光学石英的透射率与吸收光谱

石英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。

石英可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。

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-R)2，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。

光学石英玻璃的紫外透过率及透射光谱，JGS1、JGS2及JGS3

光学石英玻璃牌号与名称

牌号名称应用光谱波段范围(μm)

JGS1远紫外光学石英玻璃0.185~2.5

JGS2紫外光学石英玻璃0.220~2.5

JGS3红外光学石英玻璃0.260~3.5

综合以上信息，光学石英玻璃的紫外透射光谱如下：

光学石英玻璃理化性能参考数据

硬度(莫氏)：5.5

线膨胀系数(-60~120℃)：2.1×10-7

熔点(℃)：1700

折射率：1.4585±4×10-4

中部色散：0.00674±4×10-5

色散系数：68.0

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