光学材料的研究现状及应用
红外光学功能材料的研究进展
红外光学功能材料的研究进展在现代科技的发展中，红外光学技术被广泛应用于红外成像、光纤通信、红外传感器等众多领域，而红外光学功能材料作为红外光学器件的重要组成部分，也因其优异的性能而备受研究者的关注。
本文将从红外光学功能材料的分类、研究方法和应用前景等方面，探讨近年来红外光学功能材料的研究进展。
一、红外光学功能材料的分类红外光学功能材料广泛涉及到玻璃、聚合物、金属氧化物等多种材料。
其中，玻璃材料是红外光学材料领域的重要研究方向之一。
常见的玻璃材料包括硒化物玻璃、硫化物玻璃、氟化物玻璃等。
硒化物玻璃具有宽窗口、高折射率、低原子振动、化学稳定性好等特点，适用于红外光的传输。
而硫化物玻璃具有较高的辐射抵抗性、较低的散射损失、较高的折射率等优势，在红外激光器件中具有潜在的应用价值。
氟化物玻璃由于具有优异的透明性和化学稳定性，被广泛应用于红外光学成像、红外激光器件等领域。
另一类重要的红外光学功能材料是聚合物材料。
聚合物材料以其低成本、可塑性强等特点，成为红外光学领域的研究热点。
例如聚芳酰胺纤维具有高强度、低吸水性等特点，广泛应用于红外激光器件、红外探测器等设备中。
聚氨酯材料则以其良好的力学性能、化学稳定性，成为一种理想的红外隔热材料。
而金属氧化物材料，由于其具有较高的折射率和吸收特性等，在红外光学设备中具有广泛的应用前景。
如氧化锌材料、氧化锡材料等，都能在红外波段中起到良好的透射和控制制御性能，被广泛应用于红外滤波器、红外窗口等器件中。
二、红外光学功能材料的研究方法红外光学功能材料的研究方法主要分为合成方法和表征方法两个方面。
在材料的合成方法上，目前常用的方法包括溶胶-凝胶法、电泳沉积法、熔窗法、溅射法等。
这些方法可以制备出具有良好光学性能和稳定性的红外光学材料。
在红外光学功能材料的表征方法上，常用的方法包括红外透射谱、拉曼光谱、X射线光电子能谱等。
这些方法可以了解材料的光学性能、结构性能等，为材料的合成和应用提供科学依据。
光子晶体材料研究进展及应用前景
光子晶体材料研究进展及应用前景光子晶体是一种光物理学中的新材料，具有优异的光学性能和应用前景。
近年来，随着科技的不断发展，光子晶体的研究进展也在不断加快，在光子晶体的制备、性能调控和应用方面都取得了一系列重要突破。
光子晶体的制备主要有两种方法：自组装法和纳米加工法。
自组装法利用物质在一定条件下自发形成周期性结构，可以制备出大面积、高品质的光子晶体。
纳米加工法则通过纳米尺度的加工手段实现对材料结构的精确控制，可以制备出更复杂的结构和性能。
这两种方法的结合使得光子晶体的制备更加灵活多样化。
光子晶体具有优异的光学性能，主要体现在三个方面：光子禁带、色散调控和非线性光学效应。
光子禁带是指在光子晶体中存在一定范围内的频率范围，光波无法传播的现象。
光子禁带的宽度和位置可以通过调控光子晶体的周期、孔隙比例和折射率实现。
色散调控则是指调控光子晶体中光波的传播速度和传播方向，可以实现光波的聚焦、解聚和波导等功能。
非线性光学效应是指在强光场作用下，光子晶体中光波的能量转换和非线性响应现象。
这些光学性能使得光子晶体在激光器、光通信、传感器、光电存储等领域具有广泛应用的潜力。
在激光器领域，光子晶体可以作为优质的光学反射镜、激光输出镜和模式选择器，提高激光器的输出功率和谐振器质量因子，实现高性能激光器。
在光通信领域，光子晶体可以用于光合集器、耦合器、滤波器和光学开关等光学器件，提高光路的集成度和性能。
在传感器领域，光子晶体可以用于生物传感器、气体传感器、液体传感器和光子晶体光纤等，实现高灵敏度和快速响应的传感器。
在光电存储领域，光子晶体可以用于光学存储介质和光子晶体薄膜，实现大容量、高速和可重写的光存储。
除此之外，光子晶体还有许多其他的应用前景。
例如，在太阳能领域，光子晶体可以用于制备高效率的光伏材料和光学镜面，提高太阳能电池的能量转换效率。
在生物医学领域，光子晶体可以用于生物分析、药物传输、光热治疗和细胞成像等，实现精确控制和定位的生物操作。
稀土材料的光学性能与应用研究
稀土材料的光学性能与应用研究引言稀土材料是指具有化学性质相似的稀土元素的化合物。
由于稀土元素的特殊电子结构和能级分布，稀土材料在光学领域具有广泛的应用潜力。
本文将探讨稀土材料的光学性能以及它们在光学器件中的应用。
稀土材料的光学性能稀土材料的光学性能主要包括吸收、发射、荧光和非线性光学性质。
下面将具体介绍这些性能。
吸收稀土材料对特定波长的光具有较高的吸收能力。
其中，对紫外光的吸收是通过电子跃迁来实现的，而对可见光和红外光的吸收是通过能级跃迁来实现的。
吸收光的波长与稀土元素的电子结构、晶体结构和掺杂浓度相关。
发射稀土材料在受到外界激发的情况下，能够发射出光，这是通过能级跃迁实现的。
稀土材料的发射光谱通常包括可见光和红外光。
稀土元素的发射特性取决于能级结构，掺杂浓度和晶体场的影响。
荧光荧光是稀土材料的一种特殊的发射现象。
当受到外界激发后，稀土材料会发射出具有长寿命的光。
这种荧光能够被用作材料标记、激光器和光纤通信等领域。
非线性光学性质稀土材料在高光强下表现出非线性光学性质，例如双光子吸收和非线性折射。
这些性质使稀土材料在光学器件中具有更广泛的应用。
非线性光学材料可用于光学调制、激光器和光通信等领域。
稀土材料的应用稀土材料的光学性能赋予它们在许多光学器件中的重要作用。
下面介绍一些典型的应用。
激光器由于稀土材料在受到激发后能够发射出可见光和红外光，它们常被用作激光器的工作介质。
稀土材料的特殊能级结构和发射特性使得激光器能够产生具有高光纯度和窄带宽的光束，广泛应用于激光切割、激光打印和光学通信等领域。
荧光材料稀土材料的荧光性质使其成为优秀的荧光材料。
稀土材料的长寿命荧光被广泛应用于荧光标记、生物医学成像和照明等领域。
通过控制稀土元素的组成和晶体结构，可以调节荧光的波长和荧光强度，以满足不同应用需求。
光学调制器稀土材料的非线性光学性质使其成为光学调制器的理想选择。
稀土材料可以实现光的调制和调制速度的调节，可用于光通信和光纤信号处理等领域。
纳米材料的光学材料及其应用
纳米材料的光学材料及其应用纳米科技是当今科学技术领域发展最为迅速的一个领域，其不仅具有广泛的基础研究意义，而且应用价值也是不容忽视的。
纳米材料作为一种新型材料，其在光学材料领域中的应用具有广泛的发展前景。
本文就纳米材料在光学材料领域中的应用及其特性进行探讨。
一、纳米材料在光学领域中的应用纳米材料在光学领域中的应用涉及到三个方面，即光学传感器、光学储存材料和光学通信材料。
其中，光学传感器可以通过纳米材料对光信号进行增强或减弱，以实现对物质浓度、温度、湿度等参数的测量；光学储存材料通过纳米颗粒的表面等形貌与原位掺杂，将数据以更高的密度编码和存储；光学通信材料利用纳米材料的局域表面等离子体共振（LSPR）特性，可以实现高容量、高速率和高稳定性的数据传输。
二、纳米材料的光学特性纳米材料具有很多优异的光学特性，且这些特性与其材料、形态、尺寸等都有关系。
1. 表面等离子体共振（LSPR）表面等离子体共振是指光吸收、散射与绕射的一种共振，其能量可以集中在小的区域内。
纳米颗粒通过表面等离子体共振的作用，可以增强光场强度，改变材料的光孔径、波长和色散等性质，使得其在光学传感、光学储存和光传输等方面具有重要应用。
2. 局域表面等离子体共振（LSPR）局域表面等离子体共振与表面等离子体共振类似，但其只针对纳米颗粒表面的坑穴、凸起等形貌特征，而不是整个表面。
局域表面等离子体共振通过特定材料的尺寸和形态，可以产生和调控表面等离子体共振，从而实现对光学信号的增强或减弱。
3. 散射光谱（SERS）散射光谱是指当纳米颗粒暴露在激光束中时，与周围物质相互作用而散射所产生光信号的谱线。
散射光谱通过纳米颗粒与分子之间作用的放大和选择性，可以实现较低浓度物质的检测，具有应用于药物和环境领域的潜在能力。
三、纳米材料在光学材料领域中的应用实例1. 光学传感器通过利用纳米材料的LSPR特性，可以实现对环境参数的快速测量。
例如，在制药、食品、医疗和环境监测等领域，可以利用金、银、铜等纳米材料制造传感器，实现对生物、化学、物理环境参数的检测与诊断。
超材料在光学中的应用及其前景展望
超材料在光学中的应用及其前景展望超材料是一种具有特殊于其组成材料的结构和性质的材料。
在光学领域中，超材料的应用前景非常广泛。
超材料在光学中的应用主要体现在光学设备的改进和新型光学器件的开发上。
一方面，超材料可以用于改进光学设备的性能。
例如，超材料可以用于改进光学透镜的成像质量。
传统的光学透镜受制于折射率的约束，无法在特定波长范围内实现完美成像。
而超材料可以通过合理设计的结构和元件，控制光的传播和折射，从而达到超分辨率的成像效果。
这种特性可以应用于医学成像、光学传感器和安防监控等领域，显著提高成像质量和定位精度。
另一方面，超材料还可以用于开发新型光学器件。
例如，超材料在红外光谱范围内表现出特异的介电常数和磁场响应，具有优秀的吸收和散射特性，可以用于开发高效率的红外探测器。
此外，超材料还可以应用于光学通信领域，通过控制光的传输特性，实现超短距离光波导器件和光电器件，提高通信速率和传输效率。
此外，超材料还可以应用于太阳能电池板的开发，提高太阳能电池的能量转换效率。
超材料在光学中的应用还远不止上述几个方面。
近年来，研究人员还取得了一系列超材料在光学领域中的新突破。
例如，通过结合金属纳米颗粒和堆叠二维材料，研究人员成功地制造出了一种具有负折射率的超材料，这种材料在光学成像和折射补偿方面具有巨大的应用潜力。
此外，研究人员还提出了一种基于碳纳米管和聚合物复合材料的超材料，可以在可见光范围内完全吸收光线，并将光能转化为热能，具有重要的太阳能热能利用潜力。
总的来说，超材料在光学中的应用前景非常广阔。
随着技术的发展和研究的深入，超材料在光学设备和光学器件方面的应用将会越来越广泛。
超材料的研究和开发有望为光学器件的性能提供新的突破，推动光学领域的创新发展。
蓝宝石材料的光学性能及其应用研究
蓝宝石材料的光学性能及其应用研究蓝宝石，即铝氧化钻石，是一种常见的宝石材料，拥有高度的光学透明度及优异的物理化学性质，因此在近几年被广泛研究并应用于光学器件、激光技术、微电子学等领域。
本文将就蓝宝石材料的光学性能及应用进展做一简要介绍。
蓝宝石材料是一种具有特殊晶体结构的材料，其晶格常数与钻石十分接近，因此具有极高的硬度和高温抗性，也可在高温或强酸强碱环境下保持稳定性。
由于蓝宝石材料光学质量好、透光性高、折射率低、温度系数小，在光学器件、激光技术、微电子学等领域中具有良好的应用前景。
一、蓝宝石的物理化学性质蓝宝石材料的化学分子式为AL2O3，其硬度为9，居于经典矿物硬度表的第二位，理论密度为3.98g/cm3。
蓝宝石通过晶体生长技术生产出来的蓝宝石晶体通常不大，因而可以应用在一些微型设备上，例如制造MEMS器件和深紫外LED。
此外，蓝宝石晶体抵御强酸、高温、高压、真空等多种恶劣环境的能力比较强。
二、蓝宝石的光学性能蓝宝石的透明度非常高，通常在UV（紫外线）到IR（红外线）波长范围内具有极高并且表现稳定的透明度，同时反射率低。
这种透明度以及对光的反射能力被广泛地利用于光学器件中，例如光学器件透镜（Linear），也可以应用在激光器和LED器件上。
三、蓝宝石的应用进展1. 蓝宝石激光器蓝宝石材料具有双折射性，且具有高光学质量（Homogeneity、refractive uniformity、特殊晶体结构），能输出近似于100%的线偏振光，能够提供高功率输出。
蓝宝石激光器可以应用在医学领域激光治疗，检测金属和塑料零件的紫外线辐射等领域。
2. 蓝宝石透镜由于蓝宝石透光性高且相对固有的物理化学性质，蓝宝石透镜在紫外线成像、光学测量等领域具有很好的应用前景。
由于蓝宝石能够将光分离为线偏振光和非线偏振光，这种性质被广泛利用于光学传感器、无线电和雷达器件等领域。
3. 蓝宝石硅制品各种个样的硅制品，包括耐磨装置、轴瓦、轴承、高性能梭子块和各种滑动零件等，使用了蓝宝石的优异硬度和高温抗性的特性。
聚氨酯材料的光学性能研究
聚氨酯材料的光学性能研究聚氨酯材料作为一种重要的功能性材料在各个领域中得到了广泛的应用。
除了其出色的力学性能和化学稳定性外，聚氨酯材料的光学性能也备受关注。
本文将围绕聚氨酯材料的光学性能展开研究，并探讨其在光学领域的应用前景。
一、聚氨酯材料的光学性质聚氨酯材料具有丰富的光学性质，包括折射率、透明度、吸收率、散射等。
这些性质直接影响着聚氨酯材料在光学器件和光学材料方面的应用。
1. 折射率聚氨酯材料的折射率是指光在聚氨酯材料中传播时的光线偏折程度。
折射率可以通过实验测量得到，并可以根据材料的化学组成和结构进行调控。
在可见光范围内，聚氨酯材料的折射率通常在1.4-1.7之间变化。
2. 透明度透明度是指聚氨酯材料对光的透过能力，也称为光传输率。
透明度高的聚氨酯材料在光学领域中具有广泛的应用前景，例如用于光学器件的透明外壳、光学涂层等。
透明度的提高可以通过优化材料的纯度和制备工艺来实现。
3. 吸收率吸收率是指聚氨酯材料对入射光吸收的程度。
在某些特定波长下，聚氨酯材料可能表现出较高的吸收率。
这种吸收行为可以应用于光敏元件的制备，例如光电池、光电探测器等。
4. 散射散射是指光在聚氨酯材料中传播时遇到颗粒或界面等不均匀结构时发生方向变化的现象。
聚氨酯材料的散射特性可以通过材料制备过程中的控制来调节。
在某些情况下，散射可以被应用于光学器件中，例如散射增强光学薄膜的制备。
二、聚氨酯材料的光学应用聚氨酯材料在光学领域中有着广泛的应用前景。
以下是几个典型的应用案例：1. 光学涂层聚氨酯材料可以制备具有特定光学性质的涂层，用于改善光学器件的光学性能。
例如，在太阳能电池板上应用聚氨酯涂层，可以提高光的吸收效率，从而提高太阳能电池的光电转换效率。
2. 光学波导聚氨酯材料的高折射率和低吸收率使其成为制备光学波导的优选材料。
通过制备聚氨酯材料的光波导结构，可以实现光信号的传输、调制和分配，广泛应用于通信和光学传感器等领域。
3. 显示器件在显示技术中，聚氨酯材料可以用于制备柔性显示器件。
二维材料的光学特性及其应用前景
二维材料的光学特性及其应用前景随着纳米科技的发展，二维材料逐渐成为研究热点，引起了学术界和工业界的广泛关注。
作为一种形态特殊且具有独特性能的材料，二维材料在光学领域的应用前景备受期待。
本文将围绕二维材料的光学特性和其潜在的应用前景展开讨论。
首先，二维材料在光学方面具有很多独特的特性。
其中，最引人注目的特性之一是二维材料的光学吸收特性。
由于其晶格结构的限制和其非常薄的纳米尺度，在可见光和红外光波段，二维材料可以表现出极高的吸收率。
这使得二维材料在太阳能电池、光催化和光探测等领域具有巨大的潜力。
同时，由于其吸收率高且能量损失小，二维材料还可以用于制造高效的光吸收器件和光传感器。
其次，二维材料的光学特性还包括荧光和复发射特性。
二维材料在宽光谱范围内具有独特的发射光谱，并且其荧光光谱可以通过外界环境的改变而发生明显的变化。
这一特性使得二维材料可以用于制造高灵敏度的传感器和荧光探针。
此外，由于二维材料发光的低维效应，其发射光谱可以通过控制其形变和晶体结构来调控，为光学器件的设计和制造提供了极大的灵活性。
此外，二维材料还具有可调控的折射率和色散特性。
由于二维材料晶格的限制，其折射率可以通过改变材料的形变和外界环境的影响进行调整。
这使二维材料在光学透镜、波导、光纤等器件中具有广泛的应用前景。
同时，二维材料还呈现出独特的色散行为，即不同波长光的折射率存在差异。
这一特性可以用于制造色散元件、色彩滤光器和光学相位调制器等光学器件。
在应用方面，二维材料有着广泛的前景。
首先，在能源领域，二维材料可应用于太阳能电池、光催化和光热传感器等领域。
利用二维材料高吸收率的特性，可以提高太阳能电池的能量转换效率并降低制作成本。
此外，在光催化领域，二维材料可以作为催化剂载体，提高光催化材料的效能。
在生物医学领域，二维材料的荧光和特殊表面性质被广泛利用于生物传感器、生物成像和药物传递等方面。
此外，二维材料还可应用于纳米光子学、超材料、光子晶体以及量子光学等领域，推动光学器件的研发和创新。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
光学材料的研究现状及应用 光学材料的研究现状及应用 姓名: 学号: 学院班级: 发光材料已成为人们日常生活中不可缺少的材料,被广泛地用在各种显示、照明与医疗等领域,如电视屏幕、电脑显示器、X射线透射仪等,显微镜、望远镜、经纬仪、摄像机等各种光学仪器,核心部分都就是由光学材料制造的光学零件。目前发光材料主要就是无机发光材料,从形态上分,有粉末状多晶、薄膜与单晶等。
一、引言 光充满着整个宇宙,各种星体都在发光:远红外光、红外光、可见光、紫外光,以及X射线等。人类生活在光的世界里,白天靠日光,黑夜靠灯光,夜间还要靠星光。要利用光,就要创造工具,就要有制造工具的材料—光学材料。 自然中存在一些天然光学材料:我国的夜明珠、发光壁;印度的蛇眼石、叙利亚的孔雀暖玉等。这些材料具有奇异的发光现象,能在无光环境下放出各种色泽的晶莹光辉。由于这些光学材料稀有,被视为人间珍宝,成为权力与财富的象征。春秋战国时期,墨子就研究光的传播规律,出现了最古老的光学材料—青铜反光镜。17世纪,瑞士人纪南熔制出光学玻璃,主要用于天文望远镜;随后,欧洲出现了望远镜与三色棱镜,人造光学玻璃成为主要光学材料。20世纪初,以望远镜、显微镜、光谱仪以及物理光学仪器四大类为主体,建立了光学工业。 光学材料就是传输光线的材料,这些材料以折射、反射与透射的方式,改变光线的方向、强度与位相,使光线按预定要求与路径传输,也可吸收或透过一定波长范围的光线而改变光线的光谱成分。 光学材料包括光纤材料、发光材料、红外材料、激光材料与光色材料等。
二、研究现状及主要应用领域 1、发光材料 发光就是物质将某种方式吸收的能量转化为光向外辐射的过程,就是热辐射外另一种能量辐射现象。光子就是电子在受激高能态返回低能态时发出的,当发出光子能量在1、8-3、1eV时,便就是可见光。而材料发光所需能量可从较高能量的电磁辐射(如紫外光)中得到,也可从高能电子或热能、机械能与化学能中得到。 光学材料的研究现状及应用 发光材料就是指吸收光照,然后转化为光的材料。发光材料的晶格要具有结构缺陷或杂质缺陷,材料才具有发光性能。结构缺陷就是晶格间的空位等晶格缺陷,由其引起的发光称为自激活发光,所以制备发光材料采用合适的基质十分重要。如果在基质材料中有选择地掺入微量杂质在晶格中形成杂质缺陷,由其引起的发光叫激活发光,掺入的微量杂质一般都充当发光中心,称为激活剂。我们实际应用的发光材料大多就是激活型发光材料。 根据发光类型,可以把发光材料分为光致发光材料、阴极射线发光材料、电致发光材料、X射线发光材料、发光二极管等。
1、1光致发光材料 发光就就是物质内部以某种方式吸收能量以后,以热辐射以外的光辐射形式发射出多余的能量的过程。用光激发材料而产生的发光现象,称为光致发光。光致发光材料一个主要的应用领域就是照明光源,包括低压汞灯、高压汞灯、彩色荧光灯、三基色灯与紫外灯等。其另一个重要的应用领域就是等离子体显示。光致发光粉就是制作发光油墨、发光涂料、发光塑料、发光印花浆的理想材料。光致发光材料在安全方面上的应用就是其最为普遍的。在安全方面,光致发光材料可用作安全出口指示标记、撤离标记等。其次用光致发光材料制作精美产品,一些不属安全标志的产品,T恤衫、宣传品、儿童玩具、小标签等可以利用光致发光材料进行装饰印刷。
1、2阴极射线发光材料 阴极射线发光就是在真空中从阴极出来的电子经加速后轰击荧光屏所发出的光。所以发光区域只局限于电子所轰击的区域附近。又由于电子的能量在几千电子伏以上,所以除发光以外,还产生X射线。X射线对人体有害,因而在显示屏的玻璃中常添加一些重金属(如Pb),以吸收在电子轰击下荧光屏所产生的X射线。阴极射线发光就是继发光二极管、无机电致发光、有机电致发光之后的第四种发光形式。这就是一类在阴极射线激发下能发光的材料。用电子束激发时,其电子能量通常在几千电子伏特以上甚至几万电子伏特,而光致发光时,紫外线光子能量仅5-6eV甚至更低,而光致发光材料在电子束激发下都能发光,甚至有些材料没有光致发光,但却有阴极射线发光。 阴极射线发光材料一般用于电子束管用荧光粉,它就是发光材料中产量仅次于灯用荧光粉的一种产量较大的荧光粉。它除用于电视、雷达、示波器、计算机终端显示的荧光屏之外,还用于商用机器、光学字体辨认、照相排版、医学电子仪器、飞机驾驶舱表盘等。
1、3 电致发光材料 电致发光(电场发光,EL)就是指电流通过物质时或物质处于强电场下发光的光学材料的研究现状及应用 现象,也就就是电能转换为光能的现象,在消费品生产中有时被称为冷光。具有这种性能的物质可作为一种电控发光器件。一般它们就是固体元件,具有响应速度快、亮度高、视角广的特点,同时又具有易加工的特点,可制成薄型的、平面的、甚至就是柔性的发光器件。目前电致发光的研究方向主要为有机材料的应用。 商业领域:主要应用在POS机与ATM机、复印机、自动售货机、游戏机、公用电话亭、加油站、打卡机、门禁系统、电子秤等产品与设备的显示屏。 消费类电子产品:主要应用有装饰用品(软屏)与灯具、各类音响设备、计算器、数码相机、数码摄像机、便携式DVD、便携式电视机、电子钟表、掌上游戏机、各种家用电器(OLED电视)等产品的显示屏。 工业应用场合:主要应用有各类仪器仪表、手持设备等的显示屏。 通信领域;主要应用有3G手机、各类可视对讲系统(可视电话)、移动网络终端、e-book(电子图书)等产品的显示屏。 交通领域:主要应用有GPS、车载音响、车载电话、飞机仪表与设备等各种指示标志性的显示屏。如微显示器,这种技术最早用于战斗机飞行员,现在的穿戴式电脑也用它。有了它,移动设备就不再受显示器体积大、耗电多的限制。
1、4发光二极管材料 发光二极管就是辐射光的半导体二极管,施加正向电压时,通过pn结分别把n区电子注入p区,p区空穴注入n区,电子与空穴复合发光,把电能直接转换成光能。 发光二极管与器件已实现红、橙、黄、绿、青、蓝、紫七彩色的生产与应用,并拓展到近红外与近紫外范围,如发红光的GaAsP,发绿光的Gap等。发光二极管的发光效率也提高上千倍。使用GaN基材料的二极管,可发出高亮度的白光,在20mA的电流下,发光强度达到2Cd,能作为强光源使用。 发光二极管也可做成指示器与数字显示器,用于计算机、广告、家用电器、车辆、交通信号等仪器仪表的显示中。
1、5 X射线激发发光材料 在X射线照射下,发光材料可发生康普顿效应,也可吸收X射线,它们都可产生高速光电子。光电子又经过非弹性碰撞,产生下一代电子。当这些电子的能量接近发光跃迁所需能量时,就可发出光。 X射线发光材料可使X光转换为可见光,并显示成像。它可将X射线透过人体或物体后所形成的X射线潜像转换成可见图像,既可用肉眼观察,也可用胶片照相,还可用光电器件将它转换成电信号后再处理。主要用于X射线远视及照相还有由X射线像增强器与电视组成的X射线显示系统,X射线扫描及计算机配合
组成断层分析系统也就就是常说的CT系统。 光学材料的研究现状及应用 2、红外光学材料 红外材料就是指能透过红外线,并对不同波长红外线具有不同透光率、折射率及色散的材料。红晶体及半导体晶体。 红外材料的用途、红外光学材料主要应用于以下方面: 辐射测量、光谱辐射测量:如非接触温度测量、农业、渔业、地面勘察,探测焊接缺陷,微重力下热流过程研究; 对能量辐射物的搜索与跟踪,如宇航装置导航,火箭、飞机预警,遥控引爆管等; 制造红外成像器件,夜视仪器、红外显微镜等;用于红外光学系统中的窗口、整流罩、透镜棱镜、滤光片等,可用于军事上的伪装识别,半导体元件与集成电路的质量检查等; 通信与遥控:宇宙飞船之间进行视频与音频传输,海洋、陆地、空中目标的距离与速度测量,这种红外通信比其她通信(如无线电通讯)抗干扰性好,也不干扰其她信息,保密性好,而且在大气中传杨,波长愈长,损耗衰减愈小外材料主要包括碱卤化合物晶体、碱土-卤族化合物晶体、氧化物晶体、无机盐。
3、固体激光材料 用一个光子去激发位于高能级的电子或离子,使之放出光子,受激发射产生的光就就是激光。如果使材料中多数能发生受激辐射的原子或离子都处于激发状态,再用外界光感应,使所有处于激发状态的原子与离子几乎同时产生受激辐射而回到低能态,将发出具有强大能量密度的光束。 激光材料:激光系统最重要的就是激光工作物质,分为固体、液体与气体激光工作物质。 固体激光器就是最重要的一种,不但激活离子密度大,振荡频带宽,能产生谱
线窄的光脉冲而且具有良好的机械性能与稳定的化学性能。 晶体激光材料:绝大部分激光晶体就是含激活离子的荧光晶体,按照晶体组成可分为掺杂型激光晶体与自激活激光晶体两类,前者占现有激光晶体的绝大部分。 红宝石激光器发射的波长为可见红光,很容易进行探测与定量测量,在激光器的基础研究、强光光学研究、激光光谱研究、激光全息技术、激光雷达与测距方面有广泛应用。 半导体激光材料:受激辐射的激发方式主要有三种;光辐照、电子轰击与向p-n结注入电子,其中pn结注入电子就是半导体产生激光的重要方式。 半导体激光器就是固体激光器中重要的一类,又称激光二级管,它就是利用少数载流子注入产生受激发射的器件。 光学材料的研究现状及应用 4、光色材料 材料受光照射着色,停止光照射后又可逆地褪色,这一特性称为材料的光色现象。具有光色现象的材料称为光色材料。光学材料很重要的一个应用就就是光学玻璃。 光色玻璃中含有卤化银的玻璃就是一种典型的光色材料。它就是以普通的碱金属硼硅酸盐玻璃的成分为基础,加入少量卤化银,如AgI、AgCl、AgBr或混合物作为感光剂,再加入极微量的敏化剂(如As、Se、Cu、Sb的氧化物)制成。 光色玻璃的性能可根据需要进行调节。改变光色玻璃中卤素离子的种类与含量,可调节使光色玻璃由透明变暗所需辐照光的波长范围,如仅含AgCl晶体的光色玻璃的光谱灵敏范围为紫外光到紫光;如含AgCl与AgBr晶体,则其灵敏范围为紫外光到蓝绿光区域。控制光色玻璃制备中的热处理温度与时间,可控制玻璃中析出的卤化银颗粒大小,也可调节光色玻璃的光色性能。
三、讨论与展望 我国的发光材料经历了由进口——使用进口原料实现半国产化——独立研制、独立生产——与国外同步发展,配方中普遍应用稀土的规模化生产四个阶段。超长余辉夜光粉就是国内最先研制成功的特种发光材料,该材料属于蓄光性无机颜料,可以以1O 一25的比例掺人不同材质中,其主要特点就是每次吸收普通光线两小时后发出强江,持续发光14小时,无毒害无放射性,而耐1200`C高温,价格低廉。近年来,以超长余辉夜光粉作为原料研究与开发新产品以及利用超长余辉夜光粉的防伪功能保护著名商标。成为众多科研单位与经营者的有力手段,这一点从中国专利局的馆藏文献中可得到证明。致力于特种发光材料的研究与开发有着广阔的市场前景与应用前景,其发展历程必然将由原来的旧配方、老工艺、高成本生产逐步转化为新配方与先进的生产工艺,以至投资降低,成本降低,且产品性能提高销售价格合理,市场竞争力加强。特种发光材料生产必将成为一支独立的行业新军,在国民经济建设中发挥积极的作用。 光色材料与热色材料作为一种色性材料, 有着其独特的地位及广阔的应用前景。而无机色性材料由于易于合成, 可逆性好, 耐侯性强, 成本低廉, 起着有机色性材料不可替代的作用。其变色机理及合成的研究正在得到人们的普遍重视。目前的几个研究趋势值得注意:一就是如何提高这两种色性材料的应答灵敏度, 能够人为控制所制得的色性材料应答时间、变色温度及其它特性。二就是如何开发出性能优异的无银或微银的色性材料, 以满足大工业生产的紧迫需要, 例如如何才能生产出市场迫切需要的低成本大平面的平板变色玻璃。三就是如何进一步开发出具备实用价值的新型色性材料, 譬如热色广告板, 儿童玩具等四就是如何将无机色性材料与高分子材料结合起来使用, 制造出具有特殊用途的功能材料。