作者： 时间：2022-10-12
红外光学材料被广泛应用于医疗，生物，工业等领域，代表材料为Si，Ge，ZnSe，ZnS等，这些材料在红外波段具有良好的透过率，可以用作优秀的窗口材料，用于红外光学系统的红外产品也层出不穷，诸如红外探测器，红外相机，热成像仪，红外光谱仪，红外激光器，红外波片等等。
红外材料正在各类科研应用和工业生产过程中取得快速发展。以Holoor的衍射光学元件为例，红外波段的DOE材料使用蓝宝石、硅（Si）和硒化锌（ZnSe）。海纳光学自主品牌的微透镜在红外波段会使用硅（Si）和锗（Ge），硅和锗相对于硒化锌来讲生产过程没有毒性、更好加工、成本也更低，缺点在于对可见光不透明。硫化锌（ZnS）作为新一代耐高温红外材料，以其优异的高温辐射性能及抗热冲击性能，在高超音速领域获得了越来越多的应用；大尺寸ZnS和ZnSe也成为大口径光学系统中关键的光学材料。
一. 红外线简介
红外线是一种波长介于760nm到1000um的电磁波。一般按波段分为近红外（NIR，0.7um~2.5um），中红外（MIR，2.5um~25um），远红外（FIR，25um~1000um）。红外线含盖了室温下物体所发出的热辐射的波段，透过能力比可见光强。在探测、医疗等方面有广泛的应用。
二. 红外光学材料
红外光学材料在不同波段具有不同的透过率，除此之外，在实际应用中还要考虑其他理化参数，比如折射率，导热率，密度，硬度，强度等。材料的透过率与材料的结构有关，晶格结构的差异导致了不同晶体材料在相同波段透过率的不同。透射波长的上下限也分别受电子吸收和晶格振动影响。一般会通过红外透射光谱或者是红外透射率曲线来研究该材料的特性，不同红外波段的红外透过率会有显著差异。红外材料透射率的不同也会使材料在更广泛的领域里得到应用。
未镀膜的硅在1.5um~6.5um这个波长范围里透射率基本稳定在55%，6.5um之后波动起伏，呈下降的趋势；对于镀增透膜的硅，在3~5um范围的平均透过率接近100%，对应波段的平均反射率也是低于1.5%。
未镀膜的锗则在2um~10um范围内保持接近50%的透射率，10um之后透射率逐渐降低。对于镀增透膜的锗，在1.9~12um的波段内，平均透过率约为98%，对应的平均反射率约为2%。
ZnSe作为典型红外材料，因其易于加工，适应能力强而具有重要的应用。例如可以作为CO2激光光学元件应用中关键的材料。如图所示，未镀膜的ZnSe在1um到14um的波段范围内，透射率稳定在70%，14um之后透射率逐渐下降。镀增透膜的ZnSe，2~13um波段的透过率约为97%，对应波段的平均反射率约为3%。ZnS也是类似，在近红外和中红外波段范围的透射率也能维持在70%附近，如图所示。
三. 红外光学系统
红外光学系统最主要的应用是探测器方面。比如工业方面，炼钢厂用到的工业测温，实时观测炼钢温度；国土防卫方面，应用到的红外制导，可以拦截空中威胁；医疗方面，用红外成像检查病变部位。
四. 产品简介
海纳光学代理的红外产品众多，如下列举了几款。
1. 红外激光器。
LEUKOS近红外超连续激光器，光谱范围覆盖900~3000nm，功率较高且稳定，可用于光谱学，光学元件测试，高分辨成像（OCT相干层析成像），计量学，显微镜，流式细胞仪。
https://www.highlightoptics.com/Product/461.html
2. 红外探测器
DataRay红外光斑分析仪，2~16um范围的微测辐射热计，主要用于激光M2值测量，激光发散角测量，光学系统集成和设备准直，二氧化碳激光/远红外激光轮廓分析，激光漂移测量及监控等
https://www.highlightoptics.com/Product/268.html
3. 红外激光晶体
Optogama的Cr:ZnSe，可以作为1450~2100nm的各种光源范围内的增益介质，可以有效泵浦。特点：吸收系数大，增益带宽高。
https://www.highlightoptics.com/Product/398.html
4. 红外相机
ABS的红外相机，光谱覆盖900~1700nm，可以提供高动态的捕捉图像数据，确保图像质量。
https://www.highlightoptics.com/Product/405.html
5. 红外光谱仪
Sciencetech的THz FTIR红外光谱仪，可用于远红外或THz光谱范围，具有灵活的模块化设计。
https://www.highlightoptics.com/Product/426.html
6. 中红外波片
Optogama提供的中红外波片波长范围2.8~10.6um，零级单片式设计，可根据要求定制特定波长的波片。
https://www.highlightoptics.com/Product/487.html
7. 红外波段的衍射光学元件
Holo/or致力于提供从紫外到红外的波段的衍射光学元件，包括整形器，匀化器，分束器，多焦点元件等等。
https://www.highlightoptics.com/Product/list10378.html
