光学材料
光学材料とは、可視光線、赤外線、または紫外線に対して透明な固体物質である。これらは光ビームを再方向付け、修正、または変換するために用いられる。1960年代のレーザー発明以前、光学材料は基本的に光学ガラスを指していた。近年では、主に軍事用途に使用される赤外線光学材料、結晶、低膨張材料が光学分野において極めて重要な位置を占めるようになった。本節では、それらの光学特性、熱特性、化学特性、機械的特性を体系的に提示し、潜在的なデバイス応用について紹介する。
光学ガラス
光学ガラスは、科学と産業において重要な役割を果たしています。プリズム、レンズ、その他の光学部品に加工され、光線の方向を変えたり、方向を変えたりすることができます。ガラス製造の歴史は古く、伝統的なシングルバッチプロセス、つまりデイタンク法に始まります。現在では、光学ガラスを大量生産するための連続タンク法が改良されています。ガラスの基本構造は非晶質材料である二酸化ケイ素の溶融物です。この溶融物は、結晶構造を形成せずに固体に固化するように冷却されます。光学ガラスは、化学組成、溶解プロセス、そして仕上げ方法によってその特性を獲得します。特定の光学特性を得るためには、しばしば化学組成を選択する必要がありますが、その結果、最適な耐薬品性が得られない製品も出てきます。
低膨張材料
フューズドシリカ、Zerodur、Pyrex、VYCORブランドのガラスなどの材料は、共通して低い熱膨張係数（CTE）という特性を備えています。また、化学的に安定しており、機械的強度が高く、研磨も容易です。これらの材料は、温度安定性、熱衝撃、または化学的侵食に対する耐性が重視される用途に適しています。
IR材料
IR領域は0.8 μmから40 μmの範囲ですが、ここでは図1に示す深部大気吸収帯とそれに対応する吸収分子の存在により、2つの重要な波長域で透過可能なIR材料について言及します。1つは3 μmから5 μmの中IR領域、もう1つはより重要な8 μmから12 μmの領域です。
図1: 大気の吸収帯と対応する吸収分子