常用晶体材料

Al2O3晶体

氧化铝晶体（白宝石，蓝宝石， Al2O3）是一种很重要的光学晶体。它具有高硬度、高熔点、高强度、高透过率、耐高温和抗腐蚀的特性，广泛地用于航空航天仪器的红外和紫外的窗口、激光工作窗口、高炉测温窗口以及太阳能电池保护罩和永不磨损手表镜面等。在窗口应用方面，它具有如下优良的特性：

(1)光透过范围从300nm到5.5μm (2)3-5μm波段红外透过率大于85%

(3)具有高硬度，高透过率,抗挠曲强度和抗风蚀、雨蚀的能力 (4)优良的热传导性能

(5)低散射率0.02在λ=26到31μm，880℃ 材料基本性能： 熔点 密度 莫氏硬度 杨氏模量 透过波段

CaF2晶体

氟化钙晶体是一种很重要的光学晶体，它具有如下优良的特性： 密度 熔点 晶格常数 努普硬度 介电常数 晶体类型 解离面 应用 折射率：

波长, 0.19 0.21 0.25 µm 折射率 '.

2050 oC 3.91g/m3 9 53 Mpsi 300nm-5.5μm 3.18 g/cm3 1357~1360℃ 5.46 Å 178 [100], 160 [110]kg/mm2 6.76 ，105HZ cubic, CaF2 type structure (111) 紫外激光窗口材料 0.33 0.41 0.88 2.65 3.90 5.00 6.20 7.00 8.22 1.51 1.49 1.47 1.45 1.44 1.43 1.42 1.41 1.40 1.38 1.36 1.34 .

MgF2晶体

氟化镁晶体被应用在环境要求很苛刻的光学系统中，它的透过波段为0.11μm--8.5μm。辐照不会导致色心的产生，它有良好的机械性能，可以承受热和机械震动，很大的外力才能使氟化镁解理。氟化镁单晶由于有微弱的双折射性能，通常的切向为光轴垂直于晶片表面。 氟化镁是一种应用很广泛的晶体，具有如下特性：

(1)、在真空紫外到红外(0.11～8.5μm)波段有很高的透过率. (2)、抗撞击和热波动以及辐照 (3)、良好的化学稳定性.

(4)、可用于光学棱透镜、锲角片、窗口和相关光学系统中 (5)、四方双折射晶体性能，可用于光通讯. (6)、UV 窗口材料

Ba F2

密度 熔点 摩尔质量 晶格常数 热导率 比热 热膨胀系数 努普硬度 莫氏硬度 杨氏模量 剪切模量 体积弹性模量 介电常数 水中溶解度 晶体类型 解离面 泊松比 带隙 透过范围 '.

4.89 g/cm3, at 20°C 1354°C 175.36 6.196 Å 7.1 W/(m K), at 38°C 456 J/(kg K) 16.5 ~ 19.2 ×10–6 / K,± 60°C 82kg/mm2 3 53.05GPa 25.4GPa 56.4GPa 7.33,2×106HZ 0.17 g / 100 g，10℃ 立方晶系 (111) 0.343 9.1eV 0.18 ~ 12.0 µmin IR, UV and DUV .

折射率： 波长,µm n (Lambda)

LiF

氟化锂晶体是一种很重要的光学晶体，它具有如下优良的特性：

1、 在真空紫外到红外(0.12-6μm)的波段有很高的透过率，特别是在真空紫外有优良的透过率。 材料性能： 密度 熔点 摩尔质量 晶格常数 热导率 比热 热膨胀系数 努普硬度 莫氏硬度 杨氏模量 剪切模量 体积弹性模量 断裂强度 弹性系数 晶体类型 介电常数 水中溶解度 应用

YVO4晶体

钒酸钇晶体是一种具有优良的物理和光学特性的双折射单晶。由于它具有较大的透过范围、透光度高、大的双折射、易于加工等特点，所以广泛应用于光学组件如光纤光隔离器、环形器、分光

'.

0.2 0.5 1.5573 1.4779 1.0 3.0 6.0 9.0 12.0 15.0 1.3050 1.4686 1.4612 1.4441 1.4144 1.3696 2.64g/cm3 870℃ 25.9394 4.0279 Å 4.01 W/(m K) 1562 (J kg-1 K-1) 28.1 - 34.8 (10-6/K) 102–103kg/mm2 3 64.79GPa 55.14 GPa 62.03 GPa 10.8 MPa C11 = 112 / C12 = 45.6 / C44 = 3.2 GPa Fm3m ,cubic, NaCl type structure 9.0 @ 25 °C, f = 100...109 Hz 0.27 (g/100 cm3) @ 18 °C VUV,DUV .

器，还有其它的偏振光学器件等。

主要特性： 透过范围 晶体对称性 晶包参数 密度 莫氏硬度 潮解性 热膨胀系数: 热导率 晶类 折射率、 0.4 - 5μm高透 四方晶系,点群 D4h a=b=7.12 Å; c=6.29 Å 4.22 g/cm3 5, 类似玻璃 不潮解 aa = 4.43 x 10-6/K; a c = 11.37 x 10-6/K //C: 5.23 W/m/K; ⊥C: 5.10 W/m/K 正单轴晶 ，no=na=nb, ne=nc no = 1.9929, ne = 2.2154, D n = 0.2225, r = 6.04o (0.63 μ m) 双折率(D n = ne- no = 1.9500, ne = 2.1554,D n = 0.2054, r = 5.72o (1.30 μm) no)走离角45o (r) no = 1.9447, ne = 2.1486, D n = 0.2039, r = 5.69o (1.55 μ m) 钒酸钇是用提拉法生长的正向单轴晶体,具有较好的机械和物理特性，宽的透过范围和大的双折射率使它成为了理想的光偏振组件。在许多的应用方面，它是方解石和金红石的多种应用优良的人造的替代品，如光纤光学隔离器和循环器、分束器，格兰起偏器以及其它起偏器等。

与其它双折射晶体相比较:

与方解石相比，钒酸钇具有更好的温度稳定性及物理和机械特性。方解石易潮解和低硬度是使得很难得到高光学质量晶体。

与高硬度的金红石 (TiO2)相比，钒酸钇更易于进行光学表面加工，这也就相应降低了加工成本，尤其对批量生产来说。

与铌酸锂相比，它们具有相似的机械和物理性能，钒酸钇的双折率确比铌酸锂大三倍，这使得设计更加紧凑。

ZnS晶体和ZnSe晶体

硫化锌和硒化锌（ZnS和ZnSe）晶体具有如下优良的特性，是一种很重要的光学晶体，特别是应用于远红外波段。

CVD ZnSe的透光范围为0.5μm--22μm，用于高能CO2激光。单晶的ZnSe具有更低的吸收，从而更适合CO2光学系统。

CVD ZnS的透光范围为8μm--14μm，高透过，低吸收。多光谱级通过热等静压 (HIP) 改进了中红外、可见区的透过。 波长, μm 折射率 '.

0.405 0.436 0.468 0.480 0.509 0.546 0.588 0.644 0.668 2222222220.706 2.331 .

.545 .489 .449 .437 .413 .388 .368 .347 .340 波长, μm 折射率 波长, μm 折射率 0.780 0.795 0.852 0.894 1.014 1.129 1.530 2.058 3.000 2.317 2.314 2.306 2.302 2.292 2.285 2.272 2.264 2.258 4.000 4.500 5.000 8.000 9.000 10.00 11.25 12.00 13.00 2.252 2.250 2.247 2.223 2.213 2.201 2.183 2.171 2.153 光学石英晶体

人造石英单晶是用水热法在高压釜中生长的，具有左旋和右旋形态。石英晶体的应力双折射低且折射率均匀性高，透光范围为0.15-4μm。由于其压电特性、低热膨胀系数、优良的力学和光学特性，石英晶体被用于电子、精密光学和激光技术、光通信、X-射线光学和压力传感器等方面。

投射范围 反射率 Reflective Loss 密度 熔点 分子量 热导率 比热 热膨胀系数 硬度 杨氏模量 弹力系数 介电常量 材料类型 晶体结构 应用 注意 740 (Indenter load 500g) || C: 97; C: 76.5 GPa @ 25°C C11 = 86.6; C12 = 6.7; C13 = 12.4; C14 = 17.8; C33= 106.4; C44 = 58 GPa || C: 4.27 @ 30 MHz @ 25°C; C: 4.34 单晶 三角晶系， 32, a = 4.9138 Å, c = 5.4052 Å 偏振光学、 压电元件, 紫外滤波, FIR windows 石英的使用温度不得超过1200摄氏度, 并且，在遇到HF 及热浓碱时会发生化学反应

'.

3.500 2.255 0.150--4.0µm and 50--1000 µm no=1.5350, ne=1.5438 @ 1 µm 8.2% @ 2µm 2.65 g/cm3 1710°C, 1657°C 60.06 ||C:11.7 W/(m·K) 20°C; C: 6.5 744 J/(kg·K) || C: 7.97 x 10-6 /°C ; C: 13.37 x 10-6 /°C @0°--80°C .

Nd:YAG晶体（掺钕钇铝石榴石）

Nd:YAG单晶是最重要的激光晶体，广泛应用于工业、医疗和科学领域。主要优点是：低出光阈值、高增益，高效率，低1064 nm损耗；同时还有高光学质量、热传导性好、抗热冲击和机械强度高特性，使得Nd:YAG成为了连续，脉冲和锁模激光的最合适和商品化的激光晶体。Nd:YAG晶体也广泛用于各种固体激光器系统：倍频连续波、高能量Q开关，倒空腔等等。

参数如下： 化学式 晶体结构 晶格常数 掺杂度 熔点 密度 莫氏硬度 折射率 热膨胀系数 热导率 激光波长 受激发射截面 弛豫时间 激发态寿命 自发荧光 损耗系数 有效发射截面 泵普波长 泵蒲波长的吸收带宽 线宽 偏振态 热双折射率

Nd:Y3A15O12 立方晶系 12.01Ä -1.2 x 1020 cm-3 1970 °C 4.56 g/cm3 8.5 1.82 7.8 x 10-6 /K [111], 0 - 250 °C 14 W/m /K @20 °C, 10.5 W /m /K @100°C 1064 nm 2.8x10-19 cm-2 30 ns 550 ms 230 ms 0.003 cm-1 @ 1064 nm 2.8 x 10-19 cm2 807.5 nm 1 nm 0.6 nm 非偏振 高 '.

.

'.