عدسی‌های تخت-کوژ از جنس سلنید روی

عدسی‌های تخت-کوژ از جنس سلنید روی (ZnSe)

سلنید روی (ZnSe) به دلیل مقاومت بالا در برابر شوک حرارتی، ماده‌ای ایده‌آل برای سیستم‌های لیزری CO₂ پرتوان محسوب می‌شود. این ماده با دارا بودن ویژگی‌های منحصر به فرد، گزینه‌ای مناسب برای کاربردهای اپتیکی پیشرفته است.

ویژگی‌های کلیدی:

• مقاومت حرارتی بالا

• سختی ۲/۳ سولفید روی چندطیفی (ZnS)

• ضریب شکست بالا

• پراکندگی بسیار کم در محدوده طیفی معمول

• نیاز به پوشش ضد بازتاب با سختی بالا برای محافظت و افزایش عبوردهی

عدسی تخت-کوژ و کاربردهای آن:

عدسی تخت-کوژ یک عدسی مثبت است که در سیستم‌های اپتیکی برای موارد زیر استفاده می‌شود:

• گسترش پرتو

• تشکیل تصویر

• موازی‌سازی پرتو

• کانونی‌سازی

• کاهش اندازه پرتو

• کاهش فاصله کانونی

• بزرگنمایی تصویر

این عدسی از یک سطح کوژ (محدب) و یک سطح تخت تشکیل شده و دارای فاصله کانونی مثبت است.

توانایی‌های تولیدی:

ما قادر به تولید عدسی‌های تخت-کوژ سلنید روی با مشخصات زیر هستیم:

• قطر: ۲ تا ۳۰۰ میلی‌متر

• ضخامت: ۰٫۱۲ تا ۶۰ میلی‌متر

• دقت اپتیکی: سطح پرداخت تا ۲۰-۱۰، انحراف موجی ۱/۱۰ طول موج @ ۶۳۳ نانومتر

فرآیندهای پرداخت:

• پرداخت با دیسک ژله‌ای

• پرداخت با سرعت بالا

• پرداخت حلقوی

• پرداخت CNC

تجهیزات کنترل کیفیت:

• اینترفرومتر ZYGO

• میکروسکوپ نیروی اتمی (AFM)

• اندازه‌گیر خارج‌ازمرکزیت بازتاب و عبور

• گونیومتر ۱۵ ثانیه‌ای

• سیستم مرکزبندی با ژل UV

• ضخامت‌سنج لیزری غیرتماسی

• تصویربردار دو بعدی (2D Imager)

• اندازه‌گیر قطر کره

گزینه‌های پوشش (کوتیگ):

• MgF₂

• پوشش ضدبازتاب UV (UV-AR)

• پوشش ضدبازتاب UV-VIS

• پوشش ضدبازتاب VIS-EXT

• پوشش ضدبازتاب VIS-NIR

• پوشش ضدبازتاب NIR I و NIR II

• پوشش ضدبازتاب Telecom-NIR

• پوشش ضدبازتاب SWIR

• پوشش ضدبازتاب YAG-BBAR

این عدسی‌ها با دقت اپتیکی بسیار بالا و کیفیت مطلوب تولید می‌شوند و برای کاربردهای پیشرفته در سیستم‌های لیزری و تصویربرداری حرارتی مناسب هستند.

عدسی‌های تخت-کوژ سلنید روی (ZnSe) و کاربردهای آن

سلنید روی (ZnSe) یکی از پرکاربردترین مواد اپتیکی در محدوده فروسرخ با بازه عبور ۶۰۰ نانومتر تا ۱۶ میکرومتر است. این ماده به دلیل ویژگی‌های منحصر به فرد، کاربردهای گسترده‌ای در سیستم‌های اپتیکی دارد.

ویژگی‌های کلیدی:

• جذب نوری بسیار پایین

• مقاومت بالا در برابر شوک حرارتی

• قابلیت استفاده به عنوان زیرلایه برای قطعات اپتیکی مختلف

• کارایی مناسب هم در سیستم‌های تصویربرداری حرارتی و هم در سیستم‌های اپتیکی مرئی

کاربردهای عدسی‌های تخت-کوژ سلنید روی:
این عدسی‌ها عمدتاً برای موارد زیر در طیف‌های فروسرخ میانی و دور استفاده می‌شوند:

• کانونی‌سازی پرتوهای نوری

• موازی‌سازی پرتوها

• متمرکز کردن نور در یک نقطه

• هدف‌گیری و کانونی‌سازی منابع نور تک‌فام

ملاحظات ایمنی:

• سلنید روی ماده‌ای سمی است

• الزامات ایمنی:

  • استفاده از دستکش در حین کار

  • شستشوی کامل دست‌ها پس از کار با ماده

توانایی‌های تولیدی:
شرکت ما قادر به تولید این عدسی‌ها در:

• اندازه‌های مختلف

• فواصل کانونی متنوع

• پیکربندی‌های سفارشی

نکته فنی: این عدسی‌ها با دقت اپتیکی بالا و کیفیت سطحی مطلوب تولید شده و می‌توانند با پوشش‌های ضد بازتاب برای بهینه‌سازی عملکرد در محدوده‌های کاری مختلف ارائه شوند. انتخاب پارامترهای مناسب باید بر اساس نیازهای خاص هر کاربرد انجام پذیرد.

عدسی تخت-کوژ و کاربردهای آن در سیستم‌های اپتیکی

تعریف و ساختار:
عدسی تخت-کوژ یک عدسی مثبت با مشخصات زیر است:

• یک سطح کوژ (محدب)

• یک سطح تخت

• فاصله کانونی مثبت

کاربردهای اصلی:
۱. تغییر اندازه پرتو (Beam Expansion/Reduction)
۲. تشکیل تصویر (Image Formation)
۳. موازی‌سازی پرتو (Beam Collimation)
۴. کانونی‌سازی (Focus Collimation)
۵. بزرگنمایی تصویر (Image Magnification)
۶. تنظیم فاصله کانونی (Focal Length Adjustment)

پارامترهای فنی مهم:

انتخاب بهینه:
با توجه به کاربرد مورد نظر می‌توان پارامترهای مناسب را برای عدسی تخت-کوژ انتخاب نمود. این انتخاب باید بر اساس:

• نوع سیستم اپتیکی

• محدوده طیفی مورد استفاده

• شرایط محیطی

• الزامات مکانیکی

• دقت مورد نیاز
  انجام پذیرد.

نکته طراحی: در سیستم‌های اپتیکی پیشرفته، معمولاً سطح کوژ عدسی به سمت منبع نور قرار می‌گیرد تا ابیراهی‌های نوری به حداقل برسد. این عدسی‌ها به دلیل ساختار ساده و کارایی بالا، از پرکاربردترین المان‌های اپتیکی در طراحی سیستم‌های نوری محسوب می‌شوند.

سلنید روی (ZnSe): ویژگی‌ها و کاربردهای اپتیکی

ویژگی‌های فیزیکی و نوری:
سلنید روی یک ماده چندبلوری زردرنگ و شفاف با مشخصات زیر است:

• اندازه ذرات بلوری: حدود ۷۰ میکرومتر

• محدوده عبور نوری: ۰.۵ تا ۱۵ میکرومتر

• ساختار: پلی‌کریستال با خلوص بالا

روش تولید و خواص:

• روش سنتز: رسوب‌دهی شیمیایی بخار (CVD)

• ویژگی‌های محصول نهایی:

  • عاری از جذب ناخالصی‌ها

  • تلفات پراکندگی بسیار پایین

  • جذب بسیار کم در طول موج ۱۰.۶ میکرومتر

کاربردهای اصلی در سیستم‌های لیزری:

• ساخت المان‌های اپتیکی برای سیستم‌های لیزر CO₂ پرتوان

• کاربرد در تمام محدوده عبوری به عنوان ماده پایه اپتیکی

انواع قطعات اپتیکی تولیدی از سلنید روی:
۱. آینه‌ها:

• بازتابنده کامل

• بازتابنده نیمه‌شفاف

۲. عدسی‌ها:

• عدسی تخت-کوژ

• عدسی کوژ-کاو (منیسک)

• عدسی میدان تخت

• عدسی فروسرخ میانی

• عدسی فروسرخ دور (۱۰.۶ میکرومتر)

۳. اجزای سیستم‌های لیزری:

• گسترش‌دهنده پرتو

• قطعه‌قطبی‌کننده دایروی

• آینه‌های آب‌طلاکاری شده

مزیت‌های کلیدی:

• عملکرد عالی در سیستم‌های لیزر CO₂

• کیفیت نوری بالا در محدوده فروسرخ

• پایداری حرارتی مناسب برای کاربردهای پرتوان

این ماده به دلیل ترکیب بی‌نظیر خواص نوری و مکانیکی، یکی از مواد حیاتی در صنعت اپتیک پیشرفته محسوب می‌شود.

ویژگی‌های سلنید روی تولید شده به روش CVD

مشخصات کلیدی:

• درجه خلوص بسیار بالا: مناسب برای کاربردهای اپتیکی دقیق

• مقاومت محیطی عالی: عملکرد پایدار در شرایط سخت کاری

• قابلیت ماشین‌کاری آسان: امکان تولید قطعات با دقت ابعادی بالا

ویژگی‌های ساختاری:

• یکنواختی عالی در سطح ماکروسکوپی و میکروسکوپی

• ثبات خواص در تمامی قسمت‌های ماده

• ساختار همگن بدون ناخالصی‌های مضر

کاربردهای تخصصی:
۱. سیستم‌های لیزری CO₂:

• پنجره‌های خروجی

• عدسی‌های کانونی‌کننده

• المان‌های اپتیکی پرتوان

۲. سیستم‌های تصویربرداری حرارتی فروسرخ:

• عدسی‌های شیئی

• پنجره‌های ورودی

• المان‌های اپتیکی تصویربرداری

مزایای رقابتی:

• کیفیت نوری ثابت در تمام سطح ماده

• مقاومت حرارتی مناسب برای کاربردهای پرتوان

• کاهش تلفات نوری به دلیل خلوص بالا

• طول عمر عملیاتی بیشتر نسبت به مواد مشابه

این ماده به دلیل ترکیب منحصر به فرد خواص نوری و مکانیکی، گزینه‌ای ایده‌آل برای سیستم‌های اپتیکی پیشرفته محسوب می‌شود.

پوشش‌های اپتیکی و عملکردهای تخصصی

تعریف پوشش اپتیکی:
پوشش‌دهی فرآیند اعمال لایه‌های نازک دی‌الکتریک یا فلزی بر روی سطوح زیرلایه‌های اپتیکی به روش‌های فیزیکی یا شیمیایی است. این فرآیند با اهداف زیر انجام می‌شود:

اهداف اصلی:

• تنظیم ضریب بازتاب سطحی

• کنترل میزان عبور نور

• ایجاد ویژگی‌های عملکردی خاص شامل:

  • تفکیک پرتو (Beam Splitting)

  • جداسازی طیفی (Color Separation)

  • فیلتراسیون نوری (Light Filtering)

  • ایجاد پلاریزاسیون (Polarization)

انواع پوشش‌های ارائه شده:

۱. پوشش‌های ضد بازتاب (AR):

• کاهش تلفات نوری تا ۹۹٫۹%

• افزایش بازده سیستم‌های اپتیکی

• بهبود کنتراست تصویر

۲. پوشش‌های بازتاب‌دهنده بالا (HR):

• بازتاب بیش از ۹۹٫۹% در طول‌موج‌های مشخص

• پایداری حرارتی عالی

۳. پوشش‌های طیفی:

• کنترل دقیق عبور و بازتاب

• امکان طراحی فیلترهای باند باریک و پهن

۴. پوشش‌های فلزی:

• ایجاد خواص بازتابی و رسانایی ویژه

پوشش‌های ضد بازتاب پهن‌باند:

• محدوده فرابنفش (UV: 200-400nm)

• محدوده مرئی (Visible: 400-700nm)

• فروسرخ نزدیک (NIR: 700-2500nm)

• فروسرخ میانی (Mid-IR: 3-5μm)

این پوشش‌ها با استفاده از پیشرفته‌ترین روش‌های لایه‌گذاری شامل تبخیر حرارتی، کندوپاش و رسوب‌دهی شیمیایی بخار تولید می‌شوند و می‌توانند به صورت سفارشی برای نیازهای خاص طراحی شوند. کیفیت نهایی با دستگاه‌های دقیق طیف‌سنجی و اینترفرومتری کنترل می‌گردد.

تک‌بلور (مونوکریستال)

● در بررسی با چشم غیرمسلح و تحت نور روز، هیچ مرز دانه‌ای (grain boundaries) یا نوارهای بافته‌مانند (wicker-like stripes) روی سطح کریستال مشاهده نمی‌شود.

توضیح علمی:

• ساختار تک‌بلور: در یک کریستال مونوکریستال، اتم‌ها در یک شبکه منظم و پیوسته چیده شده‌اند، بنابراین مرزهای دانه (مناطق بین کریستال‌های مجزا) وجود ندارد.

• ویژگی ظاهری: سطح آن یکنواخت و عاری از ناهمگونی‌های ساختاری است که در نمونه‌های پلی‌کریستال یا نیمه‌کریستال دیده می‌شود.

• کاربردها: از این نوع کریستال‌ها در ساخت ادوات نوری پیشرفته، قطعات نیمه‌هادی (مانند ویفرهای سیلیکونی) و لیزرها استفاده می‌شود.

نکته: عدم مشاهده مرز دانه یا ناهمسانگردی ظاهری تحت نور مرئی، یکی از شاخص‌های کیفی برای تشخیص تک‌بلورهای باکیفیت است.

زیرکریستال (Sub-crystal)

● در بررسی با چشم غیرمسلح و تحت نور روز، نوارهای بیدمانند (willow stripes) روی سطح کریستال مشاهده می‌شوند که مساحت آنها کمتر از ۱/۶ قطر انتهایی کریستال است. این نوارها پس از پرداخت (پولیش) سطح، قابل مشاهده نیستند.

توضیح علمی:

• ساختار زیرکریستال: این نوع کریستال ساختاری بین تک‌بلور و پلی‌کریستال دارد و ممکن است دارای نواحی ناهمگن جزئی باشد.

• ویژگی ظاهری: نوارهای بیدمانند (معمولاً ناشی از تنش‌های داخلی یا ناخالصی‌های موضعی) در بخش‌هایی از سطح دیده می‌شوند، اما گستردگی آنها محدود است.

• پرداخت سطح: پس از پرداخت، این ناهمسانگردی‌های ظاهری حذف می‌شوند، زیرا عیوب سطحی برطرف می‌گردند.

نکته: وجود این نوارها در محدوده کم (کمتر از ۱/۶ سطح) و حذف آنها پس از پرداخت، نشان‌دهنده کیفیت قابل قبول این نوع کریستال برای کاربردهای نوری و الکترونیکی است.

پلی‌کریستال (چندبلوری)

● در بررسی با چشم غیرمسلح و تحت نور روز، خطوط مرز بلورهایی که کاملاً در حجم نمونه نفوذ کرده‌اند، به وضوح روی سطح کریستال قابل مشاهده هستند. تفاوت درجه روشنایی و تاریکی بین دو طرف این مرزهای بلوری کاملاً مشهود است.

توضیحات تخصصی:

1. ساختار چندبلوری:

• این ماده از تعداد زیادی بلورهای کوچک (دانه‌ها) تشکیل شده که هر کدام جهت کریستالوگرافی متفاوتی دارند.

• مرزهای بین این دانه‌ها (grain boundaries) به صورت خطوطی تیره و روشن دیده می‌شوند.

2. ویژگی‌های بصری:

• اختلاف نورانیت در دو طرف مرزها ناشی از تفاوت در جهت‌گیری بلورها و بازتاب متفاوت نور از سطوح مختلف کریستالی است.

• این خطوط معمولاً نامنظم بوده و الگوی شبکه‌ای یا شعاعی تشکیل می‌دهند.

3. کاربردها و ملاحظات:

• مواد پلی‌کریستال به دلیل هزینه تولید پایین‌تر، کاربردهای صنعتی گسترده‌ای دارند.

• وجود مرزهای بلوری می‌تواند بر خواص مکانیکی و الکتریکی ماده تأثیر بگذارد.

نکته تشخیصی: مشاهده الگوی نامنظم خطوط مرزی با کنتراست بالا، مشخصه بارز مواد پلی‌کریستال در بررسی ماکروسکوپی است.

شیشه اپتیکی N-BK7
N-BK7 پرکاربردترین شیشه اپتیکی برای ساخت قطعات اپتیکی باکیفیت است. این ماده دارای عبور نور عالی در محدوده مرئی تا مادون قرمز نزدیک (350-2000 نانومتر) بوده و در تلسکوپ‌ها، لیزرها و سایر کاربردهای اپتیکی به‌طور گسترده استفاده می‌شود. زمانی از N-BK7 استفاده می‌شود که مزایای اضافی سیلیکای ذوب‌شده UV (عبور نور بسیار خوب و ضریب انبساط حرارتی پایین در محدوده UV) مورد نیاز نباشد.

سیلیکای ذوب‌شده UV
سیلیکای ذوب‌شده UV دارای عبور نور بالا از محدوده UV تا مادون قرمز نزدیک (185-2100 نانومتر) است. این ماده در مقایسه با H-K9L (N-BK7) یکنواختی بهتر و ضریب انبساط حرارتی پایین‌تری دارد و برای کاربردهای لیزرهای پرتوان و تصویربرداری ایده‌آل است.

فلورید کلسیم (CaF2)
با عبور نور بالا و ضریب شکست پایین در محدوده 180 نانومتر تا 8 میکرومتر، فلورید کلسیم معمولاً به‌عنوان پنجره و لنز در طیف‌سنج‌ها و سیستم‌های تصویربرداری حرارتی استفاده می‌شود. همچنین به دلیل آستانه تحمل بالا در برابر لیزر، کاربردهای خوبی در لیزرهای اگزایمر دارد.

فلورید باریم (BaF2)
فلورید باریم عبور نور بالایی در محدوده 200 نانومتر تا 11 میکرومتر داشته و در برابر تابش‌های پرانرژی مقاوم است. این ماده دارای خاصیت سینتیلاسیون عالی بوده و برای ساخت قطعات اپتیکی فرابنفش و مادون قرمز مناسب است. با این حال، مقاومت کمی در برابر آب دارد و در دمای 500 درجه سانتیگراد در حضور آب تخریب می‌شود، اما در محیط خشک تا 800 درجه سانتیگراد قابل استفاده است. هنگام کار با این ماده باید از دستکش استفاده کرد و پس از کار دست‌ها را کاملاً شست.

فلورید منیزیم (MgF2)
فلورید منیزیم برای کاربردهای اپتیکی در محدوده 200 نانومتر تا 6 میکرومتر ایده‌آل است. این ماده در محدوده فرابنفش و مادون قرمز دور بادوام بوده و مقاومت بالایی در برابر خوردگی شیمیایی، آسیب لیزر، شوک مکانیکی و شوک حرارتی دارد. سختی آن 415 (مقیاس نوپ) و ضریب شکست 1.38 است.

سلنید روی (ZnSe)
سلنید روی عبور نور بالایی در محدوده 600 نانومتر تا 16 میکرومتر داشته و در تصویربرداری حرارتی، مادون قرمز و سیستم‌های پزشکی کاربرد دارد. به دلیل جذب پایین، برای لیزرهای CO2 پرتوان مناسب است. این ماده نرم است (سختی 120) و به راحتی خش برمی‌دارد، بنابراین برای محیط‌های خشن توصیه نمی‌شود. هنگام کار با آن باید احتیاط کرد و از دستکش یا پوشش انگشت استفاده نمود.

سیلیکون (Si)
سیلیکون برای محدوده مادون قرمز نزدیک (1.2-8 میکرومتر) مناسب است. چگالی پایین آن باعث شده برای کاربردهای حساس به وزن ایده‌آل باشد. سختی آن 1150 بوده و برای کاربردهای لیزر CO2 مناسب نیست، زیرا در 9 میکرومتر جذب بالایی دارد.

ژرمانیوم (Ge)
ژرمانیوم برای محدوده مادون قرمز نزدیک (2-16 میکرومتر) و لیزرهای مادون قرمز مناسب است. به دلیل ضریب شکست بالا و انحراف رنگی کم، معمولاً در سیستم‌های تصویربرداری کم‌توان نیاز به تصحیح ندارد. اما با افزایش دما، عبور نور آن کاهش یافته و فقط تا 100 درجه سانتیگراد قابل استفاده است. چگالی آن (5.33 گرم بر سانتیمتر مکعب) در طراحی سیستم‌های حساس به وزن باید در نظر گرفته شود.

CVD ZnS
CVD ZnS تنها ماده اپتیکی مادون قرمز (غیر از الماس) است که محدوده مرئی تا مادون قرمز بلند (LWIR) و حتی امواج مایکروویو را پوشش می‌دهد. این ماده مهم‌ترین پنجره برای LWIR بوده و در سیستم‌های تصویربرداری حرارتی با وضوح بالا و کاربردهای پیشرفته مانند پنجره‌های “سه‌اپتیکی” و پنجره‌های ترکیبی لیزر/مادون قرمز دوگانه استفاده می‌شود.