從大規模 COVID 發燒篩查設備和復雜的醫療診斷到夜視鏡等應用設備，現如今，紅外 (IR) 成像系統已能夠執行各種常規商業任務。隨著技術日漸發展與成熟，熱成像儀器現已集成到智能手機中，消防員能夠使用成像儀在煙霧彌漫的房間中尋找幸存者，科技初創公司競相制造無人駕駛汽車，將我們的視野擴展到更長的波長是 21 世紀生活中不可或缺的一部分。
捕捉紅外圖像需要探測器和光學元件將光線聚焦到探測器上，正如可見光攝影。成像系統越來越多地工作在多個光譜波段，包括短波紅外 (SWIR)、中波紅外 (MWIR) 和長波紅外 (LWIR)，波長范圍從0.9到15μm。
然而，紅外透鏡光學元件材料的發展并沒有跟上探測器技術的爆炸式增長以及微測輻射熱計市場需求的飆升?？梢姽夤鈱W元件中使用的冠和燧石玻璃不能很好地適應熱狀態。舊的備用鍺仍然在某些紅外成像應用中起作用，
基于硫屬元素家族成員的創新非晶玻璃可以為紅外成像系統提供更好的性能、更輕的重量和更可靠的供應鏈。
晶體半導體鍺具有1.8至17μm的高折射率和透射范圍，構成大多數熱成像系統(8-14μm)的前透鏡。它自然地阻擋紫外線和可見光。光學級鍺是一種電阻率在5到40 Ω-cm之間的n型半導體.
由于高折射率，由鍺制成的鏡片和窗戶通常需要抗反射涂層。對于戶外應用，這些光學元件的前表面可能還需要硬質保護涂層，例如類金剛石碳 (DLC) 或類似材料。
盡管 40 多年來，鍺一直是紅外成像的主力，但使用該半導體必須注意：在室溫下，鍺的密度為 5.32 g/cm3，是硅的兩倍多，因此如果運用于輕量化設備，工程師可能需要思慮再三。不僅制造直徑大于 300 毫米的光學元件是不切實際的，高于 100°C，鍺還會經歷“熱失控”，這意味著它的吸收會急劇增加，到大約 200°C，它則是完全不透明的。
硫化物玻璃是無定形的、共價鍵合的化合物，包含以下三種元素中的一種或多種：硫、硒和碲。許多硫化物還含有其他元素，如砷、銻，甚至鍺（后者使玻璃化合物價格更高）。
與純鍺一樣，合成硫化物玻璃具有高折射率。但與脆性半導體不同的是，它們可以按照規格精確成型，而不是通過晶體生長工藝構建。因為熱歷史會改變玻璃的特性，用硫屬化物玻璃制成的鏡片的折射率可能與一塊原材料的折射率略有不同。但其折射率隨溫度變化的速率（稱為熱光系數或 dn/dT）比鍺低得多。
大多數硫化物玻璃可以傳輸三個最重要的紅外波段：SWIR、MWIR 和 LWIR（熱）。但它們通過的可見光很少或根本不通過，因此它們在肉眼看來就像不透明的材料。制造商可以在生產過程中調整硫化物玻璃的特性，為不同用途制造定制材料。該領域的研究仍在繼續。
根據應用的不同，光學設計師可以將鍺和硫化物玻璃結合到光機械系統中。在一個簡單的例子中，用于高性能熱成像的三元件透鏡系統由夾在兩個球面鍺透鏡之間的硫化物非球面元件組成。這樣的設計產生了一個工作范圍為-40°至85°C的非熱化系統.更加直觀的應用實例是制造MWIR/LWIR 連續變焦鏡頭，當僅使用鍺組件時需要21個獨立的元件，但使用硫化物材料組合時僅需要 12個元件。
科學家們越來越多地轉向多光譜和高光譜成像，以超越狹窄的可見光范圍。多光譜系統可收集3至15個波段，而高光譜儀器可捕捉數十至數百個根據所需信息定制的窄波段。
這些帶有先進探測器的成像模式正在進入各種應用，包括氣候評估、農作物監測和生物醫學設備。自動駕駛汽車和卡車將需要在多個波長下“看到”，以區分清晰的道路、動物、建筑物、行人和其他車輛，并能在極端天氣環境如黑暗、雨、霧和雪中保持視野清晰。
許多這些應用程序利用多孔徑有效載荷來適應傳感器的不同鏡頭需求。但對便攜性和小型化的不斷增長的需求——從搭載太空火箭的微型立方體衛星到用于手術的醫療探測器——將推動對能夠處理多個波段的透鏡路徑的需求。
BAE Systems的熱傳感器業務開發總監Laura Ferrante表示，LightPath Technologies的硫化物透鏡可實現輕質COTS透鏡組件，支持我們的 Athena1920 全高清非制冷長波紅外傳感器的低 SWaP。
一種成本較低的鍺混合玻璃替代品是 BD6。BD6 及其由幾家美國、中國和德國制造商生產的同類產品在所有紅外波段傳輸超過 97% 的光，其 4.63 g/cm3 的密度使其在航空航天和運輸方面具有優勢。BD6的美國制造商 LightPath，使用玻璃制造模壓鏡片、金剛石車削鏡片和傳統拋光光學元件。
高級工程研究員 Bob Chipper 表示，硫化物，尤其是 LightPath 計劃推出的紅外玻璃系列，為光學工程師開辟了設計空間，實現了創新的解決方案，解決了從被動非熱化紅外系統到多光譜應用的各種難題。他說，這些紅外眼鏡的潛在成型工藝可以解決低成本和大批量的應用。
需要考慮的是，硫族化物如何在大多數情況下滿足需求或超越以前僅由晶體材料支持的性能。憑借其成分可調性和作為光學玻璃陶瓷、梯度折射率 (GRIN) 介質的適用性，它們可以為平面光子傳感和成像系統提供可行的選擇，包括使用光學相變材料實現的可變視場設計。
在最新的硫化物玻璃取代鍺之前，光學界仍然需要做更多的工作——編譯技術和統計數據、開發新的光學涂層以及對航空航天應用材料進行鑒定。
在適當的經濟支持和發展下，硫化物光學元件有望在未來十年內改善所有波段的紅外成像。
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