Плосковыпуклые линзы из кремния Si
Изготавливаем плосковыпуклые линзы из монокристаллического оптического кремния (Si) для MWIR-тепловизоров 3–5 мкм, лазерных систем и ИК-спектрометрии. Диапазон пропускания 1,2–15 мкм, плотность 2,33 г/см³ (легче Ge), показатель n = 3,4223 при λ = 5 мкм. Местная ошибка формы dN ≤ 1 (λ = 632,8 нм), диаметр до 50,8 мм. Стандартный размерный ряд PCX13 — в таблице ниже; нестандартные размеры — по чертежу или ТЗ заказчика, от 1 шт.
Для тонких плосковыпуклых линз из Si. 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 кремния Si
| D, мм | FL, мм | R, мм | tc, мм | te, мм | № заказа |
|---|---|---|---|---|---|
| 12,7 | 12,7 | 30,86 | 2,7 | 2,0 | PCX13-01 |
| 12,7 | 19,0 | 46,29 | 2,4 | 2,0 | PCX13-02 |
| 12,7 | 25,0 | 60,75 | 2,3 | 2,0 | PCX13-03 |
| 19,05 | 19,0 | 46,29 | 3,0 | 2,0 | PCX13-04 |
| 19,05 | 25,0 | 60,75 | 2,8 | 2,0 | PCX13-05 |
| 19,05 | 50,0 | 121,50 | 2,4 | 2,0 | PCX13-06 |
| 19,05 | 75,0 | 182,25 | 2,2 | 2,0 | PCX13-07 |
| 25,4 | 25,0 | 60,75 | 3,3 | 2,0 | PCX13-08 |
| 25,4 | 50,0 | 121,50 | 2,7 | 2,0 | PCX13-09 |
| 25,4 | 75,0 | 182,25 | 2,4 | 2,0 | PCX13-10 |
| 25,4 | 100,0 | 243,00 | 2,3 | 2,0 | PCX13-11 |
| 38,1 | 50,0 | 121,50 | 4,5 | 3,0 | PCX13-12 |
| 38,1 | 75,0 | 182,25 | 4,0 | 3,0 | PCX13-13 |
| 38,1 | 100,0 | 243,00 | 3,7 | 3,0 | PCX13-14 |
| 38,1 | 150,0 | 364,50 | 3,5 | 3,0 | PCX13-15 |
| 50,8 | 50,0 | 121,50 | 5,7 | 3,0 | PCX13-16 |
| 50,8 | 100,0 | 243,00 | 4,3 | 3,0 | PCX13-17 |
| 50,8 | 150,0 | 364,50 | 3,9 | 3,0 | PCX13-18 |
| 50,8 | 200,0 | 486,00 | 3,7 | 3,0 | PCX13-19 |
| 50,8 | 250,0 | 607,50 | 3,5 | 3,0 | PCX13-20 |
* Численные параметры соответствуют длине волны 4,3 мкм (n = 3,43).
Параметры в таблице — стандартный размерный ряд. Изготавливаем плосковыпуклые линзы из Si любых диаметров и фокусных расстояний по чертежу или ТЗ заказчика, от 1 шт.
Спектр пропускания полированного окна из Si зонной плавки (FZ), толщина 5 мм, диапазон 2,5–25 мкм; p-проводимость, удельное электрическое сопротивление 2,5–4,3 кОм·см.
Спектр пропускания полированного окна из Si (Чохральский, CZ), толщина 6,8 мм, диапазон 2,5–25 мкм.
Физические свойства кремния (Si)
| Параметр | Значение |
|---|---|
| Плотность | 2,33 г/см³ |
| Температура плавления | 1420 °C |
| Коэффициент теплопроводности | 162,3 Вт/(м·K) при 273 K |
| Коэффициент термического расширения | 4,15 × 10⁻⁶ /K |
| Твёрдость по Кнупу | 1150 |
| Удельная теплоёмкость | 703 Дж/(кг·K) |
| Диэлектрическая постоянная (f = 10 ГГц) | 13 |
| Модуль Юнга E | 131 ГПа |
| Модуль сдвига G | 79,9 ГПа |
| Модуль объёмной деформации K | 102 ГПа |
| Упругие коэффициенты | C11 = 167 МПа; C12 = 65 МПа; C44 = 80 МПа |
| Коэффициент Пуассона | 0,266 |
Оптические свойства кремния (Si)
| Параметр | Значение |
|---|---|
| Диапазон пропускания | 1,2 – 15 мкм |
| Показатель преломления n | 3,4223 (λ = 5 мкм) |
| Потери на отражение | 51 % (λ = 5 мкм, 2 поверхности) |
| dn/dT | 160 × 10⁻⁶ /K |
| dn/dμ = 0 | 10,4 мкм |
| Коэффициент поглощения | 1 × 10⁻³ см⁻¹ (λ = 3 мкм) |
Химические свойства кремния (Si)
| Параметр | Значение |
|---|---|
| Растворимость в воде | Не растворим |
| Молекулярный вес | 28,09 |
| Класс | Кубический, структура алмаза |
Показатель преломления Si по длинам волн
| Длина волны, мкм | 1,40 | 1,50 | 1,66 | 1,82 |
|---|---|---|---|---|
| Показатель преломления | 3,49 | 3,48 | 3,47 | 3,46 |
| Длина волны, мкм | 2,05 | 2,50 | 3,50–5,00 | 6,00–25,00 |
| Показатель преломления | 3,45 | 3,44 | 3,43 | 3,42 |
Технические характеристики
| Параметр | Значение |
|---|---|
| Материал | Si монокристаллический оптический (CZ — Чохральский или FZ — зонная плавка) |
| Тип линзы | Плосковыпуклая сферическая |
| Диаметр (стандартный ряд) | 12,7 – 50,8 мм |
| Удельное сопротивление | 5–40 Ом·см (стандарт); высокоомный — для пропускания 30–100 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 | Возможно — AR на 3–5 мкм MWIR; широкополосные покрытия по запросу |
Изготавливаем плосковыпуклые линзы из Si 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 кремния применяем технологию прецизионной обработки полупроводниковых кристаллов:
- распиловка слитка Si CZ или FZ под выбранное удельное сопротивление и тип проводимости;
- 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 (3–5 мкм MWIR);
- контроль коэффициента поглощения на 3 мкм.
Из оптического кремния изготавливаем линзы, плоскопараллельные пластины (окна), подложки для лазерных зеркал и блоки с полированными торцами. Кремний FZ выбирают там, где важно отсутствие кислородных полос поглощения 5,8 / 9,1 / 19,4 мкм; CZ — для большинства MWIR-применений.
Области применения
- Тепловизионные системы MWIR 3–5 мкм: фокусирующие линзы и объективы;
- Подложки лазерных зеркал — высокая теплопроводность 162 Вт/(м·K) и низкая плотность 2,33 г/см³;
- ИК-спектрометрия и FTIR в диапазоне 1,2–7 мкм;
- Высокоомный Si — субмиллиметровая и THz-оптика 30–100 мкм;
- Окна для ИК-приборов общего назначения, более лёгкая и дешёвая альтернатива Ge для MWIR;
- Мишени для нейтронной физики (большие блоки с полированными торцами);
- Подложки для лазерных зеркал и ИК-светофильтров.
Как купить
Изготавливаем плосковыпуклые линзы из Si по чертежу или ТЗ заказчика, от единичных образцов до серийных партий. Отправьте запрос с диаметром, фокусным расстоянием, требованиями по dN, S/D, типу материала (CZ / FZ, удельное сопротивление) и AR-покрытию на info@quartz-prom.ru или позвоните +7 (499) 703-06-40 — рассчитаем стоимость и сроки.
Часто задаваемые вопросы
Чем отличается Si CZ от Si FZ?
CZ-кремний (Чохральский) содержит остаточный кислород — даёт полосы поглощения 5,8 / 9,1 / 19,4 мкм. FZ-кремний (зонная плавка) чище, эти полосы выражены слабо. Для критичных MWIR-применений выбирают FZ, для большинства задач достаточно CZ.
Где выгоднее Si по сравнению с Ge?
В MWIR-диапазоне 3–5 мкм. Si легче (2,33 vs 5,33 г/см³), дешевле, имеет вдвое выше теплопроводность и не теряет прозрачность при нагреве в отличие от Ge. Для LWIR 8–14 мкм нужен Ge.
В каком диапазоне реально работает Si-оптика?
Заявленный 1,2–15 мкм с провалами поглощения; основное рабочее окно 3–5 мкм. На высокоомном кремнии возможна работа в диапазоне 30–100 мкм (субмиллиметровая и THz-оптика).
Наносите ли просветляющее покрытие?
Да. AR-покрытия под MWIR 3–5 мкм — стандартная опция. Без покрытия потери на отражение составляют около 51 % на двух поверхностях.
Можно ли заказать нестандартный размер?
Да. Стандартный ряд PCX13-01…PCX13-20 — 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
