光学材料的分类、特性及应用前景分析

# 光学材料的分类、特性及应用前景分析
- 光纤材料
  - 导光原理
    - 全内反射机制
      - 入射角大于临界角
      - 反射与折射的关系
    - 折射率梯度
      - 核心>包层
      - 折射率的分布对光传播的影响
    - 模式理论
      - 单模
        - 芯径(8-10μm)
        - 小型化应用
      - 多模
        - 芯径(50-62.5μm)
        - 大带宽应用
  - 特性
    - 低传输损耗
      - <0.2dB/km
    - 高带宽
      - THz级
    - 抗电磁干扰
      - 适用于复杂环境
    - 小尺寸
      - 直径125-250μm
  - 材料分类
    - 按折射率分布
      - 阶跃型
      - 渐变型
    - 按传输模式
      - 单模
      - 多模
    - 按材料类型
      - 石英玻璃
        - 高纯度SiO₂
      - 多组分玻璃
        - 掺杂Ge/B
      - 塑料光纤
        - PMMA芯
- 光纤应用
  - 通信领域
    - 海底光缆
      - 中继距离(500km)
    - 数据中心
      - 互连速度(100Gbps)
    - FTTH
      - 基于GPON技术
  - 传感应用
    - 温度传感
      - 精度(±0.1℃)
    - 压力传感
      - 深海(10000m)
    - 振动传感
      - 纳米级检测
    - 化学传感
      - pH/气体检测
  - 医疗应用
    - 内窥镜
      - 直径(<3mm)
    - 光动力治疗
      - 激光波长(630nm)
    - 激光手术
      - 使用准分子激光
- 光致变色材料
  - 变色机理
    - 光异构化
      - 例：螺吡喃
    - 质子转移
      - 例：水杨醛类
    - 氧化还原
      - 例：钨酸盐
  - 材料体系
    - 有机材料
      - 螺吡喃
        - 疲劳寿命(100次)
      - 二芳基乙烯
        - 循环次数(10⁵次)
    - 无机材料
      - 银卤化物
        - AgCl/AgBr
      - 过渡金属氧化物
        - VO₂
  - 应用场景
    - 智能窗
      - 响应时间(<60s)
    - 防眩后视镜
      - 反射率调节(70-20%)
    - 光存储
      - 超高密度的存储技术
- 红外材料
  - 特性参数
    - 波段划分
      - 近红外
      - 中红外
      - 远红外
    - 透过率
      - >90%@3-5μm
    - 热膨胀系数
      - <5×10⁻⁶/K
  - 透射材料
    - 硫化锌
      - 适用于8-14μm窗口
    - 硒化锌
      - CO₂激光透镜
    - 锗单晶
      - 折射率(4.0)
  - 探测材料
    - HgCdTe
      - 工作温度(77K)
    - 量子阱红外探测器
      - QWIP技术
    - 非制冷氧化钒
      - VOx材料
- 发光材料
  - 发光机制
    - 荧光
      - 纳秒级衰减
    - 磷光
      - 毫秒级衰减
    - 上转换发光
      - 反斯托克斯过程
  - 典型