透射光學材料的介紹

　　光學成像要通過光學零件的折射和反射來實現，決定一種材料能否用來制造光學零件，要看它對要求成像的波段是否透明，或者在反射的情況下是否具有足夠高的反射率。

 

　　對于透射光學零件來說，透射材料的特性除了透過率之外，還有它對各種特征譜線的折射率，其中以D或d線的折射率nD或nd以及F線和C線的折射率差nF-nc作為其主要的光學性能參數，這是因為F線和C線接近人眼光譜靈敏極限的兩端，而D線或d線在其中間，接近人眼靈敏的波長，nd稱為平均折射率，nF-nc稱為平均色散。此外，將ϑd=(nd-1)/(nF-nc)稱為阿貝常數或平均色散系數，任意一對譜線的折射率差，如ng-nF稱為部分色散；部分色散和平均色散的比值稱為部分色散系數或相對色散。另外透射光學材料還應有高度的光學均勻性，化學穩定性和良好的物理性能，同時在材料中不應有明顯的氣泡，條紋和內應力等缺陷。這些都對光學成像有缺陷。

 

　　透射光學零件應用的材料一般有光學玻璃，光學晶體以及光學塑料，其中又以光學玻璃使用最多。
 

　　光學玻璃能透明的波段大約為0.35到2.5微米，在0.4微米以下時，已顯示出對光的強烈吸收。光學玻璃可以分為冕牌和火石兩大類，各大類又有好幾種類，一般而言，冕牌玻璃的特征是低折射率低色散，火石玻璃是高折射率高色散。隨著激光技術和光探測技術的不斷發展，各種激光光學系統和紅外光學系統以及其他應用特定波長的光學系統越來越多，由于這些光學系統的應用波段不一定式可見光波段，像差校正的時候選擇的波長一般不同于前述特征譜線的波長，有必要利用公式求知玻璃對任意波長的折射率。可以有多種色散公式來計算玻璃對任意波長的折射率，常用的是德國的Schott玻璃廠提出的色散公式，即n2= A0+ A1 λ2+ A2 λ-2+ A4 λ-4+ A6 λ-6

 

　　利用這一公式計算折射率，在波長為400~750納米內，可達±3×10-6精度，在365~400和750~1014納米內可達±5×10-6精度。
 

　　光學晶體也是重要的透射材料，有些晶體的透明波段很寬，性能特異，有很多方面的應用。另外由于部分光學晶體呈現明顯的各向異性，對入射光會產生雙折射，限制了它們在成像系統中的應用。

 

　　光學塑料目前也已普遍應用于許多光學儀器中，由于塑料鏡片可由模壓而得，所以生產率高，成本很低，同時塑料鏡片還具有重量輕，耐沖擊性好等優點。光學塑料的缺點是其內部透過率比玻璃要低，熱膨脹系數和折射率的溫度系數較光學玻璃大得多，其折射率隨環境的變化比玻璃要大數倍到數十倍。