硼硅酸盐玻璃基板

硼硅玻璃基板是一种基础材料，用于制造各种光学元件。它通过在标准硅酸盐玻璃混合物中添加三氧化二硼 B(2)O(3) 来实现其特性，因其极低的热膨胀系数 (CTE)、高化学耐久性以及在可见光和近红外 (NIR) 光谱范围内出色的光学透明度，在光学行业中备受推崇。

在光学工程中，这些基板是沉积复杂薄膜涂层以制造滤光片、反射镜和分束器的物理基础。

主要光学规格

成分和主要特性

标准硅酸盐玻璃（如普通窗玻璃）在快速温度变化下容易开裂。添加三氧化二硼会改变玻璃的原子结构，显著降低其热膨胀。

• 低热膨胀：硼硅玻璃能够承受严酷的温度梯度而不会破裂。这种尺寸稳定性对于光学元件至关重要，因为它们在暴露于高强度光源或波动的环境温度时必须保持其精确的形状和表面光洁度。
• 光学透射：硼硅基板从近紫外（约 310 nm）到可见光光谱，再到近红外（高达约 2.7 µm），提供高而平坦的透射率。

• 化学耐久性：它对水、中性和酸性溶液以及强化学混合物具有高度抵抗力，非常适合需要考虑降解的环境。
• 成本效益：虽然它不具备紫外熔融石英的极端深紫外透射或绝对热稳定性，但硼硅玻璃为不在深紫外范围运行的应用提供了极具经济效益的替代方案。

光学领域常用类型

光子学行业广泛使用多种专有和标准配方的硼硅玻璃：

N-BK7（硼硅冕牌玻璃）：可以说是用于高质量可见光和近红外应用最常见的光学玻璃。它相对较硬，易于抛光至高品质，广泛用于透镜、棱镜和厚基板。

在光学元件中的应用

由于其在光学透明度、热稳定性和成本方面的平衡，硼硅玻璃作为基板材料广泛应用于各种光学系统：

• 光学滤光片：硼硅玻璃作为介电薄膜涂层的刚性透明基底。它是许多带通滤光片、短通/长通边缘滤光片以及在可见光和近红外范围工作的中性密度 (ND) 滤光片的标准基板。
• 二向色镜和分束器：硼硅玻璃的热稳定性确保了二向色涂层对入射角 (AOI) 的精细要求得以保持，防止了环境引起的“蓝移”或结构变形。
• 成像系统：它经常用作成像传感器（包括用于标准可见光和某些 SWIR 应用的传感器）的保护盖玻璃，以及精密光学窗口的基材。
• 照明系统：由于其抗热冲击性，硼硅基板非常适合用于高强度光源（例如氙灯或汞弧灯）的前面，在这些光源下，普通玻璃会因高温而破碎。