光介质

什么是光介质

光介质通常是指能够以折射、反射和透过方式传输光线的材料。光学介质材料在传输光线时，可改变光线的方向、强度和位相，使光线按预定要求传输；也可吸收或透过一定波长范围的光线，从而改变光线的光谱成分。光学介质材料作为透镜、棱镜、窗口、反射镜、滤光镜等应用已有上千年的历史。

早在春秋战国时期，我国就出现Z古老的反光镜——青铜镜，以后天然透明的晶体，如水晶等被用来制作透镜。17世纪，西方国家出现望远镜和分色棱镜，人工制造的玻璃成为主要的光学介质材料。现代随着各种光学仪器、电子技术及电视摄影、航空遥测和卫星侦察技术的发展和需要，各种光学玻璃、光学晶体、光学薄膜等材料也得到了应用和发展。

光学介质材料分类

光学介质材料按材料的状态和性质分为光学晶体、光学玻璃、光学薄膜和光学塑料。光学塑料是新发展起来的光学介质材料，其制造成本低、可一次成型，色散比相同折射率的无机玻璃高，密度小、不脆，紫外和红外透过性能均比光学玻璃好，已用于制造隐形眼镜、透镜、照相机镜头及有机光导纤维等。

1、光学晶体

光学晶体(optical crystal)用作光学介质材料的晶体材料。主要用于制作紫外和红外区域窗口、透镜和棱镜。按晶体结构分为单晶和多晶。由于单晶材料具有高的晶体完整性和光透过率，以及低的输入损耗，因此常用的光学晶体以单晶为主。

光学多晶材料主要是热压光学多晶，即采用热压烧结工艺获得的多晶材料。主要有氧化物热压多晶、氟化物热压多晶、半导体热压多晶。热压光学多晶除具有优良的透光性外，还具有高强度、耐高温、耐腐蚀和耐冲击等优良力学、物理性能，可作各种特殊需要的光学元件和窗口材料。

2、光学玻璃

光学玻璃能改变光的传播方向，并能改变紫外、可见或红外光的相对光谱分布。狭义的光学玻璃是指无色光学玻璃；广义的光学玻璃还包括有色光学玻璃、激光玻璃、石英光学玻璃、抗辐射玻璃、紫外红外光学玻璃、纤维光学玻璃、声光玻璃、磁光玻璃和光变色玻璃。光学玻璃可用于制造光学仪器中的透镜、棱镜、反射镜及窗口等。由光学玻璃构成的部件是光学仪器中的关键性元件。

3、光学薄膜

光学薄膜是由薄的分层介质构成的，通过界面传播光束的一类光学介质材料。光学薄膜的应用始于20世纪30年代。现代，光学薄膜已广泛用于光学和光电子技术领域，制造各种光学仪器。

主要的光学薄膜器件包括反射膜、减反射膜、偏振膜、干涉滤光片和分光镜等等。它们在国民经济和国防建设中得到了广泛的应用，获得了科学技术工作者的日益重视。例如采用减反射膜后可使复杂的光学镜头的光通量损失成十倍地减小；采用高反射比的反射镜可使激光器的输出功率成倍提高；利用光学薄膜可提高硅光电池的效率和稳定性。

光学薄膜的特点是：表面光滑，膜层之间的界面呈几何分割；膜层的折射率在界面上可以发生跃变，但在膜层内是连续的；可以是透明介质，也可以是吸收介质；可以是法向均匀的，也可以是法向不均匀的。实际应用的薄膜要比理想薄膜复杂得多。这是因为：制备时，薄膜的光学性质和物理性质偏离大块材料，其表面和界面是粗糙的，从而导致光束的漫散射；膜层之间的相互渗透形成扩散界面；由于膜层的生长、结构、应力等原因，形成了薄膜的各向异性；膜层具有复杂的时间效应。

4、光学塑料

光学塑料是指用作光学介质材料的塑料。主要用在批量较大的光学仪器中，用于制造光学基板、透镜、隐形眼镜、有机光导纤维等。已获得应用的光学塑料主要有透明类塑料。

由于光学塑料与光学玻璃比较具有良好的可塑成型工艺特性、重量轻、成本低廉等优点，采用光学塑料制造光学零件（包括简单的照相透镜），特别是制造某些特种光学零件日益增多。光学塑料的折射率范围由1.42至1.69，阿贝常数，γ=65.3～18.8。

光介质与光存储

光盘存储技术是利用激光在介质上写入并读出信息。这种存储介质Z早是非磁性的，以后发展为磁性介质。在光盘上写入的信息不能抹掉，是不可逆的存储介质。用磁性介质进行光存储记录时，可以抹去原来写入的信息，并能够写入新的信息，可擦可写反复使用。

有一类非磁性记录介质，经激光照射后可形成小凹坑，每一凹坑为一位信息。当然光盘外面还有保护膜，一般看不出来，不过你能看出来有信息和没有信息的地方。刻录光盘也是这样的原理，就是当刻录的时候光比较强，烧出了不同的凹凸点。这种介质的吸光能力强、熔点较低，在激光束的照射下，其照射区域由于温度升高而被熔化，在介质膜张力的作用下熔化部分被拉成一个凹坑，此凹坑可用来表示一位信息。因此，可根据凹坑和未烧蚀区对光反射能力的差异，利用激光读出信息。