N-BK7 vs silice fondue : choisir le bon substrat
By Esco Optics, Inc. | Published: 2026-10-14
Category: Guides d'achat
N-BK7 et la silice fondue résolvent différents problèmes optiques. Comparez la transmission UV, la stabilité de l'indice et le comportement thermique pour choisir le substrat adapté à votre application.
Réponse rapide
Si votre application fonctionne au-dessus d'environ 350 nm et que vous souhaitez le verre optique le plus économique et largement disponible, choisissez le N-BK7. Si vous avez besoin d'une transmission dans l'ultraviolet, d'une plus faible dilatation thermique ou de meilleures performances dans l'UV profond, choisissez la silice fondue. Pour la focalisation laser à 1064 nm où l'aberration sphérique compte, une lentille bestform dans le bon substrat vous donne la plus petite tache.
Là où le N-BK7 excelle et là où il s'arrête
Le N-BK7 est un verre crown au borosilicate avec un indice de réfraction d'environ 1.517 à 587.6 nm. Cet indice est stable d'un lot à l'autre, ce qui en fait le choix par défaut pour les systèmes optiques dans le visible et le proche infrarouge où le coût et la disponibilité comptent. Il transmet bien d'environ 350 nm à 2,000 nm, couvrant la plupart des travaux avec des lasers à diode, la vision industrielle et les laboratoires généraux. Le N-BK7 se polit également avec une excellente qualité de surface et accepte facilement les traitements antireflets standard.
Le N-BK7 cesse d'être la bonne réponse lorsque vous passez dans l'UV. En dessous d'environ 350 nm, la transmission interne chute fortement. Si votre source est un laser à 355 nm ou 266 nm, une optique en N-BK7 absorbera suffisamment de lumière pour provoquer une distorsion thermique et une réduction du débit. Le matériau a également un coefficient de dilatation thermique relativement élevé par rapport à la silice fondue, donc dans les applications où les variations de température sont importantes, la mise au point peut dériver.
Ce que la silice fondue apporte pour la stabilité UV et thermique
La silice fondue est du dioxyde de silicium amorphe, et non un matériau cristallin. Sa limite de transmission UV s'étend bien plus profondément que celle du N-BK7, et les qualités à faible teneur en OH transmettent bien au-delà de 3 microns dans l'infrarouge. Cela fait de la silice fondue le substrat standard pour les lasers excimères, la spectroscopie UV et toute application où la transmission UV profonde est non négociable. Elle possède également un coefficient de dilatation thermique plus faible que celui du N-BK7, ce qui lui permet de mieux conserver sa forme et sa mise au point lorsque la température ambiante change.
Le compromis réside dans le coût et la disponibilité. Les ébauches en silice fondue sont plus chères à produire, et certains grades sont plus longs à obtenir. Elle est également plus tendre que certaines alternatives cristallines, d'où l'importance des procédures de manipulation et de nettoyage. Pour les systèmes à lumière visible uniquement, payer pour de la silice fondue n'apporte souvent rien de mesurable.
Le choix du substrat modifie la géométrie de la lentille, pas seulement la transmission
L'indice de réfraction du substrat détermine le facteur de forme qui minimise l'aberration sphérique dans une lentille simple. C'est pourquoi une lentille bestform est conçue pour un matériau spécifique. Une lentille bestform en N-BK7 a des rayons avant et arrière différents de ceux d'une lentille en silice fondue, car la différence d'indice modifie le rapport optimal. Si vous remplacez un substrat par un autre dans une conception bestform, vous perdez la correction d'aberration qui en faisait une bestform.
Cela est crucial lorsque vous focalisez un laser sur un point minimal. Une lentille simple sphérique dans le mauvais substrat produira un point plus grand et une erreur de front d'onde plus importante que la même conception dans le verre approprié. Lorsque vous commandez une lentille bestform, spécifiez la longueur d'onde de conception et le substrat ensemble afin que les rayons soient calculés pour votre utilisation réelle.
Les applications cylindriques et les fenêtres suivent la même logique
Les lentilles cylindriques focalisent la lumière sur un axe et sont courantes dans la génération de lignes laser, l'imagerie à réseau linéaire et la spectroscopie à fente. Les mêmes règles de substrat s'appliquent : choisissez N-BK7 pour les travaux cylindriques dans le visible et le proche infrarouge lorsque le coût est important, et la silice fondue ou le quartz fondu lorsque la transmission UV ou la stabilité thermique est requise. Une lentille cylindrique en quartz fondu G1, par exemple, vous donne la portée UV que le borosilicate ne peut pas égaler.
Pour les fenêtres et les optiques de protection, la décision est plus simple. Si la fenêtre ne doit que laisser passer la lumière visible et protéger l'optique derrière elle, une fenêtre circulaire de qualité commerciale en N-BK7 ou équivalent est généralement suffisante. Si la fenêtre se trouve devant une source UV ou doit survivre à des cycles thermiques, une fenêtre en silice fondue à faible teneur en OH est le meilleur choix à long terme car elle transmet jusqu'à 3 microns et gère les changements de température avec moins de distorsion.
Règles de décision pour la sélection du substrat
- La longueur d'onde d'abord : Si votre longueur d'onde la plus courte est inférieure à 350 nm, choisissez la silice fondue ou le quartz fondu. Si tout est au-dessus de 350 nm, le N-BK7 est généralement suffisant et coûte moins cher. Vérifiez le spectre de la source avant toute autre chose.
- Environnement thermique : Si l'optique subit des variations de température supérieures à environ 20°C ou doit maintenir la mise au point pendant le préchauffage, la plus faible dilatation thermique de la silice fondue réduit la dérive. Les paillasses de laboratoire stables privilégient le N-BK7 ; les systèmes de terrain ou sous vide privilégient souvent la silice fondue.
- Correction des aberrations : Pour la focalisation à élément unique, le facteur de forme optimal est lié à l'indice du substrat. Commandez le substrat et la longueur d'onde de conception ensemble pour que les rayons correspondent à votre application. Ne remplacez jamais les substrats dans une conception bestform sans recalculer.
- Budget et délais : Le N-BK7 est généralement moins cher et plus largement disponible en stock. La silice fondue coûte plus cher et certains grades prennent plus de temps à se procurer. Si les performances dans le visible sont suffisantes, le N-BK7 libère du budget pour les revêtements ou les supports.
Produits illustrant le choix du substrat
- Lentilles laser Bestform, verre optique N-BK7*: Les lentilles laser Bestform en verre optique N-BK7 sont conçues de manière à ce que les rayons avant et arrière suivent un rapport spécifique déterminé par le facteur de forme du matériau, ce qui réduit l'aberration sphérique lors de la focalisation d'un laser à un point minimal. Si votre laser fonctionne dans le visible ou le proche infrarouge et que vous souhaitez le point focal le plus petit, c'est l'option économique Bestform. Ne remplacez pas un substrat différent sans recalculer la conception.
- Lentilles laser Bestform, silice fondue de qualité S1-UV: Les lentilles laser Bestform en silice fondue de qualité S1-UV sont disponibles avec une option de longueur d'onde de conception, vous permettant d'adapter la lentille à votre source UV. Pour une focalisation à 355 nm ou 266 nm, la forme Bestform en silice fondue préserve la correction de l'aberration à la longueur d'onde où le N-BK7 absorberait. Spécifier la longueur d'onde de conception garantit que les rayons sont optimisés pour votre laser.
- Fenêtres de qualité commerciale, circulaires, en silice fondue de qualité I2-IR à faible teneur en OH: Les fenêtres circulaires de qualité commerciale en silice fondue de qualité I2-IR à faible teneur en OH transmettent jusqu'à 3 microns et présentent un faible coefficient de dilatation thermique, avec une précision de surface de 2λ par pouce ou mieux. Cette fenêtre convient aux applications IR et UV où le borosilicate échouerait. La faible teneur en OH et la stabilité thermique la rendent adaptée aux environnements avec des variations de température.
- Lentilles cylindriques, quartz fondu G1, qualité commerciale: Les lentilles cylindriques en quartz fondu G1 de qualité commerciale produisent une ligne focale parallèle à l'axe cylindrique, utile pour l'imagerie de réseaux linéaires et de fentes spectroscopiques. Lorsque vous avez besoin d'une focalisation uniaxiale dans l'UV ou d'une meilleure stabilité thermique que N-BK7, cette lentille cylindrique en quartz fondu couvre des applications que le borosilicate ne peut pas.
Quel substrat convient à votre application
Choisissez N-BK7 si vous avez besoin de
- Focalisation laser visible ou proche infrarouge lorsque le coût et la disponibilité sont importants
- Optique générale de laboratoire, vision industrielle ou configurations pédagogiques au-dessus de 350 nm
- Une lentille bestform pour 1064 nm ou des longueurs d'onde visibles où la conception est déjà optimisée pour le borosilicate
Choisissez plutôt de la silice fondue ou du quartz fondu si vous avez besoin de
- Transmission UV en dessous de 350 nm, comme les systèmes laser à 355 nm ou 266 nm
- Stabilité thermique dans les environnements à fortes variations de température
- Transmission infrarouge jusqu'à 3 microns avec des fenêtres en silice fondue à faible teneur en OH
