Производство оптических линз производитель

Когда слышишь ?производство оптических линз производитель?, многие сразу представляют лаборатории с идеальными станками. Но на деле — это постоянная борьба с отклонениями в доли микрона. У нас в ООО ?Шэньян Тэнъи Электроникс? через это прошли: инфракрасные системы требуют линз с особым пропусканием, и стандартные решения часто не работают.

Сырьё и его подводные камни

Начинали с оптического стекла H-K9L — казалось, классика жанра. Но при производстве линз для ИК-датчиков выяснилось: даже сертифицированное сырьё дает разброс по однородности. Партия из Германии пришла с напряжением внутри заготовок — после шлифовки появлялись микротрещины. Пришлось вручную проверять каждую плиту на полярископе.

Перешли на синтетический кристалл фторида кальция. Дорого, но для наших ИК-тепловизоров — единственный вариант без потерь на поглощение. Помню, первый контракт на 200 линз чуть не провалили: кристаллогидратация под цеховой влажностью вызывала помутнение кромок. Спасла герметичная сушилка прямо у шлифовального станка.

Сейчас используем комбинацию: ИК-линзы — из BaF2, а для видимого диапазона — кварц. Но каждый раз при смене поставщика проводим тесты на термоудар. Последний раз линзы из Китая треснули при -15°C — хотя в паспорте стояло -40°C.

Технологии шлифовки: от теории к браку

Сферические поверхности — это относительно просто. Но когда в 2021 году понадобились асферические линзы для компактных ИК-камер, столкнулись с кривизной по полю. Станок CNC-5000 давал погрешность 0.2 мкм, но после просветляющего покрытия асферичность ?уплывала? на 3%.

Пришлось разработать компенсационный алгоритм: теперь шлифуем с преднамеренным искажением, которое покрытие потом корректирует. Да, 15% заготовок уходит в брак — но итоговые параметры соответствуют ТУ.

Самое сложное — контроль в процессе обработки. Интерферометр Zygo Verifire решает не всё: для ИК-линз приходится дополнительно проверять на ИК-сканере собственной разработки. Кстати, его схема доступна на https://www.tengyidianzi.ru в разделе ?Измерительные комплексы?.

Просветление — где кроются основные потери

Многослойное просветление — головная боль любого производителя оптических линз. Стандартное магнетронное напыление давало адгезию 95%, пока не начали делать линзы для арктических условий. При -50°C слои отслаивались как кожура.

Перешли на ионно-лучевое осаждение. Дороже в 2 раза, но долговечность покрытия выросла в 4 раза. Правда, пришлось пересчитать все толщины слоёв — для ИК-диапазона они работают иначе.

Сейчас экспериментируем с алмазоподобными покрытиями для абразивостойкости. Первые тесты показывают снижение пропускания на 0.5% — для тепловизоров это критично. Возможно, будем наносить только на защитные окна.

Контроль качества: между ГОСТ и реальностью

ГОСТ 3514-94 устарел для современных линз. Мы разработали внутренний стандарт ТУ , где ужесточили допуски на однородность в 2 раза. Но и это не спасает от сюрпризов.

Например, линзы для пирометров должны держать температурный цикл от -70°C до +300°C. Проверяем в камере Теплоприбор-М1 — и каждый десятый образец показывает деформацию по краю. Пришлось ввести дополнительную отжигающую термообработку после шлифовки.

Самый полезный инструмент — ИК-Фурье спектрометр. Через него пропускаем каждую партию линз перед отгрузкой. Обнаружили, что некоторые партии поглощают на длине 3.5 мкм — оказалось, виноват остаточный цемент от крепления на станке.

Интеграция с измерительными системами

Наша компания ООО ?Шэньян Тэнъи Электроникс? специализируется на инфракрасных измерениях температуры, поэтому линзы для нас — не конечный продукт, а компонент системы. Именно здесь проявляются все огрехи производства линз.

Был случай: линзы для тепловизора прошли все тесты, но в собранном приборе давали погрешность ±5°C. Разобрались — оказалось, дифракция на кромках влияла на показания пикселей матрицы. Теперь все кромки обязательно фасим под 45 градусов.

Для пирометров серии ?ТеплоВижн? используем линзы из германия с алмазным покрытием. Но германий дорожает на 20% в год — ищем замену. Возможно, перейдём на халькогенидные стёкла, хотя у них хуже термостабильность.

На сайте https://www.tengyidianzi.ru мы выложили технические требования к линзам для наших систем — это помогает поставщикам понимать, что нам нужно на самом деле, а не по ГОСТам.

Экономика и перспективы

Себестоимость одной ИК-линзы диаметром 50 мм у нас — около 12 000 рублей. Китайские аналоги предлагают за 8000, но с просветлением под 3-5 мкм вместо требуемых 1.5-14 мкм. Разница критична для точных измерений.

Сейчас разрабатываем линзы из пористого кремния для среднего ИК-диапазона. Лабораторные образцы показывают на 15% меньше потерь, чем у монокристаллического кремния. Но технология нестабильна — из 10 заготовок только 3 выходят в продукт.

Думаем о переходе на револьверные шлифовальные головки — это сократит время обработки на 30%, но потребует переучивания операторов. Пока считаем, окупится ли это при нашем объёме в 2000 линз в месяц.

Главный вывод за 8 лет: в производстве оптических линз производитель должен быть готов к постоянным экспериментам. Ни одна технология не работает идеально — всегда есть компромиссы между стоимостью, сроком службы и оптическими характеристиками.