熔融石英在光学上的应用有哪些

发布时间:2025-08-15 15:32:48 | 信息来源:微米光学 | 文章类型:原创 | 点击量:0

熔融石英凭借其独特且卓越的光学性能组合(极宽透光范围、超高均匀性、低双折射、高激光损伤阈值、低色散、优异抗辐射性等),成为众多高端和关键光学应用的首选材料。

半导体制造(光刻)

深紫外光刻镜头: 这是熔融石英最重要且不可替代的应用。其能透射深紫外光(DUV,如248nm KrF、193nm ArF准分子激光),并且具备极高的光学均匀性和极低的双折射,是制造光刻机投影物镜核心镜片的唯一实用材料。光刻机的分辨率直接依赖于这些镜片的质量。

光刻掩模版基底: 作为承载电路图案的掩模版(光罩)的透明基板,需要极高的平整度、热稳定性和DUV透光性,熔融石英是标准材料。

光刻机内部光学元件: 包括照明系统透镜、棱镜、窗口等,都需要DUV透光性和稳定性。

晶圆加工设备光学窗口/透镜: 在刻蚀、沉积、检测等设备中,用于观察或传输激光/光信号。

高功率激光技术

激光谐振腔镜基底/输出耦合镜: 高激光损伤阈值使其能承受腔内极高的激光功率密度(尤其是脉冲激光)。

激光聚焦/准直透镜: 用于将高功率激光束聚焦到工作点或进行准直传输。

激光窗口/保护镜: 用于密封激光腔体,同时允许激光束通过,保护内部元件免受环境(如灰尘、溅射物)影响。

激光反射镜基底: 高表面质量可镀制高反射率、低损耗的反射膜。

激光棒: 在某些固态激光器中(如掺钕或掺镱熔融石英),其本身可作为增益介质。

应用领域: 激光切割/焊接/打标、激光核聚变(如NIF)、科研激光器、医疗激光设备等。

精密光学与成像系统

天文望远镜镜头/反射镜基底: 极低的热膨胀系数、高均匀性、低应力使其在天文观测中能保持极高的成像精度和稳定性(如哈勃望远镜、大型地面望远镜的部分元件)。

显微镜物镜/目镜: 尤其是高端研究级显微镜(如共聚焦、荧光显微镜),需要高分辨率、低荧光背景和良好的紫外-可见光透射性。

精密测量仪器镜头/棱镜: 用于干涉仪、椭偏仪、精密测长仪等,要求材料高度均匀、低双折射以保证测量精度。

投影光路元件: 高端投影设备中的透镜、棱镜。

光谱分析

光谱仪光学元件: 作为紫外、可见、近红外光谱仪中的透镜、棱镜、比色皿/样品池窗口、衍射光栅基底等。其宽光谱透射范围(尤其深紫外)和低荧光背景至关重要。

紫外灯/氘灯窗口: 用于产生或透射紫外光源。

傅里叶变换红外光谱仪分束器: 特殊镀膜的熔融石英片用于近红外区域的分束。

紫外技术与应用

紫外光源(汞灯、氙灯、准分子灯)灯管/窗口: 直接接触紫外等离子体,需要高紫外透射率和抗紫外损伤能力。

紫外固化系统透镜/反射镜/窗口: 用于聚焦和传输用于固化油墨、涂料、粘合剂的紫外光。

紫外消毒系统窗口: 允许杀菌紫外光(如254nm)通过。

紫外光刻(非半导体): PCB制造、微纳加工等领域的紫外曝光设备光学元件。

航天与空间光学

卫星/航天器光学镜头/窗口/反射镜: 优异的抗辐射性(防止太空辐射导致玻璃变暗)、低热膨胀系数(适应太空极端温差)、高稳定性是关键。用于遥感相机、星敏感器、通信窗口等。

空间望远镜光学元件: 要求与地基天文望远镜类似,但抗辐射性要求更高。

光纤通信

光纤预制棒: 超高纯度合成熔融石英是制造单模和多模光纤纤芯和包层的基础材料。

光纤连接器端面/准直透镜: 需要高硬度和优异的光学性能。

标签: 熔融石英

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