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石英透射率及透射光谱

作者: 时间:2019-05-29

 

石英是一种重要的光学材料,其能够用于制造大部分紫外、可见光和近红外的光学镜片,例如微透镜阵列、衍射光学元件DOE、螺旋相位片、透镜等。石英基片也是最常被用来镀膜的基片类型,许多反射镜,飞秒激光镜片,滤光片都是采用石英基底。在太赫兹波段,石英晶体也是一种常用的材料,能作为原材料生产太赫兹透镜、石英棱镜、太赫兹窗镜、石英波片等等。

天然石英,也叫石英玻璃,它经过一些工艺的合成后形成熔融石英(Fused silica),是最常见且最重要的光学元件材料。相比天然石英,合成后的熔融石英的辐射硬度更高,绝对透射性更高。使其能够在紫外、可见光、近红外、红外波段、太赫兹波段都有不俗的光学性能。

根据不同波段的透射率,石英透射率分类如下:

JGS1 远紫外光学石英玻璃 185- 2500nm

JGS2 紫外光学石英玻璃 220- 2500nm

JGS3 红外光学石英玻璃 260- 3500nm

 

石英透射光谱:

我们提供了两个图片,分别表示熔融石英的透射率和天然石英的透射率,两个透射光谱曲线都已包含计算菲涅耳反射损耗(1-R2,而透射图中最上面的曲线表示菲涅耳反射损失。不管对于熔石英还是天然石英,250nm~2800nm波段范围内的造成透射损失的原因是反射,几乎没有吸收。

上图是几款商用熔融石英的透射光谱,可以看出它们在185-2600nm都有很高的透射率,根据型号的不同,透射光谱略有差别,比如有的型号在165nm的深紫外波段还具有80%以上的透射率,有的型号在2800nm附近有一个吸收峰,有的型号直到3500nm还能一直保持大于80%的透射率。

下图是天然石英的透射光谱,天然石英只能保证在270nm~2600nm具有很高的透射率,在紫外波段的透射率远低于熔融石英。

天然石英和熔石英的反射率基本上一致,都小于<10%。其中在靠近紫外的波段接近10%,随时波长增加,石英反射率缓慢减少,在近红外的波段大概为6%。石英透射光谱的数据均来源于贺利氏公司。

 

石英晶体在太赫兹波段的透射率(Z cut Crystal Quartz

石英晶体还能用于波长超过50μm的太赫兹波段。在从120μm起到1000μm波段,石英晶体的透过率为>70%。此外,经过z切割石英晶体材质的太赫兹窗镜,在可见光范围和太赫兹波段都具有高透过率,能够通过HeNe激光器的辅助,轻松调整光学系统,而且不会改变光偏振状态。

 

 

 

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