锗的物理性质

锗是一种具有高熔点、高硬度、低导电性、高抗腐蚀性的金属元素。

锗的原子序数为32,原子量为72.64。

锗在常温下为银白色固体，在高温下易被氧化。

由于其高熔点和高硬度,锗在制造红外光学元件时具有优异的性能。

锗作为红外光学元件的特点

锗是一种最常用的红外材料，既可用于长波红外波段又可用于中波红外波段。

在LWIR波段，它类似于可见光波段中消色差透镜中的冕牌或正元件；

在MWIR波段，它类似于可见光波段中消色差透镜中的火石或负元件；

双色红外波段作用不同的主要原因在于它在两个波段中的色散特性差异。

锗作为红外光学元件有两个显著特点：

1.折射率高且随波长、温度变化小

在光学上有两个好处:

一是对某一焦距而言,材料的折射率高,则透镜的曲率小,这对加工工艺和减少畸变都有好处;

二是折射率高,降低了透镜厚度变化的灵敏性。

2.吸收系数低。这是作透镜和窗口的基本要求。

锗的制备方法

锗的制备方法主要包括热还原法、电解法、区域熔炼法和外延法等。其中，热还原法是最常用的制备方法之一。

在该方法中，锗以氧化物或氯化的形式与金属还原剂在高温下反应,从而得到金属锗。

此外，区域熔炼法和外延法也被广泛应用于制备高纯度锗。

锗单晶的常用制备方法主要有直拉法和布里奇曼法。

后者又包括水平布里奇曼、垂直布里奇曼和垂直梯度凝固法，另外的生长方法还有热交换法、定向结晶法等。

目前世界上应用范围较广的主要是直拉法和垂直梯度凝固法。

锗在红外光学中的应用

1.锗在红外光学透镜中的应用

(1)锗单晶透镜

(2)锗多晶透镜

2.锗在红外光学窗口中的应用

(1)高透过率窗口

(2)抗腐蚀窗口

3.锗在红外光谱仪中的应用

(1)光导纤维光谱仪

(2)红外光谱仪的分束器与转向镜

4.锗在其他红外光学应用中的潜力

(1)红外探测器阵列与光谱仪

(2)太赫兹波段应用潜力