紅外材料技術(shù)與微電子技術(shù)的結(jié)合，極大地推動(dòng)了紅外成像與紅外制導(dǎo)技術(shù)的發(fā)展。紅外技術(shù)應(yīng)用與發(fā)展，又促進(jìn)了紅外材料技術(shù)的發(fā)展及進(jìn)步。對(duì)紅外材料的耐高溫、高強(qiáng)度、大尺寸、化學(xué)及物理穩(wěn)定性等提出了一系列更高要求。
紅外光學(xué)材料是指在紅外成像與制導(dǎo)技術(shù)中用于制造透鏡、棱鏡、窗口、濾光片、整流罩等的一類(lèi)材料。這些材料具備滿(mǎn)足需要的物理及化學(xué)性質(zhì)，即主要指標(biāo)為:?良好的紅外透明性與較寬的透射波段。一般來(lái)說(shuō)，紅外光學(xué)材料的透過(guò)波段和透過(guò)率與材料內(nèi)部結(jié)構(gòu)，特別是能級(jí)結(jié)構(gòu)及化學(xué)鍵有密切關(guān)系。例如，對(duì)于晶體材料，其短波吸收限,主要取決于禁帶寬度，而長(zhǎng)波限取決于聲子吸收即晶格振動(dòng)吸收。而晶格振動(dòng)的頻率T與吸收長(zhǎng)波限相關(guān)，即振動(dòng)頻率T越低，長(zhǎng)波限值越長(zhǎng)。對(duì)于金剛石結(jié)構(gòu)的晶體材料，在紅外波段內(nèi)沒(méi)有較強(qiáng)的一次晶格振動(dòng)諧波，面高次諧波吸收較弱，因而金剛石結(jié)構(gòu)晶體有較好的透過(guò)率及較寬的頻段特性。
對(duì)于晶體材料，若不考慮雜質(zhì)與缺陷?(?氣孔等)?，從理論上講，大多數(shù)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(shù)，特別是多晶熱壓、PVD、CVD?制備技術(shù)得到了長(zhǎng)足發(fā)展。由于多晶性能與單晶一致，不存在解理面，其機(jī)械強(qiáng)度、抗熱沖擊、經(jīng)濟(jì)性等優(yōu)于單晶，可以做到很大尺寸等，在一些領(lǐng)域已取代了單晶材料。
對(duì)于玻璃及塑料，其透射波段及透過(guò)率與原子及分子結(jié)構(gòu)有關(guān)，但由于其結(jié)構(gòu)的長(zhǎng)程無(wú)序，它的短波及長(zhǎng)波吸收限與禁帶寬度及聲子吸收的對(duì)應(yīng)關(guān)系較為模糊。玻璃與塑料的應(yīng)用與研究是近年來(lái)活躍的領(lǐng)域。
紅外材料今天已發(fā)展成了一個(gè)龐大的家族，其技術(shù)復(fù)雜、多樣，令人目不暇接。本文僅對(duì)幾種重要的紅外材料近年來(lái)應(yīng)用及發(fā)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(lèi)紅外光學(xué)材料，也是目前主要使用的光學(xué)材料。晶體材料包括離子晶體與半導(dǎo)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(wú)機(jī)鹽晶體。半導(dǎo)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(guò)率，同時(shí)有較低的折射率，因而反射損失小，一般不需鍍?cè)鐾改?，同時(shí)離子型晶體光學(xué)性能受溫度影響也小于非離子型晶體。半導(dǎo)體晶體屬于共價(jià)晶體或某種離子耦合的共價(jià)鍵晶體。晶體的特點(diǎn)是其物理和化學(xué)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(lèi)型材料豐富得多?？梢詽M(mǎn)足不同應(yīng)用的需要，有一些晶體還具備光電、磁光、聲光等效應(yīng)，可以用作探測(cè)器材料。關(guān)于探測(cè)器材料，由于篇幅，本文不作介紹。
硫化鋅材料
硫化鋅是一種無(wú)機(jī)化合物，化學(xué)式為ZnS，為白色或微黃色粉末，見(jiàn)光色變深。在干燥空氣中穩(wěn)定，久置濕空氣中或含有水分時(shí)，漸氧化為硫酸鋅。硫化鋅材料的研究從1868年法國(guó)化學(xué)家Sidot發(fā)現(xiàn)至今已有150多年的歷史。
-硫化鋅晶體-
-硫化鋅晶胞-
硫化鋅紅外光學(xué)材料
目前，光學(xué)材料的種類(lèi)多達(dá)幾十種：無(wú)色光學(xué)玻璃和有色光學(xué)玻璃，紅外光學(xué)材料，光學(xué)晶體，光學(xué)石英玻璃，人造光學(xué)石英晶體，微晶玻璃，光學(xué)塑料，光學(xué)纖維，航空有機(jī)玻璃，乳白漫射玻璃以及有關(guān)液體材料等。
其中紅外材料是其中最常見(jiàn)的一種。紅外光學(xué)材料主要有硫化鋅、金剛石、單晶鍺、硅、砷化鎵、氟化鎂和藍(lán)寶石等，硫化鋅是其中最常見(jiàn)的紅外光學(xué)材料之一。
在光學(xué)行業(yè)中，硫化鋅是一種光學(xué)化學(xué)惰性材料，具有純度高，不溶于水，密度適中，易于加工等特點(diǎn)。廣泛應(yīng)用于紅外窗口，整流罩和紅外光學(xué)元件的制作。
和硒化鋅ZnSe一樣，硫化鋅也是一種折射率均勻性和一致性好的材料。在8000nm-12000nm波段具有很好的圖像傳輸性能，該材料在中紅外波段也有較高的透過(guò)率，但隨著波長(zhǎng)變短，吸收和散射增強(qiáng)。
與硒化鋅相比，硫化鋅的價(jià)格低，硬度高，斷裂強(qiáng)度是硒化鋅的兩倍，抗惡劣環(huán)境的能力強(qiáng)，非常適合用于制造導(dǎo)彈整流罩和軍用飛行器的紅外窗口。
-硫化鋅的光學(xué)曲線-
鍺是較常見(jiàn)的光學(xué)材料，它不僅可以用于長(zhǎng)波紅外，也可以用于中波紅外。鍺在光加工、鍍膜和調(diào)整過(guò)程中應(yīng)仔細(xì)處理。由于鍺的用途很廣，與它的優(yōu)點(diǎn)相比，它的問(wèn)題都可以解決。
? ? ? ?硅是一種類(lèi)似于鍺的晶體材料。硅的折射率比鍺低，在控制像差方面有足夠的優(yōu)勢(shì)。此外，硅的分散性很低。硅可以通過(guò)金剛石車(chē)削加工，但這很困難，而且也是有害的；至車(chē)刀。常用的加工方法是拋光。
? ? ? ?與氧化物玻璃相比，硫系玻璃密度較大，結(jié)合強(qiáng)度較弱。目前，用于紅外光學(xué)器件的硫系玻璃中都含有砷。然而，隨著世界各國(guó)環(huán)保意識(shí)和產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)的提高；環(huán)保無(wú)砷玻璃將成為一種趨勢(shì)。
? ? ? ?硒化鋅和硫化鋅也屬于紅外光學(xué)材料，硒化鋅比硫化鋅貴，適用于對(duì)吸收率要求較低的光學(xué)系統(tǒng)。
? ? ? ?氧化鈣可用于棱鏡、透鏡、大口徑透鏡和窗口等光學(xué)元件。它可以消除二次光譜，有利于光譜復(fù)消色差。
? ? ? ?紅外鏡頭廣泛應(yīng)用于夜視鏡、成像系統(tǒng)和醫(yī)療器械中。
