Германий Ge: линзы, окна и призмы для тепловизионной и ИК-оптики
Алкор Текнолоджиз — российский производитель оптики из монокристаллического германия ГМО с собственным производством в Санкт-Петербурге. Изготавливаем германиевые линзы (диаметр 5–100 мм, фокусное расстояние 5–1000 мм), защитные окна (диаметр/диагональ до 200 мм), МНПВО/ATR-призмы и подложки ИК-фильтров. Стандартные покрытия: AR 8–12 мкм, AR 3–5 мкм, BBAR 2–12 мкм. Для тяжёлых условий — алмазоподобное DLC покрытие. Серийный выпуск нескольких тысяч деталей в месяц. Единичные прототипы — от 1 штуки. КП в течение 24 часов.
Присылайте запросы и чертежи на почту sales@alkor.net с указанием количества деталей. Наши специалисты помогут подобрать оптимальное решение для вашей задачи.
Посетите наш каталоги: германиевые окна и германиевые линзы (на английском языке).
Германий в ИК-оптике: почему n = 4.0 — это главное преимущество
Германий — монокристалл с кубической структурой типа алмаза (Fd3m). Его ключевое оптическое свойство — исключительно высокий показатель преломления: n ≈ 4.0 в диапазоне 2–16 мкм, практически постоянный и не зависящий от длины волны. Это самый высокий показатель среди всех широкодоступных ИК-материалов — у ZnSe n ≈ 2.4, у Si n ≈ 3.4, у CaF₂ n ≈ 1.4.
На практике высокий n означает три важных следствия для тепловизионной оптики:
Компактные линзы с малыми радиусами кривизны. При высоком показателе преломления нужная оптическая сила достигается при значительно меньших углах поверхности, что позволяет строить короткофокусные светосильные объективы малых габаритов.
Естественный светоделитель 50/50 без покрытия. Благодаря высокому показателю преломления германий используется для изготовления МНПВО-элементов, эффективных светоделителей с пропусканием порядка 50% без нанесения светоделительного покрытия. Это значительно упрощает и удешевляет оптические схемы интерферометров и делительных систем.
МНПВО-призмы высокой эффективности. Угол полного внутреннего отражения в германии очень мал (около 14°) — что позволяет строить многократные внутренние отражения при малой глубине проникновения ИК-луча в образец, обеспечивая высокий контраст при ATR-спектроскопии.
Германий имеет самый высокий показатель преломления среди широко доступных ИК-передатчиков и низкую оптическую дисперсию. Это делает его желательным в тех аспектах конструкции линз, где его показатель преломления позволяет получить невозможные иначе характеристики.
Критическое ограничение: поглощение германия резко возрастает при температурах, превышающих 100°C. Германиевая оптика не пригодна для применений с нагревом выше 100°C — там нужен ZnSe или CaF₂. Германий водоустойчив и допускает прямое охлаждение водой.
Продукция из германия: полный спектр
Германиевые линзы для тепловизоров и пирометров
Наиболее распространённым материалом для изготовления линз тепловизора является редкоземельный элемент германий.
Производим все типы сферических линз из германия Ge: плосковыпуклые, двояковыпуклые, плосковогнутые, менисковые (стандарт для фронтальной оптики тепловизоров). Диаметр 5–100 мм, фокусное расстояние 5–1000 мм.
Стандартные покрытия:
— AR 8–12 мкм — основное покрытие LWIR-тепловизоров. Пропускание после покрытия >92% против 47% без AR
— AR 3–5 мкм — для MWIR-систем
— BBAR 2–12 мкм — широкополосное, для спектроскопии и многодиапазонных систем
— AR/DLC — AR изнутри + DLC снаружи, для фронтальных линз в агрессивных условиях
Серийный выпуск: несколько сотен линз в месяц для производителей тепловизионных модулей. Единичные прототипы — для ОКР.
AR/AR покрытие на 8-12мкм.
Германиевые окна с DLC-покрытием
Производим плоскопараллельные окна из германия Ge диаметром/диагональю от 5 до 150 мм. Круглые, прямоугольные, нестандартные формы.
Высокоточная оптика из Германия: Мы можем изготовить для Вас оптические Ge окна диаметром до 150мм из Германия с чистотой поверхности S/D 20/10, плоскостностью N=0.5 и параллелизмом до 10 угловых секунд.
Покрытия: Наносим стандартные просветляющие покрытия на 8-12 мкм, а также опционально можем нанести алмазоподобное DLC покрытие на германиевые окна (пластины) для ИК диапазона. DLC покрытие применяется для защиты германиевой оптики от агрессивного воздействия внешней среды (песок, дождь, морская влага и соль). Такие оптические алмазоподобные покрытия не только повышают механическую прочность изделий, но и значительно улучшают коэффициент пропускания.
МНПВО/ATR-призмы из германия
Германий — предпочтительный материал для призм полного внутреннего отражения (МНПВО, ATR) в ИК-спектроскопии. Высокий показатель преломления (n ≈ 4.0) обеспечивает очень малый угол полного внутреннего отражения (~14°), что позволяет строить системы НПВО с высоким числом отражений и малой глубиной проникновения — от 0.5 до 2 мкм. Это делает германиевые ATR-призмы идеальными для анализа сильно поглощающих образцов: полимерных плёнок, покрытий, резины, клеев, биологических тканей, — где пропускающая геометрия с KBr или ZnSe-окнами невозможна из-за полного поглощения.
Изготавливаем трапециевидные ATR-элементы из Ge по стандартным и нестандартным спецификациям.
Подложки ИК-фильтров из германия
Германий — стандартная подложка для интерференционных длинноволновых фильтров в диапазоне 2–14 мкм. Германий непрозрачен для видимого излучения, поэтому германиевые фильтры одновременно отсекают весь видимый и УФ диапазон, пропуская только ИК. Это упрощает конструкцию: не нужен дополнительный блокирующий фильтр. Изготавливаем подложки под ТЗ и производим готовые фильтры с нормированными спектральными характеристиками.
Заказать германиевые линзы или окна
Пришлите чертёж или ТЗ на sales@alkor.net: тип изделия, диаметр, фокусное расстояние (для линз), покрытие, количество. Мы подготовим КП в кратчайшие сроки
Спектр пропускания Германия. Толщина образца 10мм. Без просветляющего покрытия.
Германий оптический монокристаллический - основные свойства
| Область пропускания | 1.8 to 23 мкм (1) |
| Показатель преломления | 4.0026 at 11 мкм (1)(2) |
| Потери на отражение | 53% at 11 мкм (Two surfaces) |
| Коэффициент поглощения : | <0.027 cm-1 @ 10.6 мкм |
| Reststrahlen Peak : | n/a |
| dn/dT : | 396 x 10-6 /°C (2)(6) |
| dn/d? = 0 : | Almost constant |
| Плотность | 5.33 g/cc |
| Температура плавления : | 936 °C (3) |
| Теплопроводность : | 58.61 W m-1 K-1 at 293K (6) |
| Тепловое расширение : | 6.1 x 10-6/°C at 298K (3)(4)(6) |
| Твердость : | Knoop 780 |
| Удельная теплоемкость : | 310 J Kg-1 K-1 (3) |
| Диэлектрическая постоянная : | 16.6 at 9.37 GHz at 300K |
| Модуль Юнга (E) : | 102.7 GPa (4) (5) |
| Модуль сдвига (G) : | 67 GPa (4) (5) |
| Модуль упругости (K) : | 77.2 GPa (4) |
| Коэффициенты упругости: | C11=129; C12=48.3; C44=67.1 (5) |
| Кажущийся предел упругости : | 89.6 MPa (13000 psi) |
| Коэффициент Пуассона : | 0.28 (4) (5) |
| Растворимость : | Insoluble in water |
| Молекулярный вес : | 72.59 |
| Класс/Структура : | Cubic Diamond, Fd3m |
Германий, показатель преломления.
| мкм | No | мкм | No | мкм | No |
|---|---|---|---|---|---|
| 2.058 | 4.102 | 2.153 | 4.0919 | 2.313 | 4.0786 |
| 2.437 | 4.0708 | 2.577 | 4.0609 | 2.714 | 4.0562 |
| 2.998 | 4.0452 | 3.303 | 4.0369 | 4.258 | 4.0216 |
| 4.866 | 4.017 | 6.238 | 4.0094 | 8.660 | 4.0043 |
| 9.720 | 4.0034 | 11.04 | 4.0026 | 12.00 | 4.0023 |
| 13.02 | 4.0021 |