亚斯光学：从深紫外到远红外——光学材料透过波段与元件形态参数对照

光学材料不存在"全波段透明"这回事，每一种晶体都有自己的透过区间。按工作波长选择基底材料，是光路设计的起点；同一材料再按窗口、透镜、棱镜、平晶等形态加工，指标侧重各不相同。本文按波长轴对常用材料与元件形态作客观对照。

2026-05-29 10:15:10四川亚斯光学有限公司6582

一、十种材料的透过波段

透过区间为材料的常用范围，实际边界随厚度与镀膜小幅移动：

材料	常用透过波段	客观特性
氟化镁 MgF₂	约 0.11–7.5μm	深紫外透过好，耐辐照；双折射晶体，偏振光路需标注晶向
氟化锂 LiF	约 0.12–6μm	深紫外透过好，质软、怕潮
氟化钙 CaF₂	约 0.13–10μm	折射率约 1.43，色散小，红外光谱仪常用
熔融石英	约 0.18–2.5μm	紫外可见波段均匀性好
蓝宝石 Al₂O₃	0.2–5.5μm	努氏硬度约 2200，软化温度约 2000℃
硅 Si	1.2–7μm	硬度高、热膨胀系数低
锗 Ge	2–14μm	折射率高，长波透过好；温升后透过率漂移
硫化锌 ZnS	0.4–12μm	可见与红外双透，耐潮耐粉尘
氟化钡 BaF₂	约 0.2–12μm	宽谱到长波，长期暴露会缓慢潮解
硒化锌 ZnSe	约 0.6–18μm	透过区间宽，兼容 CO₂ 激光

亚斯光学圆锥镜产品手册给出的材料总覆盖为 200nm–18μm。三处客观特性需在选材时注意：锗的自由载流子吸收随温度上升，热台与炉旁光路不宜采用；氟化钡的潮解特性要求密封保存；氟化镁与蓝宝石的各向异性要求明确光轴方向。

二、四种元件形态的指标侧重

同一材料可加工为不同形态，关键指标各有侧重：

窗口片以平面度与平行度为主要指标，高精度级面型 λ/20、平行度 1″–30″、表面质量最高 10-5，口径范围 1–1000mm；
透镜以面型、焦距公差与偏心为主要指标，以锗透镜为例，口径 1–500mm，面型最高 λ/10，直径公差 ±0.01mm，偏心 ±0.5′，表面质量 60/40，球面与非球面均可加工；
棱镜以角度精度为主要指标，氟化物、光学玻璃、单晶硅均可制棱镜，由精密测角仪逐件检测；
平面平晶作为平面度量具，分 1 级与 2 级，Φ60–80mm 的 1 级平晶平面度为 0.03μm，口径最大到 200mm。

三、圆锥镜与贝塞尔光束

圆锥镜（轴棱锥）由一个平面与一个圆锥面组成，平行光经圆锥面折射后不再会聚为点，而是沿光轴形成一段线状聚焦，截面为近似无衍射的贝塞尔光束。其客观光学特性包括：焦深较长，光环粗细在一段传播距离内保持恒定；能量分布为环状；光环被小尺度物体遮挡后，传播一段距离可自行重建。亚斯圆锥镜口径 1–300mm，尺寸公差 ±0.01mm，锥角公差 ±5′，平面度 λ/2，表面质量 60/40，基底覆盖硅、锗、硒化锌、硫化锌、氟化钙、石英、光学玻璃与蓝宝石。