Плосковыпуклые линзы из германия Ge
Изготавливаем плосковыпуклые линзы из монокристаллического оптического германия (ГМО) для тепловизионных систем 8–14 мкм, CO₂-лазеров и ИК-приборов наведения. Диапазон пропускания 1,8–23 мкм, показатель преломления n ≈ 4,0, диаметр до 50,8 мм. Местная ошибка формы dN ≤ 1 (λ = 632,8 нм). Стандартный размерный ряд PCX14 — в таблице ниже; нестандартные размеры — по чертежу или ТЗ заказчика, от 1 шт.
Для тонких плосковыпуклых 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 плосковыпуклых линз из германия (Ge)
| D, мм | FL, мм | R, мм | tc, мм | te, мм | № заказа |
|---|---|---|---|---|---|
| 12,7 | 12,7 | 38,10 | 2,5 | 2,0 | PCX14-01 |
| 12,7 | 19,0 | 57,15 | 2,4 | 2,0 | PCX14-02 |
| 12,7 | 25,0 | 75,00 | 2,3 | 2,0 | PCX14-03 |
| 19,05 | 19,0 | 57,15 | 2,8 | 2,0 | PCX14-04 |
| 19,05 | 25,0 | 75,00 | 2,6 | 2,0 | PCX14-05 |
| 19,05 | 50,0 | 150,00 | 2,3 | 2,0 | PCX14-06 |
| 19,05 | 75,0 | 225,00 | 2,2 | 2,0 | PCX14-07 |
| 25,4 | 25,0 | 75,00 | 3,1 | 2,0 | PCX14-08 |
| 25,4 | 50,0 | 150,00 | 2,5 | 2,0 | PCX14-09 |
| 25,4 | 75,0 | 225,00 | 2,4 | 2,0 | PCX14-10 |
| 25,4 | 100,0 | 300,00 | 2,3 | 2,0 | PCX14-11 |
| 38,1 | 50,0 | 150,00 | 4,2 | 3,0 | PCX14-12 |
| 38,1 | 75,0 | 225,00 | 3,8 | 3,0 | PCX14-13 |
| 38,1 | 100,0 | 300,00 | 3,6 | 3,0 | PCX14-14 |
| 38,1 | 150,0 | 450,00 | 3,4 | 3,0 | PCX14-15 |
| 50,8 | 50,0 | 150,00 | 5,2 | 3,0 | PCX14-16 |
| 50,8 | 100,0 | 300,00 | 4,1 | 3,0 | PCX14-17 |
| 50,8 | 150,0 | 450,00 | 3,7 | 3,0 | PCX14-18 |
| 50,8 | 200,0 | 600,00 | 3,5 | 3,0 | PCX14-19 |
| 50,8 | 250,0 | 750,00 | 3,4 | 3,0 | PCX14-20 |
* Численные параметры соответствуют длине волны 10,6 мкм (n = 4).
Параметры в таблице — стандартный размерный ряд. Изготавливаем плосковыпуклые линзы из Ge любых диаметров и фокусных расстояний по чертежу или ТЗ заказчика, от 1 шт.
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 = 0 | 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 | Не растворим |
| Молекулярный вес | 72,59 |
| Класс | Кубический, структура алмаза |
Показатель преломления Ge по длинам волн
| 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 | ГМО — германий монокристаллический оптический (метод Чохральского) |
| Тип линзы | Плосковыпуклая сферическая |
| Диаметр (стандартный ряд) | 12,7 – 50,8 мм |
| 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 | Возможно — широкополосное AR на 8–12 мкм / 3–5 мкм; DLC (Diamond Like Coating, n = 2,0) с защитной функцией |
| Рабочая температура | До 100 °C (выше — материал теряет прозрачность) |
Изготавливаем плосковыпуклые линзы из Ge по чертежу или ТЗ заказчика, от 1 шт. Если в стандартном ряду нет нужной комбинации D / FL / R — отправьте ТЗ, рассчитаем стоимость и сроки.
Изготовление
Для производства плосковыпуклых линз из германия применяем технологию прецизионной обработки полупроводниковых ИК-кристаллов:
- распиловка слитка ГМО, выращенного методом Чохральского;
- сферическое алмазное шлифование выпуклой стороны под расчётный радиус R;
- тонкая шлифовка и доводка плоской поверхности;
- финишная полировка под контроль dN на интерферометре (λ = 632,8 нм);
- контроль чистоты поверхности по MIL-PRF-13830B (S/D);
- нанесение AR-покрытий под рабочую длину волны (8–12 мкм / 3–5 мкм) или защитного покрытия DLC;
- контроль коэффициента поглощения на 3,8 мкм.
Из оптического германия изготавливаем линзы, окна, призмы, светоделители и колпаки-обтекатели для ИК-диапазона. За счёт высокого n ≈ 4,0 светоделитель из Ge без покрытия даёт пропускание около 50 %.
Области применения
- Тепловизионные системы LWIR 8–14 мкм: фокусирующие линзы и объективы;
- CO₂-лазеры (10,6 мкм): окна, выходные оптические элементы;
- Системы ИК-наведения и приборы ночного видения;
- Подложки для ИК-светофильтров и лазерных зеркал (за счёт высокой теплопроводности);
- МНПВО-элементы (призмы и полусферы) для ИК-спектроскопии;
- Спутниковая аппаратура для картографирования и исследования поверхности Земли в ИК;
- Противопожарные и тепловые датчики, компьютерная и охранная техника.
Как купить
Изготавливаем плосковыпуклые линзы из Ge по чертежу или ТЗ заказчика, от единичных образцов до серийных партий. Отправьте запрос с диаметром, фокусным расстоянием, требованиями по dN, S/D и AR-покрытию (8–12 мкм / 3–5 мкм / DLC) на info@quartz-prom.ru или позвоните +7 (499) 703-06-40 — рассчитаем стоимость и сроки.
Часто задаваемые вопросы
Почему германий теряет прозрачность при нагреве?
Ширина запрещённой зоны Eg = 0,7 эВ. Уже при 27 °C (300 K) появляется заметное поглощение для λ < 1,8 мкм; при температурах выше 100 °C (373 K) материал становится непрозрачным во всём ИК-диапазоне. Это ограничение нужно учитывать при проектировании систем с тепловой нагрузкой.
Зачем германию AR-покрытие?
За счёт высокого n ≈ 4,0 потери на отражение на двух поверхностях достигают 53 % на 11 мкм. Без AR-покрытия Ge-оптика непригодна как пропускающая. Стандартные варианты: широкополосное ИК-AR и алмазоподобное DLC-покрытие, сочетающее просветление и защиту от абразивного износа.
Где предпочтительнее Ge, а где ZnSe?
Ge выигрывает по показателю преломления и теплопроводности — оптимален для тепловизионных объективов 8–14 мкм. ZnSe лучше для CO₂-лазеров высокой мощности (ниже поглощение на 10,6 мкм) и при рабочих температурах выше 100 °C.
Каким методом выращивается ГМО?
Методом Чохральского. Это монокристаллический оптический германий (ГМО), относительно дорогой, но дающий стабильные оптические характеристики.
Можно ли заказать нестандартный размер?
Да. Стандартный ряд PCX14-01…PCX14-20 — типовой; любая комбинация D / FL / R возможна по ТЗ от 1 шт.
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
