光学材料主要分为三大类：光学晶体，光学玻璃，光学塑料。
光学晶体
光学晶体（OpticalCrystal），用于光学介质材料的晶体材料，广泛用于制作各类紫外、红外应用领域的窗口片、透镜、棱镜。按照晶体结构又分为单晶和多晶。单晶材料具有高的晶体完整性和光透过率，以及较低的输入损耗，因此常用的光学晶体以单晶为主。
光学单晶材料：
A.卤化物单晶：卤化物单晶分为氟化物单晶，溴、氯、碘的化合物单晶，铊的卤化物单晶。氟化物单晶在紫外、可见和红外波段光谱区均有较高的透过率、低折射率及低光反射系数;缺点是膨胀系数大、热导率小、抗冲击性能差。溴、氯、碘的化合物单晶能透过很宽的红外波段其熔点低，易于制成大尺寸单晶;缺点是易潮解、硬度低、力学性能差。铊的卤化物单晶也具有很宽的红外光谱透过波段，微溶于水，是一种在较低温度下使用的探测器窗口和透镜材料;缺点是有冷流变性，易受热腐蚀，有*性。
B.氧化物单晶：具有代表性的单晶有蓝宝石（Al2O3），氧化镁（MgO），金红石（TiO2），水晶（SiO2）等。与卤化物单晶相比，熔点高，化学稳定性好，在可见和近红外波段透过性能良好。
C.半导体单晶：半导体单晶有单质晶体（如锗单晶、硅单晶），II-VI族半导体单晶，III-V族半导体单晶和金刚石。金刚石是光谱透过波段最长的晶体，可延长到远红外区，并具有较高的熔点、高硬度、优良的物理性能和化学稳定性。半导体单晶可用作红外窗口材料、红外滤光片及其他光学元件。
光学多晶材料：
光学多晶材料主要是热压光学多晶，即采用热压烧结工艺获得的多晶材料。主要有氧化物热压多晶、氟化物热压多晶、半导体热压多晶。热压光学多晶除具有优良的透光性外，还具有高强度、耐高温、耐腐蚀和耐冲击等优良力学、物理性能，可作各种特殊需要的光学元件和窗口材料。
光学晶体的特性：
A.双折射性：晶体的双折射是由于极化率各向异性而引起的，极化率各向异性是由晶体构造的各向异性所决定。晶体的双折射程度与不同晶族有关。
B.旋光性：当平面偏振波沿着光轴方向传播时，其偏振面发生旋转，称为旋光性。其内部结构有非心对称的螺旋状结构。
C.吸收性和多色性：晶体对光的吸收具有各向异性。入射光与折射率较大的振动方向一致时，所表现的吸收性也越强。除等轴晶体外，同一晶体的不同方向上呈现出不同的颜色。
D.解理性：晶体在外界定向机械力的作用下，按着一定的方向分裂成光滑平面的能力。
按晶体的用途分类：
A.紫外、红外晶体：石英（SiO2）、萤石（CaF2）、氟化锂（LiF）、岩盐（NaCl）、硅（Si）、锗（Ge）等。
B.偏振晶体：常用的偏振晶体有方解石（CaCO3）、石英和硝酸钠（硝石）等。
C.复消色差晶体：利用晶体特殊的色散特性制造复消色差物镜，如萤石与玻璃组合制成复消色差系统，可以消除球差和二级光谱。
D.激光晶体：可用作固体激光器的工作物质，如红宝石、氟化钙和钇铝石榴石等。
几种晶体介绍：
蓝宝石（Al2O3）
氧化铝晶体（白宝石，蓝宝石，sapphire,AI）是一种很重要的光学晶体．它具有高硬度、高熔点、高强度、高透过率、耐高温和抗腐蚀的特性，广泛地用于航空航天仪器的红外和紫外的窗口、激光工作窗口、高炉测温窗口以及太阳能电池保护罩和永不磨损手表镜面等。
在窗口应用方面，它具有如下优良的特性：光透过范围从nm到5.5um，3-5um波段红外透过率大于85%,具有高硬度，高透过率，抗挠曲强度和抗风蚀、雨蚀的能力优良的热传导性能。低散射率0.02在λ=26到31um,℃。
氟化钙（CaF2）
氟化钙晶体是一种很重要的光学晶体，它具有如下优良的特性：1.在真空紫外到红外（0.13一11um）的波段有很高的透过率2.应用在光学棱镜、透镜、锲角片、窗口片以及各种光学系统中。
氟化镁（MgF2）
氟化镁晶体被应用在环境要求很苛刻的光学系统中，它的透过波段为0.11um一8.5um。辐照不会导致色心的产生，它有良好的机械性能，可以承受热和机械震动，很大的外力才能使氮化镁解理。氟化镁单晶由于有微弱的双折射性能，通常的切向为光轴垂直于晶片表面。
氟化镁是一种应用很广泛的晶体，具有如下特性：1、在真空紫外到红外（0.11--8.5um）波段有很高的透过率。2、抗撞击和热波动以及辐照3、良好的化学稳定性4、可用于光学棱透镜、锲角片、窗口和相关光学系统中5、四方双折射晶体性能，可用于光通讯
氟化钡（BaF2）
氟化钡（BaF2）晶体是一种很重要的光学晶体，它具有如下优良的特性1、在真空紫外到远红外（0.--12um）的波段有很高的透过率2、应用在光学棱镜、透镜、锲角片、窗口片以及各种光学系统中3、它也是一种闪烁晶体，可以应用在高能物理装置。
钒酸钇（YVO4）
钒酸钇晶体是一种具有优良的物理和光学特性的双折射单晶。由于它具有较大的透过范围和透光度高、大的双折射、易于加工等特点，所以广泛应用于光学组件如光纤光隔离器、环形器、分光器，还有其它的偏振光学器件等。与方解石相比，钒酸钇具有更好的温度稳定性及物理和机械特性。
方解石易潮解和低硬度使得其很难得到高光学质量晶体。与高硬度的金红石（TiO2）相比，钒酸钇更易于进行光学表面加工，这也就相应降低了加工成本，尤其对批量生产来说。与铌酸锂相比，它们具有相似的机械和物理性能，钒酸钇的双折率比铌酸大三倍，这使得设计更加紧凑。
光学石英晶体
石英晶体化学分子式是SiO2，它是由硅和氧两种元素组成。它的无定型态主要在石头和沙子里。SiO2的晶态广泛存在自然界中，但是工业用高纯的晶体却不多。
人造石英单晶是用水热法在高压釜中生长的，具有左旋和右旋形态。石英晶体的应力双折射低且折射率均匀性高，透光范围为0.15--4um。由于其压电特性、低热膨胀系数、优良的力学和光学特性，石英晶体被用于电子、精密光学和激光技术、光通信、X射线光学和压力传感器等方面
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