光学元件：窗口板材及其应用

光学视窗板类型

λ/4、λ/10 可见光窗口板

平面视窗板是暴露在外部环境中的电子传感器和探测器的重要保护层。这些平行平面板的设计可确保最佳的光线传输，因此在各种光学应用中不可或缺。这些窗口板材料的选择在很大程度上取决于它们需要有效传输的特定波长范围。

在紫外线 (UV)、可见光 (VIS)、近红外 (NIR) 和短波红外 (SWIR) 光谱的应用中，通常采用氟化钡 (BaF2)、氟化钙 (CaF2)、硫化锌 (ZnS)、硒化锌 (ZnSe)、硅 (Si) 和锗 (Ge) 等材料。这些材料因其在红外线范围内的高透过率而特别受青睐。此外，熔融石英和蓝宝石也是紫外线应用的首选材料，因为它们在这一波段具有极高的透明度。

材料	应用光谱
BaF2	紫外线、可见光、近红外、旋光
CaF2	紫外、可见光、虹彩、旋转
氧化锌	近红外，红外
硒化锌	近红外，红外
硅	红外
锗	红外
熔融石英	紫外线
蓝宝石	紫外线

这些窗口板的精度是另一个关键因素，通常以其平面度和平行度来衡量。例如，λ/10 窗口板的平面度相当于 632.8 纳米波长的十分之一，因此适用于激光系统等高精度应用。相比之下，λ/4 窗口板对平面度的要求稍低，更适用于成像应用，因为在这种应用中可以容纳更宽的公差范围。

总之，选择 λ/4 还是 λ/10 可见光窗口板取决于应用的具体要求，包括所需的波长传输和所需的光学精度。

K9 高精度双面光学平板晶体

K9 高精度双面光学平板晶体是测试和鉴定其他高精密光学元件平面度误差的关键基准面。这些晶体具有无与伦比的平面度精度，是确保粘接工艺性能不可或缺的工具。这些平面晶体通常单独使用，有两种不同的表面类型：λ/10 和 λ/20，每种类型都能满足不同程度的精度要求。

λ/10 表面类型专为精度要求极高的应用而设计。这种规格意味着表面平整度误差不超过测量所用光波长的十分之一，通常约为 632.8 纳米。在激光技术和高分辨率成像等环境中，即使是最微小的偏差也会严重影响光学系统的性能，因此这种高精度至关重要。

K9 高精度双面光学平板晶体

另一方面，λ/20 表面类型在精度和成本效益之间取得了平衡。这种规格可确保表面平面度误差不超过测量波长的二十分之一。虽然没有 λ/10 规格那么严格，但 λ/20 表面类型仍能提供高精度，适用于许多先进的光学应用，包括航空航天和半导体行业。

表面类型	平面度误差 (λ)	典型应用
λ/10	63.28 纳米	激光技术、高分辨率成像
λ/20	31.64 纳米	航空航天、半导体工业

这些双面光学平板晶体不仅对制造过程中的质量控制至关重要，而且在研发过程中也发挥着关键作用，因为精确测量是创新的基石。

K9 高精度楔形窗口片

K9 高精度楔形窗口片具有两个不平行的平面，两平面之间的夹角为 31 弧分。这种特殊的设计具有双重作用：它能有效地减轻干涉效应，也就是通常所说的埃塔隆效应，这种效应通常是由高平行度窗口前后表面之间的光反射引起的。通过引入这一微小角度，楔形窗口可防止形成驻波，否则驻波会降低透射光的质量。

此外，楔形窗口的非平行平面在保障激光系统的稳定性方面也发挥着至关重要的作用。在激光谐振器中，光干扰反馈会导致激光输出稳定性差和模式跃迁等重大问题。楔形窗口的设计从本质上减少了这种反馈，从而提高了激光系统的整体性能和可靠性。这使得 K9 高精度楔形窗口件成为对保持精确稳定的光学条件要求极高的应用中不可或缺的部件。

K9 圆顶

半球形窗口的特点是具有半球形外壳结构，是一种保护性窗口，可满足入射光角度范围广的应用要求。这种独特的设计尤其适用于光源或传感器在宽视场范围内工作的情况，例如探测器和光学传感器。穹顶形状不仅增强了窗口的耐用性，还能确保光线在整个表面均匀分布，最大限度地减少任何潜在的失真或损失。

与通常为平行平面板材的平面窗片相比，穹顶窗为需要承受机械应力或冲击的环境提供了更坚固的解决方案。半球形的几何形状可以更好地抵御物理损坏，因此非常适合用于坚固或高应力的应用环境。此外，半球形窗口还能捕捉光线并将光线分布到大角度，因此是需要精确、均匀透光的光学系统的首选。

K9 圆顶

K9 圆顶窗的应用多种多样，不仅限于传统的光学传感器和探测器。它们还可用于激光系统，在这种系统中，广角光捕捉对于保持激光输出的稳定性和性能至关重要。此外，这些窗口还可用于各种成像技术，在这些技术中，清晰、无扭曲的视角是最重要的。

特征	描述
形状	半球形外壳
应用	探测器、光学传感器、激光系统、成像技术
优点	入射光角度范围广、耐用性强、光分布均匀
与平面板形成对比	抗机械应力和冲击的能力更强，适用于恶劣环境

K9 圆顶窗不仅结构完整，而且能在各种光学应用中可靠地工作，是光学工程领域的多功能元件。

光学窗口板材选择指南

基板材料

选择光学窗口板的基底材料是一项关键决策，取决于几个关键因素。这些因素包括传输光的波长、材料的折射率、色散系数、密度、热膨胀系数、软化温度和努氏硬度。这些特性中的每一项都对材料是否适合不同光谱带内的特定应用起着重要作用。

对于紫外-可见近红外 (NIR) 波段的应用，常见的窗口材料包括氟化镁 (MgF₂)、氟化钡 (BaF₂)、K9 玻璃和石英。之所以选择这些材料，是因为它们既能有效传输这些波长的光线，又能保持结构的完整性和光学清晰度。

基片材料

在远红外（IR）波段，不同的材料因其独特的性能而受到青睐。常用的材料有氟化钙 (CaF₂)、硅 (Si)、锗 (Ge)、硫化锌 (ZnS)、硒化锌 (ZnSe) 和硫基玻璃。选择这些材料是因为它们在远红外范围内具有低吸收和高透过率的特性，因此非常适合需要深红外光透过的应用。

光谱带	常用材料
紫外-可见近红外	氟化镁 (MgF₂)、氟化钡 (BaF₂)、K9 玻璃、石英
远红外线	氟化钙 (CaF₂)、硅 (Si)、锗 (Ge)、硫化锌 (ZnS)、硒化锌 (ZnSe)、硫基玻璃

材料的选择还受到应用的具体要求的影响，例如光学仪器对高精度的要求或对承受极端环境条件的要求。了解这些因素可确保所选基底材料在预期光谱范围和应用环境中发挥最佳性能。

光学和机械精度

表面平整度、平行度和表面质量是光学窗口板领域的关键属性。这些特性直接影响各种应用中组件的性能和可靠性。

表面平整度通常相对于 632.8 纳米波长进行测量，1/10 波平整度相当于 632.8 纳米波的平整度。这一指标至关重要，因为它能确保最小的失真和最佳的透光率。例如，在激光应用中，平整度达到 1/10 波或更高的窗口片是梦寐以求的，因为在激光应用中，即使是最轻微的像差也会导致性能显著下降。相反，在成像应用中，为了保持高分辨率和清晰度，通常需要 1/4 波或更高的平整度。

另一个关键因素是平行度，即窗片表面相互平行的程度。高平行度对防止内部反射和干扰至关重要，因为内部反射和干扰会对光学性能产生不利影响。这一点在激光谐振器等应用中尤为重要，因为平行度差可能会影响激光输出的稳定性。

表面质量包括划痕和挖掘规格等因素，可确保窗口板没有可能散射光线和降低整体效率的缺陷。精度较低的窗口片虽然适用于照明和检测等不太重要的应用，但仍需要一定的表面质量才能有效发挥作用。

总之，光学窗口板的精度是一个多方面的考虑因素，需要在平面度、平行度和表面质量之间取得平衡，以满足各种光学应用的严格要求。

涂层选项

视窗板通常会配备透射率增强膜，以减少表面反射损失，促进光线无缝通过基板。这些涂层对于优化光学元件的性能至关重要，尤其是在敏感应用中。透射率增强膜的主要类型包括

单层透射率增强膜:这种类型的涂层旨在增强特定波长的透光率，非常适合需要精确光谱调整的应用。
宽带透射率增强膜:顾名思义，这种镀膜在很宽的波长范围内都有效，为各种光学应用提供了更多的解决方案。
V 型透射增强膜:这种创新型镀膜具有独特的 V 形轮廓，可最大限度地提高透光率，同时减少反射，因此特别适用于高精度光学系统。

涂层选项

镀膜类型	应用优势
单层	精确的光谱调谐，是特定波长应用的理想选择。
宽带	宽波长范围内的多功能性，适合各种光学需求。
V 形	增强透光性，减少反射，是高精度系统的最佳选择。