3、光学材料热特性：常用光学玻璃的dn/dt数据库、红外材料（Ge、Si、ZnSe、ZnS、硫系玻璃）的热光学特性、塑料光学材料的热特性。

做无热化设计，说白了就是在跟温度打仗。你辛辛苦苦把像差校正好了，温度一变，焦面跑了，系统糊了。这时候，材料的热特性就是你的弹药库。

我个人习惯，拿到一个无热化项目，第一件事不是跑优化，而是先把材料库翻一遍。看看手里有什么牌，再决定怎么打。这一章，我们就来盘点一下这些“牌”——玻璃、红外材料、塑料，它们各自的热脾气。

3.1 光学玻璃的dn/dt：从数据库到实战

玻璃的折射率随温度变化，这个参数叫dn/dt。单位是10⁻⁶/℃。正数表示温度升高，折射率变大；负数则相反。

你可能会问：为什么有的玻璃dn/dt是正的，有的是负的？这跟玻璃的配方和结构有关。简单说，密度变化和电子极化率变化在打架。谁打赢了，dn/dt的符号就听谁的。

常用的玻璃库，比如Schott、Ohara、Hoya，都会提供dn/dt数据。但要注意，他们给的是相对空气的dn/dt，不是绝对的。设计时直接用就行。

我整理了一份常用玻璃的dn/dt参考值，你设计时可以直接查：

3.2 红外材料的热光学特性：Ge、Si、ZnSe、ZnS、硫系玻璃

红外无热化，比可见光难搞。为什么？因为红外材料的dn/dt普遍很大，而且很多是正的。温度一高，折射率猛涨，焦面跑得飞快。

我做过一个8-12μm的长波红外系统，用的锗。第一次打样回来，高温测试直接懵了——像质崩得一塌糊涂。后来才发现，锗的dn/dt高达396×10⁻⁶/℃，是普通玻璃的100多倍。从那以后，我对红外材料的热特性就格外上心。

下面是我常用的几种红外材料的热光学参数：

硫系玻璃是个好东西。它的dn/dt比锗小得多，而且可以通过调整配方来改变热特性。我最近几个项目，都开始用硫系玻璃替代部分锗，成本降了，热稳定性反而好了。

3.3 塑料光学材料的热特性：轻量化的代价

塑料透镜，轻、便宜、好成型。但热特性，是它的软肋。

塑料的CTE很大，通常是玻璃的10倍以上。温度一变，透镜形状变得厉害。而且塑料的dn/dt是负的，跟大多数玻璃和红外材料相反。这个特性，有时候反而能用来做热补偿。

我整理了几种常用光学塑料的热参数：

但要注意，塑料的吸湿性也是个问题。PMMA吸水后，折射率和形状都会变。我建议，如果环境湿度变化大，优先考虑COC或OKP4这类低吸湿材料。

3.4 知识体系：材料热特性与无热化设计的关系

下面这张图，是我自己总结的材料热特性在无热化设计中的角色。你可以把它当作一个决策地图：

这张图的核心逻辑是：先确定你的工作波段，再选材料大类。然后根据dn/dt和CTE的具体数值，决定是用单一材料做被动补偿，还是用多种材料组合消热差。

我个人经验是，不要迷信某一种材料。玻璃、红外材料、塑料，各有各的脾气。摸透了它们的特性，你才能在无热化设计里游刃有余。