硒化锌（ZnSe）透镜的等级分类与应用指南

我们都知道，硒化锌具有0.6-16μm优秀的透光度，硒化锌透镜经常作为生物医学和军事应用的准直器发挥着巨大的作用；同时，硒化锌（ZnSe）还是一种重要的红外光学材料，广泛应用于CO₂激光系统、红外热成像和光谱分析等领域。不同应用场景对ZnSe透镜的材料纯度、光学性能和缺陷控制有不同要求，因此ZnSe透镜通常根据其等级进行分类。

（激埃特原创图）

1. 硒化锌透镜的等级分类

(1) 普通级（Commercial Grade）

常规的硒化锌透镜材料纯度较低，可能存在少量杂质（如未反应的Zn或Se单质），在可见光波段可能呈现轻微雾状或浅黄色，表面粗糙度较高（Ra ≤ 50Å），可能存在微小气泡或夹杂物，多应用于低功率CO₂激光器（<500W）、 工业红外测温窗口、普通红外光学系统。  

(2) 光学级（Optical Grade）

光学级硒化锌高纯度（≥99.995%），透光性优异，尤其在8~12μm红外波段， 缺陷较少（气泡/夹杂物尺寸≤0.1mm，数量稀少），表面抛光精度高（Ra ≤ 20Å），多用于中高功率激光系统（CO₂激光切割/雕刻机）、红外热成像镜头、傅里叶变换红外光谱仪（FTIR）。  

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(3) 精密级（Precision Grade）

精密级硒化锌具有超低吸收/散射损失（吸收系数<0.0005 cm⁻¹ @10.6μm），几乎无可见缺陷（符合MIL-O-13830或ISO 10110标准），表面面型精度达λ/4~λ/10（@633nm），广泛用于高功率激光系统（医疗激光、国防激光器）、航天级红外光学、精密光电传感器。  

2. 镀膜类型及其影响

ZnSe透镜的镀膜类型直接影响其光学性能和耐用性，常见的镀膜包括：  

增透膜（AR Coating）：针对特定波长（如10.6μm CO₂激光或3~5μm中波红外）优化，减少反射损失。  

硬质保护膜（Durable Coating）：提高表面硬度，防止划伤，适用于工业或户外环境。  

无镀膜（Uncoated）：用户可自行定制镀膜，但需注意ZnSe易潮解，需干燥储存。  

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3. 特殊用途等级

某些应用场景对ZnSe透镜有更严格的要求，因此衍生出以下特殊等级：  

激光损伤阈值（LIDT）认证级：通过ISO 21254等标准测试，标注激光损伤阈值（如5 J/cm² @10.6μm, 100ns脉冲），适用于超高功率激光器（千瓦级工业激光）。  

低应力双折射级：应力双折射<5 nm/cm，适用于偏振敏感系统（如干涉仪）。  

4. 选型建议  

在选择ZnSe透镜时，需综合考虑以下因素：  

激光功率：低功率（<200W）：普通级即可。  

  高功率（>1kW）：需选择精密级+高LIDT镀膜。  

工作波段：  

  远红外（8~12μm）：优先光学级或更高。  

  可见光/近红外：ZnSe不常用（可考虑ZnS或Ge替代）。  

环境适应性：  

潮湿或多尘环境：建议硬质镀膜+密封保护。  

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5. 使用与维护注意事项

避免机械冲击：ZnSe硬度较低（莫氏2.5~3），易划伤，需小心取放。  

防潮储存：长期暴露在湿气中会导致表面雾化，建议存放在干燥环境中。  

清洁方法：使用无水乙醇或丙酮轻柔擦拭，禁用硬物刮擦。  

硒化锌（ZnSe）透镜的等级直接影响其光学性能和适用场景。普通级适用于低端工业应用，光学级适用于大多数激光和红外系统，而精密级则用于高精度或高功率激光设备。选择合适的镀膜和等级可显著提升系统性能，延长透镜寿命。用户应根据具体需求（如激光功率、工作环境等）选择最合适的ZnSe透镜。