IR Windows innovatsiyalari: Infraqizil Windows bilan 2024-ni kuchaytiring

Muallif: Pradyumn – R&D stajyori

Muharrir: Qu Yingli - Ar-ge direktori

Muharrir: Bryan Ng - Marketing menejeri

Optik oynalar - bu materialiga qarab, yorug'likning ma'lum to'lqin uzunliklarini o'tkazishga imkon beradigan tanlab shaffof komponentlar. Ushbu oynalar optik tiniqlikni saqlash, atrof-muhit sharoitlariga bardosh berish va ular orqali o'tadigan yorug'likning har qanday buzilishi yoki o'zgarishini minimallashtirish uchun ehtiyotkorlik bilan ishlab chiqilgan. Ular asosan nozik optik komponentlarni himoya qilish, o'lchovlarni osonlashtirish va turli xil ilovalarda kuzatish yoki tasvirlash imkonini berish uchun ishlatiladi.

1. Optik oynalar va materiallarga kirish

Optik oynalar ma'lum to'lqin uzunliklarining o'tishiga imkon beradi, shu bilan birga boshqalarni aks ettiradi, yutadi yoki to'sadi. Optik oynalar eritilgan kremniy, kremniy , kaltsiy ftorid (CaF₂) , germaniy (Ge) , kaliy xlorid (KCl), kaliy bromid (KBr), safir (Al₂O₃) , N-BK7 va rux selenid (ZnSe) kabi keng turdagi materiallardan tayyorlanishi mumkin.

Ushbu materiallarning har biri o'z uzatish profiliga ega, u dastur asosida tanlanadi. Materialning xususiyatlari, jumladan, o'tkazuvchanlik, sinishi indeksi va deraza substratining qattiqligi, qaysi oynani dastur uchun eng yaxshi tanlov ekanligini hal qilish uchun muhim bo'lishi mumkin. Infraqizil oynalarni (IR oynalar) o'rganishdan oldin, butun toifani yaxshiroq tushunish uchun optik oynalarning boshqa turlarini ko'rib chiqaylik.

1.1 Boshqa Windows haqida qisqacha ma'lumot

Ko'rinadigan spektrda (350 nm – 750 nm) uzatish uchun N-BK7 va eritilgan kremniy odatda optik oynalar uchun substrat sifatida ishlatiladi . Eritilgan kremniy yuqori termal zarbaga chidamliligi va yuqori LIDT (lazer keltirib chiqaradigan shikastlanish chegarasi) ga ega bo'lganligi sababli, u yuqori quvvatli lazer optikasi, ko'rinadigan masofali tasvirlash tizimlari va spektroskopiya kabi ilovalar uchun idealdir.

Jadval 1: Wavelength Opto-Electronic Eritilgan silika (WFS seriyali) va N-BK7 (WBK seriyali) Windows

Boshqa tomondan, N-BK7 ko'rinadigan spektrda (taxminan 350 - 2200 nm) mukammal optik uzatilishi tufayli kamera linzalari, optik filtrlar va umumiy maqsadli ko'rinadigan yorug'lik optikasi uchun ishlatilishi mumkin. BK7 ham nisbatan qattiq va chizishga yaxshi qarshilik ko'rsatadi. Biroq, nozik nometall kabi haroratga sezgir ilovalar uchun tavsiya etilmaydi.

2. IR Windows

IQ spektridagi ilovalar uchun ZnSe , Al₂O₃ , Si va Ge kabi materiallar qo'llaniladi. Optimal IQ oynasi barcha infraqizil nurlanishning nol yo'qotish bilan o'tishiga imkon berishi kerak. Bunday oynalar odatda turli bosim yoki haroratdagi muhitlarni ajratish uchun ishlatiladi, shu bilan birga ma'lum bir elektromagnit to'lqin uzunligidagi yorug'lik energiyasining ikki muhit o'rtasida o'tishiga imkon beradi.

Jadval 2: Wavelength Opto-Electronic Al₂O₃ (WSP seriyali) va ZnSe (WZ seriyali) Windows

Bundan tashqari, ular elektr shkaflarining qopqog'ini olib tashlashni talab qilmasdan, kuchlanishli, quvvatlangan komponentlar va ulanishlarni tekshirish imkoniyatini beradi. Ushbu derazalarni sanoat maqsadlarida ishlatganda, ular o'rnatilgan uskunaga xos bo'lgan zarur quvvat va atrof-muhit standartlariga javob berishini ta'minlash juda muhimdir. To'g'ri o'rnatish uchun bu oynalar turli o'lcham va qalinlikda bo'ladi.

2.1 IR Windows va boshqa Windows o'rtasidagi farq

Infraqizil yorug'lik yaqin IR (NIR), qisqa to'lqinli (SWIR), o'rta to'lqinli (MWIR), uzun to'lqinli (LWIR) va uzoq infraqizil (FIR) dan iborat bo'lishi mumkin. Infraqizil mintaqadagi ilovalar uchun Ge ko'pincha optik oynalar uchun substrat material sifatida ishlatiladi . Elektromagnit spektrning ko'rinadigan va ultrabinafsha mintaqalaridan yorug'lik to'lqin uzunliklarini uzatish imkonini beruvchi eritilgan kremniy va N-BK7 kabi boshqa materiallardan farqli o'laroq, Ge va Si ultrabinafsha va ko'rinadigan yorug'lik uchun noaniq, ammo infraqizil mintaqada keng uzatish diapazoniga ega.

Al₂O₃ , ZnSe , Rux Sulfidi (ZnS) va CaF₂ kabi materiallar CaF₂ va Al₂O₃ uchun UV dan MWIR gacha va ZnSe va ZnS uchun ko'rinadigan spektrdan LWIR gacha bo'lgan keng uzatish diapazoniga ega. Shuning uchun, faqat IQ to'lqinlarining uzatilishini talab qiladigan ilovalar Ge yoki Si oynalaridan foydalanishi kerak.

2.2 Ge IR Windows va ilovalar

Uzatish profilidan ko'rinib turibdiki, Ge 2µm dan katta to'lqin uzunliklari uchun uzoq o'tkazuvchan filtr bo'lib xizmat qiladi. Yuqori sinish indeksi (2µm dan 14µm gacha 4.0) tufayli u minimal xromatik aberratsiyaga ega va unga aks ettiruvchi qoplama qo'llaniladi. Bundan tashqari, u tirnalishga chidamlilik va havo, suv, ishqorlar va turli xil kislotalarga nisbatan inertlikni namoyish etadi. Uning nisbatan yuqori zichligi (5.323 g/sm³ ⁾ og'irlik cheklov bo'lgan ilovalarda ko'rib chiqilishi kerak.

Bundan tashqari, Ge ning o'tkazuvchanlik xususiyatlari haroratga sezilarli darajada ta'sir qiladi. Harorat 100°C ga yetganda, yutilish Ge deyarli noaniq bo'lib qoladigan darajada oshadi va 200°C da u barcha o'tkazuvchanlik xususiyatlarini yo'qotadi. Ge optik oynalari mudofaa va aerokosmik sanoatida, hayot va tibbiyot fanlarida, sanoat OEMlarida va boshqa turli xil infraqizil dasturlarda keng qo'llaniladi. Refraktsiya uni keng burchakli linzalar va mikroskoplar uchun mos qiladi. Termal tasvirlash tizimlarida Ge odatda infraqizil oynalar va linzalar uchun ishlatiladi.

Ge oynalarining eng keng tarqalgan qo'llanilishlaridan biri kam quvvatli CO2 lazer tizimlarida qo'llanilishidir _. LIDT (lazer bilan qo'zg'atilgan shikastlanish chegarasi) 10 J/sm2 bo'lgan ^Ge oynalari yuqori quvvatli yoki uzluksiz to'lqinli (CW) lazerlar uchun mos emas. Buning bir sababi shundaki, yuqori quvvatli lazerlar haroratning ko'tarilishiga olib keladi, 100ºC dan yuqori haroratda uzatish xususiyatlarini keskin pasaytiradi va oxir-oqibat 600ºC ga yaqin haroratga yetganda substratning o'ziga zarar yetkazadi. Boshqa tomondan, AR bilan qoplangan Ge past quvvatli impulsli lazer tizimida juda mos keladi. Ayniqsa, diqqatga sazovor qo'llanilishlardan biri yuqori darajadagi materialshunoslikda qo'llaniladigan kvant kaskadli lazerlar (QC) hisoblanadi.

2.3 Si IR Windows va ilovalar

Ge dan tashqari , Si ham infraqizil oynalar uchun keng qo'llaniladi. Si NIR (1µm) dan taxminan 6µm gacha bo'lgan joylarda foydalanish uchun mavjud bo'lgan eng qattiq minerallar va optik materiallardan biridir. Optik sifatli Si odatda uzatish to'lqin diapazonidagi yutilish polosalarining oldini olish uchun qo'shiladi (5 dan 40 ohm-sm gacha). Si Ge ga qaraganda pastroq sinish indeksiga ega va zichligi pastroq, bu esa optik dizaynlarni kamroq og'irlashtiradi.

Si 3 dan 5 µm gacha (MWIR) to'lqin diapazonidagi oynalar va optik filtrlar uchun substrat sifatida foydalanish uchun idealdir va Si ning past zichligi ( Ge yoki ZnSe ning yarmi ) uni vaznga sezgir ilovalar, ayniqsa 3-5 µm oralig'idagi ilovalar uchun ideal qiladi. Uning zichligi 2.329 g/sm³ ^va Knoop qattiqligi 1150 ga teng, shuning uchun u Ge ga qaraganda qattiqroq va kamroq mo'rt.

Yuqori issiqlik o'tkazuvchanligi bilan Si Ge ga qaraganda yuqori quvvatli lazerlar uchun ko'proq mos keladi. Bu, ayniqsa, sanoat tekshiruvlari va kuzatuv kabi sohalarda muhimdir. Biroq, uning uzatish profilidan ko'rinib turibdiki, u 9µm da kuchli yutilish zonasiga ega, bu esa uni CO2 lazerlari uchun _{moslashtirmaydi}.

Si oynalari turli sohalarda qo'llaniladi. Bu issiqlik tasvirlash qurilmalarida ajralmas komponent bo'lib, obyektlar va muhitdagi harorat o'zgarishlarini aniqlash imkonini beradi. Shuningdek, u turli materiallarning tarkibini tahlil qilish uchun infraqizil spektroskopiya uskunalarida, shuningdek, nishonlarni aniqlash va tungi ko'rish ko'zoynaklari uchun mudofaa va xavfsizlik sanoatida keng qo'llaniladi.

2.4 Ge va Si IR Windows o'rtasidagi farq

Si va Ge turli xil dasturlarda, jumladan, oyna texnologiyalarida ishlatiladigan yarimo'tkazgich materiallardir. Asosiy farq ularning fizik xususiyatlari va optik xususiyatlarida. Si oynalari SWIR va MWIRda yaxshiroq shaffoflikni ta'minlaydi, ammo LWIRda kamroq samaralidir. Boshqa tomondan, Ge oynalari LWIR uchun yuqori infraqizil shaffoflikka ega, bu ularni termal tasvirlash va infraqizil spektroskopiya dasturlari uchun ideal qiladi.

Biroq, Ge odatda Si ga qaraganda qimmatroq va mo'rtroq. Si - Yer yuzasida keng tarqalgan birikma. Boshqa tomondan, Ge qo'rg'oshin, kumush va mis konlarida uchraydigan noyob materialdir. Bundan tashqari, Ge-ni qayta ishlash xarajatlari Si-ga qaraganda yuqori, bu Ge-ni qimmatroq birikma qiladi. Si va Ge oynalari o'rtasidagi tanlov to'lqin uzunligi diapazoni, narx va mexanik chidamlilik kabi dasturning o'ziga xos talablariga bog'liq. 

3. Windows qoplamasi

Kerakli to'lqin uzunligi diapazonida uzatishni maksimal darajada oshirish uchun ko'pincha optik oynalarga aks ettirishga qarshi (AR) qoplamalar qo'llaniladi . Ko'pgina AR qoplamalari juda bardoshli bo'lib, ham jismoniy, ham atrof-muhitga zarar yetkazmaydi. Shu sabablarga ko'ra, o'tkazuvchan optikalarning aksariyati aks ettirishga qarshi qoplamaning biron bir shaklini o'z ichiga oladi.

Deraza uchun AR qoplamasini tanlashda, ma'lum bir qo'llanilishning to'liq ish spektral diapazonini sinchkovlik bilan ko'rib chiqish kerak. AR qoplamasi optik tizimning ish faoliyatini sezilarli darajada yaxshilashi mumkin bo'lsa-da, qoplamani loyihalashtirilgan to'lqin uzunligi diapazonidan tashqaridagi to'lqin uzunliklarida ishlatish tizimning ish faoliyatini pasaytirishi mumkin. Ge derazalari uchun AR qoplamasidan foydalanish tavsiya etiladi.

4. Xulosa

Optik oynalar optika sanoatida juda muhim ahamiyatga ega va turli maqsadlar uchun turli xil ilovalar uchun ishlatiladi. Turli materiallar yorug'likning o'tkazuvchanlik profillariga asoslanib, ma'lum to'lqin uzunliklarini filtrlash uchun optik oynalar sifatida ishlatilishi mumkin. ZnSe , ZnS , Al₂O₃ va CaF₂ - bu ko'rinadigan va IQ spektrda yorug'likning o'tishiga imkon beradigan oynalar uchun ishlatiladigan bir nechta birikmalar. Boshqa tomondan, Ge va Si faqat IQ spektridan to'lqin uzunliklarining o'tishini talab qiladigan ilovalarda foydalidir.

Muayyan dastur uchun qaysi materialni tanlash kerakligiga turli omillar ta'sir qilishi mumkin. Uzatish diapazoniga qo'shimcha ravishda, bu zichlik, qattiqlik, ish harorati, ish tabiati va narx kabi omillarni o'z ichiga oladi. Boshqa mulohazalarga ko'ra, aks ettirishga qarshi qoplama qo'shilishi mumkin, bu esa uzatish profilini kerakli dastur doirasida o'zgartirishi mumkin. Doimiy rivojlanib borayotgan optika sohasida optik oynalarning ahamiyati hal qiluvchi ahamiyatga ega bo'lib, optik texnologiyalar va ilovalarning imkoniyatlarini ochish uchun shlyuz bo'lib xizmat qiladi.

Wavelength Opto-Electronic standartdan yuqori aniqlikdagi spetsifikatsiyalarga qadar turli materiallarning optik oynalarini loyihalashtiradi va ishlab chiqaradi. Bizning muhandislarimiz katta tajribaga ega va bizning eng zamonaviy jihozlarimiz bilan bizning derazalarimiz yuqori sifatli, o'lchangan va keng qamrovli metrologiyamiz bilan sinovdan o'tganligiga amin bo'lishingiz mumkin.