1800年，英國天文學(xué)家Herschel首先發(fā)現(xiàn)紅外輻射。在此后200多年里，人們進(jìn)行了紅外物理、紅外光學(xué)材料、紅外光學(xué)系統(tǒng)、紅外探測器件、紅外光譜學(xué)及相關(guān)應(yīng)用的探索與研究，其中以軍事目的為背景的研究無疑是首當(dāng)其沖。例如，20世紀(jì)50年代中期，紅外點源制導(dǎo)型空-空導(dǎo)彈誕生，這就是著名的美國“響尾蛇”導(dǎo)彈；60年代研制出機(jī)載紅外掃描儀、紅外前視裝備及早期的空間紅外儀器；70年代涌現(xiàn)出通用組件式紅外熱像儀、星載紅外預(yù)警系統(tǒng)和更多空間紅外儀器；80年代發(fā)展以焦平面器件為基礎(chǔ)的紅外軍事裝備和空間紅外偵察、預(yù)警技術(shù)。日前，紅外技術(shù)不僅在已成功運用的領(lǐng)域充分發(fā)揮優(yōu)勢，還將更有效地應(yīng)用于迅速發(fā)展的光電對抗、光通訊以及定向能武器方面。在未來新的作戰(zhàn)形式和特點下，各種戰(zhàn)斗機(jī)、導(dǎo)彈都日趨高速化，以提高其攻擊性和突防能力。第四代戰(zhàn)斗機(jī)可超音速巡航，新一代空-空格斗彈、巡航導(dǎo)彈速度將達(dá)到3~5Ma。同時，在嚴(yán)重的電子干擾條件下、為了提高導(dǎo)彈的靈敏度和抗干擾能力，制導(dǎo)方式逐漸向多種制導(dǎo)模式復(fù)合化(電視、紅外成像、雷達(dá)等)發(fā)展。因此，為了實現(xiàn)未來戰(zhàn)斗機(jī)、導(dǎo)彈的高速化，多模復(fù)合制導(dǎo)，其紅外探測器用透紅外窗口材料性能應(yīng)滿足以下的基本要求。
?
1)機(jī)械強(qiáng)度高：透紅外窗口材料應(yīng)具有足夠的強(qiáng)度，以承受高速運動時的速壓荷載；
?
2)熱穩(wěn)定性好：透紅外窗口材料應(yīng)能經(jīng)受氣動加熱和高度變化引起的溫度沖擊，透射比和折射率不應(yīng)隨著溫度的變化而發(fā)生顯著的變化；
?
3)化學(xué)穩(wěn)定性好：透紅外窗口材料暴露在空氣中，應(yīng)能夠防止大氣中的鹽溶液或腐蝕氣體的腐蝕，且不易潮解；
?
4)高光學(xué)透射率，必須能有效地傳輸紫外到中紅外波段的輻射；
?
5)良好光學(xué)特性，光學(xué)散射小和折射率的均勻性好；
?
6)能滿足大尺寸的窗口要求。
?
現(xiàn)今雖已有近百種透某些波段紅外輻射的光學(xué)材料，但是能既具有光學(xué)性質(zhì)又能承受惡劣環(huán)境的透紅外窗口材料卻為數(shù)甚少。常用的透紅外窗口有硫化鋅(ZnS)、硒化鋅
(ZnSe)、砷化鎵(GeAs)、藍(lán)寶石(Sapphire)、尖晶石(Spinel)、氧化鋁氮化鋁(ALON)、氧化釔
(Yttria)、氧化鎂(MgO)、金剛石、氟化鎂(MgF2)等。硫化鋅、硒化鋅、砷化鎵在8-12μm
波段內(nèi)有良好的透過性能，但高溫下會發(fā)生化學(xué)分解而喪失使用性能。金剛石具有優(yōu)良的機(jī)械強(qiáng)度、光學(xué)參數(shù)和熱導(dǎo)率，但是在650℃時也不再適用，因會引起氧化和石墨化。許多氧化物也不能使用，因為劇烈的熱沖擊和壓力會引起材料中氧化物原子的多光子吸收。可以用來制造高超速導(dǎo)彈整流罩的材料僅有氧化釔、尖晶石、氧化鋁氮化鋁及藍(lán)寶石等。藍(lán)寶石
單晶作為一種優(yōu)良透波材料，在紫外、可見光、紅外波段、微波都具有良好的透波率，可以滿足多模式復(fù)合制導(dǎo)（電視、紅外成像、雷達(dá)等）的要求；同時藍(lán)寶石單晶具有優(yōu)良的機(jī)械性能、化學(xué)穩(wěn)定性，耐高溫性能好，強(qiáng)度高、硬度大，可以同時滿足超高音速導(dǎo)彈對透波材料的苛刻要求。在材料的制備工藝方面藍(lán)寶石可以生長單晶，然后加工成型，成品性能與單晶性能相同，而其它材料主要利用粉末熱壓鑄燒結(jié)成型，其在性能上比原來的要稍低。因此，藍(lán)寶石單晶已成為先進(jìn)國家高速戰(zhàn)斗機(jī)、導(dǎo)彈等中波透紅外窗口材料的極佳選擇。美國、英國、俄羅斯、以色列等軍事強(qiáng)國都在極力開展大尺寸的藍(lán)寶石紅外窗口研究，而且已經(jīng)實
現(xiàn)￠300-500mm藍(lán)寶石晶體或￠120mm以上半球狀藍(lán)寶石整流罩的制備能力，應(yīng)用于美國響尾蛇系列Aim-9X空空導(dǎo)彈、南非A-Darter空空導(dǎo)彈、以色列Python-4空空導(dǎo)彈、英國Asraam先進(jìn)近距離空空導(dǎo)彈等。藍(lán)寶石窗口作為一個性能優(yōu)良的寬波段光學(xué)材料在軍用光電設(shè)備上的應(yīng)用，其時間并不很長。在60年代，美國軍事部門已經(jīng)對此雖有所研究，但藍(lán)寶石窗口真正獲得較大范圍的應(yīng)用和發(fā)展是在80年代，這與計算機(jī)控制的光學(xué)加工機(jī)床的發(fā)展是密切相關(guān)的。日前，在一些報道中我們可看到一些非常明確的應(yīng)用。例如2001年，美國軍方向Exotic光電分公司訂購了88件藍(lán)寶石窗口，裝備F-16戰(zhàn)斗機(jī)的機(jī)載前視紅外目標(biāo)導(dǎo)航吊艙。2000年英國泰利斯光電子簽訂了3300萬美元的光電桅桿合同，生產(chǎn)6根CM010 光電桅桿。CM010光電桅桿的觀察窗口全部采用藍(lán)寶石晶體。美國新一代戰(zhàn)斗機(jī)

F-35聯(lián)合攻擊戰(zhàn)斗機(jī)光電跟蹤系統(tǒng)（Electro-Optical Targeting System，EOTS）窗口由7塊表面鍍膜的藍(lán)寶石晶片組成，可提供360度全向視野。圖6所示F-16、F-35戰(zhàn)斗機(jī)及其光電跟蹤系統(tǒng)藍(lán)寶石窗口。