日本信越石英（SQP）光學石英玻璃產品全系列詳解與技術選型指南

引言：為何選擇信越石英（SQP）？

在光學領域，材料的選擇直接決定了系統的性能極限。日本信越化學工業株式會社（Shin-Etsu Chemical）旗下的信越石英（Shin-Etsu Quartz Products Co., Ltd., SQP） 是全球石英玻璃行業的絕對領導。其產品以高的純度、無比的光學均勻性、激光耐受性和精準的性能可定制性而聞名，成為半導體光刻、高激光器、天文觀測、精密光學等科技領域不可少的核心材料。

本指南將系統解析SQP光學石英玻璃的全系列產品，并提供專業的技術選型建議，助您為下一代光學系統找到最堅實的基石。

第一部分：產品全系列詳解

信越石英的產品主要分為合成石英玻璃和天然石英玻璃兩大體系。合成石英純度更高，性能更優；天然石英則在某些方面具有經濟性優勢。

一、 合成石英玻璃（SUPRASIL系列）

SUPRASIL是信越采用高溫氣相水解法制成的高純度合成石英玻璃品牌，是其技術實力的集中體現。

1. 高光刻與準分子激光級
此系列針對深紫外（DUV）波段和極紫外（EUV）光刻技術的苛刻要求進行了優化，是技術壁壘最高的產品。

• SUPRASIL-P248C： 基準型高級光學石英。以其“各個方向無條紋"的高光學均勻性著稱，在深紫外到近紅外的寬光譜范圍內均有優異透過率，是光刻機鏡頭的基礎材料。

• SUPRASIL-P700： P248C的升級版。不僅具備更好的均勻性，更關鍵的是顯著改善了ArF（193nm）準分子激光的耐受性，極大降低了在高功率激光長期照射下的性能衰減（Compaction），用于最新一代ArF光刻機投影物鏡。

• SUPRASIL-P210： 專為抗激光損傷而生。光學特性與P310C相似，但進一步強化了對ArF準分子激光的耐受性，是針對超高功率激光應用的專業選擇。

2. 通用高精度光學級
此系列平衡了光學性能和制造經濟性，適用于大多數精密光學場景。

• SUPRASIL-P20： 經濟實用型。在單一方向上無條紋，滿足絕大多數光學元件（如觀察窗、透鏡、棱鏡）的基本需求，是應用廣泛的型號之一。

• SUPRASIL-P310C： 性能均衡的“水桶機"。比P20具有更好的均勻性，且擁有接近頂級型號的透過率和耐激光性，適用于多種對性能有較高要求但預算受限的場景。

• SUPRASIL-P30： 高透過率專精型。專注于在可見光波段提供高的透過率，適用于對光能量損耗極其敏感的應用。

3. 大口徑特殊應用級

• SUPRASIL-P710C： 大。其優勢是可制造直徑超過600毫米的大型坯料，同時在可見光至近紅外波段保持透光性。是天文學（望遠鏡主鏡）、太空遙感（衛星相機鏡頭）和光刻機（照明系統大型透鏡）的唯選擇。

4. 紅外/紫外優化級
此系列通過控制羥基（OH）含量來優化特定波段的表現。

• SUPRASIL-F300： “干法"工藝，無羥基（OH-Free）。徹去除羥基，使其在紅外波段（2.5μm ~ 3.5μm）的透過率異常優異，同時具備低熒光特性。是高性能CO?、YAG激光器和紅外成像系統的理想窗口材料。

• SUPRASIL-F310： “濕法"工藝，含羥基（~250ppm OH）。適量的羥基含量使其在紫外波段（尤其UV-C）的吸收更低，透過率更佳。常用于紫外光源、紫外固化系統和特定紫外光學傳感器。

二、 天然石英玻璃

此系列以精選的天然水晶或高純度硅石為原料，在某些通用領域具有成本優勢。

• 基礎設施 301/302： 由精選天然石英制成，羥基含量低，性能穩定可靠，主要用于可見光到近紅外波段的一般光學材料。

• HOQ310： 經濟性選擇。以水晶為原料用電熔法制造，成本可控。非常適合作為半導體工藝設備、高溫熔爐等需要頻繁更換的觀察窗，在滿足基本光學性能的同時極大降低了維護成本。

第二部分：技術選型指南

選擇正確的石英玻璃型號，需要系統性地評估以下幾個關鍵參數：

1. 核心工作波長 (Core Wavelength)

• 深紫外 (DUV: 193nm, 248nm)： 選P700或P210。激光耐受性是第一要務，均勻性要求高。

• 紫外 (UV: 350nm以下)： 可選P248C, P310C。若追求最佳紫外透過，可考慮F310。

• 可見光 (VIS)： P20, P30, P310C 是性價比高的選擇。P710C適用于大口徑。

• 近紅外 (NIR: 1-2μm)： P系列均可，如P20, P310C。

• 中紅外 (MIR: 2.5μm以上)： 必須選擇F300（無羥基），以避免OH吸收峰造成的能量衰減。

2. 激光功率與類型 (Laser Power & Type)

• 低功率激光： 對型號不敏感，P20即可滿足。

• 高功率連續激光： 需關注熱透鏡效應，要求材料吸收率低，P310C/P248C是良好起點。

• 高功率脈沖激光/準分子激光： 必須選擇高LIDT型號，如P700, P210。這是硬性指標，錯誤選型會導致元件迅速損壞。

3. 光學均勻性與條紋 (Homogeneity & Striae)

• 高分辨率成像系統（光刻、顯微）： 要求“全方向無條紋"，必須選擇P248C, P700, P710C。

• 普通成像系統/激光傳輸： “單方向無條紋"的P20, P30已可滿足。

• 照明勻光、非成像光路： 對均勻性要求可適當放寬。

4. 元件尺寸 (Component Size)

• 直徑 > 600mm： 選擇P710C。

• 直徑 < 600mm： 所有P系列和F系列均可根據其他參數選擇。

5. 環境與成本 (Environment & Cost)

• 輻射環境（太空、核工業）： 需選擇耐輻射型號（通常為特定級合成石英）。

• 高溫環境： 所有石英玻璃耐熱性均優異，低OH含量的F300熱穩定性更佳。

• 成本敏感、需頻繁更換： 優先考慮天然石英玻璃HOQ310或合成石英P20。

總結與選型流程建議

1. 確定波長：明確您的系統核心工作波段。

2. 評估激光：是否有激光？功率密度多高？是否是準分子激光？

3. 定義精度：系統對波前誤差、像質的要求有多高？決定均勻性等級。

4. 測量尺寸：所需毛坯的尺寸是多少？

5. 權衡預算：在滿足性能的前提下，選擇具經濟性的型號。

快速選型表：

通過本指南，您可以清晰地理解信越石英（SQP）龐大的產品體系背后的邏輯，并做出專業、經濟的技術選型決策，為您的光學產品賦予強大的核心競爭力。