Двояковыпуклые линзы из германия Ge
Изготавливаем двояковыпуклые линзы из монокристаллического оптического германия (ГМО) для тепловизионной оптики, ИК-систем и CO₂-лазеров — собирающие положительные линзы с двумя сферическими выпуклыми поверхностями. Германий имеет высокий показатель преломления (n ≈ 4,0) и узкий диапазон пропускания 1,8–23 мкм. Стандартный ряд D = 12,7…50,8 мм, dN ≤ 1 (λ = 632,8 нм). По чертежу или ТЗ заказчика, от 1 шт.
Для тонких двояковыпуклых линз из Ge. Требования к ошибкам формы поверхности N и dN снимаются, если отношение толщины линзы по оси tc к диаметру D меньше 1/10 (tc/D < 1/10).
Стандартные размеры двояковыпуклых линз из Ge
| D, мм | FL, мм | R, мм | tc, мм | te, мм | № заказа |
|---|---|---|---|---|---|
| 12,7 | 25,0 | 149,14 | 2,3 | 2,0 | BCX14-01 |
| 12,7 | 50,0 | 299,20 | 2,1 | 2,0 | BCX14-02 |
| 25,4 | 25,0 | 148,84 | 3,1 | 2,0 | BCX14-03 |
| 25,4 | 50,0 | 299,04 | 2,5 | 2,0 | BCX14-04 |
| 25,4 | 75,0 | 449,14 | 2,4 | 2,0 | BCX14-05 |
| 25,4 | 100,0 | 599,14 | 2,3 | 2,0 | BCX14-06 |
| 25,4 | 150,0 | 899,20 | 2,2 | 2,0 | BCX14-07 |
| 25,4 | 200,0 | 1199,18 | 2,1 | 2,0 | BCX14-08 |
| 25,4 | 250,0 | 1499,18 | 2,1 | 2,0 | BCX14-09 |
| 50,8 | 50,0 | 298,06 | 5,2 | 3,0 | BCX14-10 |
| 50,8 | 100,0 | 598,44 | 4,1 | 3,0 | BCX14-11 |
| 50,8 | 150,0 | 898,58 | 3,7 | 3,0 | BCX14-12 |
| 50,8 | 200,0 | 1198,70 | 3,5 | 3,0 | BCX14-13 |
| 50,8 | 250,0 | 1498,70 | 3,4 | 3,0 | BCX14-14 |
| 50,8 | 500,0 | 2998,78 | 3,2 | 3,0 | BCX14-15 |
* Численные параметры соответствуют длине волны 10,6 мкм (n = 4). У симметричных двояковыпуклых линз R1 = R2 = R.
Спектр пропускания полированного окна из Ge (ГМО-1) толщиной 5 мм в диапазоне 2,5–25 мкм.
Физические свойства германия (Ge)
| Параметр | Значение |
|---|---|
| Плотность | 5,33 г/см³ |
| Температура плавления | 936 °C |
| Коэффициент теплопроводности | 58,61 Вт/(м·K) при 293 K |
| Коэффициент термического расширения | 6,1 × 10⁻⁶ /K при 293 K |
| Твёрдость по Кнупу | 780 |
| Удельная теплоёмкость | 310 Дж/(кг·K) |
| Диэлектрическая постоянная (f = 9,37 ГГц) | 16,6 при 300 K |
| Модуль Юнга E | 102,7 ГПа |
| Модуль сдвига G | 67 ГПа |
| Модуль объёмной деформации K | 77,2 ГПа |
| Упругие коэффициенты | C11 = 129 МПа; C12 = 48,3 МПа; C44 = 67,1 МПа |
| Предел упругости | 89,6 МПа |
| Коэффициент Пуассона | 0,28 |
Оптические свойства германия (Ge)
| Параметр | Значение |
|---|---|
| Диапазон пропускания | 1,8 – 23 мкм |
| Показатель преломления n | 4,0026 (λ = 11 мкм) |
| Потери на отражение | 53 % (λ = 11 мкм, 2 поверхности) |
| dn/dT | 396 × 10⁻⁶ /K |
| dn/dµ | Показатель преломления постоянен (не зависит от µ) |
| Коэффициент поглощения | 1,3 × 10⁻³ см⁻¹ (λ = 3,8 мкм) |
Химические свойства германия (Ge)
| Параметр | Значение |
|---|---|
| Растворимость в воде | В воде не растворим |
| Молекулярный вес | 72,59 |
| Класс | Кубический, структура алмаза |
Показатель преломления Ge по длине волны
| Длина волны, мкм | 2,06 | 2,15 | 2,44 | 2,58 | 3,00 | 3,42 |
|---|---|---|---|---|---|---|
| Показатель преломления | 4,10 | 4,09 | 4,07 | 4,06 | 4,05 | 4,03 |
| Длина волны, мкм | 4,36 | 6,24 | 8,66 | 9,72 | 11,04 | 13,02 |
| Показатель преломления | 4,02 | 4,01 | 4,00 | 4,00 | 4,00 | 4,00 |
Технические характеристики
| Параметр | Значение |
|---|---|
| Материал | Германий монокристаллический оптический ГМО (метод Чохральского) |
| Тип линзы | Двояковыпуклая сферическая (две выпуклые поверхности, R1 = R2 для симметричных) |
| Диаметр | 12,7 – 50,8 мм (стандартный ряд BCX14-01…BCX14-15); крупногабаритные — по запросу |
| Радиусы R1, R2 | По расчёту фокусного расстояния (n ≈ 4 при 10,6 мкм) |
| Местная ошибка формы dN | ≤ 1 (λ = 632,8 нм) |
| Общая ошибка формы N | По ТЗ (типовое N = 3…5) |
| Чистота поверхности (S/D) | До 40/20 по MIL-PRF-13830B |
| Условие снятия N и dN для тонких линз | tc/D < 1/10 |
| Просветляющее покрытие | AR на 3–5 мкм / 8–12 мкм или однослойное DLC (Diamond Like Coating, n = 2,0) — на обе поверхности |
| Температурное ограничение | Заметное поглощение от 27 °C; материал непрозрачен при температуре более 100 °C |
Параметры в таблице — стандартный размерный ряд. Изготавливаем двояковыпуклые линзы из Ge любых диаметров, фокусных расстояний и допусков по чертежу или ТЗ заказчика, от 1 шт.
Изготовление
Для производства двояковыпуклых линз из монокристаллического германия применяем технологию прецизионной оптической обработки полупроводниковых ИК-материалов:
- распиловка слитков ГМО, выращенных методом Чохральского;
- сферическое алмазное шлифование первой выпуклой поверхности под расчётный радиус R1;
- центровка по оптической оси и шлифование второй выпуклой поверхности под R2;
- тонкая шлифовка и доводка обеих сферических поверхностей;
- финишная полировка под контроль dN на интерферометре (λ = 632,8 нм);
- контроль чистоты поверхности по MIL-PRF-13830B (S/D);
- нанесение AR-покрытия (3–5, 8–12 мкм) или DLC-покрытия из твёрдого углерода на обе стороны.
Высокий коэффициент отражения от полированной поверхности германия (53 % с двух сторон при 11 мкм) делает AR-покрытие обязательным. Алмазоподобное покрытие DLC сочетает просветляющие функции с защитой от абразивного износа и применяется в авиационных и наземных тепловизионных системах. Из германия также делают светоделители с пропусканием около 50 % без светоделительного покрытия — за счёт френелевского отражения.
Области применения
- Тепловизионная оптика 8–14 мкм (LWIR) — фокусирующие двояковыпуклые элементы в объективах;
- CO₂-лазерная оптика 10,6 мкм — фокусирующие линзы и сборки;
- Системы пассивного тепловидения, ИК-наведения и приборы ночного видения;
- Сборки склеенных дублетов с ZnSe, ZnS, Si для широкополосной MWIR/LWIR-оптики;
- Спутниковые системы картографирования и исследования поверхности Земли в ИК;
- МНПВО-элементы (призмы, полусферы) для ИК-спектроскопии;
- Подложки для ИК-светофильтров и зеркал.
Как купить
Изготавливаем двояковыпуклые линзы из Ge по чертежу или ТЗ заказчика, от единичных образцов до серийных партий. Отправьте запрос с диаметром, фокусным расстоянием, радиусами R1/R2, требованиями по dN, S/D и AR/DLC-покрытиям на info@quartz-prom.ru или позвоните +7 (499) 703-06-40 — рассчитаем стоимость и сроки.
Часто задаваемые вопросы
Почему германий, а не ZnSe для CO₂-лазеров?
У германия выше теплопроводность (58,6 против 18 Вт/(м·K) у ZnSe) и низкое поглощение на 10,6 мкм. Однако Ge термокритичен — материал мутнеет уже при 100 °C, поэтому для маломощных и охлаждаемых сборок применяется ZnSe.
До какой температуры можно эксплуатировать линзу из Ge?
Заметное поглощение ИК-излучения наблюдается при 27 °C; материал становится непрозрачным при температуре более 100 °C. Для термонагруженных схем используйте ZnSe, ZnS или Si.
Симметричные R1 = R2 или несимметричные двояковыпуклые?
Стандартный ряд BCX14-01…BCX14-15 — симметричный. Несимметричную пару R1 ≠ R2 рассчитываем по ТЗ для оптимизации схемы.
Зачем DLC-покрытие?
DLC (Diamond Like Coating) — алмазоподобное углеродное покрытие с n = 2,0. Сочетает просветляющие свойства с высокой абразивной износостойкостью и защитой от внешней среды. Стандарт для авиационной и полевой ИК-оптики.
Какой максимальный диаметр?
В стандартном ряду — 50,8 мм. Большие диаметры — по согласованию.
От какого количества возможен заказ?
От 1 штуки. Серийные партии — по согласованному графику.
В заявке указываете точные параметры, количество экземпляров и любые дополнительные требования, включая чертежи (если это необходимо).
Мы также согласовываем сроки изготовления и доставки.
Готовую продукцию мы отправляем вам с доставкой по Москве и другим регионам.
Вы получите уведомление о готовности и времени доставки.
Балаклавский проспект, 24, к. 1, оф. 1/1 Главный офис
