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鍺(Ge)圓形窗口片

產品簡介

    窗口片(Windows)光學中的基礎光學元件之一,通常用作電子傳感器或外在環境的檢測器的保護窗。用于分隔兩側的環境,如分開儀器的內部與外部,使儀器的內部與外部相互隔離,從而保護內部器件。窗口片不會更改系統的放大倍率。

    鍺(Ge)單晶是一種化學惰性材料,它的透射光譜范圍為2-12μm,是一種非常常用的紅外光學材料,具有硬度高,導熱性好,不溶于水等特點。廣泛應用于紅外成像系統和紅外光譜儀系統。

    本征晶體公司可提供長2-300mm,厚度0.12-60mm(精度可達20-10,1/10L@633nm)的鍺圓形窗口片, 擁有膠盤拋光、高速拋光、環形拋光和CNC拋光4大工藝,擁有ZYGO,AFM,反射和透射偏心儀,15秒測角儀,紫外膠合定心系統,非接觸式激光測厚儀,2D成像儀和球徑儀,保證數據的準確性。

鍍膜選擇:

    MgF2, UV-AR,UV-VIS ,VIS-EXT, VIS-NIR, NIR I, NIR II, Telecom-NIR,SWIR ,SWIR ,YAG-BBAR.

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產品簡介

鍺 窗口-CN -

材料數據15產品展示鍺窗口片九宮圖鍍膜類型鍍膜材料新版材料介紹材料集合模板加工流程工藝流程-CN公司介紹終版公司介紹-CN公司注意事項-CN1


生長車間生長車間13文字切割1130銑磨車間4拋光車間標題22444鍍膜車間標題114非球車間12干涉儀34

窗口片介紹

    窗口片(Windows)光學中的基礎光學元件之一,通常用作電子傳感器或外在環境的檢測器的保護窗。用于分隔兩側的環境,如分開儀器的內部與外部,使儀器的內部與外部相互隔離,從而保護內部器件。窗口片不會更改系統的放大倍率。

    基底材料包括各種光學玻璃、N-BK7、紫外熔石英、紅外熔石英以及氟化鈣(CaF2)、氟化鎂(MgF2)、硒化鋅(ZnSe)、鍺(Ge)、硅(Si)等晶體材料,并提供增透膜、高反膜、分光膜、金屬膜等各種光學鍍膜。寬帶增透膜可用于紫外、可見光、近紅外和中紅外波段。

    窗口片重要的參數有:透光率、面型精度、厚度、平行度、基底材質等屬性,可根據具體應用選擇適合參數的窗口片。

單晶硅 圓形 (2)

鍺單晶介紹

    鍺的化學符號為Ge,原子數為32,原子量是72.64,是一種稀有的化學元素。鍺在化學元素周期表中的位置為第4周期,屬于IVA族元素(同屬IVA族元素的還有碳C、硅Si、錫Sn、鉛Pb、114號元素Uuq),他們在原子外層都有4個電子,高價都為+4價。鍺的顏色是灰白色,性質是類金屬,質地硬、有光澤,是一種屬于碳族的稀有元素。鍺的化學性質和同在IVA族的硅Si以及錫Sn比較相似,都是不溶于水、鹽酸的物質,但是都溶于王水、濃硝酸和硫酸,在空氣中其中的性質比較穩定。

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    光學級鍺晶體(單晶和多晶)是目前紅外透射材料中應用最廣泛的材料之一。它具有寬的紅外透射波段(可在3~5μm和8~12μm兩波段使用),機械強度高,不易潮解,化學性能穩定等特點,因而是制作紅外光學透鏡和窗口的良好材料,多數用于熱像儀和低功率CO2激光器窗口。但在使用中,仍要求鍺晶體的直徑要足夠大,透過率要高以及折射率均勻性要好,成本要低。

鍺晶體指標

    純度:晶體生長時所使用的原材料鍺多晶錠,應滿足GB/T11071的要求。其純度應不低于99.9999%(6N),電阻率不低于50Ω.cm。 

    結晶質量:晶體外側壁、端面不應觀察到晶界、孿晶、孔洞。

    外觀質量:晶體側壁表面為原生表面,兩端面為切割表面或原生表面。側壁與兩端面無污染、無崩邊、無裂紋、無劃痕。

    晶向:鍺單晶的晶向,以頭、尾端面所測晶向進行表征。

    鍺單晶的晶向有兩種:<100>、<111>。 

    導電類型:鍺單晶的導電類型,以晶體的頭、尾端面所測導電類型進行表征。

    鍺單晶的導電類型共有兩類:N型、P型。紅外光學部件所使用的鍺單晶是N型。 

    摻雜劑:鍺單晶的摻雜劑如下圖。 

鍺單晶導電類型及摻雜劑

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    電阻率:鍺單晶的電阻率,以單晶的頭、尾端面的電阻率表征。分為以下數檔 :

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    光學透過率:對于厚度5mm,雙面研磨拋光、兩面平行的鍺單晶樣品,在2μm~12.0μm波長范圍,光學透過率應不低于45%,透射率曲線應平滑、無吸收峰。如下圖: 

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    光學吸收系數:鍺晶體的吸收系數在3.0μm處應不大于0.01cm-1,在10.6μm處應不大于0.03cm-1。 

    折射率:折射率應符合下表的規定。

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    斷裂模量:鍺單晶的斷裂模量應不小于75MPa。

光學晶體選用

N-BK7:

    N-BK7是最常用的光學材料,從可見到近紅外(350-2000nm)具有優異的透過率,在望遠鏡、激光等領域有廣泛應用。N-BK7是制備高質量光學元件最常用的光學玻璃,當不需要紫外熔融石英的額外優點(在紫外波段具有很好的透過率和較低的熱膨脹系數)時,一般會選擇N-BK7。

紫外熔融石英:

    紫外熔融石英(JGS1,F_SILICA)從紫外到近紅外波段(185-2100nm)都有很高的透過率,在深紫外區域具有很高透過率,使其廣泛應用于紫外激光中。此外,與H-K9L(N-BK7)相比,紫外級熔融石英具有更好的均勻性和更低的熱膨脹系數,使其特別適合應用于紫外到近紅外波段,高功率激光和成像領域。

氟化鈣:

    由于氟化鈣(CaF2)在波長180nm-8um之內的透射率很高(尤其在350nm-7um波段透過率超過90%),折射率低(對于180 nm到8.0um的工作波長范圍,其折射率變化范圍為1.35到1.51)因此即使不鍍膜也有較高的透射。它經常被用做分光計的窗口片以及鏡頭上,也可用在熱成像系統中。另外,由于它有較高的激光損傷閾值,在準分子激光器中有很好的應用。氟化鈣與氟化鋇、氟化鎂等同類物質相比具有更高的硬度。

氟化鋇:

    氟化鋇材料從200nm-11um區域內透射率很高。盡管此特性與氟化鈣相似,但氟化鋇在10.0um 以后仍有更好的透過,而氟化鈣卻是直線下降的;而且氟化鋇能耐更強的高能輻射。然而,氟化鋇缺點是抗水性能較差。當接觸到水后,在500℃時性能發生明顯退化,但在干燥的環境中,它可用于高達800℃的應用。同時氟化鋇有著優良的閃爍性能,可以制成紅外和紫外等各類光學元件。應當注意:當操作由氟化鋇制作的光學元件時,必須始終佩戴手套,并在處理完以后徹底清洗雙手。

氟化鎂:

    氟化鎂在許多紫外和紅外應用中備受歡迎,是200nm-6um波長范圍內應用的理想選擇。與其它材料相比,氟化鎂在深紫外和遠紅外波長范圍尤其耐用。氟化鎂是一種強力的材料,可用于抵抗化學腐蝕、激光損傷、機械沖擊和熱沖擊。其材質比氟化鈣晶體硬,但與熔融石英比較相對較軟,并且具有輕微的水解。它的努氏硬度為415,折射率為1.38。

硒化鋅:

    硒化鋅在600nm-16um波段內具有很高透過率,常用于熱成像、紅外成像、以及醫療系統等方面。而且由于硒化鋅吸收率低,特別適用于大功率CO2激光器中。應當注意:硒化鋅材料相對較軟(努氏硬度為120),容易擦花,建議不要用于嚴酷環境。在手持、以及清潔時要加倍小心,捏持或擦拭時用力要均勻,最好帶上手套或橡膠指套,以防玷污。不能用鑷子或其它工具夾持。

硅:

    硅適合用于1.2-8um區域的近紅外波段。因為硅材料具有密度小的特點(其密度是鍺材料或硒化鋅材料的一半),在一些對重量要求敏感的場合尤為適用,特別在3-5um波段的應用。硅的努氏硬度為1150,比鍺硬,沒有鍺易碎。然而,由于它在9um處有強的吸收帶,因此并不適合用于二氧化碳激光器的透射應用。

鍺:

    鍺適合用2-16um區域的近紅外波段,很適合用于紅外激光。由于鍺具有高折射率、表面最小曲率和色差小的特性,在低功率成像系統中,通常不需要修正。但是鍺受溫度影響較為嚴重,透過率隨溫度的升高而降低,因此,只能在100℃以下應用。在設計對重量有嚴格要求的系統的時候要考慮鍺的密度(5.33g/cm3)。鍺平凸透鏡采用精密金剛石車床車削表面,這一特征使其非常適合于多種紅外線應用,包括熱成像系統、紅外線分光鏡、遙測技術和前視紅外(FLIR)領域中。

CVD 硫化鋅:

    CVD ZnS是除金剛石外,唯一透射波段覆蓋可見光到長波紅外,全波段乃至微波波段的紅外光學材料, 是目前最重要的長波紅外窗口材料(既可用作高分辨率紅外熱像系統的窗口和透鏡,也可用作“三光合 一”光窗、近紅外激光/雙色紅外復合光窗等先進軍事用途。

波段劃分

可見光 

    指能引起視覺的電磁波??梢姽獾牟ㄩL范圍在0.77~0.39微米之間。波長不同的電磁波,引起人眼的顏色感覺不同。0.77~0.622微米,感覺為紅色;0.622~0.597微米,橙色;0.597~0.577微米,黃色;0.577~0.492微米,綠色;0.492~0.455微米,藍靛色;0.455~0.39微米,紫色。 

紅外光譜(infrared spectra)

    指以波長或波數為橫坐標以強度或其他隨波長變化的性質為縱坐標所得到的反映紅外射線與物質相互作用的譜圖。按紅外射線的波長范圍,可粗略地分為近紅外光譜(波段為0.8~2.5微米)、中紅外光譜(2.5~25微米)和遠紅外光譜(25~1000微米)。對物質自發發射或受激發射的紅外射線進行分光,可得到紅外發射光譜,物質的紅外發射光譜主要決定于物質的溫度和化學組成;對被物質所吸收的紅外射線進行分光,可得到紅外吸收光譜。每種分子都有由其組成和結構決定的獨有的紅外吸收光譜,它是一種分子光譜。分子的紅外吸收光譜屬于帶狀光譜。原子也有紅外發射和吸收光譜,但都是線狀光譜。 

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紫外光譜 

    紫外光譜是分子中某些價電子吸收了一定波長的電磁波,由低能級躍近到高能級而產生的一種光譜,也稱之為電子光譜。目前使用的紫外光譜儀波長范圍是200~800nm。其基本原理是用不同波長的近紫外光(200~400nm)依次照一定濃度的被測樣品溶液時,就會發現部分波長的光被吸收。如果以波長λ為橫坐標(單位nm),吸收度 (absorbance)A為縱坐標作圖,即得到紫外光譜(ultra violet spectra,簡稱UV)。

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光學小知識

球面透鏡定義:

    把玻璃等透明物質磨成圓形薄片,使其兩表面都為曲面或有一面為平面即制成透鏡。其作用是通過它的兩個表面的折射使光束會聚或發散,以及在任何要求的位置形成物體的像。

    (1)主光軸。通過透鏡兩個球面曲率中心的直線,簡稱主軸。

    (2)光心。主軸上的一確定點,通過該點的光線射出透鏡時的光線和射入透鏡時的光線方向平行,但有側移??梢宰C明,透鏡的光心跟它的兩球面曲率中心的距離與兩曲率半徑成正比,因此,只有曲率半徑相等時,光心和透鏡中心才重合,一般情況下,光心的位置因兩球面曲率半徑的不同而有差異,并且光心不一定在透鏡內部。

    (3)副軸。即除主軸外,通過光心的其他直線都叫副軸。若透鏡厚度比兩球面的曲率半徑小得多,則叫做薄透鏡。

    (4)焦點。平行主光軸入射光束經透鏡折射后相交,或反向延長線相交的交點叫透鏡的主焦點,前者叫實焦點,后者叫虛焦點,通常用F表示,按焦點所在空間,把物方空間的焦點稱為物方焦點,又稱第一焦點,用F1表示; 把像方空間的焦點稱為像方焦點,又稱第二焦點,用F2表示。F1和F2分居透鏡兩側。

    (5)焦距。即薄透鏡中心(即光心) 到焦點的距離。第一焦距用f1表示,第二焦距用f2表示。對薄雙凸或雙凹透鏡f1=f2,所以一般只用f表示焦距。

    (6)焦平面,即通過透鏡主焦點且垂直于主光軸的平面。

    (7)副焦點。即平行于跟主光軸夾角不大的副光軸的光線經透鏡折射后會聚或發散光線的反向延長線會聚于該副軸上的一點,副焦點都在焦平面上。

透鏡比較

    雙凸:曲率越?,焦距越短。對稱特性使它的球差最?。當雙凸透鏡系統完全對稱時(1:1 放?),球差、惠差以及畸變均達到最?。凸透鏡主要?于聚焦或者像放?。

    平凸:光路中,曲??向平?光,平?朝向焦點。常被?來準直發散的光束或者復雜光路的聚焦。

    ??凸:它常跟別的透鏡配合使?以產?更長或者更短的焦距。例如將??凸透鏡放在?個平凸透鏡后以縮短焦距?不降低光學系統性能。它凹?的曲率略?于凸?的,?的是能產??個實相。

    負透鏡包括雙凹、平凹以及??凹(中?薄于邊緣)。

    雙凹透鏡,?來使光線發散和縮?像的尺?,也被?作增加光學系統的焦距和準直匯聚的光束。

    平凹透鏡,負焦距,產?虛像,可?作闊束或增?focal length 。

    ??凹透鏡,也叫凸凹透鏡,?作減少或消除透鏡間耦合時產?的附件的球差或惠差。

什么是焦距?

    焦距也稱為焦長,是光學系統中衡量光的聚集或發散的度量方式,指從透鏡中心到光聚集之焦點的距離。亦是照相機中,從鏡片光學中心到底片、CCD或CMOS等成像平面的距離。具有短焦距的光學系統比長焦距的光學系統有更佳聚集光的能力。

    凸透鏡(convex lens)能成像,一般用凸透鏡做照相機的鏡頭時,它成的最清晰的像一般不會正好落在焦點上,或者說,最清晰的像到光心的距離(像距)一般不等于焦距,而是略大于焦距。具體的距離與被照的物體與鏡頭的距離(物距)有關,物距越大,像距越小,(但實際上總是大于焦距)。

焦距



什么是透鏡的曲率半徑?

    透鏡是前后兩個表面都是彎曲形狀的,前后兩個完全的表面就相當于一個球面的一部分,那么這個球面一定有一個半徑,這個半徑就是透鏡的曲率半徑,通常分為前后表面各自的曲率半徑。

透鏡的焦距和曲率半徑關系

    對在空氣中厚度為d,曲率半徑為R1和R2的透鏡,有效焦距為:

    1/f=(n-1)[1/R1-1/R2+(n-1)d/nR1R2] 

    此處n是透鏡材料的折射率,數值1/f就是這個透鏡的光學倍率,f是焦距??梢?,透鏡材料的折射率n越小,透鏡的焦距越大。

    焦距以最常見的標示習慣,如果第一個表面的透鏡是凸透鏡,R1的數值是正值,如果是凹透鏡則是負值;如果第二個表面是凹透鏡,R2的數值是正值,如果是凸透鏡則是負值。要注意的是,即使如此,不同的作者仍可能會有不同的標示習慣。

    對一個球形曲率的鏡子,焦距等于鏡子的曲率半徑的一半。凸面鏡的焦距是正值,凹面鏡的焦距是負值。

曲率

曲率半徑介紹

    曲率半徑主要是用來描述曲線上某處曲線彎曲變化的程度,特殊的如:圓上各個地方的彎曲程度都是一樣的故曲率半徑就是該圓的半徑;直線不彎曲,和直線在該點相切的圓的半徑可以任意大,所以曲率是0,故直線沒有曲率半徑,或記曲率半徑為無窮。

    圓形半徑越大,彎曲程度就越小,也就越近似于一條直線。所以說,曲率半徑越大曲率越小,反之亦然。

    如果對于某條曲線上的某個點可以找到一個與其曲率相等的圓形,那么曲線上這個點的曲率半徑就是該圓形的半徑(注意,是這個點的曲率半徑,其他點有其他的曲率半徑)。

    也可以這樣理解:就是把那一段曲線盡可能地微分,直到最后近似為一個圓弧,此圓弧所對應的半徑即為曲線上該點的曲率半徑。

光潔度說明

表面光潔度的定義及檢測

    表面光潔度、表面粗糙度和表面平整度是三個容易相互混淆的概念。表面光潔度從嚴格意義上來說是表面粗糙度的另一稱法,但這兩者的概念還是有所區別。表面光潔度是基于人的視覺所提出來的概念,而表面粗糙度是由于元件在加工的過程中刀具與元件表面摩擦或高頻振動在光學元件表面形成微觀幾何形狀來定義的。由于光學元件表面粗糙度計算比較復雜,因此,借助光源使用肉眼觀察光學元件的光潔度更直觀的來檢測光學質量。

    隨著精密激光技術的不斷發展,對表面光潔度的要求越來越高。尤其在高功率激光系統中,光學元件的表面質量是限制其進一步發展的重要因素之一。光學元件表面質量的好壞會直接影響整個光學系統的性能,想要使光學儀器設備能更高效地工作,不僅要在加工時注意光學元件的表面質量,還要做好對成品元件的檢測工作,因此如何更好地檢測光學鏡片光潔度將成為重要指標之一。

檢測

一、表面光潔度檢驗方法

    1、中國標準規定,檢驗時應以黑色屏幕為背景,光源為36V、60W~108W的普通白熾燈泡,在透射光或反射光下用4×~10×放大鏡觀察。

    2、俄國標準規定,檢驗時光源為60W~100W的普通白熾燈泡,在透射光或反射光下觀察。檢驗像面附近的光學表面時應采用不小于6×放大鏡,檢驗Ⅰ~Ⅲ級的光學表面時應采用不大于6×放大鏡,檢驗低于Ⅳ級的光學表面時不采用放大鏡。

    3、美軍標準規定,方法1:檢驗時以磨砂玻璃為背景觀察零件,光源為40W的日光燈,放在玻璃后面3cm

處。玻璃正面放2根以上的無光澤橫條與玻璃接觸;橫條約占玻璃面積一半;方法2:40γ的日光燈的燈光透過磨砂玻璃后再透過零件,借助零件表面散射光觀察疵病。觀察時應以黑色為背景。

二、表面光潔度的定義及判定方法

    表面缺陷標準:根據美國軍方標準《MIL-O-13830B》,用兩組數字表示表面缺陷大小。例如40-20,前者限制劃痕大小,后者限制麻點大小。道子、亮路、傷、擦痕都統稱為劃痕。斑點、坑點、點子 都稱為麻點。規定長與寬的比大于4:1的為劃痕;長與寬的比小于4:1的為麻點。

圖1


    當元件的不同區域表面光潔度要求不一樣時,計算等效直徑應以區域進行,即表面質量要求高的內區域其等效直徑以內區域為準(如有效孔徑的區域);表面質量要求低的外區域計算為整體元件的等效直徑。

表面粗糙度對零件的影響主要表現在以下幾個方面:

    1、影響耐磨性。表面越粗糙,配合表面間的有效接觸面積越小,壓強越大,摩擦阻力越大,磨損就越快。

    2、影響配合的穩定性。對間隙配合來說,表面越粗糙,就越易磨損,使工作過程中間隙逐漸增大;對過盈配合來說,由于裝配時將微觀凸峰擠平,減小了實際有效過盈,降低了連接強度。

    3、影響疲勞強度。粗糙零件的表面存在較大的波谷,它們像尖角缺口和裂紋一樣,對應力集中很敏感,從而影響零件的疲勞強度。

光圈

    光圈,PV,rms,這幾個詞在光學加工中經常遇到,但不同的人有不同的理解,甚至同一個公司的人都難以達成一致的理解.

    一般評價表面面形主要有三種,光圈 局部光圈;干涉儀計算得到的 pv rms; 還有就是ISO10110-5里面的一些指標

檢測2

光圈理解為參考和被測之間的半徑差:

    樣板法時 不管是平面樣板還是球面樣板,如果成圈了,那么個圈(一個條紋間隔)代表0.5個波長面形,如果干涉儀測時,如果成圈,那么分兩種情況,測平面時可以從單幅干涉圖得到光圈,但測球面時,是無法測到光圈的,就是說,干涉儀測球面時是測不出光圈的,要想得到球面的半徑差,需要配以測長裝置。因為干涉儀的標準球面鏡只提供標準球面波,而這個球面波是任意半徑的,而樣板法標準球面,提供一個半徑固定的標準球面。

上面說的是N

    第二就是像散差了,他表示光學表面和參考表面之間兩個互相垂直方向上光圈數不等所對應的偏差,兩個方向的N相減,還要看光圈的符號

    比如,橢圓形狀像散時,兩個方向N符號是相同的,馬鞍形狀像散時,兩個方向N符號是相反的

局部光圈 

    就是局部不規則度 所對應的局部偏差。主要看局部條紋偏移量和理想條紋間隔之間的比值。

    干涉儀一般測量后得到的是PV值和rms值,pv值對應的是波面 峰值和谷值之間的差,或者認為和塌邊和翹邊指和,而局部光圈呢,是塌邊和翹邊之間的最大值。單單用pv值來評價有時候很不客觀。rms是一種統計量,主要是看波面的變化緩慢,rms值反映波面可能更客觀。

    ISO 10110-5里面把干涉儀得到的波面分成 sag 和 IRR(不規則度),IRR有分為旋轉對稱和非旋轉對稱。其中對于平面來講,sag對應于半徑差,和光圈有點像,也對應于power值(只是接近),IRR 就是扣除sag后的波面,和局部光圈有點像。上面說了干涉儀測不出球面光學元件的光圈,所以干涉儀測球面只能得到IRR,要想得到sag可以通過配以測長裝置,或者用球徑儀測,然后輸入參考半徑和比較半徑,就可以算出。

    PV鏡片表面上凸凹不平的最高點和最低點的差值,而irregularity是局部光圈吧,我們考量某鏡片的局部光圈數是同一條干涉條紋不規則部分偏離規則部分的比值,但它不一定是最高點和最低點的差值,肯定小于等于!

    光圈不滿一個時,大概可分為兩種,一種是光圈變成直線了,我們習慣稱其為零個光圈.

    另一種是成弧線的,我們習慣稱其為半個光圈.

    光圈:鏡片和樣板放在一起的時候會形成干涉條紋,成圓環形。圓環的個數既是光圈數。

    PV:鏡片表面上最高點和最低點的差值。RMS:鏡片表面上那些坑坑包包差值的平均值。

元件加工

毛坯加工

    將生長出來的晶體進行研磨,根據研磨質量不同要求選用不同顆粒的細沙進行研磨,去除表面不均勻部分,根據產品尺寸要求在切割機上進行切割,切割完成后在水浴鍋中進行融蠟粘接(水浴鍋采用電加熱,加熱溫度60℃,用融化后的石蠟的粘性粘接切割后的晶體,因只需把石蠟由固態加熱至液態即可,固無廢氣產生),融蠟粘接完成后按照客戶要求尺寸進行晶體滾圓,滾圓后進行水解(用水對石蠟進行溶解),水解完成后進行清洗,倒邊,檢驗合格后為成品,不合格回到晶體切割工序再利用。

毛坯加工

拋光加工:

    晶體毛坯通過銑磨機進行銑磨,銑磨過程中產生廢水,銑磨后再精磨,精磨過程中采用金剛砂進行精磨,精磨完成后進行拋光,拋光完成后進行定心割邊,定心割邊完成后進行清洗檢驗,清洗采用無水乙醇清洗擦拭(擦拭在擦拭臺進行,無水乙醇用量極少,無需封閉集氣處理。檢驗合格后為成品

拋光加工

精磨拋光

(1)細磨精磨:

    1清洗模具:用洗衣粉清洗模具,以免上邊殘留的磨料劃傷工件。

    2適當調整碾磨機的轉速,待磨輪轉動均勻后,開始磨修。

    3細磨精磨的方法:

    (a)磨平面時,先將工件輕輕放在磨輪上,然后輕輕加力并與磨輪轉動方向呈反方向運動,運動軌跡最好成橢圓型,每磨固定圈數后,將工件自身旋轉一定的角度,繼續磨修。將工件放在磨輪中間可以磨修邊緣,放在磨輪邊緣可以磨修工件中間。注意不要用力過大,否則可能會使工件飛出或者造成劃痕。

    (b)磨凸面時,方法與平面基本相同,當工件沿外緣轉動時可以磨修中間,當工件在中間轉動時可以磨修邊緣。

    (c)當工件磨修差不多的時候,可以停止磨修,洗凈工件,用六倍放大鏡觀察表面紋路,是否有劃痕和沙眼,如果有繼續修磨。

    (d)若表面合格,使用刀口尺觀察平面的平整度,觀察合格的標準為平面中心有一條頭發絲細的亮線。

    4細磨使用302#的沙,精磨使用303、304的沙。

    5由細磨轉為精磨的過程中,模具必需用洗衣粉清洗干凈。

    6六倍放大鏡和刀口尺的使用方法:

    六倍放大鏡應在100W的白熾燈光下使用,使用時應遠離工件10cm左右,看工件時工件應該斜對著燈光,邊觀察邊慢慢旋轉工件。使用刀口尺時,工件表面要確保干燥,要仰視工件就與刀口尺的結合部,使用刀口尺觀察兩次,兩次角度應垂直。

(2)拋光(古典法):

古典

    1上盤:用瀝青剛性上盤,上盤完后清洗拋光面。

    2調整好機床轉速、擺幅,準備好熱水、拋光液。

    3預熱拋光模:將拋光模在50~60度的熱水中燙一下,使拋光模軟化。

    4在拋光模上涂上拋光液,覆蓋在鏡盤上,用手推幾下,使之吻合。放上鐵筆,開動機床,開始拋光。邊拋光邊添加拋光液。

    5拋光約15分鐘后,取下工件,用洗衣粉洗凈拋光面,用六倍放大鏡觀察表面疵病。在已拋光面上滴一滴乙醚與酒精的混合液,用紗布擦凈,用同樣的方法處理標準工件,然后使兩者貼合在燈光下觀察光圈。

    6光圈的識別和修改:

    低光圈:加壓,空氣減少,光圈縮小,光圈顏色為藍、紅、黃

    高光圈:加壓,空氣減少,光圈外擴,光圈顏色為黃、紅、藍

    工件在上:低光圈,工件往里收,多拋邊沿;高光圈,工件往外拉,多拋中心。

    工件在下:低光圈,往外拉,多拋邊緣;高光圈,往里收,多拋中心。

    7下盤,用汽油洗掉瀝青,再上盤,拋另一面。注意已拋面應涂上保護漆,用酒精洗掉保護漆。

    8兩面都拋光合格后,清洗工件。清洗工作臺,拋光結束。

    9拋光的目的:

    (a)去掉表面的破壞層,達到規定的粗糙度。

    (b)精修面形,達到圖紙要求的面形。

    (c)為以后的特種工藝如鍍膜,膠合工序創造條件。

定心磨邊

機械法定心:

    1定心原理:

    機械法定心是將透鏡放在一對同軸精度高、端面精確垂直于軸線的接頭之間,利用彈簧壓力夾緊透鏡,根據力的平衡來實現定心。其中一個接頭可以轉動,另一個既能轉動又能沿軸向移動。

    2操作自動定心磨邊機:

    打開電源,先開水泵,然后開砂輪。

    接著根據零件的尺寸調節前邊的定位千分尺,調節后邊的千分尺對刀,聽到細微的摩擦聲即對刀完成,再將千分尺向后擰一些,然后再次調節前邊的千分尺,調節至目標尺寸。然后即可按下自動操作鍵,磨邊機會自動完成定心磨邊

鍍膜工藝

光學鍍膜概念及原理

    鍍膜是用物理或化學的方法在材料表面鍍上一層透明的電解質膜,或鍍一層金屬膜,目的是改變材料表面的反射和透射特性,達到減少或增加光的反射、分束、分色、濾光、偏振等要求。常用的鍍膜法有真空鍍膜(物理鍍膜的一種)和化學鍍膜。光學零件表面鍍膜后,光在膜層層上多次反射和透射,形成多光束干涉,控制膜層的折射率和厚度,可以得到不同的強度分布,這是干涉鍍膜的基本原理。

鍍膜

光學薄膜分類:

    增透膜:硅、鍺、硫化鋅、硒化鋅等基底較多,氟化物較為少見。

    單波長、雙波長、寬帶

    反射膜:分介質與金屬反射膜,金屬反射膜一般為鍍金加保護層。

    半反射、單波長、雙波長、寬帶

    硬碳膜 :也叫DLC膜,一般鍍在硅、鍺、硫系玻璃外表面,做保護/增透作用, 產品另一側一般要求鍍增透膜。 

    分光膜 :有些要求特定入射角情況下,可見光波段反射,紅外波段透過,多用于光譜分析中。

    45度分光片、雙色分束、偏振分束片&棱鏡

    濾光膜:寬帶、窄帶

    激光晶體膜:YAG/YV04/KTP/LBO/BBO/LIND03

    紫外膜-增透:193/248/266/308/340/355,鋁反射180-400nm 

    紅外膜:CO210.6UM/YAG2940NM/SI&GE&ZNSE&ZNS

增透膜波長選擇表

增透膜

標準可見光增透膜曲線

3333

標準紅外光增透膜曲線

222截圖20220708140017

高反射膜

金屬鏡(Metallic Mirror)

    成本較低,反射波段較寬。

    一般用于反射率要求不是特別高,但是波段很寬的應用。

    因為存在部分吸收,因此限制了其在激光領域的應用。

全介質反射鏡(Dielectric HR coatings )

    成本較高,反射波段較窄。

    反射率可以做到很高。

    反射波段范圍有限,如加大反射波段范圍,膜層鍍制難度將提高。

    膜層較厚,應力較大,存在膜層脫落風險。

截圖20220708140358截圖20220708140407

鍍膜基片

    指在什么材質上鍍膜?;淄鞘褂铆h境和用途決定。常見的鍍膜基底選擇? 如氣體分析保護金多用氟化鈣基底,普通反射鏡用浮法玻璃,激光腔鏡用硅基底,紅外濾光片多用硅鍺,可見及近紅外多是玻璃,無氧銅多是鎳和金等。

    氟化鈣,氟化鋇,氟化鎂,藍寶石,鍺,硅,硫化鋅,硒化鋅,硫系玻璃,N-BK7,熔融石英等

鍍膜材料

    附著在基底上的起到透射,反射,分光等作用的材料,可能是光學材料如硫化鋅、氟化鎂等,也可能是金屬,如鋁金等。目前成熟大批量光學鍍膜材料多是顆粒狀或是藥片狀,也有整塊晶體鍍膜靶材;金屬鍍膜材料多是絲及塊狀;基底,用途,和鍍膜指標決定用什么鍍膜材料。

鍍膜工序和設備

清洗設備:

    超聲波清洗機:指清洗和烘干一體化的,可直接裝盤鍍膜。同時這個機器必須在潔凈空間使用;

光學鏡片的超聲波清洗技術

    在光學冷加工中,鏡片的清洗主要是指鏡片拋光后殘余拋光液、黏結劑、保護性材料的清洗;鏡片磨邊后磨邊油、玻璃粉的清洗;鏡片鍍膜前手指印、口水以及各種附著物的清洗。

    傳統的清洗方法是利用擦拭材料(紗布、無塵紙)配合化學試劑(汽油、乙醇、丙酮、乙醚)采取浸泡、擦拭等手段進行手工清擦。

這種方法費時費力,清潔度差,顯然不適應現代規?;墓鈱W冷加工行業。這迫使人們尋找一種機械化的清洗手段來代替。于是超聲波清洗技術逐步進入光學冷加工行業并大顯身手,進一步推動了光學冷加工業的發展。

    超聲波清洗技術的基本原理,大致可以認為是利用超聲場產生的巨大作用力,在洗滌介質的配合下,促使物質發生一系列物理、化學變化以達到清洗目的的方法。

    當高于音波(28~40khz)的高頻振動傳給清洗介質后,液體介質在高頻振動下產生近乎真空的空腔泡,空腔泡在相互間的碰撞、合并、消亡的過程中,可使液體局部瞬間產生幾千大氣壓的壓強,如此大的壓強使得周圍的物質發生一系列物理、化學變化。

工藝流程:

  鍍膜流程

等離子增強化學氣相沉積 (PECVD):

    是借助微波或射頻等使含有薄膜組成原子的氣體電離,在局部形成等離子體,而等離子體化學活性很強,很容易發生反應,在基片上沉積出所期望的薄膜。因為利用了等離子的活性來促進化學反應,PECVD可以在較低的溫度下實現

粒子輔助


等離子輔助氣相沉積

    目前DLC膜常用制備方法。采用射頻技術(RF-PACVD)將通入的氣體(丁烷、氬氣)離化,在極板自偏壓(負)的吸引下,帶正電的粒子向基板撞擊,沉積在基板表面。

原理圖



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