1. 鍺

        鍺是最常用的紅外材料，既用于LWIR波段，又用于MWIR波段。在LWIR波段，它是消色差雙透鏡中的冕牌或正元件；在MWIR波段，它是消色差雙透鏡中的火石或負(fù)元件。這種變化來源于它在兩個波段中的色散特性差異。在MWIR波段，鍺很接近它的低吸收波段，它的折射率變化很快，進而導(dǎo)致較大的色散。這使它適宜于用作消色差雙透鏡中的負(fù)光焦度元件。

        就鍺的光學(xué)特性而言，有兩個參數(shù)很重要。首先，鍺的折射率略大于4.0 ，這意味著小失高曲面是合理的。較高的折射率有利降低像差，這對設(shè)計是十分有利的。另一個重要參數(shù)是dn/dt，即折射率隨溫度的變化。鍺的dn/dt是0.000396/℃。這是一個很大的值，在與BK7普通玻璃相比較時尤其如此，普通玻璃的dn/dt僅為0.00000360/℃。這可能產(chǎn)生隨溫度變化的大焦移。

        鍺是一種晶體材料，可以以多晶或單晶方式生長。由于生產(chǎn)和提煉過程的不同，單晶鍺比多晶鍺更昂貴。20世紀(jì)70年代和80年代，關(guān)于高性能熱成像系統(tǒng)中單晶鍺的相對需求存在很多疑惑。大體上講，歐洲設(shè)計師指定單晶材料，而美國一般訂購多晶材料。20世紀(jì)80年代中后期的研究表明，多晶鍺確實存在較大的折射率不均勻性，這主要由顆粒邊界處的雜質(zhì)造成。而且，如果材料位于或接近中間像面，則這些雜質(zhì)會被成像到FPA上，因此，單晶鍺成為首選。幸運的是，材料制造業(yè)的最新發(fā)展已縮短了成本上的差距，大部分光學(xué)廠使用單晶鍺。在高溫下，鍺變得易于吸收，200℃時透射比接近于零。

        單晶鍺的折射率不均勻性為0.00005～0.0001，多晶鍺的折射率不均勻性為0.0001～0.00015。對于光學(xué)應(yīng)用，通常以Ωcm為單位指定鍺的電阻系數(shù)，普通接受的電阻系數(shù)值為整個毛坯5～40Ωcm。單晶區(qū)域內(nèi)的電阻系數(shù)沿徑向緩慢變化，而多晶區(qū)域的電阻系數(shù)則變化迅速。

鍺具有變成碎屑的脆性。在光學(xué)加工、鍍膜和裝配過程中必須格外小心，因為對鍺元件邊緣的不合理敲打會導(dǎo)致碎屑的剝落。因此，經(jīng)常使用半適應(yīng)性的粘接材料將鍺元件裝入鏡筒中。

2.硅

        硅也是與鍺很類似的晶體材料，主要用于3～5um的MWIR波段，因為在8～12um的LMIR波段存在吸收。硅的折射率比鍺略低（硅為3.4255，鍺為4.0243），但折射率仍然很大，有利于像差的控制。另外，硅的色散也相對較低，硅可以用金剛石車削方法進行加工，但硅中的碳會和金剛石中的碳起反應(yīng)，導(dǎo)致刀具壽命的縮短和成本的提高。

3.硫化鋅

        硫化鋅是MWIR波段和LMIR波段常用的材料。雖然它的外外觀變化很大，但一般呈現(xiàn)銹黃色，對可見光半透明。生產(chǎn)硫化鋅的最普通工藝被稱為化學(xué)氣相沉積（CVD）。如果硫化鋅經(jīng)熱壓（HIP）而成，則可將它做成如水一樣透明。雖然只有幾家制作商銷售透明硫化鋅，但是最普通的商售透明硫化鋅，可用于從可見光到LMIR波段的多光譜窗口和透鏡。

4.硒化鋅

        化鋅在很多方面與硫化鋅類似，折射率比硫化鋅略高，但結(jié)構(gòu)不如硫化鋅牢固。因此，考慮到環(huán)境耐久性，有時將一薄層硫化鋅沉積到厚的硒化鋅基底上。與硫化鋅相比，硒化鋅最顯著的優(yōu)點是吸收系數(shù)極小，所以硒化鋅通常應(yīng)用于高能二氧化碳激光系統(tǒng)中。

5.AMTIRⅠ和AMTIRⅢ

        AMTIRⅠ和AMTIRⅢ是由鍺、砷和硒以近33:12:55的比例生產(chǎn)出來的玻璃質(zhì)材料。AMTIR族材料從近紅外波段就開始透過。因此，AMTIR材料可以透過深暗紅色光，AMTIR的dn/dt大約是鍺的25%，這對解決熱離焦問題很有幫助。

6.氟化鎂

        氟化鎂是另外一種晶體材料。由于它的晶體結(jié)構(gòu)，可透射從紫外（UV）到MWIR的光譜段。氟化鎂可用晶體生長或“熱壓”的方法制造。在后一工藝方法中，材料的精細(xì)粉末經(jīng)受高溫和高壓，其方法類似于粉末金屬處理技術(shù)，所生成的乳狀玻璃質(zhì)材料在MWIR波段透射情況良好。然而請注意，可能存在一定的散射，造成對比度的下降和軸外的雜散光問題。幸運的是，由于微粒散射與波長的四次方長反比，因此可見光下的乳狀外觀在5um處會減少2的4次方即16倍。

7.藍寶石

        藍寶石是一種極其堅硬的材料（硬度值為2000努普，而鉆石為7000努普），可透射從遠(yuǎn)UV到MWIR波段的光。藍寶石的獨特特性是在高溫下具有很低的輻射率。這意味著高溫下這種材料的輻射比其他材料少得多，因此可將藍寶石用于經(jīng)受高溫的箱體窗口，尤其是紅外波段窗口。藍寶石的另一個應(yīng)用是作為超音速運載工具的保護窗口，在這種系統(tǒng)中窗口加熱是一個重要問題。藍寶石主要缺點是硬度較高，使光學(xué)加工變得困難、耗時而且成本很高。另一種與之有關(guān)的材料為尖晶石。尖晶石在效果上類似于熱壓藍寶石，可以替代藍寶石使用。尖晶石具有很高的色散。

8三硫化砷

        三硫化砷是另外一種有時用于MWIR波段和LMIR波段的材料。它呈現(xiàn)深紅色外觀，價格十分昂貴。

9.其它可行材料

        有許多適用于從深紫外到中波紅外波段的其它材料，如氟化鈣、氟化鋇、氟化鈣、氟化鋰、溴化鋰等。其色散特性可使其用于更寬的光譜范圍，從近紅外到中紅外甚至到遠(yuǎn)紅外。這些材料中有許多具有不良特性，尤其是吸潮性。

通常，紅外材料如鍺、硅、硫化鋅和硒化鋅的光學(xué)加工方法類似于玻璃光學(xué)材料。有些晶體材料具有吸潮性，給光學(xué)加工帶來一些問題，這些材料需要適當(dāng)鍍膜以避免潮氣的破壞，其鏡筒經(jīng)常需要干燥氮氣凈化。紅外材料通常具有很高的折射率，需要鍍減反射膜，否則，系統(tǒng)的透射比會很低。