鹵化物單晶
鹵化物單晶分為氟化物單晶，溴、氯、碘的化合物單晶，鉈的鹵化物單晶。氟化物單晶在紫外、可見和紅外波段光譜區均有較高的透過率、低折射率及低光反射系數；缺點是膨脹系數大、熱導率小、抗沖擊性能差。溴、氯、碘的化合物單晶能透過很寬的紅外波段，其熔點低，易于制成大尺寸單晶；缺點是易潮解、硬度低、力學性能差。鉈的鹵化物單晶也具有很寬的紅外光譜透過波段，微溶于水，是一種在較低溫度下使用的探測器窗口和透鏡材料；缺點是有冷流變性，易受熱腐蝕，有毒性。
氧化物單晶
氧化物單晶主要有藍寶石（Al2O3）、水晶（SiO2）、氧化鎂(MgO）和金紅石（TiO2）。與鹵化物單晶相比，其熔點高、化學穩定性好，在可見和近紅外光譜區透過性能良好。用于制造從紫外到紅外光譜區的各種光學元件。
半導體單晶
半導體單晶有單質晶體（如鍺單晶、硅單晶），Ⅱ-Ⅵ族半導體單晶，Ⅲ-Ⅴ族半導體單晶和金剛石。金剛石是光譜透過波段最長的晶體，可延長到遠紅外區，并具有較高的熔點、高硬度、優良的物理性能和化學穩定性。半導體單晶可用作紅外窗口材料、紅外濾光片及其他光學元件。