光学石英与水晶玻璃涵盖的选择范围比大多数图纸所暗示的更广，而它们之间的差异同时决定了性能与价格。本文比较车载 ADAS 与激光雷达在基材、镀膜工艺、厚度与公差等方面的可行方案，并指出各项权衡在哪些情形下划算、哪些并不划算。
车载 ADAS 与激光雷达中的光学石英与水晶玻璃
在车载 ADAS 与激光雷达中，这转化为一组明确的要求，而非泛泛的质量偏好。汽车光学面临与其他消费类产品截然不同的认证体系：温度从零下 40 °C 到 105 °C 以上波动，伴随振动、飞石冲击、盐雾以及以十年计的使用寿命。摄像头视窗在保持机器视觉所需洁净度的同时，还要抵御路面砂砾造成的划痕；激光雷达光学件须承受 905 或 1550 nm 的高脉冲能量而不发生漂移。
基材与材料选择
熔融石英内部存在真正的选型问题。低羟基牌号几乎不含羟基，可透射至更远的红外波段，在 2.7 微米附近吸收更低，因此适用于红外及高功率应用。高羟基牌号含有数百 ppm 的羟基，在深紫外性能与抗辐照着色方面更受青睐。天然石英用于需要其结晶特性的场合，但它夹杂物更多，其各向异性也加大了抛光难度。合成晶体（人造石英）具有相同的光学表现且一致性更好。在车载 ADAS 与激光雷达中，最能避免争议的技术要求不是牌号名称，而是一组数值：羟基含量、气泡等级，以及目标波段上的透射曲线。
与替代方案的对比
替代方案取决于驱动选型的是何种特性。需要深紫外透射时，氟化钙是主要竞争者，可在更深的紫外透射，但成本高得多且更脆。以热稳定性为驱动时，硼硅酸盐或低膨胀玻璃通常足以胜任，价格仅为其一小部分。以硬度为驱动时，蓝宝石在抗划伤与红外透射上占优，尽管其各向异性且昂贵。若零件仅为机械窗口，普通硼硅酸盐通常即可胜任。在车载 ADAS 与激光雷达中，可靠的检验方法是找出廉价材料会失效的那一项特性，并确认应用是否真正达到该极限。
镀膜与沉积考量
石英镀膜意味着要控制应力与洁净度。其低膨胀特性意味着基材不会释放致密氧化物叠层引入的应力，因此在薄件上镀膜可能使窗口明显弓曲；有时需要采用在背面加应力补偿层的平衡设计。石英吸附并保持污染物的方式不同于软玻璃，因此镀前清洗时间更长，通常包含紫外-臭氧或等离子步骤。对于激光零件，镀膜吸收与激光损伤阈值主导技术要求，且镀膜必须在工作波长与脉冲宽度下评估，而非取方便测量的宽频平均。在车载 ADAS 与激光雷达中，坚硬、低吸收的镀膜结合倒角、精研磨的边缘，正是石英窗口同时承受光通量与热循环的原因。
成本与交期的驱动因素
石英在每一环节都比光学玻璃贵。原材料价格是 BK7 的数倍，且因其硬度抛光慢得多，因此深紫外牌号窗口的成本可达同等硼硅酸盐零件的 5 至 10 倍。牌号选择对价格的影响大于尺寸：低羟基、低气泡、高均匀性牌号溢价很高。平面度与表面质量遵循通常规律，每收紧一档就增加一个精加工工序。在车载 ADAS 与激光雷达中，合理的做法是购买满足透射要求的最廉价石英，且仅在波段确有需要时才指定深紫外牌号，因为多数被标为深紫外的零件从未见到 350 nm 以下的光。
标准、文件与可追溯性
石英光学件通过与其他元件相同的图纸标准 ISO 10110 与 ISO 12123 指定，并附加涵盖羟基含量、气泡等级与均匀性的材料规范。激光应用引用损伤阈值测试标准，并常需见证样片数据。对于接近半导体的零件，洁净度规范很重要，其单位面积颗粒数受控并有记录。环境合规性由 RoHS 与 REACH 声明覆盖。在车载 ADAS 与激光雷达中，最常决定零件能否放行的文件是可追溯至材料批次的可追溯性，因为装配中发现的均匀性或夹杂物问题，只有在受影响零件可被识别时才能受控。
车载 ADAS 与激光雷达的特定要求
在车载 ADAS 与激光雷达中，这转化为一组明确的要求，而非泛泛的质量偏好。汽车光学面临与其他消费类产品截然不同的认证体系：温度从零下 40 °C 到 105 °C 以上波动，伴随振动、飞石冲击、盐雾以及以十年计的使用寿命。摄像头视窗在保持机器视觉所需洁净度的同时，还要抵御路面砂砾造成的划痕；激光雷达光学件须承受 905 或 1550 nm 的高脉冲能量而不发生漂移。
- 工作范围 -40 至 +105 °C
- 符合汽车测试标准的盐雾与耐磨性
- 疏水表面，使雨水与污垢自行滑落
- 激光雷达光路在 905 或 1550 nm 处的激光损伤耐受
IATF 16949 过程文件，适用时参照 AEC-Q 元件认证、周边系统的 ISO 26262 背景，以及 RoHS 与 REACH 声明。
选型数据一览
| 参数 | 典型值 | 备注 |
|---|---|---|
| 透射波段 | 185 - 2500 nm（熔融石英） | 深紫外至近红外 |
| 折射率 | 1.458（熔融石英） | 低且高度均匀 |
| CTE | 0.55 × 10⁻⁶ /K | 耐热冲击 |
| 羟基含量 | < 10 ppm 低羟基，> 200 ppm 高羟基 | 按紫外或红外用途选择 |
| 双折射 | < 5 nm/cm（熔融） | 水晶（结晶石英）本身具有各向异性 |
| 平面度 | λ/4 至 λ/10 | 石英晶圆可达 λ/20 |
| 划痕-麻点 | 40-20 标准，20-10 精密 | ISO 10110-7 |
| 厚度范围 | 0.1 - 30 mm | 晶圆最薄 0.1 mm |
| 边缘处理 | 研磨、倒角或精研磨 | 崩边 ≤ 0.05 mm |
常见问题
石英窗口可达到多高的平面度？
在 633 nm 下达到 λ/4 至 λ/10 为常规，石英晶圆可抛光至 λ/20。由于石英刚性强、膨胀低，面形稳定，但须明确平面度要求是悬空还是装夹状态。
你们是否既供石英窗口也供石英晶圆？
是的，厚度从 0.1 mm 起，总厚度偏差与翘曲为真空吸盘加工而受控，边缘轮廓按自动化操作设备选择。
何时应选用石英而非光学玻璃？
当零件须在约 300 nm 以下透射、承受快速热循环或耐受高激光能量时。对于可见光窗口与滤光片，硼硅酸盐或 B270 以极低代价实现相同功能。