了解光学窗口

选择适合应用的光学窗口时，材料属性至关重要，其中包括透光率、折射指数和硬度。这些特性对于确定最适合您需求的理想窗口类型起着决定性作用。下图展示了提供的各种窗口材料及其相应的透射波段。

为您的应用选择适当窗口的其他几个关键属性包括折射率、阿贝数、密度和热膨胀系数。下面的选择指南列出了我们可用的窗口基板的光学、机械和热性能及其尺寸和厚度范围。

光在真空中的速度与在光学材料中的速度之比称为折射率，它反映了光线穿过物质时速度减慢的程度。光学玻璃的折射率是在587.6纳米的氦D线波长下进行测量和指定的。低折射率的玻璃被俗称为“冠玻璃”，而高折射率的玻璃则被称为“燧玻璃”。

阿贝数（V-number）描述了材料的色散程度，即折射率随波长的变化。它的定义为：

其中，nF和nC 分别是材料在486.1nm（氢F线）和656.3nm（氢C线）处的折射率。低阿贝数表示高色散。通常，冕玻璃（Crown glass）的阿贝数比燧石玻璃（Flint glass）要高。

考虑玻璃的密度至关重要，因为它直接影响光学元件的重量，这在对重量有严格要求的应用中尤为关键。通常情况下，随着玻璃密度的升高，其折射率也会增加。然而，需要注意的是，折射率与密度之间的关联并非线性关系。

热膨胀系数衡量了玻璃尺寸随温度改变发生的变化程度。对于那些涉及极端温度条件或者快速温度变化的应用场合，该特性是一个至关重要的考量因素。

玻璃的努氏硬度衡量了其抵抗压痕的能力。这一指标是通过施加固定力量使用特定压头，并测量所产生的压痕深度来确定的。压痕越浅，表明努氏硬度越高。通常来说，努氏硬度较高的玻璃比硬度较低的玻璃更加坚固耐用，并且能够承受更大的压力差异。

光学窗口的表面质量直接影响其光学性能，因此选择或定制窗口时必须仔细考虑。关键是确保您选用的光学窗口紧密度规范恰当，以满足应用的特定需求；然而，过度严格的窗口公差会无谓地提高成本。

光学窗口的表面品质指的是对其在制造或加工过程中可能出现的表面瑕疵的评定。这些瑕疵通常仅会轻微降低透射率和增加散射光，对大多数成像或聚焦系统的整体性能影响甚微。尽管如此，某些表面对这些缺陷更为敏感，特别是那些位于焦平面上的表面，因为瑕疵在焦点处会被放大。同时，承受高功率水平的光学窗口也对表面缺陷特别敏感，因为这些缺陷可能会导致能量吸收增加，进而损坏窗口。

表面品质通常根据美国标准MIL-PRF-13830B中的划痕和挖掘规范来定义。划痕等级是通过在受控照明条件下将表面上的划痕与一系列标准划痕进行对比来确定的，而不是直接测量划痕尺寸。另一方面，挖掘等级（DIG）的名称则与挖掘的大小有直接关系，其等级计算方法是将挖掘的直径（以微米为单位）除以10得出。

此表格展示了不同应用所需的Scratch-Dig规格。

请注意，上表中的"Scratch-Dig"是指光学元件表面质量的一种标准，数字越小，表面质量越高。

表面平整度是衡量窗口与理想平面之间偏差的指标。测量时，通常采用光学平晶，这是一种高精度参考平面。将待测窗口贴靠平晶时产生的干涉条纹模式反映了窗口的表面平整性。若条纹呈均匀间隔、直线且平行排列，则表明该窗口表面平整度至少与光学平晶相当。如果条纹出现弯曲，则表示存在平面度误差，其程度由两条线间的距离决定：一条线与条纹中心相切，另一条连接同一条纹两端。表面平整度的偏差一般以波长值（λ）或测试用光源波长的倍数来量化，每条干涉条纹代表半个波长的长度。对于一般应用，1λ的平面度已足够使用；而对于高功率激光系统等要求极高的场合，可能需要达到λ/20或更低的平面度。

表面瑕疵、折射率的不一致性以及光学窗口上存在的应力都可能引起透射波前畸变。这种波前扭曲会降低成像系统中的图像质量，并在非成像系统中影响性能。适当安装光学窗口并避免不必要的应力可减少波前误差。透射波前质量与表面平整性共同决定了窗口的整体品质和表面属性。

通常在光学窗口上施加抗反射（AR）涂层，目的是增加指定波长范围内光的透射率。这些涂层通过提升透射率、增强对比度以及消除鬼影，显著提升了光学元件的性能。多数AR涂层也具备良好的耐用性，能够抵御物理磨损和环境因素的影响。因此，大部分透射型光学组件都会采用某种抗反射涂层。在为特定应用选择AR涂层时，关键在于充分了解系统操作的整个光谱范围。尽管AR涂层能在其所设计波段内显著提高光学系统表现，但如果在设计之外的波长使用，则可能会降低系统性能。下图展示了我们提供的所有标准AR 涂层的反射率图谱。

联系电话：18861577951

邮箱：info@rympo.com

更多产品请关注我司网站https://www.rympo.com/