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Siliziumfenster, -Linsen, Optik

Alkor Technologies stellt eine breite Palette von optischen Siliziumkomponenten einschließlich optische Siliziumlinsen, IR- Filter oder Fenster her.

Siliziumfenster und -Keile sind ohne Beschichtung oder mit Antireflexionsschicht für Wellenbereiche 1,5-6, 2-4, 3-5, 8-12 µm erhältlich.

Optische Siliziumlinsen sind für Kollimation oder Lichtpunkteinstellung in den Bereichen, wo man monochromatisches Licht verwendet, ideal geeignet. Diese Linsen haben verschiedene Größen oder Brennweiten und sind für breite Anwendung geeignet. Wir stellen auch verschiedenartige HRFZ-Si-Linsen (Linsen aus Hochohmsilizium, welches im Rahmen des Zonenschmelzverfahrens gezüchtet wurde) her: hyper-/hemisphärische Linsen sowie Kugellinsen für Anwendung im THz-Bereich.

IR-Interferenzfilter, welche in den IR-Bereich integriert sind, z.B. FTIR-Spektroskopie, benutzt man für Durchlässigkeit oder Blockierung von IR-Wellen des bestimmten Bereiches.

Siliziumspiegel sind leichter als Kupferspiegel und werden in leichten Anlagen im kleinen und mittleren Leistungsbereich benutzt. Die Siliziumspiegel haben normalerweise Silber-, Gold- und/oder dielektrische Schicht.

Maximale Größe der Siliziumoptik: bis 300 mm im Durchmesser.

Silicon lenses

Das optische Silizium hat einen Einheitswiderstand von 10 bis 40 Ohm/cm, der höher als halbleitertypischer Einheitswiderstand ist. Der gebräuchliche Stoff, falls nichts anderes angegeben ist, ist Siliziumkristall, welcher nach Czochralski-Verfahren hergestellt wurde und die Si-O-Absorptionsbande im Bereich von 9 µm hat, was nicht wichtig ist, falls die Fenster in einem Wärmestrahlungsbereich von 3 bis 5 µm benutzt werden. Bedarfsweise können wir FZ- Siliziumkristalle, welche solche Absorptionsbande nicht besitzen, liefern. Dünne Fenster aus FZ-Silizium mit einer Dicke von 0,5 bis 1 mm können in einem Bereich von 8 bis 12 µm benutzt werden.

Auftragsgemäß können wir den Stoff mit sehr hohem Einheitswiderstand (>1000 Ohm*cm) speziell für die Anwendung im THz-Bereich liefern. Wir stellen hyper- und hemisphärische Siliziumlinsen mit einem Durchmesser von 2 bis 12,7 mm her.

Das Silizium benutzt man für die Herstellung von Fenstern und Linsen, die in einem Bereich von 2 bis 6 µm benutzt werden, was als optimale Lösung für IR-LED-Linsen gilt. Der Brechungsindex beträgt ca. 3,4 in ganzem Bereich. Solche Eigenschaften des Siliziums wie hohe Wärmeleitfähigkeit und niedriges Gewicht passen gut für IR- oder FTIR-Systeme. Das Silizium benutzt man als Spiegelsubstrat mit hohem Rückstrahlvermögen für Laser und IR- Siliziumschaufenster.

3-5µm AR/AR Coated Silicon window

3-5um coated Silicon window

Es sind verschiedene Arten von Silizium erhältlich:

  • preisgünstige Siliziumkristalle, welche nach Czochralski-Verfahren hergestellt wurden, n-Typ (Einheitswiderstand > 10 Ohm*cm) oder p-Typ (> 20 Ohm*cm)
  • FZ-Siliziumkristalle mit Einheitswiderstand >1000 Ohm*cm

Silicon properties
Chemical Formula Si
Molecular Weight 28.09
Crystal Class Cubic
Lattice Constant, Å 5.43
Density, g/cm3 at 293 K 2.329
Dielectric Constant for 9.37 x 109 Hz 13
Melting Point, K 1690
Thermal Conductivity, W/(m K)
at 125 K
at 313 K
at 400 K

598.6
163
105.1
Thermal Expansion, 1/K
at 75 K
at 293 K
at 1400 K

-0.5 x 10-6
2.6 x 10-6
4.6 x 10-6
Specific Heat, cal/(g K)
at 298 K
at 1800 K

0.18
0.253
Debye Temperature, K 640
Bandgap, eV 1.1
Solubility in water None
Knoop Hardness, kg/mm2 1100
Mohs Hardness 7
Young's Modulus, GPa 130.91
Shear Modulus, GPa 79.92
Bulk Modulus, GPa 101.97
Poisson's Ratio 0.28

Optical grade Silicon - index of refraction

µm No µm No
1.357 3.4975 1.367 3.4962
1.395 3.4929 1.5295 3.4795
1.660 3.4696 1.709 3.4664
1.813 3.4608 1.970 3.4537
2.153 3.4476 2.325 3.4430
2.714 3.4358 3.000 3.4320
3.303 3.430 3.500 3.4284
4.000 3.4257 4.258 3.4245
4.500 3.4236 5.000 3.4223
5.500 3.4213 6.000 3.4202
6.500 3.4195 7.000 3.4189
7.500 3.4186 8.000 3.4184
8.500 3.4182 10.00 3.4179
10.50 3.4178 11.04 3.4176