เลนส์อินฟราเรดปลอดเจอร์มาเนียม: ความเป็นไปได้ในการใช้กระจกแคลโคเจนิกเพื่อทดแทนเจอร์มาเนียมในการออกแบบและการผลิตเลนส์อินฟราเรดคลื่นกลางและคลื่นยาว

เอกสารแนะนำการใช้งานฉบับที่: AN-SGYL-02-03-26

เจอร์มาเนียม (Ge) เป็นวัสดุที่ได้รับความ นิยมใน การออกแบบเลนส์อินฟราเรดมา อย่างยาวนาน เนื่องจากมีดัชนีหักเหสูง การส่งผ่านแสงในช่วงคลื่นยาวของอินฟราเรดกว้าง และการกระจายแสงสีค่อนข้างต่ำ คุณสมบัติเหล่านี้ทำให้เจอร์มาเนียมเป็นวัสดุที่ได้รับความนิยมสำหรับระบบถ่ายภาพความร้อนและระบบตรวจจับอินฟราเรดขนาดกะทัดรัดและประสิทธิภาพสูงมานานหลายทศวรรษ อย่างไรก็ตาม เจอร์มาเนียมก็มีข้อจำกัดหลายประการ เช่น ต้นทุนวัตถุดิบสูง ความหนาแน่นสูง การเปลี่ยนแปลงของดัชนีหักเหที่ขึ้นอยู่กับอุณหภูมิอย่างมาก และความเข้ากันได้ที่จำกัดกับกระบวนการผลิตปริมาณมากที่คำนึงถึงต้นทุน ความไวต่อความร้อนที่เด่นชัด โดยเฉพาะอย่างยิ่งค่า dn/dT ที่สูง อาจทำให้เกิดการเลื่อนจุดโฟกัสและประสิทธิภาพการทำงานที่ลดลงในระบบที่ทำงานในช่วงอุณหภูมิที่กว้าง ทำให้จำเป็นต้องใช้กลยุทธ์การปรับอุณหภูมิให้เหมาะสมที่ซับซ้อนมากขึ้น

ในทางตรงกันข้ามกระจกแชลโคเจไนด์ได้กลายเป็นทางเลือกที่น่าสนใจสำหรับระบบออปติคอลอินฟราเรดสมัยใหม่ วัสดุเหล่านี้มีการส่งผ่านแสงอินฟราเรดที่กว้าง มีตัวเลือกดัชนีหักเหที่ปรับแต่งได้ และมีความไวต่อความร้อนค่อนข้างต่ำ ทำให้มีประสิทธิภาพที่เสถียรมากขึ้นเมื่ออุณหภูมิเปลี่ยนแปลง ความหนาแน่นที่ต่ำกว่ายังช่วยให้ชุดประกอบออปติคอลมีน้ำหนักเบา ซึ่งมีความสำคัญมากขึ้นเรื่อยๆ สำหรับแพลตฟอร์มขนาดกะทัดรัด พกพาได้ และใช้งานบนเครื่องบิน จากมุมมองด้านการผลิต กระจกแชลโคเจไนด์เหมาะอย่างยิ่งสำหรับการขึ้นรูปกระจกที่มีความแม่นยำสูง รองรับความสามารถในการทำซ้ำสูง ความคลาดเคลื่อนที่แคบ และการผลิตจำนวนมากที่ปรับขนาดได้โดยไม่ต้องขัดเงาเพิ่มเติม

เอกสารแนะนำการใช้งานนี้แสดงให้เห็นว่ากระจกแคลโคเจนิกสามารถใช้ทดแทนเจอร์มาเนียมได้อย่างสมบูรณ์แบบ ทั้งในแง่ของการออกแบบทางแสง ประสิทธิภาพทางความร้อน และกระบวนการผลิต ด้วยการปรับปรุงการออกแบบทางแสงที่ทันสมัย ​​โซลูชันการเคลือบขั้นสูง และเทคโนโลยีการขึ้นรูปที่แม่นยำ ระบบที่ใช้แคลโคเจนิกสามารถให้ประสิทธิภาพการถ่ายภาพที่เทียบเท่าหรือเหนือกว่าได้ ในขณะเดียวกันก็ช่วยลดต้นทุนและเพิ่มความสามารถในการขยายขนาดได้อย่างมาก ทำให้เป็นที่น่าสนใจอย่างยิ่งสำหรับระบบอินฟราเรดรุ่นใหม่ในอุตสาหกรรมยานยนต์ ความปลอดภัย อุตสาหกรรม และสินค้าอุปโภคบริโภค

1. ความเป็นไปได้ของวัสดุและการออกแบบทางแสง

การแทนที่เจอร์มาเนียม (Ge) ด้วยกระจกแคลโคเจนิกไม่จำเป็นต้องมีความเทียบเท่าโดยตรงในด้านดัชนีหักเหหรือการกระจายแสง แต่ความเป็นไปได้ของระบบนั้นเกิดขึ้นได้จากการปรับปรุงการออกแบบทางแสงอย่างชาญฉลาดและการผลิตที่สามารถทำได้ วิศวกรรมแสงอินฟราเรดสมัยใหม่ไม่ได้อาศัยการทดแทนวัสดุแบบหนึ่งต่อหนึ่งอีกต่อไป แต่ใช้ประโยชน์จากอิสระในการสร้างสรรค์เพิ่มเติม เช่น พื้นผิวแอสเฟอริก องค์ประกอบทางแสงแบบเลี้ยวเบน และการผสมผสานวัสดุหลายชนิดเพื่อให้บรรลุเป้าหมายด้านประสิทธิภาพ เมื่อรวมกับการขึ้นรูปกระจกที่มีความแม่นยำสูง กระจกแคลโคเจนิกจึงให้ความสมดุลระหว่างต้นทุนและประสิทธิภาพที่แตกต่างอย่างสิ้นเชิงเมื่อเทียบกับระบบที่ใช้เจอร์มาเนียมแบบดั้งเดิม

ตารางด้านล่างนี้สรุปข้อแลกเปลี่ยนที่สำคัญระหว่างวัสดุและการออกแบบทางแสงเมื่อเปลี่ยนจากเจอร์มาเนียม (Ge) ไปเป็นกระจกแคลโคเจนิก (chalcogenide glass)

ตารางที่ 1: ข้อแลกเปลี่ยนที่สำคัญระหว่างวัสดุและการออกแบบทางแสงเมื่อเปลี่ยนจากเจอร์มาเนียมเป็นกระจกแคลโคเจนิก

แม้ว่าเจอร์มาเนียม (Ge) จะมีดัชนีหักเหสูงมาก ทำให้สามารถออกแบบให้มีขนาดกะทัดรัดและใช้ชิ้นส่วนน้อยลง แต่ระบบแคลโคเจนไนด์ก็ชดเชยด้วยความยืดหยุ่นในการออกแบบ การมีรูปทรงแอสเฟอริกที่ขึ้นรูปได้ช่วยให้สามารถแก้ไขความคลาดเคลื่อนของแสงได้ ซึ่งหากไม่มีรูปทรงทรงกลมของเจอร์มาเนียมจะต้องใช้ชิ้นส่วนเพิ่มเติม ยิ่งไปกว่านั้น แม้ว่าวัสดุแคลโคเจนไนด์จะมีค่าการกระจายแสงสูงกว่า แต่ระบบอินฟราเรดสมัยใหม่ก็สามารถควบคุมผลกระทบจากสีได้อย่างมีประสิทธิภาพโดยใช้ชิ้นส่วนทางแสงแบบเลี้ยวเบนหรือการกำหนดค่าวัสดุแบบไฮบริด

จากมุมมองของระบบ จำนวนเลนส์ที่สูงขึ้นเล็กน้อยในดีไซน์แชลโคเจไนด์นั้นถูกชดเชยด้วยข้อได้เปรียบด้านการผลิตที่สำคัญ การขึ้นรูปแก้วที่มีความแม่นยำสูงช่วยให้สามารถผลิตซ้ำได้ในปริมาณมากด้วยต้นทุนต่อหน่วยที่ต่ำกว่าเมื่อเทียบกับเลนส์เจอร์มาเนียมที่กลึงด้วยเพชร นอกจากนี้ ค่า dn/dT ทางความร้อนที่ต่ำกว่าของแก้วแชลโคเจไนด์หลายชนิดยังช่วยให้การออกแบบที่ไม่ขึ้นกับอุณหภูมิทำได้ง่ายขึ้น ลดความต้องการการชดเชยทางกล และปรับปรุงเสถียรภาพต่อสภาพแวดล้อม

2. ความเทียบเท่าของประสิทธิภาพทางแสง

งานวิจัย ด้านการออกแบบทางแสงในย่าน MWIR และ LWIR ที่ตีพิมพ์เผยแพร่แสดงให้เห็นว่า ระบบที่ใช้สารประกอบแคลโคเจนไนด์สามารถบรรลุค่าฟังก์ชันการถ่ายโอนการมอดูเลชัน (MTF) การควบคุมการบิดเบือน และประสิทธิภาพในสนามที่เทียบเท่ากับมาตรฐานเจอร์มาเนียมแบบดั้งเดิม แม้ว่าเจอร์มาเนียมจะมีข้อดีคือดัชนีหักเหสูงมากและการกระจายแสงต่ำ แต่ประสิทธิภาพที่เทียบเท่ากับวัสดุแคลโคเจนไนด์นั้นสามารถทำได้โดยการเพิ่มความซับซ้อนทางแสงอย่างเหมาะสมและควบคุมได้ดี แทนที่จะเป็นการแทนที่วัสดุโดยตรง วิธีการนี้อาศัยการปรับปรุงการออกแบบใหม่ การใช้พื้นผิวพิเศษ และการจับคู่วัสดุอย่างมีกลยุทธ์

ตารางที่ 2: การเปรียบเทียบความเป็นไปได้ของประสิทธิภาพทางแสงระหว่างการออกแบบด้วยเจอร์มาเนียมและแชลโคเจนไนด์

จากตารางที่ 2 จะเห็นได้ว่า ระบบเลนส์ Ge สององค์ประกอบสามารถแทนที่ได้ด้วยประสิทธิภาพ MTF ที่เทียบเท่ากัน โดยใช้เลนส์แคลโคเจนิกจำนวนเท่าเดิม ด้วยการเพิ่มพื้นผิวองค์ประกอบเลนส์แบบเลี้ยวเบน (DOE) หนึ่งชิ้น DOE ให้ความสามารถในการแก้ไขความคลาดเคลื่อนสีเพิ่มเติม ซึ่งชดเชยการกระจายตัวที่สูงขึ้นของวัสดุแคลโคเจนิก หรืออีกทางเลือกหนึ่ง ประสิทธิภาพที่เทียบเท่ากันสามารถทำได้โดยใช้เลนส์แคลโคเจนิกแบบแอสเฟริคัลขึ้นรูปหนึ่งชิ้น ร่วมกับวัสดุอินฟราเรดเพิ่มเติมอีกสองชนิด เช่นZnSeหรือZnSซึ่งช่วยให้เกิดการปรับสมดุลความคลาดเคลื่อนสีแบบหลายวัสดุโดยไม่ต้องขยายขนาดระบบมากเกินไป

ตารางนี้แสดงแนวทางการออกแบบที่เป็นตัวอย่างมากกว่ากฎเกณฑ์ที่เคร่งครัด ในระบบใช้งานจริงหลายๆ ระบบ โดยเฉพาะอย่างยิ่งการออกแบบแบบไฮบริดที่เจอร์มาเนียม (Ge) ถูกรวมเข้ากับวัสดุอินฟราเรดอื่นๆ อยู่แล้ว เจอร์มาเนียมสามารถถูกแทนที่ด้วยธาตุแคลโคเจนไนด์จำนวนเท่ากันที่มีความซับซ้อนของพื้นผิวใกล้เคียงกัน เมื่อระบบโดยรวมได้รับการปรับให้เหมาะสมใหม่แทนที่จะแทนที่โดยตรง ประสิทธิภาพการทำงานภาคสนาม การควบคุมการบิดเบี้ยว และพฤติกรรมทางความร้อนที่เทียบเคียงได้ก็สามารถคงไว้ได้

ตัวอย่างเหล่านี้แสดงให้เห็นว่า ความเป็นไปได้ของประสิทธิภาพนั้นเป็นปัญหาการเพิ่มประสิทธิภาพการออกแบบเป็นหลัก มากกว่าข้อจำกัดของวัสดุ ด้วยการใช้ DOE (Design of Experiments) เลนส์แอสเฟียร์ขึ้นรูปและการผสมผสานของกระจกหลายชนิดอย่างเหมาะสม ระบบ MWIR และ LWIR ที่ใช้แชลโคเจนไนด์สามารถเทียบเท่ากับมาตรฐานของเจอร์มาเนียมได้ ในขณะเดียวกันก็มีข้อดีในด้านต้นทุน ความสามารถในการผลิต และเสถียรภาพทางความร้อน

เพื่อให้เห็นภาพชัดเจนยิ่งขึ้น จะมีการเปรียบเทียบการออกแบบเลนส์สองแบบที่มีความยาวโฟกัสและค่า F เท่ากัน แบบหนึ่งใช้เจอร์มาเนียมเป็นส่วนประกอบ และอีกแบบใช้กระจกแคลโคเจนิกทั้งหมด โดยใช้พารามิเตอร์ที่ระบุไว้ในตารางที่ 3 ในตัวอย่างนี้ IRG หมายถึงวัสดุกระจกแคลโคเจนิกจาก SCHOTT ระบบทั้งสองได้รับการออกแบบมาสำหรับการถ่ายภาพในช่วงคลื่นอินฟราเรดกลาง (MWIR) หรือคลื่นอินฟราเรดไกล (LWIR) ภายใต้ข้อจำกัดระดับระบบที่เหมือนกัน ทำให้สามารถเปรียบเทียบประสิทธิภาพได้โดยตรง

ตารางที่ 3. พารามิเตอร์สำหรับการออกแบบสองแบบที่มี 1 Ge + 3 IRG และ 4 IRG

จากตารางที่ 3 จะเห็นได้ว่า สำหรับกรณีการออกแบบเฉพาะนี้ ประสิทธิภาพทางแสงของระบบแคลโคเจนิกสี่องค์ประกอบนั้นเทียบเท่ากับการออกแบบไฮบริด 1 Ge + 3 แคลโคเจนิก ความยาวโฟกัสที่มีประสิทธิภาพ ค่า F การควบคุมการบิดเบี้ยว ความยาวแทร็กทั้งหมด และความซับซ้อนของพื้นผิวนั้นเกือบจะเหมือนกัน ประสิทธิภาพการมอดูเลชั่นและการแก้ไขสนามยังคงรักษาไว้ได้ด้วยการใช้พื้นผิวแอสเฟอริกและพื้นผิวเลี้ยวเบนที่เทียบเท่ากัน

ความแตกต่างหลักๆ ปรากฏให้เห็นในระดับความสว่างสัมพัทธ์ที่ขอบภาพ โดยที่การออกแบบด้วยสารประกอบแคลโคเจนทั้งหมดแสดงให้เห็นถึงการลดลงเล็กน้อย ซึ่งโดยทั่วไปแล้วเป็นผลมาจากความแตกต่างของดัชนีหักเหและแผนที่รูรับแสง ซึ่งอาจส่งผลต่อการควบคุมลำแสงที่ขอบและการเกิดเงามืด อย่างไรก็ตาม การลดลงยังคงอยู่ในขอบเขตความคลาดเคลื่อนที่ยอมรับได้ในระดับระบบ และมักจะสามารถปรับให้เหมาะสมยิ่งขึ้นได้ด้วยการปรับแต่งการออกแบบเล็กน้อย

ความแตกต่างอีกประการหนึ่งอยู่ที่ระยะโฟกัสด้านหลัง ซึ่งสั้นกว่าในดีไซน์ที่ใช้แคลโคเจนิกทั้งหมด แม้ว่าสิ่งนี้อาจทำให้ข้อจำกัดด้านบรรจุภัณฑ์ทางกลแน่นขึ้นเล็กน้อย แต่ก็อาจช่วยให้การรวมโมดูลมีขนาดกะทัดรัดมากขึ้น ขึ้นอยู่กับข้อกำหนดของระบบ จากมุมมองของการเคลือบผิว เลนส์ตัวแรกที่ใช้เจอร์มาเนียมมักต้องการชั้นป้องกัน DLC นอกเหนือจากการเคลือบที่มีความทนทานสูงและป้องกันการสะท้อนแสง ในขณะที่วัสดุแคลโคเจนิกอาจไม่ต้องการการป้องกันทางกลในระดับเดียวกัน ซึ่งอาจทำให้โครงสร้างการเคลือบผิวเรียบง่ายขึ้น

รูปที่ 1 และ 2 แสดง MTF และแผนภาพจุดสำหรับ 1Ge+3IRG และ 4 IRG ใน (a) และ (b) ตามลำดับ เราจะเห็นได้ว่า ด้วยจำนวนเลนส์ที่เท่ากัน ระบบทั้งสองมีประสิทธิภาพใกล้เคียงกัน โดยระบบ 4 IRG มีประสิทธิภาพดีกว่าเล็กน้อย

3. ความเป็นไปได้ทางความร้อนและความทนทานของระบบ

ประสิทธิภาพทางความร้อนเป็นหนึ่งในข้อได้เปรียบที่สำคัญที่สุดของกระจกแคลโคเจนิกเหนือกว่าเจอร์มาเนียมในระบบออปติกอินฟราเรด แม้ว่าเจอร์มาเนียมจะให้กำลังแสงสูงเนื่องจากดัชนีหักเหสูง แต่ก็มีการเปลี่ยนแปลงดัชนีหักเหที่ขึ้นอยู่กับอุณหภูมิค่อนข้างสูง (dn/dT) ซึ่งหมายความว่าแม้การเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิเพียงเล็กน้อยก็อาจทำให้จุดโฟกัสเลื่อนไปอย่างเห็นได้ชัด ส่งผลให้คุณภาพของภาพลดลง เว้นแต่จะมีการใช้กลไกการชดเชยแบบแอคทีฟหรือแบบกลไก

ในทางตรงกันข้าม กระจกแคลโคเจนิกโดยทั่วไปจะมีค่า dn/dT ต่ำกว่าอย่างเห็นได้ชัด ความเสถียรของวัสดุโดยธรรมชาติเช่นนี้ทำให้สามารถออกแบบระบบออปติกแบบพาสซีฟที่ไม่ขึ้นกับอุณหภูมิได้ โดยความเสถียรของโฟกัสจะเกิดขึ้นได้จากการเลือกใช้วัสดุและการปรับสมดุลทางแสง แทนที่จะใช้กลไกการปรับโฟกัสแบบเชิงกล ส่งผลให้ความซับซ้อนของระบบลดลงได้ ในขณะที่ยังคงรักษาประสิทธิภาพการถ่ายภาพที่สม่ำเสมอในช่วงอุณหภูมิการทำงานที่กว้าง

ตารางที่ 4: การเปรียบเทียบความเป็นไปได้ทางความร้อนระหว่างระบบออปติกของเจอร์มาเนียมและแคลโคเจนไนด์

เนื่องจากค่า dn/dT ที่สูงกว่า ระบบที่ใช้เจอร์มาเนียมจึงมักต้องการการปรับโฟกัสเชิงกล กลุ่มเลนส์แบบลอยตัว หรือโครงสร้างชดเชยอุณหภูมิ เพื่อรักษาประสิทธิภาพการมอดูเลชั่นให้เหมาะสมที่สุดในช่วงอุณหภูมิที่เปลี่ยนแปลงไป โซลูชันเหล่านี้เพิ่มความซับซ้อนทางกล ขนาด น้ำหนัก และอาจก่อให้เกิดความกังวลเกี่ยวกับความน่าเชื่อถือในระยะยาว

ในทางตรงกันข้าม คุณสมบัติทางความร้อนที่เหนือกว่าของวัสดุแคลโคเจนิกช่วยให้ชุดเลนส์สามารถตอบสนองความต้องการด้านประสิทธิภาพในสภาวะอุณหภูมิต่ำได้ด้วยการออกแบบทางแสงเพียงอย่างเดียว โดยการจับคู่วัสดุอย่างระมัดระวังและกระจายกำลังแสงอย่างเหมาะสม ตำแหน่งโฟกัสสามารถคงที่ได้เกือบตลอดช่วงอุณหภูมิที่กว้างโดยไม่ต้องปรับระนาบของตัวตรวจจับ ความเสถียรแบบพาสซีฟนี้มีคุณค่าอย่างยิ่งในอุตสาหกรรมยานยนต์ การเฝ้าระวังกลางแจ้ง การตรวจสอบทางอุตสาหกรรม และการบินและอวกาศ ซึ่งระบบต้องทำงานได้อย่างน่าเชื่อถือตั้งแต่อุณหภูมิแวดล้อมต่ำไปจนถึงสูง

นอกจากนี้ ระบบที่ใช้เจอร์มาเนียมบางระบบอาจแสดงปรากฏการณ์การเปลี่ยนสีเข้มขึ้นเนื่องจากความร้อนภายใต้สภาวะแวดล้อมบางอย่าง ในขณะที่กระจกแคลโคเจนิกโดยทั่วไปแสดงคุณลักษณะการส่งผ่านแสงที่เสถียรในช่วงการทำงานปกติ โดยรวมแล้ว ความเสถียรทางความร้อนที่ดีขึ้นของเลนส์แคลโคเจนิกส่งผลให้กลไกง่ายขึ้น น้ำหนักของระบบลดลง ความน่าเชื่อถือดีขึ้น และต้นทุนระบบโดยรวมต่ำลง ในขณะที่ยังคงรักษาประสิทธิภาพทางแสงที่สม่ำเสมอ

4. ความเป็นไปได้ในการผลิตและการขยายขนาด

การขึ้นรูปแก้วที่มีความแม่นยำสูงเป็นปัจจัยสำคัญที่เปลี่ยนความเป็นไปได้ทางด้านแสงให้เป็นความเป็นไปได้ทางเศรษฐกิจสำหรับระบบอินฟราเรดที่ใช้แชลโคเจไนด์ แม้ว่าการออกแบบทางด้านแสงขั้นสูงอาจทำได้ในทางทฤษฎี แต่การนำไปใช้ในทางปฏิบัติขึ้นอยู่กับความสามารถในการผลิตชิ้นส่วนได้อย่างสม่ำเสมอ ในปริมาณมาก และในราคาที่เหมาะสมแก้วแชลโคเจไนด์เหมาะอย่างยิ่งสำหรับการขึ้นรูปที่มีความแม่นยำสูง ทำให้สามารถผลิตพื้นผิวทางด้านแสงที่ซับซ้อน รวมถึงพื้นผิวแอสเฟียร์และรูปทรงอิสระ ได้ด้วยความสม่ำเสมอสูงและลดกระบวนการหลังการผลิตให้น้อยที่สุด ความสามารถนี้ช่วยลดต้นทุนต่อหน่วยได้อย่างมากเมื่อปริมาณการผลิตเพิ่มขึ้น ทำให้เลนส์อินฟราเรดประสิทธิภาพสูงมีความคุ้มค่าทางเศรษฐกิจสำหรับการใช้งานในตลาดมวลชน

ตารางที่ 5: การเปรียบเทียบความเป็นไปได้ในการผลิต

โดยทั่วไปแล้ว เลนส์เจอร์มาเนียมจะผลิตโดยใช้การกลึงหรือการเจียร/ขัดเงาด้วยเพชร ซึ่งให้คุณภาพพื้นผิวที่ดีเยี่ยม แต่ต้องใช้แรงงานมาก ช้า และมีราคาแพง โดยเฉพาะอย่างยิ่งสำหรับเลนส์แอสเฟอริกหรือเลนส์หลายชิ้น ต้นทุนต่อหน่วยยังคงสูง และการขยายขนาดการผลิตไปสู่ปริมาณมากนั้นเป็นเรื่องท้าทาย

ในทางตรงกันข้าม กระจกแคลโคเจนิกนั้นเข้ากันได้กับกระบวนการขึ้นรูปที่มีความแม่นยำสูง ซึ่งกระจกหลอมเหลวจะถูกขึ้นรูปโดยตรงในแม่พิมพ์เพื่อสร้างพื้นผิวแอสเฟริกและพื้นผิวอิสระโดยมีการขัดเงาหลังการขึ้นรูปน้อยที่สุด ต้นทุนเพิ่มเติมในการเพิ่มพื้นผิวแอสเฟริกหรือพื้นผิวที่ทำให้เกิดการเลี้ยวเบนนั้นมีน้อย ทำให้สามารถออกแบบทางแสงที่ซับซ้อนได้โดยไม่ต้องเสียค่าใช้จ่ายสูงเกินไป การขึ้นรูปยังช่วยสนับสนุนการผลิตในปริมาณมาก ความแม่นยำของขนาดที่ยอดเยี่ยม และคุณภาพทางแสงที่สม่ำเสมอในล็อตขนาดใหญ่

ด้วยการผสมผสานความยืดหยุ่นในการออกแบบทางแสงเข้ากับการผลิตที่ปรับขนาดได้ กระจกแคลโคเจนิกทำให้สามารถผลิตเลนส์ MWIR และ LWIR ประสิทธิภาพสูงได้ในปริมาณและต้นทุนที่เหมาะสมสำหรับการใช้งานเชิงพาณิชย์และตลาดมวลชน แนวทางนี้ช่วยเชื่อมช่องว่างระหว่างความเป็นไปได้ทางเทคนิคและความคุ้มค่าทางเศรษฐกิจ ทำให้เลนส์แคลโคเจนิกเป็นทางเลือกที่น่าสนใจแทนเจอร์มาเนียมในระบบอินฟราเรดสมัยใหม่

5. เลนส์อินฟราเรดปลอดสารเจอร์มาเนียมที่มีอยู่ของเรา

เราได้พัฒนา เลนส์อินฟราเรดที่ปราศจากเจอร์มาเนียมจำนวนหนึ่งโดยแทนที่เจอร์มาเนียมด้วยกระจกแคลโคเจนิกดังแสดงในตารางที่ 6 ถึง 8 สำหรับเลนส์โฟกัสคงที่เลนส์ซูมและเลนส์อะเทอร์มอลตามลำดับ

6 ตาราง: Wavelength Opto-Electronic เลนส์อินฟราเรดแบบโฟกัสคงที่ ปราศจากเจอร์มาเนียม

7 ตาราง: Wavelength Opto-Electronic เลนส์อินฟราเรดซูมแบบปราศจากเจอร์มาเนียม

เราได้พัฒนาเลนส์อินฟราเรดคลื่นยาวแบบไม่ไวต่ออุณหภูมิมากกว่า 100 ชนิด โดยใช้กระจกแคลโคเจนิกและวัสดุอื่นๆ ที่ไม่ใช่เจอร์มาเนียม โดยมีช่วงความยาวโฟกัสตั้งแต่ 0.9 มม. ถึง 110 มม. ตารางที่ 7 แสดงตัวอย่างของการออกแบบเหล่านี้

ตารางที่ 8: ตารางแสดงรายการเลนส์ LWIR แบบโฟกัสคงที่ชนิดไร้ความร้อนบางส่วนของเราที่ไม่มี Ge

7 ข้อสรุป

Wavelength Opto-Electronic ผสมผสานอย่างครอบคลุม เลนส์อินฟราเรด ด้วยความเชี่ยวชาญและศักยภาพในการผลิตแบบครบวงจร ทำให้บริษัทเป็นพันธมิตรที่เหมาะสมอย่างยิ่งสำหรับเลนส์อินฟราเรดที่ปราศจากเจอร์มาเนียม การดำเนินงานแบบบูรณาการของบริษัทครอบคลุมห่วงโซ่คุณค่าทั้งหมด ตั้งแต่การพัฒนาและการทำให้บริสุทธิ์ของกระจกแคลโคเจนไนด์ภายในบริษัท ไปจนถึง... การออกแบบทางแสง, การผลิตที่แม่นยำ, เคลือบและการประกอบ ทำให้สามารถผลิตเลนส์และระบบอินฟราเรดได้อย่างเต็มรูปแบบโดยไม่ต้องพึ่งพาเจอร์มาเนียม การวิจัยและพัฒนาเฉพาะทางของ Wavelength ในด้านวัสดุแคลโคเจไนด์ (รวมถึงกระบวนการทำให้บริสุทธิ์และการเติบโตที่เป็นกรรมสิทธิ์) และกำลังการผลิตจำนวนมาก (~10 ตันของกระจกแคลโคเจไนด์ต่อปี) ทำให้มั่นใจได้ว่าสามารถส่งมอบเลนส์ MWIR/LWIR ประสิทธิภาพสูงได้ในปริมาณมาก ด้วยประสบการณ์ด้านการออกแบบเลนส์อินฟราเรดมานานหลายทศวรรษ (ครอบคลุมตั้งแต่การถ่ายภาพแบบไร้อุณหภูมิไปจนถึงระบบซูมต่อเนื่อง) และเทคโนโลยีขั้นสูง เช่น การเคลือบ DLC ที่ทนทานซึ่งออกแบบมาเพื่อการใช้งานเฉพาะด้าน ทัศนศาสตร์แคลโคเจนิกWavelength มีความพร้อมอย่างยิ่งที่จะสนับสนุนนักออกแบบระบบและผู้ผลิตในการใช้งานระบบและเลนส์อินฟราเรดที่ปราศจากเจอร์มาเนียมที่มีประสิทธิภาพสูงและสามารถปรับขนาดได้

การแทนที่เจอร์มาเนียม (Ge) ด้วยกระจกแคลโคเจนิกไม่เพียงแต่เป็นไปได้เท่านั้น แต่ยังได้เปรียบในเชิงกลยุทธ์สำหรับระบบออปติคอล MWIR และ LWIR สมัยใหม่ ด้วยอิสระในการออกแบบทางแสงและการขึ้นรูปที่แม่นยำ กระจกแคลโคเจนิกจึงให้ประสิทธิภาพที่เทียบเท่ากัน ความทนทานต่อความร้อน และความสามารถในการผลิตที่ปรับขนาดได้