Оптические окна из кремния Si
Изготавливаем оптические окна из монокристаллического оптического кремния (Si) — плоскопараллельные пластины для MWIR-тепловизоров 3–5 мкм, CO/CO₂-лазерных систем и ИК-спектрометрии. Кремний CZ (Чохральский) или FZ (зонная плавка), диапазон пропускания 1,2–15 мкм, плотность 2,33 г/см³ (легче Ge), показатель n = 3,4223 при λ = 5 мкм. Диаметр до 150 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 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 |
Технические характеристики
| Параметр | Значение |
|---|---|
| Материал | Si монокристаллический оптический (CZ — Чохральский или FZ — зонная плавка) |
| Тип изделия | Оптическое окно (плоскопараллельная пластина) |
| Форма | Круглая или прямоугольная — по ТЗ |
| Диаметр / габарит | До 150 мм |
| Толщина | От 1 мм до 30 мм |
| Удельное сопротивление | 5–40 Ом·см (стандарт); высокоомный — для пропускания 30–100 мкм |
| 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 — AR на 3–5 мкм MWIR; широкополосные покрытия — с одной или обеих сторон |
Параметры в таблице — стандартные. Изготавливаем оптические окна из Si любых габаритов, толщин и допусков по чертежу или ТЗ заказчика, от 1 шт.
Изготовление
Для производства оптических окон из кремния применяем технологию прецизионной обработки полупроводниковых кристаллов:
- распиловка слитка Si CZ или FZ под выбранное удельное сопротивление и тип проводимости на пластины расчётной толщины;
- грубое шлифование двух плоских поверхностей;
- тонкая шлифовка и доводка обеих сторон 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);
- контроль коэффициента поглощения на 3 мкм;
- нанесение AR-покрытий с одной или двух сторон под рабочую длину волны (3–5 мкм MWIR) — по запросу.
Из оптического кремния изготавливаем окна, пластины-заготовки для лазерных зеркал и блоки с полированными торцами. Кремний FZ применяют там, где важно отсутствие кислородных полос поглощения 5,8 / 9,1 / 19,4 мкм; CZ — для большинства MWIR-задач.
Области применения
- Окна тепловизионных систем MWIR 3–5 мкм;
- Окна для ИК-спектрометрии и FTIR в диапазоне 1,2–7 мкм;
- Подложки лазерных зеркал — за счёт высокой теплопроводности 162 Вт/(м·K) и низкой плотности 2,33 г/см³;
- Окна высокоомного Si — субмиллиметровая и THz-оптика 30–100 мкм;
- Окна ИК-приборов общего назначения — лёгкая и недорогая альтернатива Ge для MWIR;
- Мишени для нейтронной физики — большие блоки с полированными торцами;
- Подложки для ИК-светофильтров и тонкоплёночных покрытий.
Как купить
Изготавливаем оптические окна из Si 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, 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
Какая параллельность граней у Si-окон?
Стандарт — ≤ 30″. По запросу — до 5″ (контроль на автоколлиматоре).
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.
В каком диапазоне реально работает Si-окно?
Заявленный диапазон 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).
Можно ли заказать прямоугольное окно?
Да. Выпускаем круглые и прямоугольные пластины по чертежу заказчика.
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. Для LWIR 8–14 мкм нужен Ge.
Какой максимальный диаметр окна?
До 150 мм. Большие диаметры — по согласованию.
Наносится ли AR-покрытие?
Да. AR-покрытия под MWIR 3–5 мкм — с одной или двух сторон. Без покрытия потери на отражение составляют около 51 % на двух поверхностях.
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
