视窗作为一种光学功能性部件，主要作用是在隔绝外部恶劣环境（如灰尘、水分、高压、化学腐蚀或极端温度）的同时，允许光线、激光或视觉信号无损地穿过，以实现观察、监控、传感或通信等核心功能。常见的视窗材质包括价格低廉但易刮伤的普通玻璃、耐高温但硬度不足的石英玻璃，以及高强度的聚碳酸酯等工程塑料。在众多先进陶瓷材料中，有一种兼具晶莹剔透与坚不可摧特性的材料——蓝宝石（Sapphire）也在视窗这一部件中发光发热。需要注意的是，此“蓝宝石”并非人们日常珠宝中的天然蓝宝石，而是指人工合成的蓝宝石晶体（成分为α-氧化铝，Al₂O₃）。

01 什么是蓝宝石视窗

蓝宝石视窗是一种以人造蓝宝石制成的，具有超高硬度、高透光性和优异稳定性的透明窗口部件，主要用于需要透光、观察、密封或保护的关键领域，覆盖了从消费电子到军事科技的高端应用。

Shalom EO 的蓝宝石窗©Shalom EO

现代科技对光学视窗材料在极端环境下性能的要求愈发严格。与普通玻璃或石英视窗相比，蓝宝石视窗能在无论是高温、高压、强腐蚀还是真空条件的极端环境下依然保持光学性能稳定。它是先进陶瓷行业中的一个明星产品，兼具光学透明性与结构强度，技术水平也体现了先进陶瓷行业在高性能、高精度透明陶瓷领域的制造能力和市场地位。

02 蓝宝石视窗的特点

优势：

（1）极高的硬度：莫氏硬度高达9级，仅次于钻石。这意味着它极其耐刮擦，普通沙石、金属都无法在其表面留下划痕。

（2）优异光学性能：从紫外线（UV）到红外线（IR）的宽波段范围内都具有很高的透光率，远超普通玻璃。

（3）卓越的耐温性：熔点高达 2050 ℃，可在 1600 ℃以上的高温环境中长期保持稳定，不变形、不熔化。

（4）耐化学腐蚀：对酸、碱和多数化学介质具有极强的惰性，不与环境中的大部分化学物质发生反应。

（5）良好的气密性与机械强度：能承受真空和高压工况下的机械应力。

劣势：

（1）脆性高：蓝宝石在某些需要抗冲击性的应用中或被替代，因为在受到点冲击或弯曲应力时（尤其是边缘或薄壁区域），它不像金属或塑料那样能通过形变吸能，而是容易产生裂纹并迅速扩展，导致整体破裂。

（2）加工难度大：硬度高，使得切割、研磨、抛光都必须使用金刚石工具，由此造成加工过程耗时、能耗高，工具磨损严重的情况，成本居高不下。

（3）密度高：轻量化使用环境下因为重量因素或成为负担。

（4）光谱透过范围有限：蓝宝石的光学透过率在 5 μm 以上的中远红外波段透过率会急剧下降，影响其在某些热成像或红外探测系统中的应用。

03 蓝宝石视窗的应用场景

蓝宝石视窗可被理解为一种极其坚固的透明“窗户”。鉴于蓝宝石的优异特性，它主要应用于对窗口部件要求极为严苛的场合，是保护光学系统在极端环境下正常工作的关键屏障。

（1）消费电子领域

- 智能手机摄像头盖板：保护精密镜头免受划伤与磨损，确保成像始终清晰锐利。

- Home键 / 指纹识别器窗口：在 Apple iPhone 5s 至 8 系列中采用蓝宝石覆盖，兼具高透光率与耐磨性。

- 智能手表表镜：如 Apple Watch，日常使用中可有效抵抗刮擦与磨蚀，保持显示屏持久通透。

（2）工业与科学领域

- 条形码扫描器窗口：用于超市、仓储等高频使用环境，抗摩擦、抗撞击。

- 真空观察窗：用于半导体设备、真空镀膜机、MOCVD腔体等，保持高真空密封并透过光学检测信号。

蓝宝石真空观察窗©武汉普斯特科技

- 高温观察窗：安装于熔炉、反应釜、航空发动机等设备中，用于实时监测高温环境下的内部工况。

- 压力容器视窗：用于高压泵、深海探测设备等场景，能承受巨大压差而不破裂。

- 激光器窗口：作为高功率激光设备的出光口或防护镜片，能耐受强能量光束的热冲击

（3）光学与国防军工领域

- 红外与军事装备：应用于导弹导引头、夜视仪、热成像设备等，兼具红外透射与物理防护。

- 航天器窗口：用于卫星、空间站或返回舱，在太空环境中抵御极端温度、辐射及微陨石冲击。

（4）医疗与科学仪器领域

- 医疗传感器与内窥镜窗口：具备优异的生物惰性与耐消毒性，能经受反复高温灭菌。

- 光谱仪与显微镜窗口：确保高精度光学测量时的信号稳定与透射纯净度。

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