• 光学介质材料： 可用于传输光线的材料，其表征为光线经过材料发生折射，反射，相位变化或者偏振态变化，通过吸收或散射改变光线强度或者光谱成分等，通常用于制作透镜，棱镜，反射镜，偏振器，窗口片等。
• 光学纤维： 一种新型的可用于传输信息，能量的材料，光学纤维（optical fiber）是指用于传导光的人造纤维。 又称光导纤维，简称光纤。 基本结构是圆柱形的细长丝，直径在1 μm~1000 μm之间。 制造光纤的材料最常用的是二氧化硅（石英），也有用多组分玻璃或有机玻璃等。
• 光学薄膜： 经过特殊工艺使其附在光学元件表面，可提示光学性能或者特定功能的薄膜材料。 比如增透膜和滤光膜。
• 其他材料： 比如自身发光材料，激发材料，染色材料，激光晶体材料，光信息存储材料等。

不管那种光学材料，通常都会从如下主要参数去考量其性能：

• 光学参数： 折射率，阿贝数，透射率，反射率
• 物理特性： 硬度，形变，气泡度，泊松比

• 温度特性： 热膨胀系数，折射率VS温度

光学玻璃相比普通玻璃在物理和化学特性上更优，机械强调高，化学稳定性好，热膨胀系数低，熔点高，透过率高，均匀性好，气泡度低等。 其由硅、钠、铅、硼、磷、铝等元素的氧化物按照一定配方高温熔融后冷却得到，有以SiO₂为主的硅酸盐玻璃，B₂O₃为主的硼酸盐玻璃，P₂O₅为主的磷酸盐玻璃等，通常还会增加其他成分改善光学性能，比如增加氧化铝增加机械强调和稳定性，氧化铅增加折射率，氧化钠降低熔点等。

国家标准中按照阿贝数分类： 冕牌玻璃（阿贝数≥50）用字母K表示，火石玻璃（阿贝数＜50）用字母F表示，还会用Q（轻），Z（重），T（特殊）以及化学元素符号加前缀，数字加后缀进行区分，比如K9(冕牌玻璃)，BaF11(钡火石)。

具体分类参见GB 903/T-1987。 Zemax可以查看所有材料的阿贝数及折射率。

阿贝数（相对色散）定义：

• D光： 黄光，589.3nm（钠光谱中的D线），对应折射率为 n_D。

• d光： 黄光，587.7nm（氦光谱中的d线），对应折射率为 n_d。

• F光： 青光，486.1nm（氢光谱中的f线），对应折射率为 n_F。

• C光： 红光，656.3nm（氢光谱中的c线），对应折射率为 n_C。

折射率特性一般以夫琅和费特征谱线的折射率表示，F光和C光位于人眼灵敏区域的两端，D光，d光位于中间接近人眼最敏感谱线555 nm。 阿贝数越大，表示不同波长折射率差越小，色散越小； 阿贝数越小，表示不同波长折射率差越大，色散越大。

随着激光激光技术发展，输出波长很多不在夫琅和费谱线中，因此光学玻璃对应折射率随波长变化色散公式进行插值得到相应波长的折射率，有几种方式：

柯西方程主要针对折射率与真空中入射光的波长的关系。

塞尔米方程式是描述透明介质中折射率和波长的经验关系式，主要在可见光及红外光谱区域能得到较好的精度。

Zemax中可以查看各种玻璃的参数，包括透过率、阿贝数、热数据等，如透过率：

光学晶体具有规则的集合多面体形状，由晶格构造的固体，其内部具有均一性，各向异性，稳定性特点。 晶体材料分天然和人工生长，天然晶体较少，一般在玻璃材料满足不了的情况下才会考虑，往往用于紫外、红外、非线性等应用。

• 光谱透过范围宽，尤其在中远红外有较高的透过率。

• 折射率大，色散大。

• 熔点高，热稳定性好，用于高温场合。

• 双折射特性，适合偏振光学应用。

• 吸收率各向异性，入射光偏振方向不同，光谱吸收率不同，由此导致多色性，不同方向观看呈现不同颜色。

• 人工生长难度大。

• 尺寸受限。

• 价格昂贵。

   

光学塑料是有机高分子聚合物，具有一定的光学特性，机械特性和化学特性，在眼镜片，照相机镜头，手机摄像镜头，DVD读取光头等设备使用较多。

• 容易加工，可塑造强，成本低。

• 耐冲击强度高，基本比光学玻璃强10倍，扛撞击和跌落。

• 相对密度小，质量轻。

• 抗温度骤变能力强，温度骤然变化，其系能变化小。

• 热膨胀系数大。

• 导热性耐热性差，易变形。

• 易与有机溶剂反应。

• 不耐磨。

• 较强的吸水性。

• 折射率和色散小，应用场景受限。

了解不同种类光学材料的性质，有助于我们挑选符合要求的光学元件，而同种类别下的各种材料又有些许差异，下一讲我们讲一些常用的光学材料的性质。