与球面透镜相比，非球面的复杂表面轮廓可以显著减少甚至消除球面像差。因此，在光学设计阶段，非球面的应用越来越广泛。
非球面可以取代复杂的多元件球面系统，实现更轻更紧凑的光学系统。由此产生的设计具有更高的透射率，在大多数情况下，成本低于多透镜球面设计，特别是在量产上。

蓝宝石（Sapphire，分子式为Al2O3）单晶是一种优秀的多功能材料。它耐高温，导热好，硬度高，透红外，化学稳定性好。同时它也是一种用途广泛的单晶基片材料，是当前蓝、紫、白光发光二极管（LED）和蓝光激光器（LD）工业的选择基片.

石英玻璃管是用二氧化硅制造的特种工业技术玻璃，是一种非常优良的基础材料。石英玻璃具有一系列优良的物理、化学性能。

石英晶体是一种重要的电子材料。沿一定方向切割的石英晶片，当受到机械应力作用时将产生与应力成正比的电场或电荷，这种现象称为正压电效应。反之，当石英晶片受到电场作用时将产生与电场成正比的应变，这种现象称为逆压电效应。正、逆两种效应合称为压电效应。石英晶体不仅具有压电效应，而且还具有优良的机械特性、电学特性和温度特性。

铌酸锂晶体是一种重要的多功能晶体，具有良好的非线性光学性质，其非线性光学系数较大；而且能够实现非临界相位匹配。作为电光晶体，已经作为重要的光波导材料；作为压电晶体，可以应用于制作中低频SAW滤波器，大功率耐高温的超声换能器等。掺杂铌酸锂材料应用也相当广泛。Mg:LN，可以大大提高抗激光损伤阈值，促进了铌酸锂晶体在非线性光学领域的应用；Nd:Mg:LN晶体，可实现自倍频效应；Fe:LN晶体可用在光学体全息存储。

硫化锌是常用的红外光学基板也可以做蒸发源。硫化锌荧光材料的研究从1868年法国化学家Sidot发现至今已有130多年的历史，在20世纪20年代到40年代对硫化锌材料的研究一直受到人们的关注。
作为一个重要的二，六化合物半导体，硫化锌纳米材料已经引起了极大的关注，不仅因为其出色的物理特性，如能带隙宽，高折射率，高透光率在可见光范围内，而且其巨大的潜力应用光学，电子和光电子器件。硫化锌具有优良的荧光效应及电致发光功能，纳米硫化锌更具有独特的光电效应，在电学、磁学、光学、力学和催化等领域呈现出许多优异的性能，因此纳米硫化锌的研究引起了更多人的重视，尤其是1994年Bhargava报道了经表面钝化处理的纳米ZnS：Mn荧光粉在高温下不仅有高达18% 的外量子效率，其荧光寿命缩短了5个数量级，而且发光性能有了很大的变化，更为ZnS在材料中的应用开辟了一条新途径。