光学材料特性的介绍
光学材料有哪些
光学材料有哪些光学材料是指在光学器件中用于控制光的传播和性质的材料。
它们通常具有特定的光学特性，如透明度、折射率、色散性等。
光学材料在光学领域中有着广泛的应用，包括光学透镜、光学薄膜、光学光栅、光学纤维等。
下面我们将介绍一些常见的光学材料。
首先，玻璃是一种常见的光学材料。
它具有良好的透明性和折射率，因此被广泛应用于光学透镜、窗户、光学仪器等领域。
玻璃的折射率可以根据需要进行调整，因此在光学设计中具有很大的灵活性。
其次，半导体材料也是重要的光学材料之一。
半导体材料具有较高的折射率和色散性，因此被广泛应用于光学器件中。
例如，半导体材料可以用于制备激光器、光电探测器、光学调制器等器件，对于光通信、光储存等领域具有重要意义。
此外，光学玻璃也是一种常见的光学材料。
它具有良好的光学性能，如高透明度、低色散性等，因此被广泛应用于光学透镜、光学窗户、光学棱镜等器件中。
光学玻璃的种类繁多，可以满足不同光学器件的需求。
另外，光学塑料也是重要的光学材料之一。
与玻璃相比，光学塑料具有较低的密度和成本，因此在一些特定的应用中具有优势。
光学塑料可以用于制备光学透镜、光学棱镜、光学薄膜等器件，对于便携式光学设备、汽车车灯等领域具有重要意义。
最后，纳米材料也是近年来备受关注的光学材料。
纳米材料具有特殊的光学性能，如表面等离子共振效应、量子大小效应等，因此被广泛应用于光学传感、光学增强等领域。
纳米材料可以通过控制其形貌、结构等参数来调控其光学性能，具有很大的潜力。
总的来说，光学材料在现代光学技术中起着至关重要的作用。
不同的光学材料具有不同的光学性能，可以满足不同光学器件的需求。
随着光学技术的不断发展，相信光学材料将会有更广阔的应用前景。
光学材料中的非线性光学特性分析
光学材料中的非线性光学特性分析光学材料是指能够对光进行控制、调节以及产生新的光学效应的材料。
非线性光学特性是光学材料中一种重要的现象，其研究在光通信、激光技术、光信息处理等领域具有广泛的应用价值。
本文将对光学材料中的非线性光学特性进行分析，探讨其机理以及应用前景。
1. 非线性光学特性简介非线性光学特性是指当光与光学材料相互作用时，产生的光学效应与入射光强度不呈线性关系的现象。
与线性光学特性不同，非线性光学特性由于其强度依赖关系的非线性性质，使得光学材料在应用中具有更加丰富的功能和效果。
常见的非线性光学效应包括二次谐波发生、和频与差频发生、自聚焦、自相位调制等。
2. 非线性光学效应的机理非线性光学效应的产生是由于光照射到光学材料中的原子或分子后，其能级结构发生变化并引发非线性相互作用。
比如，二次谐波发生是由于材料的非线性极化率产生了非线性响应，将入射的光分解为频率为二倍的新光。
自聚焦效应是由于材料的光折射率与光强度的关系非线性，使得光束在传播过程中自动聚焦。
3. 光学材料中的非线性光学特性研究方法为了研究和应用光学材料中的非线性光学特性，科学家们发展了多种实验方法。
其中，著名的方法包括Z-scan技术、功率扭曲、相位匹配等。
Z-scan技术可测量材料的非线性吸收和折射率，并通过测量传播动力学过程来分析非线性效应。
功率扭曲实验通过改变光束强度来研究材料的非线性响应。
相位匹配为材料中的非线性效应提供了最佳的相位条件，以增强非线性光学效应。
4. 非线性光学特性在光通信中的应用非线性光学特性在光通信中具有重要的应用价值。
比如，光纤通信中信号调制和光时钟的生成都离不开非线性光学效应。
非线性光学特性还可用于光通信中的光放大器、光开关和光限幅器等器件的设计和制造。
利用非线性光学特性，还可以实现光通信中的非线性光调制和光波混频等功能。
5. 非线性光学特性在激光技术中的应用非线性光学特性在激光技术中有着广泛的应用。
光学透镜常用光学材料性能说明及选用方法
光学透镜常用光学材料性能说明及选用方法K9：K9(H-K9L，N-BK7)是最常用的光学材料，从可见到近红外（350-2000nm）具有优异的透过率，在望远镜、激光等领域有广泛应用。
H-K9L(N-BK7)是制备高质量光学元件最常用的光学玻璃，当不需要紫外熔融石英的额外优点（在紫外波段具有很好的透过率和较低的热膨胀系数）时，一般会选择H-K9L。
紫外熔融石英：紫外熔融石英（JGS1，F_SILICA）从紫外到近红外波段（185-2100nm）都有很高的透过率，在深紫外区域具有很高透过率，使其广泛应用于紫外激光中。
此外，与H-K9L（N-BK7）相比，紫外级熔融石英具有更好的均匀性和更低的热膨胀系数，使其特别适合应用于紫外到近红外波段，高功率激光和成像领域。
氟化钙：由于氟化钙（CaF2）在波长180nm-8um之内的透射率很高（尤其在350nm-7um波段透过率超过90%），折射率低（对于180 nm到8.0um的工作波长范围，其折射率变化范围为1.35到1.51）因此即使不镀膜也有较高的透射。
它经常被用做分光计的窗口片以及镜头上，也可用在热成像系统中。
另外，由于它有较高的激光损伤阈值，在准分子激光器中有很好的应用。
氟化钙与氟化钡、氟化镁等同类物质相比具有更高的硬度。
氟化钡：氟化钡材料从200nm-11um区域内透射率很高。
尽管此特性与氟化钙相似，但氟化钡在10.0um 以后仍有更好的透过，而氟化钙却是直线下降的；而且氟化钡能耐更强的高能辐射。
然而，氟化钡缺点是抗水性能较差。
当接触到水后，在500℃时性能发生明显退化，但在干燥的环境中，它可用于高达800℃的应用。
同时氟化钡有着优良的闪烁性能，可以制成红外和紫外等各类光学元件。
应当注意：当操作由氟化钡制作的光学元件时，必须始终佩戴手套，并在处理完以后彻底清洗双手。
氟化镁：氟化镁在许多紫外和红外应用中备受欢迎，是200nm-6um波长范围内应用的理想选择。
光电材料的光学特性分析
光电材料的光学特性分析光电材料是指在光和电磁场的作用下能够产生光电能转换的材料。
它们被广泛应用于光电器件、光通信、光储存等领域。
了解光电材料的光学特性对于材料设计和应用具有重要意义。
本文将从吸收、散射和发射三个方面来分析光电材料的光学特性。
一、吸收特性材料的吸收特性是通过测量材料对入射光的吸收来表征的。
吸收特性与材料的带隙能量密切相关。
带隙是指材料中的能带间隔，能带隔离能量越大，材料对于较高能量的光吸收就越好。
常见的半导体光电材料如硅、锗和镓等在近红外波段的吸收较强，这也是它们在光电器件中得到广泛应用的原因之一。
二、散射特性散射是指光在材料中发生方向变化的现象。
从材料的散射特性可以了解材料中微观结构的特点。
尺寸较小或密度不均匀的微粒会导致光的散射。
在光电材料中，尺寸较小的微粒可导致材料的光学透明度降低，相反地，尺寸较大的微粒会使材料具有良好的散射性能，用于制作反光材料、光学波导器件等。
三、发射特性发射特性是指材料在受到外界激发能量后所发出的光。
当材料受到能量激发时，能带中的电子跃迁至较低能级，产生光子并向外发射。
这种发射可以是荧光、磷光、激光等形式，其中激光是光电材料应用中的一大亮点。
激光是利用激发态原子或分子中的能量跃迁来产生的高纯度、单色性良好的光。
激光的特点是方向性好、能量密度高、相干性强，适用于光通信、激光打印、激光加工等领域。
激光器中的光电材料必须具备较高的能级结构和较低的损耗特性，以保证激光的稳定性和能量转换效率。
除了吸收、散射和发射特性，光电材料的光学特性还包括折射特性、吸收谱和发射谱的形状等。
这些特性可以通过光学光谱仪等设备进行测量和分析。
光电材料的光学特性分析对于了解材料的性能和应用具有重要作用。
通过对吸收、散射和发射等特性的研究，可以指导材料选取、器件设计和性能优化。
此外，进一步的研究还可与新兴技术如量子计算、人工智能等相结合，为光电材料领域的发展提供更多可能性。
总之，光电材料的光学特性是了解材料性能和应用的重要途径之一。
光学材料有哪些
光学材料有哪些光学材料是一种能够影响和控制光的传播和性质的材料。
它们在光学器件、光学通信、激光技术、光学传感器等领域中发挥着重要作用。
光学材料的种类繁多，下面将介绍其中一些常见的光学材料。
首先，我们来谈谈玻璃。
玻璃是一种常见的光学材料，其主要成分是二氧化硅。
玻璃具有透明、坚硬、耐腐蚀等特点，因此被广泛应用于光学器件的制造中。
在光学领域，玻璃可以用来制造透镜、棱镜、窗户等光学元件。
其次，还有光学晶体。
光学晶体是一种具有非线性光学特性的材料，它可以在光学器件中实现光的频率加倍、波长变换等功能。
光学晶体通常由铁电晶体、非线性光学晶体、光学玻璃等材料制成，广泛应用于激光技术、光通信、光学成像等领域。
另外，光学薄膜也是一种重要的光学材料。
光学薄膜是将一层或多层材料沉积在基底上形成的薄膜结构，可以通过控制薄膜的厚度和折射率来实现对光的反射、透射、吸收等性质的调控。
光学薄膜广泛应用于激光器、光学滤波器、光学镜片等光学器件中。
此外，光学陶瓷也是一种具有广泛应用前景的光学材料。
光学陶瓷具有高熔点、高硬度、高抗腐蚀性等特点，可以用于制造高性能的光学器件。
在光学通信、激光雷达、光学测量等领域，光学陶瓷都有着重要的应用价值。
最后，还有光学塑料。
光学塑料是一种具有优异光学性能的塑料材料，其透明度、折射率、色散性能等均优于普通塑料材料。
光学塑料通常用于制造眼镜、光学透镜、光学棱镜等光学元件。
综上所述，光学材料种类繁多，包括玻璃、光学晶体、光学薄膜、光学陶瓷、光学塑料等。
它们在光学器件的制造和应用中发挥着重要作用，为光学技术的发展提供了坚实的基础。
随着科技的不断进步，相信光学材料将会有更广阔的应用前景。
光学材料的种类与特性分析
光学材料的种类与特性分析光学材料是指在光学领域中应用的材料，它们对光的传播和相互作用具有特殊的性质。
光学材料的种类繁多，每种材料都有其独特的特性和应用领域。
一、透明材料透明材料是指能够使光线通过并且不发生明显散射的材料。
常见的透明材料包括玻璃、水晶、塑料等。
透明材料具有良好的光学透过性和折射性能，被广泛应用于光学仪器、光纤通信等领域。
二、吸收材料吸收材料是指能够吸收光线并将其转化为热能或其他形式能量的材料。
常见的吸收材料包括染料、颜料、半导体材料等。
吸收材料的特性使其在太阳能电池、激光器、光敏材料等方面有着广泛的应用。
三、散射材料散射材料是指能够将入射光线按照一定规律散射的材料。
常见的散射材料包括磨砂玻璃、乳胶等。
散射材料的特性使其在照明、光学涂料等领域有着重要的应用。
四、非线性光学材料非线性光学材料是指在高光强下，其光学性质随光强的变化而发生非线性变化的材料。
常见的非线性光学材料包括非线性晶体、有机分子等。
非线性光学材料具有光电效应、光学非线性效应等特性，被广泛应用于激光技术、光纤通信等领域。
五、光学陶瓷材料光学陶瓷材料是指通过陶瓷工艺制备的具有光学性能的材料。
光学陶瓷材料具有高硬度、高熔点、低热膨胀系数等特点，被广泛应用于高温、高压、强辐射等恶劣环境下的光学器件。
光学材料的特性不仅取决于其化学成分，还与其微观结构和制备工艺有关。
例如，玻璃的光学性能与其成分、制备工艺以及冷却速度等因素密切相关。
同样，非线性光学材料的非线性效应与其分子结构、晶体结构以及外界光场的强度有关。
除了上述常见的光学材料，还有一些新型光学材料正在不断涌现。
例如，纳米材料、光子晶体等具有特殊结构的材料，具有优异的光学性能和应用潜力。
此外，多功能光学材料也受到越来越多的关注，这些材料不仅具有传统光学材料的特性，还具备其他功能，如电磁屏蔽、防护等。
光学材料的发展离不开科学研究和技术进步。
随着材料科学、纳米技术、光学工程等领域的不断发展，新型光学材料的开发和应用前景将更加广阔。
什么是光的光学元件和光学材料
什么是光的光学元件和光学材料？要点：1. 光学元件的定义和分类2. 光学材料的特性和分类3. 光学元件和光学材料的应用一、光学元件的定义和分类：光学元件是用于控制和操纵光的能量、传播和相互作用的器件。
它们可以改变光的传播方向、聚焦光束、分离光谱成分等。
常见的光学元件包括透镜、反射镜、光栅、偏振片、光纤等。
透镜是一种光学元件，可以将光聚焦到焦点或将光分散。
它们根据曲率形状和透镜材料的不同，可以分为凸透镜和凹透镜。
反射镜是一种光学元件，可以通过反射光来实现光的控制和操纵。
它们根据反射面的形状和材料，可以分为平面镜、球面镜和抛物面镜等。
光栅是一种光学元件，可以将光分散成不同波长的光谱成分。
它们通过周期性结构和光栅常数来实现光的分散和衍射效果。
偏振片是一种光学元件，可以选择性地传递或阻挡特定方向的偏振光。
它们通过材料的分子结构和取向来实现对光的偏振控制。
光纤是一种光学元件，可以将光信号传输到远距离的器件。
它们基于光的全反射原理和光纤材料的折射率差异来实现光信号的传输和传播。
二、光学材料的特性和分类：光学材料是用于制造光学元件的材料，其特性直接影响着光学元件的性能和功能。
光学材料应具有透明度、光学均匀性、机械强度和化学稳定性等特性。
透明度是光学材料的重要特性，指的是材料对光的透射能力。
透明度好的材料可以使光线传播过程中的损耗最小。
光学均匀性是指材料内部的折射率和吸收系数的均匀分布。
光学均匀性好的材料可以减小光学元件的像差和散射。
机械强度是材料的耐力和刚度，直接影响光学元件的稳定性和寿命。
化学稳定性是指材料在不同环境条件下的化学反应和腐蚀性。
化学稳定性好的材料可以保证光学元件的长期使用。
根据光学材料的特性和用途，可以将其分为以下几类：玻璃类材料：如石英玻璃、光学玻璃等。
玻璃类材料具有良好的光学均匀性和透明度，广泛应用于透镜、窗口和光学器件等。
晶体类材料：如人造晶体、天然晶体等。
晶体类材料具有优良的光学性能和大的折射率，常用于光学器件和激光器等。
光学材料的特性研究
光学材料的特性研究光学材料是指具有特殊光学性质的物质，广泛应用于光电技术、光学仪器、生物医学、环境监测等领域。
光学材料的特性研究是探索其光学性质、制备方法和应用前景的重要领域。
本文将探讨光学材料的特性研究在现代科技中的应用和发展趋势。
光学材料的光学性质是指材料对光线的吸收、反射、透射、漫射等现象。
其中，折射率、透过率、反射率、吸收系数等是常见的光学参数。
光学材料的特性研究主要在于探究不同材料的这些光学特性差异，研究其物理机制，设计并制备符合实际工作要求的光学元件和材料。
目前，最常见的光学材料有晶体材料、玻璃材料、半导体材料等。
这些材料的特性研究已经积累了大量的实验数据和理论模型。
例如，晶体材料具有很高的折射率、高的透明度和较低的吸收系数，适用于用于光电子学领域的光学设备、激光器和光电控制器等领域。
而玻璃材料则具有较低的折射率、低的散射光强度、较高的耐热性和化学稳定性，可以用于制备制备光纤、光线器件等。
半导体材料在光学材料中具有极高的应用价值，它们广泛应用于制作太阳能电池、光电显示器、激光器等现代科技领域。
除此之外，现代光学技术的快速发展，也促进了光学材料特性研究的进一步深入。
随着人类对于光学技术的越来越深入的研究，许多新的、具有特殊光学性质的材料也被发现。
例如，生物蛋白，具有非常好的吸收特性，被用于医学成像、光学传感器等领域。
人们也研究了很多新型光学纳米材料，它们在在透过率和反射率等方面与传统材料相比有着很大的差别，被应用于太阳能电池、LED照明等领域中。
未来，随着各种先进科技的不断提升，对光学材料特性研究的需求将会更加广泛。
例如，光纤通信技术的发展需要更高精度、更低散射光强度的玻璃材料和光学陶瓷材料；光学成像技术需要更高透过率和更好吸收特性的材料；生物医学技术需要更具有生物兼容性的光学材料。
在各种需求的推动下，光学材料的特性研究将继续得到深入的发展。
各种先进技术的发展都离不开光学材料的应用，在未来的科技领域中将会发挥越来越重要的作用。
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光學玻璃
研磨後玻璃LENS
5
模造玻璃的製造過程ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
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光學鏡片相關製程
7
光學材料的種類
光學塑膠： 光學材料中塑膠材質佔了相當大的比重，例如PMMA、PC、mCOC等都是經
常被應用到的,透明性塑膠；使用光學級塑膠材料所製程的光學元件，不但 具有重量輕、耐衝擊性佳、成本低廉、適合大量生產等優點，而且可以成型 複雜形狀及微小特殊形狀的光學元件，也可以將多項零組件設計成一體成型， 可大幅節省後續的二次加工成本。
優點 : 材料硬度大，不易磨損。 缺點 : 不能完全吸收短波紫外線， 不能減少紅外線的穿透率，材料密 度不均勻，若含有雜質會出現條紋 和氣泡，進而引起雙折射現象，不 易成像。
石英礦
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光學材料的種類
玻璃材質： 光學玻璃是用高純度矽、硼、鈉、鉀、鋅、鉛、鎂、鈣、鋇等的氧化物按特 定配方混合,在白金坩堝中高溫融化,用超聲波攪拌均勻,去氣泡；然後經長 時間緩慢地降溫，以免玻璃塊產生內應力。冷卻後的玻璃塊，必須經過光學 儀器測量，檢驗純度、透明度、均勻度、折射率和色散率是否合規格。合格 的玻璃塊經過加熱鍛壓，成光學玻璃。
雙折射晶體內存在二個軸，互相正交。一為快軸，一為慢軸。光入射 於晶體時會被分解為沿這二個軸偏振的光---沿慢軸偏振光稱 ordinary light，沿快軸偏振光稱 extraordinary light，而這二分解的光會以不同 的速度前進（因為沿這二個軸方向的折射率不等，n快軸＜n慢軸）A如果入 射光與晶體面有一定的角度，則這二個分解的光的折射角也會不同，形成雙 折射現象。
光學材料的應用及特性介紹
1
目錄
光學材料的基本概念
1.1 何謂光學材料？ 1.2 光學材料的分類。 1.3 各種塑膠光學材料的介紹。
光學材料的特性及應用。
2.1 光學材料的特性簡介。 2.2 LENS 的基本觀念
2
光學材料的基本概念
1.1 何謂光學材料？
★ 光學材料是指具有一定的光學性能-[透光性] 和[均勻性]，可用於製造光學元件 的材料上使用。
1.2 光學材料的種類 ?
★目前有分為天然材料、坡璃、塑膠 、 三大類。
3
光學材料的種類
天然材料 : 最常用的是水晶鏡片，它是由石英礦研磨而成的，主要成分
有二氧化矽, 純水晶主要分類有兩種 一種是無色鏡片，二氧化 矽純度較高，另一種是茶色鏡片，因含有其他元素而顯示出不 同的顏色，大大減少了可見光的穿透率。
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光學材料的特性簡介
折射率 光在空氣中的速度與光在該材料中的速度之比率。材料的折射率越高，
使入射光發生折射的能力越強。折射率越高，鏡片越薄，即鏡片中心厚度相同， 相同度數同種材料，折射率高的比折射率低的鏡片邊緣更薄。
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光學材料的特性簡介
15
光學材料的特性簡介
(複)雙折射率
光在各向同性( isotropic )介質中(ex. 水、玻璃)，光將沿折射定律所 定的方向傳播。但在各向異性( anisotropic )的介質會有一條光線被折射 成二條光線的光學雙折射現象。
8
光學材料的種類
目前光學塑膠材料的種類有百種以上，然而真正工業化生產的僅有數
十種。常見的光學塑膠有PMMA、PC、PS、CR39、 mCOC 等，有關其特性如下：
(1) PMMA (Polymethyl methacrylate)
PMMA 俗稱壓克力，折射率1.492，阿貝數57。
缺點: 吸水性大 比其它光學材料大，故隨著溫度環境的變其尺寸及折射率
優點：在光學設計時可使鏡片曲率較大且厚薄比設計。且光學設計常需要 幾片折射率不同的透鏡，來校正球面鏡片產生的像差。因此，PS 可與PMMA 或其他光學塑膠搭配，來消除光學系統中的像差和色差。
(4) CR39 (Columbia Resin 39) CR39 為熱固性塑膠，，折射率1.485 。
缺點 :但使用此材料的成型耗費時間較長，且硬化收縮比大至13%，因此 不適用於精密的光學系統。
優點：且耐摩耗與耐藥品性佳，容易染色，具有良好的光學性，一般廣 泛使用於眼鏡的鏡片。
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光學材料的種類
COP COC (Cyclo-Olefin polymers/copolymer) 環烯烴共聚合物 COC COP 材料是近十年來發展的新材料，其具有高透明性、低收縮率、低雙折射率、
高耐熱性、耐化學性等優異特性，可應用於光學產品、電子零件、生醫產品等用 途，其特性如下: 密度小,比PMMA和PC約低10%,有利於製品的輕量化。 吸水率小 ,COC吸水率遠低於PMMA, 不會產生因吸水導致於物性下降的影響。 COC由於含有極性和異向性小的單體，因而為非晶型透明材料，且雙折射率小。 屬於高耐熱性透明樹酯，玻璃轉化溫度達140-170℃。 容易射出成型、機械性能優異、拉伸強度。 優良的複製性，製品品質較為一致。 介電常數低，鉛筆硬度與PMMA相近。(耐擦傷性是光學材料的一個重要的性能指 標)。
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光學材料的種類
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光學材料的特性簡介
目前光學材料中材料的優劣取決於下列幾個數值。
阿貝數 ( Abbe Number) 是用來評估一個光學系統色散能力好壞的數值他和折射率 ( Refration
Index ) 可以說是光學設計上兩大重要的參數 簡單的說....就是不同頻率 的光線對同一個光學系統而言,會有不一樣的折射率, 這就是色散的來 源.....為了評估色散問題, 德國的科學家 Ernst Abbe (1840-1905) 就定 義了系統在三個波長下光線的折射率分別為 859.2nm , 486.1nm, 656.3nm 時的折射率並定義了下面那個公式來評估這折射率差一般來說, Abbe Numbe r越大, 表示系統越不容易產生色散。
缺點:成形的鏡片表面較易刮傷，因此常用在光學系統的內部零件，以避
免與外界直接接觸 。
優點 :溫度適應能力強，可耐熱至120℃，所以能在較寬的溫度範圍內保
證光學系統的品質。
9
光學材料的種類
(3) PS (Polystyrene) PS 是光學材料中折射率最高的，折射率1.59，阿貝數31。
缺點：不耐衝擊,韌性不夠易碎裂,成型鏡片後表面易刮傷不耐擦拭表面容 易霧化。
變化較大，因此在高精度的光系系統上，其用途有一定程度的限制。
優點：全光線穿透率92%以上。與其它塑膠原料比較，具有與光學玻璃同等優
異的透明性，而且成型後表面硬度高，不易括傷。耐紫外光性能優異，
在射出成型時發生雙折射現象較少。
(2) PC (Polycarbonate)
PC 材料有高的韌性及高折射率折射率1.586 ，阿貝數34。