Vergleich von UV- und IR-Quarzglas

Quarzglas ist ein gebräuchlicher Glastyp, der in der Optikbranche zur Fertigung von optischen Komponenten wie Linsen, Fenstern, Spiegeln, Prismen und Strahlteilern verwendet wird. Quarzglas ist aufgrund seiner konsistenten und reproduzierbaren optischen Leistung häufig ein bevorzugtes Material für Präzisionsoptiken.¹ Darüber hinaus besitzt Quarzglas einen niedrigen Wärmeausdehnungskoeffizienten. Dieser bietet sowohl einen hohen Wärmewiderstand als auch -beständigkeit gegen Temperaturschocks, welche in bestimmten Anwendungen oft kritische Merkmale sind. Quarzglas weist auch eine hohe chemische Beständigkeit und minimale Fluoreszenz auf. Es gibt viele Arten von Quarzglas, zu den gebräuchlichsten gehören UV- und IR-Quarzglas.

UV-Quarzglas wird synthetisch durch Oxidation von hochreinem Silizium mittels Flammenhydrolyse hergestellt.² Die UV-Güte zeigt einen hohen Transmissionsgrad im UV-Spektrum. Jedoch gibt es Einbrüche im Transmissionsspektrum bei 1,4; 2,2 und 2,7 µm, aufgrund der Absorption von OH-Ionenverunreinigungen (Hydroxid-Ionen).

IR-Quarzglas unterscheidet sich von UV-Quarzglas durch einen geringeren Anteil an OH-Ionen, was zu einer höheren Transmission im gesamten NIR-Spektrum und zu einer Verringerung der Transmission im UV-Spektrum führt (Abbildung 1). OH-Ionen können durch Verschmelzen von hochwertigem Quarz oder durch spezielle Herstellungstechniken reduziert werden.²

Abbildung 1: Transmissionsdaten für UV- und IR-Quarzglas für eine 5-mm dicke Materialprobe ohne Fresnel-Reflektionen¹

Weiterentwicklungen bei Lasern mit Wellenlängen um 2 µm, z. B. Thulium- (2080 nm) und Holmium-Laser (2100 nm), haben zu einem vermehrten Einsatz von Lasern im 2-µm-Wellenlängenbereich geführt. 2 µm liegt in der Nähe eines Hydroxidabsorptionsmaximums im UV-Quarzglas, sodass IR-Quarzglas für 2-µm-Anwendungen wesentlich besser geeignet ist. Die hohe Absorption von UV-Quarzglas bei 2 µm führt zu Wärmeentwicklung, die u. U. eine Beschädigung des Materials verursachen kann. Optische Komponenten aus IR-Quarzglas sind jedoch meist teurer und nicht immer verfügbar.

Für die Auswahl des geeigneten Substrats ist es wichtig, den Wellenlängenbereich Ihrer Anwendung zu kennen. Edmund Optics^® bietet ausgewählte optische Komponenten mit IR-Quarzglas (Corning 7979) und UV-Quarzglas (Corning 7980) an. Um Unterstützung bei der Auswahl des richtigen Quarzglasprodukts für Ihre Anwendung zu erhalten, wenden Sie sich an unseren kostenlosen Technik-Support.

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Literaturangaben

“Corning HPFS® 7979, 7980, 8655 Fused Silica.” Corning, Februar 2014.
Linow, Sven, et al. “Experimental Study of the Synthesis of Fused Silica by Direct Combustion Hydrolysis.” Experiments in Fluids, vol. 32, no. 1, Jan. 2002, pp. 66–75., doi:10.1007/s003480200007.
Nürnberg, Frank, et al. “IR Grade Fused Silica for High-Power Laser Applications.” ICOL, Mär. 2014, doi:10.13140/2.1.2604.8007.

Weiterführende Informationen

Anwendungshinweis