钠钙玻璃（也称为钠钙硅玻璃）是全球使用最广泛的玻璃类型，是制造光学元件的基本、经济的基底材料。虽然它不具备专业技术玻璃的极致性能特征，但其光学清晰度、易于制造和低成本的良好平衡使其成为可见光光学器件和镀膜滤光片的普遍基础。
成分和物理特性
钠钙玻璃的化学成分通常由三种主要成分组成：
- 二氧化硅 (SiO₂): 约占 70–74%，是主要的玻璃形成氧化物。
- 氧化钠 (Na₂O): 约占 13–15%，作为助熔剂添加，以降低二氧化硅的熔化温度。
- 氧化钙 (CaO): 约占 7–10%，作为稳定剂添加，以防止玻璃水溶性并提高化学耐久性。
- 可能包含少量其他化合物，例如氧化镁 (MgO) 或氧化铝 (Al₂O₃)，以进一步改善玻璃的耐久性和加工性能。
在物理上，钠钙玻璃的特点是热膨胀系数 (CTE) 相对较高。与硼硅酸盐玻璃或工程晶体材料相比，这使其更容易受到热冲击，这意味着如果经受快速、极端的温度波动，它可能会开裂或破碎。
光学特性
钠钙玻璃在可见光谱（约 400 nm 至 700 nm）和近红外 (NIR) 区域（高达约 2.5 µm）表现出优异的透光性。
然而，其透射率在这些范围之外急剧下降：
- 紫外 (UV) 范围：标准钠钙玻璃对深紫外光基本不透明。与紫外熔融石英基板（在紫外范围深处（低至约 195 nm）提供出色的透射率）不同，钠钙玻璃通常在 350 nm 以下开始大量吸收。
- 红外 (IR) 范围：透射率在 2.5 µm 之后显著下降，这使得它不适合需要宽广透明度的中波红外 (MWIR) 或高级短波红外 (SWIR) 成像系统。
标准钠钙玻璃的折射率 (nd) 通常在 1.51 到 1.52 之间，其阿贝数 (Vd) 约为 58 到 60，表明色散相对较低。
在光学中的应用
由于它可以制造出具有高表面质量的大尺寸薄片（特别是浮法玻璃），钠钙玻璃被广泛用作薄膜光学镀膜的基础基板。常见应用包括：
- 光学滤光片：它作为介电薄膜沉积的基底层，用于制造可见光和近红外光谱中的光学带通滤光片、短波通滤光片和长波通滤光片。
- 中性密度 (ND) 滤光片：钠钙玻璃经常用作摄影、摄像和基本实验室设置中吸收或反射式 ND 滤光片的基板。
- 反射镜和分束器：它通常用作标准商业级前表面反射镜和分色分束器的基板。
- 保护窗和盖玻片：其耐用性和抗划伤性使其非常适合保护更精密的传感器或内部组件免受环境损坏，前提是系统不需要紫外透射。
制造与加工
钠钙玻璃具有很高的机械加工性。它可以轻松切割、磨边、钻孔和抛光，以达到精密光学元件所需的高表面平整度和表面质量规范。然而，在为钠钙基板设计薄膜镀膜时，工程师必须考虑其特定的折射率，以防止不必要的反射，并确保镀膜（例如抗反射或带通堆栈）在不同入射角 (AOI) 下正确工作，而不会引起“蓝移”。