窗口片/盖玻片/载玻片选择指南

时间：2024/3/8 13:16:00 作者：郑士利来源：正势利阅读：260 评论：0

内容摘要：序号材料推荐波长范围(nm)折射率(nd)色散系数(Vd)密度(g/cm^3)热膨胀系数(um/m°C)软化温度(°C)努氏硬度尺寸范围(mm)厚度范围(mm)1UV熔融石英200-22001.45867.72.20.5510005005-1001-82IR熔融石英200-35001.45967.82.20.52162...

序号	材料	推荐波长范围(nm)	折射率 (nd)	色散系数 (Vd)	密度 (g/cm^3)	热膨胀系数 (um/m°C)	软化温度 (°C)	努氏硬度	尺寸范围 (mm)	厚度范围 (mm)
1	UV熔融石英	200-2200	1.458	67.7	2.2	0.55	1000	500	5-100	1-8
2	IR熔融石英	200-3500	1.459	67.8	2.2	0.52	1627	522	12.7-50.8	1
3	Supril 300	200-3500	1.459	67.8	2.2	0.51	1600	591	5-50	1-3
4	N-BK7	350-2200	1.517	64.2	2.46	7.1	557	610	5-150	0.2-8
5	B270	350-2000	1.523	58.5	2.55	8.2	533	542	5-75x75	1-3
6	BOROFLOAT	350-2000	1.472	65.7	2.2	3.25	820	480	5-200	1.1-6.5
7	Gorilla Glass	350-2200	1.509	N/A	2.44	9.1	843	5100	5-200x200	1.1
8	蓝宝石	200-5500	1.768	72.2	3.97	5.3	2000	2200	2.5-7.5	0.4-3.2
9	锗(Ge)	2000-14000	4.003	N/A	5.33	6.1	936	780	10-76.2	1-5
10	硒化锌(ZnSe)	600-18000	2.403	N/A	5.27	7.1	250	120	10-75	1-6
11	溴化钾(KBr)	250-26000	1.527	33.6	2.75	43	730	7	13-50	1-5
12	硅(Si)	1200-7000	3.422	N/A	2.33	2.55	1500	1150	10-50	1-3
13	氯化钠(NaCl)	250-16000	1.491	42.9	2.17	44	801	18.2	13-50	1-5
14	硫化锌(ZnS)	400-12000	2.631	N/A	5.27	7.6	1525	120	12.5-50	2-4
15	氟化镁(MgF2)	120-7000	1.413	106.2	3.18	13.7	1255	415	5-50	1-3
16	氟化钡(BaF2)	200-14000	1.475	81.6	4.89	18.1	800	82	5-50	1-3
17	氟化钙(CaF2)	200-7000	1.434	95.1	3.18	18.85	800	158.3	5-75	1-5

窗口片选择主要考虑的因素包括基底材料、镀膜选择、光学与机械的精度。

基底材料：
选择窗口衬底时的主要考虑因素包括材料的折射率、色散和传输范围。
折射率：
是光通过光学材料时如何减速的一种描述。低折射率的材料通常被称为“冕牌玻璃”，与高折射率的材料相比，这些材料的无镀膜反射更少。对于大多数窗口片应用来说低折射率是首选。
色散：
是折射率随波长变化的一种描述。使用阿贝数(Abbe)或Vd表示。被定义为(nd-1)/(nF-nC)；nF、nd和nC分别是在486.1nm(氢F线)，587.6nm(氦线)和656.3nm(氢C线)下的折射率。较低的阿贝数表示较高的色散。对于大多数窗口片应用，低色散是首选。
传输范围：
是对可用光谱穿过材料表现出低吸收的描述。虽然传输范围需求会因应用而不同，但通常将传输范围定义为材料吸收小于25%的波长范围。对于大多数窗口片应用，较宽的传输范围是首选。
镀膜选择：
当光从空气中穿过未镀膜的窗口片时，部分光会由于菲涅耳反射现象而被反射。窗口片的折射率越大，反射损耗越大。可见光光谱在低折射率材料中的损耗约为8%，而高折射率材料如硫化锌的损耗为>30%。这种损失可以选择正确的增透射AR来降到最小。三种类型的增透膜-单层镀膜，宽带（BBAR）镀膜，V型镀膜。
单层镀膜：
是最简单的增透膜。它由一层薄薄的介电材料，通常是氟化镁（MgF2)，沉积在窗口片的每一面，以减少菲涅耳反射。通过精心选择的膜层厚度以减少光在设计波长的反射（通常是可见光谱的中心，550nm）。单层氟化镁镀膜可以将光学窗口片的透射率从92%提高至97%，以较低的成本提供出色的性能。
宽带（BBAR）镀膜：
结合多层多种介电材料，以确保在宽波长范围内具有高透过率。这些镀膜可以将光学窗口片的透射率从92%提高到99%，具有优异的性能。然而，它们工艺比单层镀膜更复杂、成本更昂贵，并且在镀膜设计范围之外波段BBAR镀膜的透射率比单层镀膜或未镀膜窗口片低得多。
V型镀膜：
AR窗口片由多层介电材料组成，以确保在狭窄的波长范围内具有极高的透射率。这些镀膜可以将光学窗口片的透射率从92%提高到99.5%,提供优异的性能。然而，它们比单层镀膜工艺更复杂、成本更昂贵，并且在镀膜设计波长范围之外V型镀膜的透射率比单层镀膜或未镀膜窗口片低得多。
光学和机械精度：
光学窗口片通常作保护屏障，将传感器、探测器或其他敏感组件与外部环境隔离。该窗口片所需的精度是由应用决定的。精度的考虑应该包括窗口的表面平整度，表面质量，平行度。
表面平整度：
有时指定为表面不规则性或透射波的波前误差，用来衡量一个窗口片的每个表面有多平坦。通常以相对于632.8nm的“波”来测量，1/10波的平面度相当于632.8nm的平面度。一般经验，为1/10波或更好的窗口片是激光应用的首选，1/4波或更好的窗口片是成像应用的首选，更低精度的窗口片是照明或检测应用的首选。
表面质量：
是对表面缺陷的评估，如在制造或处理过程中可能造成的划痕和凹坑或麻点。根据MIL-PRF-13830B，表面质量是由两个数字表示的。一个是“划痕”数，它详细描述了划痕的亮度，另一个是“麻点”数，即最大麻点的直径以1/100毫米为单位。在实践中，10-5和20-10的表面质量几乎是不可能看到的，通常是为激光使用。表面质量40-20是几乎不可见的，通常是以成像应用指定的。表面质量为60-40或80-50是相当容易看到，但仍然适合照明或检测应用。
平行度：
是表示光学窗口片两个表面平行偏差的程度。使用双层抛光的窗口片通常具有高度平行度（<5弧秒）。使用单面抛光的窗口片通常是平行的(<5弧分）。未抛光的窗口具有未指定的平行度。对于成像应用，建议使用高平行度的窗口片。对于激光应用，通常推荐使用低平行度。未指定的平行度通常使用于照明和检测应用。

标签：窗口选择指南

逝者如斯，不舍昼夜 作者QQ及微信：49922779

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