蓝移，光学带隙增大，而且保持了良好的红外透过率，其较宽的红外透过范围(0.8~14.0μm)，涵盖了目前3大主要通信波段和热红外波段，Ga–Sb–S玻璃已成为极具前景的红外材料。Ga含量增加促进[GaS4]四面体的形成，减少[SbS3]三角锥的比例，归纳了该类硫系玻璃的光学性质与结构的依赖关系。 关键词：硫系玻璃；红外光学；光学特性；镓含量；玻璃结构 中图分类号：TN213 文献标志码：A 文章编号：0454–5648(2016)06–0830–06 网络出版时间：2016–05–06 10:33:00 网络出版地址：https://www.doczj.com/doc/8c4623478.html,/kcms/detail/11.2310.TQ.20160506.1033.008.html Optical Properties and Thermal Stability of Infrared Chalcogenide Glass Ga2S3–Sb2S3 LI Ge1, XU Tiefeng2,3, DAI Shixun2,3, ZHANG Tengyu1, ZHANG Qinyuan4, JIAO Qing2,3 (1. Faculty of Electrical Engineering and Computer Science, NingBo University, Ningbo 315211, Zhejiang, China; 2. Advanced Technology Research Institute, Ningbo University, Ningbo 315211, Zhejiang, China; 3. Key Laboratory of Photoelectric Materials and Devices of Zhejiang Province, Ningbo 315211, Zhejiang, China; 4. State Key Laboratory of Luminescent Materials and Devices, South China University of Technology, Guangzhou 510640, China) Abstract:Series of Ga x Sb40–x S60 chalcogenide glasses were synthesized by a melt-quenching method. The thermal and optical properties of sample glasses were determined by the Archimedes principle, X-ray diffraction, thermal expansion, ultra violet–visible–near infrared absorption spectroscopy, and Fourier transform infrared spectroscopy, respectively. The structures of the samples with different compositions were analyzed by Raman spectroscopy. The results show that all of the glasses have good thermal stability and spectral properties. The density decreases slightly, the glass transition temperature improves, and the thermal expansion coefficient reduces with increasing the content of gallium. Besides, there is a slightly augmentation of optic band gap and a regularly blue-shifted of IR absorption cutting-off edge. Since all of the chalcogenide glasses have a high transmittance in a wide spectrum range of 0.8–14.0 μm (covering three main commutation bands and thermal infrared band), they are thus a promising material for mid-infrared application. According to the Raman spectra, the formation of [GaS4] tetrahedral units promote and the [SbS3] pyramid units suppress with the increase of gallium content. The relationship between optical properties and the structure in the chalcogenide glasses was summarized. Keywords:chalcogenide glass; infrared optics; optical property; gallium content; glass structure 收稿日期：2015–12–25。修订日期：2016–01–18。 基金项目：国家自然科学基金重点项目(61435009)；宁波自然科学基金(2015A610079)；发光材料与器件国家重点实验室开放课题 (2016–skllmd–11)资助。 第一作者：李戈(1991—)，男，硕士研究生。 通信作者：焦清(1985—)，女，讲师。Received date: 2015–12–25. Revised date: 2016–01–18. First author: LI Ge (1990–), male, Master candidate. E-mail: imlige@https://www.doczj.com/doc/8c4623478.html, Correspondent author: JIAO Qing (1985–), female, Lecturer. E-mail:jiaoqing@https://www.doczj.com/doc/8c4623478.html,
光学膜会议纪要 一、冰箱面板膜IMD膜 该膜为三层结构，将薄膜放入注射成型模腔内，使薄膜紧贴注射的塑料外面热熔合，形成光洁漂亮的面板。 二、隔热膜 对基膜的要求是高透光率和低雾度，涂布后绝对不能有划痕。在PET上涂布隔热涂层后贴在汽车窗和建筑玻璃上用于吸收、反射近红外线（波长600~2300纳米），起隔热防爆作用。 结构是36μm隔热膜和23μm离型膜，揭去离型膜后直接贴在玻璃上。 目前主要有两种技术路线： ⑴、干法：以美国3M为代表，先在PET薄膜表层涂防刮伤层，再真空溅射吸收、反射近红外线材料（共7种材料） ⑵、湿法：以美国龙膜为代表，将纳米分散的材料一次性涂在PET 薄膜上。主要成分氧化锆、氧化铟锡。 湿法是DOCRIV推销的技术。 DOCRIV在中恒合作生产了隔热膜PET基膜，雾度0.8%，在保定乐凯进行涂布，据DOCRIV介绍说隔热效果和美国龙膜效果相当。但存在的问题是①采用的是微凹版涂布，不能保证无划痕；②空气净化程度达不到要求。 热隔膜结构：
隔热防雾膜——既隔热又防雾 三、光学膜 1、IMO膜触摸屏膜 在PET薄膜表面涂布上抗划伤、抗静电（106~108Ω）涂层，背面真空溅射导电膜(共三层，且透明)，再在导电层上印刷电路，再蚀出多余的导电层。 目前IMO只用日本生产，技术封锁。对基膜的要求非常高，雾度≤1%，透光率≥92%，厚度平整性非常高，175μm，宽度125cm。 在基膜达不到要求下，可以用作液晶屏保护膜(不加导电层)。2、光扩散膜 主要功能是提升光线亮度，并将导光板射出之光线柔散化，提供均匀的面光源；通常做法是在PET基材上，涂布光学粒子颗粒/玻璃微珠。扩散膜是通过在光学膜片材料上的微细颗粒（beads）实现光的扩散。 扩散膜要求颗粒涂布均匀，颗粒不能脱落，目前合肥乐凯生产光扩散膜，但在颗粒脱落上还未很好解决。
有色玻璃牌号 无色光学玻璃类型
光学晶体主要性能参数
常用光学塑料-聚甲基丙烯甲酯PMMA 密度(kg/m3)：(1.17～1.20)×10E3 nD ν：1.49 57.2～57.8 透过率(%)：90～92 吸水率(%)：0.3～0.4 玻璃化温度：10E5 熔点（或粘流温度）：160～200 马丁耐热：68 热变形温度：74～109(4.6 ×10Pa) 68～99(18.5×10Pa) 线膨胀系数：(5～9)×10E-5 计算收缩率(%)：1.5～1.8 比热J/kgK：1465 导热系数W/m K：0.167～0.251 燃烧性m/min：慢 耐酸性及对盐溶液的稳定性：出强氧化酸外，对弱碱较稳定 耐碱性：对强碱有侵蚀对弱碱较稳定 耐油性：对动植物油，矿物油稳定 耐有机溶剂性：对芳香族，氯化烃等能溶解，醇类脂肪族无影响日光及耐气候性：紫外透过滤73.5%
常用光学塑料-苯乙烯甲基丙烯酸甲酯共聚物 密度(kg/m3)：(1.12～1.16)×10E3 nD ν：1.533 42.4 透过率(%)：90 吸水率(%)：0.2 玻璃化温度： 熔点（或粘流温度）： 马丁耐热：<60 热变形温度：85～99 (18.5×105Pa) 线膨胀系数：(6～8)×10E-5 计算收缩率(%)： 比热J/kgK： 导热系数W/m K：0.125～0.167 燃烧性m/min：慢 耐酸性及对盐溶液的稳定性：除强氧化酸外，对酸盐水均稳定 耐碱性：对强碱有侵蚀，对弱碱较稳定 耐油性：对动植物油，矿物油稳定 耐有机溶剂性：对芳香族，氯化烃等能溶解，醇类脂肪族无影响 日光及耐气候性：紫外透过滤73.5%
红外透射材料 能透过红外辐射的材料，用于制造红外仪器的部件，如红外探测器的窗口、红外仪器光学系统的透镜和棱镜等。对这些材料的要求是：①能透过所需波段的红外辐射；②有尽可能高的透射比；③机械强度高；④化学稳定性好。 若红外透射材料是平板型，当红外辐射投射到它的表面上时，部分被反射，其余进入体内。进入体内的有一部分被吸收,剩余部分透射过去。若吸收比为α，反射比为ρ，透射比为τ(都是对入射辐射功率之比而言)，则α＋ρ＋τ＝1。红外透射材料要求有尽可能大的τ，α、ρ应尽可能小。后两者皆取决于物质的微观结构。 α决定于物质内部的辐射吸收过程，如晶格振动吸收所引起的基本吸收，分子晶体中的分子振动和转动所引起的特征吸收，以及半导体中电子从价带跃迁到导带的本征吸收。这些都是材料所固有的辐射吸收过程。此外,尚有杂质吸收、自由载流子吸收,多晶体中晶粒间界的散射所引起的辐射衰减也相当于吸收。固体材料中任一个固有的辐射吸收过程，都会在某一波段引起相当大的吸收。因而τ必然很小。因此,红外透射材料的透射波段只能选择在没有这类固有吸收过程的波段内，而且其他吸收也必须降低到可以忽略的程度,即α≈0。这样,就只有反射的损失。 反射有漫反射和镜面反射两种。漫反射与表面光洁度有关，越光洁漫反射率就越低。必须设法将这部分反射损失降低到可忽略不计的程度。镜面反射与材料的折射率有关。在没有吸收的波段,对于垂直投射的辐射,其反射率为 式中n为材料的折射率。反射率是指一个面上反射辐射功率与入射辐射功率之比。通常在测量时，把红外透射材料做成有两个平行表面的薄板。当进入材料的辐射碰到第二个表面时，也有部分被反射,回到第一个表面,而且又有部分辐射透出表面，与第一次反射辐射叠加。因而实际测量的反射比是多次反射的叠加，其结果为 折射率越大，反射率和反射比就越大。有些半导体材料的折射率大致为4。因此，在透明区反射损失约为 53％。这一反射损失，可用增透膜的办法予以减小。
1 文献综述 1.1研究背景 一些国家在其发展的长过程中，曾经无节制地使用能源，但到了本世纪七八十年代，先是石油大幅度涨价，遭受到能源危机的严重打击，由此掀起了节能的高潮；接着又发现地球大气环境正在因此加剧破坏，人们这才痛苦地了解到，工业化给人们带来舒适和欢乐的同时，还在给人类带来苦果。这个环境问题不仅是工业污染造成的，高耗能建筑也正在造成严重的环境污染。由于建筑用能数量巨大，以及其对环境的重大影响，建筑节能事业就在世界上蓬勃兴起，成为大家共同关注的热点问题。 辐射到地球表面的太阳光能量，大约是每秒750w/m2。在太阳光的照射下，能量不断地积聚在被辐射的物体表面，使其表面温度不断升高。许多深色物体，在阳光直射下表面热平衡温度可以达到很高[1]。 物体吸收太阳辐射引起表面温度过高会给工业生产和日常生活带来诸多问题和不便。建筑物屋顶和外墙表面温度升高会引起周围环境和室内温度过高，降低生活环境的舒适度，增加空调制冷用电量。城市大量的市政建设导致的绿地减少，混凝土道路、沥青道路、建筑物覆盖面积的增加使整个城市范围过多地吸收太阳辐射能量，从而使城市的“热岛效应”越来越明显[2]。 1.2国内外对应建筑节能的一些措施 1.2.1 国外对应建筑节能的一些措施
一些能耗大国出巨资发展建筑节能事业。美国的“能源之星”计划于1992年由美国环保署（EPA）所启动，目的是为了降低能源消耗及减少发电厂所排放的温室效应气体。此计划并不具强迫性，自发配合此计划的厂商，就可以在其合格产品上贴上能源之星的标签。最早配合此计划的产品主要是电脑等资讯电器，之后逐渐延伸到电机、办公室设备、照明、家电等等。后来还扩展到的建筑，美国环保署于1996年起积极推动能源之星建筑物计划，由环保署协助自愿参与者评估其建筑物能源使用状况（包括照明、空调、办公室设备等）、规划该建筑物之能源效率改善行动计划以及后续追踪作业，所以有些导入环保新概念的住家或工商大楼中也能发现能源之星的标志。 1.2.2 国内对应建筑节能的一些措施 我国是一个发展中大国，又是一个建筑大国，每年新建房屋面积高达17-18亿平方米，超过所有发达国家每年建成建筑面积的总和。中国是一个能耗大国，能耗总量排在世界第二，而建筑业在总能耗中所占比例较大。随着全面建设小康社会的逐步推进，建设事业迅猛发展，建筑能耗迅速增长。所谓建筑能耗指建筑使用能耗，包括采暖、空调、热水供应、照明、炊事、家用电器、电梯等方面的能耗。其中采暖、空调能耗约占60%-70%。我国既有的近400亿平方米建筑，仅有1%为节能建筑，其余无论从建筑围护结构还是采暖空调系统来衡量，均属于高耗能建筑。单位面积采暖所耗能源相当于纬度相近的发达国家的2到3倍。 另一方面在建筑业、石油及化学工业、运输业等领域，由于冬季气温
常见光学材料简介 透镜是光学实验中的主要元件之一，可采用多种不同的光学材料制成，用于光束的准直、聚焦、成像。Newport提供的各种球面和非球面透镜，主要制作材料有BK7玻璃、紫外级熔融石英（UVFS）、红外级氟化钙（CaF2）、氟化镁（MgF2），以及硒化锌（ZnSe）。在从可见光到近红外小于2.1μm的光谱范围内，BK7玻璃具有良好的性能，且价格适中。在紫外区域一直到195nm，紫外级熔融石英是一种非常好的选择。在可见光到近红外2.1μm范围内，熔融石英具有比BK7玻璃更高的透射率，更好的均匀度以及更低的热膨胀系数。氟化钙和氟化镁则适用于深紫外或红外应用。 本文将对这些常见光学材料的性质和应用进行介绍，并列出了一些基本的材料参数，如折射率、透射率、反射率、Abbe数、热膨胀系数、传导率、热容量、密度、Knoop硬度，及杨氏模量。 BK7玻璃 BK7是一种常见的硼硅酸盐冕玻璃，广泛用作可见光和近红外区域的光学材料。它的高均匀度，低气泡和杂质含量，以及简单的生产和加工工艺，使它成为制作透射性光学元件的良好选择。BK7的硬度也比较高，可以防止划伤。透射光谱范围380-2100nm。但是它具有较高的热膨胀系数，不适合用在环境温度多变的应用中。 UV Grade Fused Silica(UVFS) 紫外级熔融石英 紫外级熔融石英是一种合成的无定型熔融石英材料，具有极高的纯度。这种非晶的石英玻璃具有很低的热膨胀系数，良好的光学性能，以及高紫外透过率，可以透射直到195nm的紫外光。它的透射性和均匀度均优于晶体形态的石英，且没有石英晶体的那些取向性和热不稳定性等问题。由于它的高激光损伤阈值，熔融石英常用于高功率激光的应用中。它的光谱透射范围可以达到2.1μm，且具有良好的折射率均匀性和极低的杂质含量。常见应用包括透射性和折射性的光学元件，尤其是对激光损伤阈值要求较高的应用。 CaF2 氟化钙 氟化钙是一种具有简单立方晶格结构的晶体材料，采用真空Stockbarger技术生长制备。它在真空紫外波段到红外波段都具有良好的透射性。这种宽光谱透射特性，加上它没有双折射性质，使它成为紫外到红外宽光谱应用理想选择。氟化钙在0.25-7μm内的透射率在90%以上，并具有较高的激光损伤阈值，常用于制作准分子激光的光学元件。红外级氟化钙通常采用自然界中可见的萤石生长而成，成本低廉。但氟化钙具有较大的热膨胀系数，热稳定性很差，要避免使用在高温环境中。氟化钙的折射率比较低，因此通常不需要在表面镀增透膜。 MgF2 氟化镁 氟化镁是一种具有正双折射性质的晶体，可采用Stockbarger技术生长，同样在真空紫外波段到红外波段具有良好的透射。通常在切割时使它的c轴与光轴方向平行，以降低双折射性质。氟化镁是另一种深紫外到红外的光学材料选择，透射范围0.15-6.5μm。另外，它可用
红外反射颜料及其应用 （ gongshao@https://www.doczj.com/doc/8c4623478.html,） 地球上接收到的太阳光线光谱按波长不同可以分为三大部分，各部分占有的总能量比例是不一样的：紫外区（UV）： 295nm ～ 400nm，占地球接收到的太阳总能量的5％。 可见光区（VIS）： 400nm ～ 720nm，占地球接收到的太阳总能量的约45％。 红外区（IR）： 720nm ～ 2500nm，占地球接收到的太阳总能量的约50％。不同文献对红外波长范围的划分不尽相同。美国试验和材料协会（ASTM）规定700nm至2500nm为近红外区 （NIR）。NIR常被划分为短波近红外（SW－NIR）和长波近红外（LW－NIR），其波 段范围分别为700－1100nm和1100－2500nm。其中大部分能量集中在720nm ～ 1100nm，即短波近红外区范围里。 对地面太阳辐射光谱的总入射能量约为900瓦特/ 平方米，即直接暴露于太阳光的表面每秒钟每平方米将接收到900瓦特，或者900焦耳的能量。太阳光线的总能量主要集中在可见光区和近红外区（图1）。 地球上万物生长靠太阳。太阳把自己的能量传递给地球上的动物和生物，使他们能不断成长。在给予人类恩惠的同时，太阳光也给地球上人类的生活带来许多负面的，甚至使破坏性的影响。太阳光中的紫外线，会使许多有机物质降解，破坏，对人体的皮肤也有一定的危害性。物体接收到的可见光和不可见的红外光发出的大量热能辐射，会使表面温度升高，给人类的日常生活带来诸多问题和不便。房屋的屋顶和墙面接收到的热能，通过各种方式（传导，辐射，对流等形式）使室内的温度升高，降低生活的舒适度。为使室内温度降低到适宜的程度，人们大量使用空调，冷气机，电风扇和喷淋设备，需要消耗大量的电能等能源。一些化工容器和露天的反应釜，在炎热的夏天因受到太阳光的直接照射，表面温度升高，罐内液体温度随之升高，带来一定危险性。高温不利于粮食，蔬菜，药品的储存，加速了材料的腐蚀、老化和降解过程，降低材料的使用寿命，限制了某些材料的应用。如何降低，消除太阳光线对人
红外物理特性及应用
红外通信特性实验 波长范围在0.75~1000微米的电磁波称为红外波，对红外频谱的研究历来是基础研究的重要组成部分。对热辐射的深入研究导致普朗克量子理论的创立。对原子与分子的红外光谱研究，帮助我们洞察它们的电子，振动，旋转的能级结构，并成为材料分析的重要工具。对红外材料的性质，如吸收、发射、反射率、折射率、电光系数等参数的研究，为它们在各个领域的应用研究奠定了基础。 现代红外技术的成熟已经打开了一系列应用的大门。例如红外通信，红外污染监测，红外跟踪，红外报警，红外治疗，红外控制，利用红外成像原理的各种空间监视传感器，机载传感器，房屋安全系统，夜视仪等。 光纤通信早已成为固定通信网的主要传输技术，目前正积极研究将光通信用于微波通信一直占据的宽带无线通信领域。无论光纤通信还是无线光通信，用的都是红外光。这是因为，光纤通信中，由石英材料构成的光纤在0.8~1.7微米的波段范围内有几个抵损耗区，而无线大气通信中，考虑到大气对光波的吸收，散射损耗及避开太阳光散射形成的背景辐射，一般在0.81~0.86，1.55~1.6微米两个波段范围内选择通信波长。因此，一般所称的光通信实际就是红外通信。 【实验原理】 1、红外通信 在现代通信技术中，为了避免信号互相干扰，提高通信质量与通信容量，通常用信号对载波进行调制，用载波传输信号，在接收端再将需要的信号解调还原出来。不管用什么方式调制，调制后的载波要占用一定的频带宽度，如音频信号要占用几千赫兹的带宽，模拟电视信号要占用8兆赫兹的带宽。载波的频率间隔若小于信号带宽，则不同信号间要互相干扰。能够用作无线电通信的频率资源非常有限，国际国内都对通信频率进行统一规划和管理，仍难以满足日益增长的信息需求。通信容量与所用载波频率成正比，与波长成反比，目前微波波长能做到厘米量级，在开发应用毫米波和亚毫米波时遇到了困难。红外波长比微波短得多，用红外波作载波，其潜在的通信容量是微波通信无法比拟的，红外通信就是用红外波作载波的通信方式。 红外传输的介质可以是光纤或空间，本实验采用空间传输。 2、红外材料 光在光学介质中传播时，由于材料的吸收，散射，会使光波在传播过程中逐渐衰减，对于确定的介质，光的衰减dI 与材料的衰减系数α ，光强I ，传播距离dx 成正比： dI Idx α=- （1） 对上式积分，可得： L o I I e α-= （2） 上式中L 为材料的厚度。 材料的衰减系数是由材料本身的结构及性质决定的，不同的波长衰减系数不同。普通的光学材料由于在红外波段衰减较大，通常并不适用于红外波段。常用的红外光学材料包括：石英晶体及石英玻璃，它在0.14~4.5微米的波长范围内都有较高的透射率。半导体材料及它们的化合物如锗，硅，金刚石，氮化硅，碳化硅，砷化镓，磷化镓。氟化物晶体如氟化钙，氟化镁。氧化物陶瓷如蓝宝石单晶(Al 2O 3），尖晶石(MgAl 2O 4)，氮氧化铝，氧化镁，氧化钇，氧化锆。还有硫化锌，硒化锌，以及一些硫化物玻璃，锗硫系玻璃等。 光波在不同折射率的介质表面会反射，入射角为零或入射角很小时反射率：
1,进口CVD硒化锌(ZnSe)红外光学材料 CVD硒化锌（ZnSe）是一种化学惰性材料，具有纯度高，环境适应能力强，易于加工等特点。它的光传输损耗小，具有很好的透光性能。是高功率CO2激光光学元件的首选材料。由于该红外材料的折射率均匀和一致性很好，因此也是前视红外（FLIR）热成像系统中保护窗口和光学元件的理想材料。同时，该材料还广泛用于医学和工业热辐射测量仪和红外光谱仪中的窗口和透镜。 CVD ZINC SELENIDE Transmission Wavelength in Micrometers (t=8mm) 光学性质： 透过波长范围μm---22μm 折射率不均匀性（Δn/n） 吸收系数（1/cm）×10-3@1300nm ×10-4@2700nm ×10-4@3800nm ×10-4@5250nm ×10-4@10600nm 热光系数dn/dT(1/k,298— ×10-5@1150nm
折射率n随波长的变化（20℃） 理化性质： 激光损伤阈值：（10600nm脉冲激光，脉冲宽度=15μs） 2，进口CVD硫化锌（ZnS）红外光学材料 CVD硫化锌是一种化学惰性材料，具有纯度高，不溶于水，密度适中，易于加工等特点，广泛应用于红外窗口，整流罩和红外光学元件的制作。和硒化锌（ZnSe）一样，硫化锌（ZnS）
也是一种折射率均匀性和一致性好的材料，在8000nm—12000nm波段具有很好的图像传输性能，该材料在中红外波段也有较高的透过率，但随着波长变短，吸收和散射增强。与硒化锌（ZNSE）相比，硫化锌的价格低，硬度高，断裂强度是硒化锌的两倍，抗恶劣环境的能力强，非常适合用于制造导弹整流罩和军用飞行器的红外窗口。 透过率曲线： CVD ZINC SULFIDE Transmission(CVD硫化锌) Wavelength in Micrometer (t =6mm) CLEARTRAN Transmission（多光谱CVD硫化锌） Wavelength in Micrometers (t= 理化性质： CVD硫化锌多光谱CVD硫化锌 密度 (g . cm-3 @ 298k) 电阻率 (Ω. Cm)~1012~ 熔点 (℃)1827 化学纯度 (%) 热膨胀系数(1/k)* 10-6@273k* 10-6@273k * 10-6@373k* 10-6@373k
第三节 材料的红外光学性能 一、红外线的基本知识 红外线同可见光一样在本质上都是电磁波，它的波长范围很宽（0.7～1000m m ），按波长又可分为三个光谱区：近红外（0.7～15m m ），中红外（15～50m m ），远红外（50～1000m m ）。红外线同样具有波粒二象性，遵守波的反射定律和折射定律，在一定的条件下也会发生干涉和衍射效应。 红外线与可见光不同之处是人的肉眼看不见红外线，且在大气层中对红外波段存在一系列吸收很低的透明波段，如1～1.1m m ，1.6～1.75m m ，2.1～2.4m m ，3.4～4.2m m 等波段，大气层的透过率在80％以上；8～12m m ，大气层的透过率为60％～70％。这些特点使得红外线在军事、工程技术和生物医学上得到许多应用。 二、红外材料的性能 红外材料应具有对不同波长红外线的透过率、折射率和色散，当然，材料的强度和硬度、抗腐蚀和防潮解能力、密度、到热率、热膨胀系数、比热容等在红外光学器件（如透镜、棱镜、滤光片和整流罩等）的制备和实用中也是需要考虑的。 材料的光谱透过率与材料的结构，特别是化学键和原子量有关。任何材料只能在某一波段具有较高的透过率。对于纯的晶体材料，若不考虑杂质吸收的话，其透射短波限s l 取决于电子吸收，即引起电子从价带激发到导带的光吸收。因而，一般说来，短波截至波长大致相当于该晶体禁带宽度能量对应的光频率。其长波透射限1l 主要取决于声子吸收，即晶格震动吸收，它可以是一次谐波震动吸收，也可以是高次谐波震动吸收。声子吸收和晶体结构、构成晶体元素的平均分子量及化学键有关。在晶体结构相同的情况下，平均分子量越大，则声子吸收出现的波长越长，材料的红外透射长波截至波长1l 也越长。 对于金刚石、锗、硅等具有金刚石结构的晶体，由于在红外区域没有活跃的一次谐波晶格震动，高次谐波也较弱，因而是一类透过率较高、透射波段也较宽的优秀的红外光学材料，使用也较为普遍。 折射率和色散是红外光学材料的另一重要特性。首先，折射率和反射率损失密切相关，折射率越大，反射损失也越高。其次，对于不同用途，对折射率有不同的要求。例如，对于制造窗口和整流罩的光学材料，为了减少反射损失，要求折射率低一些；而用于制造高放大率、宽视场角光学系统中的棱镜、透镜及其他光学部件的材料则要求折射率要高一些。例如，有时为了消色差或其他像差，不但需要使用不同折射率的材料作为复合透镜，而且对色散也有一定要求。作为分光光度计中色散元件的棱镜，它的性能直接与材料的折射率和色散有关。 除了透过率、折射率和色散外，材料的力学性能、抗腐蚀、防潮解等性能对于一个好的光学器件也视非常重要的。比如，绿化钠晶体虽然是很好的红外光学材料，但却容易潮解，不宜在野外使用；锗也是很好的红外光学材料，但当温度升高时，透过率显著下降，而且它比较脆，软话温度也太低，因此用作整流罩是不合适的。同样，虽然金刚石的各种性能很优异，可是它不能做成大尺寸的器件，而且价格过于昂贵，所以很少有人用它来作实际的光学材料。此外，要格外注意的是材料受热时的子辐射特性，为了避免探测器中出现假信号，受热材料在工作波段内的子辐射应当很小，这在搜索跟踪系统中尤其要引起重视。 在红外光学系统中，一些常用的部件对材料性能有不同的要求。对于探测器窗口材料，要求在探测器的响应波段内窗口必须有很高的透过率（因此要求吸收率和反射率要很低），
红外光学材料 红外光学系统与可见光光学系统的主要区别在于只有有限的材料可有效应用于中波红外和长波红外波段，能同时应用于这两个波段的材料就更少。表2-1列出了几种比较常用的红外光学材料及其重要特性。 2.2.1红外光学材料的特点 红外光学系统中所使用的材料一般具有以下特点[i,ii,iii]： （1）红外材料不仅种类有限，而且价格昂贵（一般在几千到几万元一公斤）。 （2）某些材料的折射率温度系数（dn/dt ）较大，导致焦距随温度的漂移较大。如果工作温度范围较宽，则必须适当的选择红外光学材料或采取必要措施进行补偿。 （3）某些光学材料易碎，且化学稳定性差，使得加工以及安装困难，成品率不高。 （4）许多光学材料不透明，根据材料和波段的不同而表现出不同的颜色。 （5）红外光学材料受热时都会发生自辐射，导致杂散光形成。 表2-1 常用红外光学材料的特性 材料 折射率（4μm ） 折射率（10μm ） dn/dt/℃ 锗 4.0243 4.0032 0.000396 硅 3.4255 3.4179 0.00015 硫化锌（CVD ） 2.252 2.2005 0.0000433 硒化锌（CVD ） 2.4331 2.4065 0.00006 AMTIR I 2.5141 2.4976 0.000072 氟化镁 1.3526 + 0.00002 蓝宝石 1.6753 + 0.00001 三硫化砷 2.4112 2.3816 × 氟化钙 1.4097 + 0.000011 氟化钡 1.458 * -0.000016 601228Se As Ge + 2.6038 0.000091 651520Se As Ge 2.6058 2.5858 0.000058 “+”不透过；“×”得不到；“*”透射，但折射率剧烈下降