CVD ZnSe材料

ZnSe可用于光学窗口、棱镜、镜片、透镜和光学坯料、平片和球面和柱面透镜以及板条,特别是在红外应用上用途广泛。 ZnSe (Zinc Selenide) crystal ZnSe—可透过从黄光(可见)到远红外的波段。 ZnSe材料具有化学惰性,不易潮解和高纯度的特性,鉴于它在很多环境下有着极低的损耗,高抗热震性和稳定,易加工的特性,因而在很多光学应用上起到了积极的作用。为了有优越的透过率,ZnSe晶体采用了化学气象沉积法(CVD)生长。CVD级 ZnSe 是一种多晶材料, 在CO2激光器里显示了优越的透过率,在CO2激光器加工时被用来作为透过窗口片。 CVD级 ZnSe 材料通过锌蒸汽和H2Se 气体通过化学反应合成,形成所需CVD级 ZnSe。CVD级ZnSe 的化学纯度可以达到99.999%。它也是一个多晶的结构,小颗粒的CVD级ZnSe可以用来控制生长ZnSe的最大产能。 CVD级ZnSe的透过范围在 0.5~20μm。CVD级ZnSe 可作为激光保护片用于高功率的CO2激光系统(10.6μm),可以作为红外热像仪的红外光学元件(前视红外线) ,也可以作为医学和工业应用的的光学窗口(主要是光学平片、球罩、板条和坯料)、布鲁斯特窗口、光学透镜、球面和柱面透镜、棱镜以及CO2激光器的谐振腔反射镜)。 单晶的 ZnSe是可以提供的,只是并不是那么普遍。单晶的有更低的损耗,因而可以更有效的用于CO2光学系统镜片。 ZnSe基本参数

参数 数值
ZnSe的物理参数
密度 5.27 g/cm3
熔点 1525°C (不认为是 700°C)
热传导率 18 W/(m K) at 298K
热膨胀系数 7.1 x 10-6/°C at 273K
硬度 努氏硬度 120 (在50g的硬度压头下测得)
比热容量 339 J/(kg K)
杨氏模量 (E) 67.2 GPa
体积模量 (K) 40 GPa
视弹性限度 55.1 MPa (8,000psi)
泊松比 0.28
电阻率 ~1012 (Ohm x cm)
CVD 级ZnSe的化学特性
溶解度 0.001 g/100g water
分子量 144.33
晶体结构 多晶 ZnSe (CVD)激光级:颗粒尺寸50~70μm ZnSe (CVD) 红外光学级:颗粒尺寸20~100μm
CVD 级ZnSe的光学特性
透过波段 0.6 - 21.0 µm
折射率 2.4028 at 10 µm
反射损失 31.11% at 10.6 µm (2个面)
dn/dT +61 x 10-6/°C at 10.6µm at 298K
dN/dµ = 0 5.5µm
吸收指数 ZnSe-CVD激光级0.0005 (1/cm) at 10.6µm ZnSe-CVD 红外光学级 0.003 (1/cm) at 10.6µm

ZnSe 的折射率表

波长, µm 2.75 5.00 7.50 9.50 11.0 12.5 13.5
折射率 2.44 2.43 2.42 2.41 2.40 2.39 2.38
波长, µm 15.0 16.0 16.9 17.8 18.6 19.3 20.0
折射率 2.37 2.36 2.35 2.34 2.33 2.32 2.31
由于有较高的折射率(n=2.4 at 10.6µm),单面抛光后的ZnSe的菲涅尔损失均为17%,故抛光后的ZnS窗口的透过率几乎都是68.9% (at 10.6µm)。我们给CVD级ZnSe窗口镀10.6µm或者在3~12µm波段其他波长的双面双增透膜,镀膜后的透过率可以达到99%。

未镀膜激光级ZnSe(2mm厚)在(2.5–20) µm光谱透过曲线如下。 对于可见波段的透过率T要大于等于633nm处的62%。 ZnSe laser grade spectral transmittance

未镀膜红外光学级ZnSe(2mm厚)在(2.5–20) µm光谱透过曲线如下。 ZnSe IR grade spectral transmittance


硒化锌光学元件
硒化锌窗口、硒化锌透镜、硒化锌棱镜


CVD级硒化锌(ZnSe)光学元件在0.6~16.0的光谱范围内得到广泛应用,如许多红外光谱设备中的光学组件、FLIR系统(前视红外系统)、热成像设备和医疗系统。由于硒化锌光学元件是一种低吸收材料,可用于大功率CO2激光器。红外光学上以下细节处都是由CVD级硒化锌制造:各种不同种类的棱镜、透镜和玻璃。所有的光学元件都是由常见的标准尺寸和最大尺寸的CVD级硒化锌制造的,最大尺寸则是依照最大可适用铸块(最大为250×500×20mm)原则。
硒化锌窗口或者板材经过修改作为平面平行窗口、楔形窗口、保护窗口和布儒斯特窗口。
硒化锌平面平行窗口在各种不同的应用中广泛用于传输光学元件和基质,如激光窗口、反光镜、分光膜、偏振板器件、输出耦合器、双色过滤器和光束组合器。
硒化锌楔形窗口用作转换光束分裂、光束偏差光学元件。
硒化锌布儒斯特窗口-无涂层的窗口,作为CO2激光室的输出窗口,用于激光辐射s-和p-偏振的选择。在这种情况下,玻璃的光束入射角等于布儒斯特角。布儒斯特玻璃也可能有另一种应用,即一对布儒斯特玻璃可以用作偏振分析衰减器测量透过辐射。
硒化锌保护窗口-无涂层或者AR/AR 涂层,玻璃设计成能承受工业操作环境。
硒化锌球面透镜-硒化锌透镜有各种不同的形状。硒化锌球面透镜是在红外光束传送系统用于准直、聚焦、成像和匹配。
硒化锌球面平凸透镜-最便宜的用于聚焦传送的光学元件(正焦距)。更好的聚焦透镜的凸面应该能转向入射的平行光束。
硒化锌凹凸透镜(球形凹-凸透镜)可更好的用作聚焦光学组件,因为它对入射平行光束来说有最小的球面像差和最小的焦斑(如果曲率半径R1>R2-正焦距、正弯月形)。
硒化锌双凸球面透镜-常用作聚焦和成像传送光学元件(正焦距)。
硒化锌平凹球面透镜-用于分流传送光学元件(负焦距)。例如:适合紧凑准直系统。
硒化锌双凹透镜-用作分流传送光学元件(负焦距)。
CVD级硒化锌圆柱透镜-用于包括CO2激光光学元件在内的红外应用,通常是硒化锌平凸圆柱透镜和硒化锌平凹圆柱透镜。
硒化锌棱镜经过修改有直角棱镜、ATR棱镜和鸽尾形棱镜。
硒化锌直角棱镜-用于光束转动、光学系统尺寸的最小化和图像转换。
硒化锌ATR(全反射衰减棱镜)棱镜-用于液体和气体的光谱分析。
鸽尾形棱镜-用于图像的旋转,但图像旋转的角度取决于棱镜的旋转角。