Двояковогнутые линзы из оптического сапфира Al2O3
Изготавливаем двояковогнутые линзы из монокристаллического оптического сапфира (лейкосапфир, Al₂O₃) для УФ-, видимой и ближней ИК-оптики, защитных окон и иллюминаторов. Спектральный диапазон пропускания 0,17–5,5 мкм, твёрдость по Кнупу 2000 кг/мм² (Мооса 9), химически стойкий до 1000 °C. Класс чистоты полированной поверхности — P III. По чертежу или ТЗ заказчика, от единичных образцов до серийных партий.
Двояковогнутые линзы Al₂O₃ применяются как рассеивающая проходная оптика — расширители пучка, корректоры аберраций, балансирующие элементы в составных объективах. Сапфир сохраняет геометрию и пропускание при ударных нагрузках и в агрессивных средах, что востребовано в защитных сборках и обтекателях.
Физические свойства сапфира (Al₂O₃)
| Параметр | Значение |
|---|---|
| Плотность | 3,97 г/см³ |
| Температура плавления | 2040 °C |
| Коэффициент теплопроводности | 27,21 Вт/(м·K) при 300 K |
| Температурный коэффициент линейного расширения | 5,6 × 10⁻⁶ /K (параллельно оси C); 5,0 × 10⁻⁶ /K (перпендикулярно оси C) |
| Твёрдость по Кнупу | 2000 кг/мм² (масса индентора 2000 г) |
| Удельная теплоёмкость | 419 Дж/(кг·K) |
| Диэлектрическая постоянная (f = 1 МГц) | 11,5 (параллельно оси C); 9,4 (перпендикулярно оси C) |
| Модуль Юнга, E | 335 ГПа |
| Модуль сдвига, G | 148,1 ГПа |
| Модуль объёмной деформации, K | 240 ГПа |
| Упругие коэффициенты | C₁₁ = 496 МПа, C₁₂ = 164 МПа, C₃₃ = 498 МПа, C₄₄ = 148 МПа |
| Предел упругости | 275 МПа |
| Коэффициент Пуассона | 0,25 |
Оптические свойства сапфира (Al₂O₃)
| Параметр | Значение |
|---|---|
| Диапазон пропускания | 0,17–5,5 мкм |
| Показатель преломления, n | 1,75449 (no); 1,74663 (ne) при λ = 1,06 мкм |
| Потери на отражение | 14 % (λ = 1,06 мкм, 2 поверхности) |
| Коэффициент поглощения | 0,3 × 10⁻³ см⁻¹ (λ = 2,4 мкм) |
| dn/dT | 13,7 × 10⁻⁶ /K (λ = 5,4 мкм) |
| Точка dn/dμ = 0 | 1,5 мкм |
Химические свойства сапфира (Al₂O₃)
| Параметр | Значение |
|---|---|
| Растворимость | 98 × 10⁻⁶ г / 100 г воды |
| Молекулярный вес | 101,96 |
| Класс | Тригональный |
Показатель преломления сапфира (Al₂O₃)
| Длина волны, мкм | no (обыкн.) | ne (необыкн.) |
|---|---|---|
| 0,193 | 1,92879 | 1,91743 |
| 0,213 | 1,88903 | 1,87839 |
| 0,222 | 1,87540 | 1,86504 |
| 0,226 | 1,87017 | 1,85991 |
| 0,244 | 1,85059 | 1,84075 |
| 0,248 | 1,84696 | 1,83719 |
| 0,257 | 1,83932 | 1,82972 |
| 0,266 | 1,83304 | 1,82358 |
| 0,280 | 1,82437 | 1,81509 |
| 0,308 | 1,81096 | 1,80198 |
| 0,325 | 1,80467 | 1,79582 |
| 0,337 | 1,80082 | 1,79206 |
| 0,351 | 1,79693 | 1,78825 |
| 0,355 | 1,79598 | 1,78732 |
| 0,442 | 1,78038 | 1,77206 |
| 0,458 | 1,77843 | 1,77015 |
| 0,488 | 1,77530 | 1,76711 |
| 0,515 | 1,77304 | 1,76486 |
| 0,532 | 1,77170 | 1,76355 |
| 0,590 | 1,76804 | 1,75996 |
| 0,633 | 1,76590 | 1,75787 |
| 0,670 | 1,76433 | 1,75632 |
| 0,694 | 1,76341 | 1,75542 |
| 0,755 | 1,76141 | 1,75346 |
| 0,780 | 1,76068 | 1,75274 |
| 0,800 | 1,76013 | 1,75220 |
| 0,820 | 1,75961 | 1,75168 |
| 0,980 | 1,75607 | 1,74819 |
| 1,064 | 1,75449 | 1,74663 |
| 1,320 | 1,75009 | 1,74227 |
| 1,550 | 1,74618 | 1,73838 |
Сапфир — двулучепреломляющий кристалл: no относится к обыкновенной волне (вектор E параллелен оси C), ne — к необыкновенной (E перпендикулярен оси C). Для линз с минимальным двулучепреломлением выбирается ориентация C-оси перпендикулярно рабочим поверхностям.
Технические характеристики
| Параметр | Значение |
|---|---|
| Материал | Al₂O₃ монокристаллический (лейкосапфир) |
| Метод выращивания | ГНК (горизонтально направленная кристаллизация), Степанова |
| Тип линзы | Двояковогнутая сферическая |
| Максимальный размер пластин | До 350 × 500 × 30 мм |
| Класс чистоты поверхности | P III |
| 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 |
| Просветляющее покрытие | Возможно — широкополосное AR под УФ / видимый / ближний ИК |
Параметры в таблице — стандартные. Изготавливаем двояковогнутые линзы из лейкосапфира любых диаметров, радиусов и допусков по чертежу или ТЗ заказчика, от 1 шт.
Изготовление
Для производства двояковогнутых линз из лейкосапфира применяем технологию прецизионной обработки твёрдых монокристаллов с центровкой по оптической оси:
- выращивание заготовок методом ГНК или Степанова с заданной кристаллографической ориентацией;
- распиловка пластин Al₂O₃ под расчётную толщину;
- сферическое алмазное шлифование двух вогнутых поверхностей под радиусы R₁ и R₂;
- центровка линзы по оптической оси на сферошлифовальных автоматах;
- тонкая шлифовка, доводка и финишная полировка под контроль dN на интерферометре (λ = 632,8 нм);
- контроль чистоты поверхности по MIL-PRF-13830B (S/D);
- нанесение широкополосных AR-покрытий — по запросу.
Метод ГНК даёт пластины рекордных размеров до 350 × 500 × 30 мм, что позволяет изготавливать крупногабаритные линзы и иллюминаторы со сложным профилем.
Области применения
- Защитные окна и обтекатели — устойчивые к абразиву, ударам, агрессивным средам;
- Расширители пучка для УФ- и ближней ИК-оптики;
- Корректоры аберраций в составных объективах систем наблюдения;
- Иллюминаторы для морской и авиационной техники;
- Высокотемпературные подложки и оптика для агрессивных сред (до 1000 °C);
- Многоканальные системы наблюдения в видимом и ближнем ИК-диапазоне.
Как купить
Изготавливаем двояковогнутые линзы из Al₂O₃ по чертежу или ТЗ заказчика, от единичных образцов до серийных партий. Отправьте запрос с диаметром, радиусами R₁/R₂, требуемой кристаллографической ориентацией, требованиями по dN, S/D и AR-покрытию на info@quartz-prom.ru или позвоните +7 (499) 703-06-40 — рассчитаем стоимость и сроки.
Часто задаваемые вопросы
В каком диапазоне длин волн прозрачен лейкосапфир?
Полоса пропускания — 0,17–5,5 мкм. Это перекрывает УФ (включая 193 нм), весь видимый диапазон и ближний ИК до MWIR.
Почему сапфир выбирают для защитных окон и иллюминаторов?
Сапфир — самый твёрдый из оксидов (твёрдость Мооса 9, Кнупа 2000 кг/мм²), химически стоек до 1000 °C и к HF до 300 °C, выдерживает абразивный износ и удары. Линза или окно сохраняют форму и пропускание там, где стекло и фториды разрушаются.
Что такое двулучепреломление и как с ним работать?
Сапфир — оптически анизотропный кристалл: показатели преломления no и ne различаются. Для линз, где нежелательно расщепление пучка, ориентация выращивается так, что C-ось перпендикулярна рабочей поверхности — двулучепреломление сводится к минимуму.
Какой максимальный размер заготовки доступен?
До 350 × 500 × 30 мм по методу ГНК. Это позволяет изготавливать крупные линзы и иллюминаторы со сложным профилем, включая обтекатели.
Наносите ли просветляющее покрытие?
Да. Широкополосное AR под УФ / видимый / ближний ИК — стандартная опция, в том числе на крупных пластинах.
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
