光学結晶

(蛍石)結晶は、一般的な光学ガラスと傾向が異なり(異常部分分散)色分散が小さい特性があります。
一般的な光学ガラスと組み合わせてレンズを作ると色収差が非常に小さく、広波長領域で焦点距離の差のない光学性能を得ることができます。
当社のCaF2結晶は、紫外線から赤外線まで広波長領域で光を透過しますので、光学材料としてステッパやTVカメラのレンズやレーザーの窓板等に幅広く使用されております。
光学設計のお手伝いとして、光学設計ツール(ZeMax)に弊社製品のデータがございます。
また、BaF2、MgF2も製造・販売しております。

Transmittance Spectra of CaF2, BaF2, and MgF2

CaF2 Transmittance Spectrum

BaF2 Transmittance Spectrum

Table 1. Physical Properties I

  CaF2 BaF2 MgF2
Abbe Number (Vd) 95.1 81.61 106.22
Transmission Range 180 nm – 10.0 µm 200 nm – 12 µm 200 nm – 5.0 µm
Density 3.18 g/cm3 4.893 g/cm3 3.177 g/cm3
Knoop Hardness 158.3 kg/mm2 82 kg/mm2 415 kg/mm2
Young’s Modulus 75.8 GPa 53.07 GPa 138.5 GPa
Shear Modulus 33.77 GPa 25.4 GPa 54.66 GPa
Bulk Modulus 82.71 GPa 56.4 GPa 101.32 GPa
Poisson’s Ratio 0.26 0.343 0.276
Coefficient of
Thermal Expansion
18.85 x 10-6 /°C 18.4 x 10-6 /°C 13.70 x 10-6 /°C (Parallel)
8.48 x 10-6 /°C (Perpendicular)
Heat Capacity 0.854 J/K 0.41 J/K 1.003 J/K
Melting Point 1418 °C 1368 °C 1255 °C
Change in Index of
Refraction
with
Temperature
(+20/+40°C @ 1060 nm)
-10.6 x 10-6 /°C -15.2 x 10-6 /°C 2.3 x 10-6 /°C
(Parallel)
1.7 x 10-6 /°C
(Perpendicular)
(@400nm)

Table 2. Physical Properties II

    CaF2 BaF2
Solubility in H2O 0℃, g / 100g・H2O 0.008575  
Solubility in H2O g / 100g・H2O 0.00151(18℃) 0.162(30℃)
Acetone Acetone Insoluble  
Melting Point 1418 1280
Specific Heat cal/g・℃ 0.211(50℃) 0.098(27℃)
Thermal Conductivity cal / cm・sec・℃ 0.0241(50℃) 0.028 (13℃)
Molecular Weight   78.08 175.36
Crystal System   Cubic Cubic
Structure   Cubic Cubic
Cleavage Plane   {111} {111}

Table 3. Physical Properties III

    VUV UV Vis/IR
Refractive Index nd 1.43381 1.43385
Internal Transmittance % 0.99~   0.99~
Coefficient of
Linear Expansion
/℃ 2.0×10-5
Young’s Modulus GPa 90
Stress Birefringence nm/cm ~5   ~10(→~5)
Refractive Index
Homogeneity
ppm ~3   ~10

Table 4. Refractive Index

Wavelength, μm CaF2
10.00000    
9.00000    
8.00000   1.349830
7.00000   1.369320
6.00000   1.385590
4.00000   1.409630
3.00000   1.417850
2.32542 n2325 1.422124
2.00000   1.423850
1.97009 n1970 1.424012
1.52958 n1530 1.426127
1.12864 n1130 1.428112
1.01398 nt 1.428800
0.85211 ns 1.430029
0.76819 nA’ 1.430884
0.70652 nr 1.431672
0.65627 nc 1.432459
0.64385 nc’ 1.432680
0.63280 nHe-Ne 1.432886
0.58929 nD 1.433806
0.58756 nd 1.433847
0.54607 ne 1.434935
0.48613 nF 1.437015
0.47999 nF’ 1.437273
0.44157 nHe-Cd 1.439145
0.43583 ng 1.439469
0.40466 nh 1.441489
0.36501 ni 1.444888
0.334244   1.448482
0.289444   1.456168
0.253728   1.465982
0.228872   1.476361
0.214506   1.484561
0.194227   1.500599
0.184950   1.510555

Table 5. Optical Properties

    S-FPL53 CaF2
Refractive Index nd 1.438750 1.433847
ne 1.439854 1.434935
Abbe Number νd 94.93 95.23
νe 94.49 94.70
Dispersion nF-nc 0.004622 0.004556
nF’-nc’ 0.004655 0.004593

Refractive Index of CaF2