Оптические окна из оптического сапфира Al2O3
Изготавливаем оптические окна из монокристаллического оптического сапфира (лейкосапфир, Al₂O₃) — плоскопараллельные пластины для защитных окон высокого давления, скважинной техники, плазменных камер, многоканальных VIS+NIR-приборов и лазерных систем. Диапазон пропускания 0,17–5,5 мкм, твёрдость по Кнупу 2000 кг/мм² (твёрдость по Моосу 9 — после алмаза), химическая стойкость к кислотам и щелочам до 1000 °C. Диаметр стандартного ряда до 150 мм; крупногабаритные пластины — до 350 × 500 × 30 мм. Параллельность граней ≤ 30″ (до 5″ по запросу), плоскостность N = 3…5 (до N = 1 по запросу), чистота поверхности до S/D 40/20 по MIL-PRF-13830B. По чертежу или ТЗ заказчика, от 1 шт.
Физические свойства оптического 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 (∥ оси C); 5,0 × 10⁻⁶ /K (⊥ 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 (∥ C); 9,4 (⊥ 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 оптического 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) |
| dn/dμ = 0 | 1,5 мкм |
Химические свойства оптического сапфира (Al₂O₃)
| Параметр | Значение |
|---|---|
| Растворимость в воде | 98 × 10⁻⁶ г / 100 г |
| Молекулярный вес | 101,96 |
| Класс | Тригональный |
Технические характеристики
| Параметр | Значение |
|---|---|
| Материал | Лейкосапфир Al₂O₃ (метод горизонтально направленной кристаллизации ГНК или метод Степанова) |
| Тип изделия | Оптическое окно (плоскопараллельная пластина) |
| Форма | Круглая или прямоугольная — по ТЗ |
| Диаметр / габарит | До 150 мм; крупногабаритные пластины — до 350 × 500 × 30 мм |
| Толщина | От 1 мм до 30 мм |
| Параллельность граней | ≤ 30″ (типовое); до 5″ — по запросу |
| Плоскостность N | 3…5 (типовое); до N = 1 — по запросу (λ = 632,8 нм) |
| Местная ошибка формы dN | ≤ 1 (λ = 632,8 нм) |
| Чистота поверхности (S/D) | До 40/20 по MIL-PRF-13830B |
| AR-покрытие | Возможно — широкополосное AR на VIS / NIR / SWIR, с одной или обеих сторон; в т. ч. на крупногабаритные пластины |
| Рабочая температура | До 1000 °C в кислотах/щелочах; температура плавления 2040 °C |
Параметры в таблице — стандартные. Изготавливаем оптические окна из сапфира любых габаритов, толщин и допусков по чертежу или ТЗ заказчика, от 1 шт.
Изготовление
Для производства оптических окон из лейкосапфира применяем технологию прецизионной обработки твёрдых оксидных кристаллов:
- выращивание сапфировых заготовок методом ГНК (горизонтально направленная кристаллизация) или Степанова под нужную ориентацию;
- распиловка кристалла с учётом ориентации c-оси (для минимизации двулучепреломления) на пластины расчётной толщины;
- грубое шлифование двух плоских поверхностей;
- тонкая шлифовка и доводка обеих сторон абразивами на основе алмаза и карбида бора с контролем параллельности на интерференционном клине / автоколлиматоре;
- финишная полировка обеих сторон до dN ≤ 1;
- контроль плоскостности N и dN на интерферометре (λ = 632,8 нм);
- контроль параллельности граней на автоколлиматоре с разрешением до 5″;
- контроль чистоты поверхности по MIL-PRF-13830B (S/D);
- нанесение широкополосного AR-покрытия с одной или двух сторон — возможно и на крупногабаритные пластины.
Собственный рост сапфировых заготовок и прецизионный оптический парк позволяют выпускать сапфировые окна, иллюминаторы и обтекатели сложной формы, включая крупногабаритные пластины до 350 × 500 мм.
Области применения
- Защитные окна высокого давления — скважинная аппаратура, барокамеры, химические реакторы, плазменные камеры;
- Иллюминаторы для глубоководной техники и космических аппаратов — за счёт твёрдости по Моосу 9 и стойкости к эрозии;
- Окна многоканальных систем наблюдения VIS + NIR + SWIR (0,2–5 мкм);
- Окна лазерных систем (Nd:YAG 1,06 мкм, Ti:Sapphire 0,7–1,1 мкм);
- Высокотемпературные оптические окна — рабочая температура до 1000 °C в кислотах/щелочах;
- Окна-обтекатели для головок самонаведения и оптико-электронных приборов;
- Защитные окна медицинской техники и приборов с механической нагрузкой на стекло;
- Окна вакуумных камер и термокамер.
Как купить
Изготавливаем оптические окна из сапфира по чертежу или ТЗ заказчика, от единичных образцов до серийных партий. Для расчёта пришлите габарит (диаметр или стороны прямоугольника), толщину, требования по параллельности граней, плоскостности N, чистоте S/D, ориентации кристалла и AR-покрытию на info@quartz-prom.ru или позвоните +7 (499) 703-06-40 — рассчитаем стоимость и сроки.
Часто задаваемые вопросы
Какая параллельность граней у сапфировых окон?
Стандарт — ≤ 30″. По запросу — до 5″ (контроль на автоколлиматоре).
Почему сапфир — выбор для защитных окон высокого давления?
Твёрдость по Кнупу 2000 кг/мм² (по Моосу 9 — сразу после алмаза), модуль Юнга 335 ГПа, температура плавления 2040 °C, химическая стойкость к большинству кислот и щелочей до 1000 °C. По стойкости к эрозии и абразивному износу превосходит все распространённые оптические материалы — отсюда применение в скважинной технике и барокамерах.
В каком диапазоне прозрачно сапфировое окно?
0,17–5,5 мкм. Покрывает UV (включая 193 нм ArF), VIS, NIR и часть среднего ИК до 5,5 мкм.
Как ориентация c-оси влияет на оптические свойства?
Сапфир — двулучепреломляющий кристалл. Разница no − ne ≈ 0,008. Для систем с поляризованным светом обычно заказывают c-cut, где c-ось перпендикулярна поверхности окна.
Можно ли заказать прямоугольное окно?
Да. Выпускаем круглые, прямоугольные и сложнопрофильные окна по чертежу заказчика.
Какой максимальный размер сапфирового окна?
До 150 мм в стандартном ряду; крупногабаритные пластины — до 350 × 500 × 30 мм по методу ГНК. На таких пластинах возможно нанесение широкополосного AR-покрытия.
Наносится ли AR-покрытие на сапфир?
Да. Широкополосные AR-покрытия на VIS / NIR / SWIR — с одной или двух сторон, в том числе на крупногабаритные пластины и обтекатели.
От какого количества возможен заказ?
От 1 штуки. Серийные партии — по согласованному графику поставок.
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
