光学薄膜5——基板

光学上常用的基板

玻璃----在光学应用上最重要

陶瓷

光学晶体

光学塑料(如PC、PMMA等)

金属

玻璃可以分为：

1、普通玻璃

2、无色光学玻璃

3、有色光学玻璃

4、特殊玻璃等

无色玻璃

根据化学成分，无色光学玻璃可以分为两类：

冕牌玻璃----K带头的玻璃，折射率n较小，色散系数大，可分为氟冕(FK)、磷冕(PK)、轻冕(QK)、钡冕(BaK)、重冕(ZK)、镧冕(LaK)、特冕(TK)等;

火石玻璃----F带头的玻璃，折射率n较大。色散系数大，可分为冕火石(KF)、轻火石(QF)、钡火石(BaF)、重火石(ZF)、镧H火石(LaF)等。

有色玻璃

它主要是滤光作用，有时候替代镀膜有时候和薄膜组合。按照着色原理可以分为胶态着色和离子着色有色玻璃两类。通过加入不同的吸收离子我们可以得到各种各样颜色的玻璃。

光学塑料

塑料是什么?

塑料是一种以合成树脂或天然树脂(一般为高分子聚合物)为基本成分，在加工过程中，可塑制成型，产品最终能保持形状不变的材料。光学塑料乃是一种可以与玻璃竞争的透明塑料。它具有一定的光学特性、机械特性和化学特性，能满足光学零件的要求，从而逐渐构成光学三大基本材料之—(玻璃、光学晶体和光学塑料)。

1、光学塑料的应用

目前，光学塑料的应用大致分为三大类：

A、塑料透镜(包括工业、仪器用透镜、眼镜、接触眼镜、非球面透镜、棱镜和菲涅耳透镜等);

B、光盘及光学纤维;

C、其它功能性光学塑料元件。其应用范围、越来越广

2、光学塑料的优势

成型方便，成本低(约为玻璃的1/10~1/30

耐冲击强度高(光学塑料的冲击强度可达25×103N·m/m2，比光学玻璃大10倍.经得起撞击和跌落，不易破损)

相对密度小：光学塑料的相对密度为0.83—1.46，而玻璃的相对密度为2.5一3.0即塑料比玻璃轻一倍，这对军用光学仪器有特殊意义。

透光率好(可见区和玻璃一样，在紫外和红外区比玻璃好)

3、光学塑料的缺点

折射率温度梯度大.约为2×10-4/℃，对于光学系统来说是特别不利的;

热膨胀系数比玻璃大10倍左右;

导热性和耐热性差，软化温度低，易变形，加热时会变形和分解;

不耐有机溶剂;

耐磨性差，

吸湿性严重;

光学塑料的折射率和色散系数没有玻璃宽，因此，选用的余地受限制。

光学晶体

什么叫做晶体?

晶体对我们来说既熟悉又陌生，包括食盐、糖以及一些药物等均是;

晶体具有规则的几何多面体形状，它是具有格子构造的固体。

晶体包括三大晶族七大晶系，如下表：

光学晶体常用中级晶族和高级晶族，我们的石英就是六方晶系

晶体的基本性质

均一性：内部质点的性质和排列方式一致;

各向异性：点阵性质和排列方式在方向上不一致;

对称性：在特定方向上异向同性，这个方向就是晶轴;

自范性：能自发形成封闭几何多面体的;

最小内能性：具有确定的熔点，以及特有稳定性;

稳定性：最小内能性的必然结果，不能自发转化为其他状态，非晶态则随时有结晶倾向。

晶体的几个重要的物理性质

解理性

硬度：常用莫氏硬度，指甲可划的为1~2.5，小刀能刻画的为5~5.5，锉刀为6~7，锉刀都不能的为8~9，石英晶体为7，天然金刚石为9

溶解度

双折射：高级晶族没有，中级有，会将一束光分为2束，为寻常光和非寻常光，相应的折射率用no和ne表示

旋光性

光学晶体按用途分的类型

紫外、红外晶体：用于宇宙飞船、人造卫星导弹等，包括石英、硅、锗等

复消色差晶体：用于高级复消色差物镜

偏振晶体：制作偏振器件

激光晶体：用于制造激光器

电光晶体、声光晶体以及非线性晶体等

审核编辑 黄宇