عدسی‌های پلانو-کوژ سیلیکونی

توضیحات

عدسی‌های پلانو-کوژ سیلیکونی (Si)

معرفی محصول:

سیلیکون تک‌بلور (Si) یک ماده شیمیایی بی‌اثر با سختی بالا و نامحلول در آب است. این ماده دارای خواص انتقال نور عالی در دو محدوده زیر است:

1. محدوده 1-7 میکرومتر

2. محدوده فروسرخ دور 30-300 میکرومتر (ویژگی منحصر به فرد در بین مواد اپتیکی مادون قرمز)

کاربردهای اصلی:

• پنجره‌های اپتیکی مادون قرمز موج متوسط (3-5 میکرومتر)

• زیرلایه فیلترهای اپتیکی

• آینه‌های لیزری (به دلیل هدایت حرارتی خوب و چگالی پایین)

ویژگی‌های عدسی پلانو-کوژ:

عدسی پلانو-کوژ یک عدسی مثبت با کاربردهای متنوع شامل:

• تغییر اندازه پرتو

• تشکیل تصویر

• کولیمه کردن پرتو

• همگراسازی پرتو

• کاربردهای نقطه کانونی

این عدسی دارای:

• یک سطح محدب

• یک سطح تخت

• فاصله کانونی مثبت

قابلیت‌های تولیدی:

شرکت ما قادر به تولید عدسی‌های سیلیکونی پلانو-کوژ با مشخصات زیر است:

• قطر: 2-300 میلی‌متر

• ضخامت: 0.12-60 میلی‌متر

• دقت سطحی: تا 20-10 (1/10 طول موج @ 633 نانومتر)

فرآیندهای پرداخت:

1. پولیش دیسک ژله‌ای

2. پولیش سرعت بالا

3. پولیش حلقوی

4. پولیش CNC

تجهیزات کنترل کیفیت:

• اینترفرومتر ZYGO

• میکروسکوپ نیروی اتمی (AFM)

• اندازه‌گیرهای انحراف

• گونیومتر 15 ثانیه‌ای

• سیستم سنترینگ UV

• ضخامت‌سنج لیزری غیرتماسی

• اندازه‌گیر دو بعدی

• اندازه‌گیر قطر کره

گزینه‌های پوشش:

• MgF₂

• پوشش ضدبازتاب UV

• پوشش ضدبازتاب UV-VIS

• پوشش گسترده VIS

• پوشش ضدبازتاب VIS-NIR

• پوشش‌های NIR I و NIR II

• پوشش Telecom-NIR

• پوشش‌های SWIR

• پوشش YAG-BBAR

این عدسی‌ها با بالاترین استانداردهای کیفیت تولید شده و برای کاربردهای دقیق اپتیکی مناسب هستند.

 

 

• معرفی محصولات

سیلیکون: ماده‌ای ایده‌آل برای کاربردهای مادون قرمز

سیلیکون با دارا بودن هدایت حرارتی بالا و چگالی پایین، یکی از پرکاربردترین مواد در محدوده فروسرخ نزدیک (NIR) 1.2 تا 7 میکرومتر) محسوب می‌شود. این ماده به دلایل زیر برای کاربردهای اپتیکی انتخابی مطلوب است:

• هزینه تولید مقرون‌به‌صرفه

• وزن سبک (به‌ویژه برای کاربردهای حساس به وزن)

• کارایی عالی در محدوده 3 تا 5 میکرومتر

ویژگی‌های کلیدی سیلیکون:
✓ مقاومت مکانیکی بالا
✓ پایداری حرارتی عالی
✓ شفافیت نوری مطلوب در محدوده مادون قرمز

عدسی‌های پلانو-کوژ سیلیکونی:
شرکت ما با بهره‌گیری از فناوری‌های پیشرفته تولید، اقدام به ارائه عدسی‌های پلانو-کوژ سیلیکونی در ابعاد و فواصل کانونی متنوع می‌نماید. این عدسی‌ها با دقت اپتیکی بالا و کیفیت مطلوب تولید شده و برای طیف وسیعی از کاربردهای صنعتی و تحقیقاتی مناسب هستند.

کاربردهای اصلی:

• سیستم‌های تصویربرداری حرارتی

• تجهیزات لیزر مادون قرمز

• طیف‌سنجی پیشرفته

• سامانه‌های نوری حساس به وزن

این محصولات با تضمین کیفیت و دقت اپتیکی عرضه می‌گردند و می‌توانند نیازهای متنوع صنایع مختلف را برآورده سازند.

عدسی پلانو-کوژ و کاربردهای آن

تعریف و ویژگی‌های ساختاری:
عدسی پلانو-کوژ یک عدسی مثبت است که دارای:

• یک سطح محدب (کوژ)

• یک سطح تخت (مسطح)

• فاصله کانونی مثبت

کاربردهای اصلی:
این عدسی در سیستم‌های اپتیکی برای اهداف مختلفی استفاده می‌شود:

1. تغییر اندازه پرتو (Beam Expansion/Reduction)

2. تشکیل تصویر (Image Formation)

3. کولیمه کردن پرتو (Beam Collimation)

4. همگراسازی نقطه کانونی (Focus Collimation)

5. کولیمه کردن منبع نقطه‌ای نور (Point Source Collimation)

پارامترهای فنی مهم:
در انتخاب عدسی پلانو-کوژ باید به مشخصات زیر توجه کرد:

نحوه انتخاب مناسب:
با توجه به نیازهای خاص هر کاربرد می‌توان:

• پارامترهای مناسب را انتخاب کرد

• جنس ماده بهینه را تعیین نمود

• دقت مورد نیاز را مشخص کرد

نکات کاربردی:

• برای سیستم‌های لیزری: دقت سطحی بالا اهمیت دارد

• در تصویربرداری معمولی: فاصله کانونی و اندازه عدسی کلیدی است

• در کاربردهای حساس: خروج از مرکزیت باید حداقل باشد

این عدسی‌ها در طیف وسیعی از تجهیزات اپتیکی از میکروسکوپ تا سیستم‌های لیزری کاربرد دارند. انتخاب صحیح پارامترها می‌تواند عملکرد سیستم نوری را بهینه کند.

سیلیکون تک‌بلور (Si): ویژگی‌ها و خواص اپتیکی

سیلیکون تک‌بلور (Si) ماده‌ای با مشخصات منحصر به فرد است که آن را برای کاربردهای اپتیکی ایده‌آل می‌سازد:

ویژگی‌های فیزیکی و شیمیایی:

• ماده‌ای بی‌اثر شیمیایی (Chemically Inert)

• دارای سختی بالا

• نامحلول در آب

• ساختار گازی شکل در برخی شرایط

خواص اپتیکی برجسته:

1. محدوده انتقال نور عالی:

   • 1 تا 7 میکرومتر: عملکرد مطلوب در محدوده مادون قرمز نزدیک و میانی

   • 30 تا 300 میکرومتر: شفافیت استثنایی در محدوده مادون قرمز دور

2. کاربردهای ویژه:

   • سیستم‌های تصویربرداری حرارتی پیشرفته

   • طیف‌سنجی مادون قرمز

   • اپتیک لیزرهای تخصصی

مزایای کلیدی:
✓ پایداری حرارتی بالا
✓ مقاومت مکانیکی ممتاز
✓ عملکرد پایدار در محیط‌های مختلف

این ویژگی‌ها سیلیکون تک‌بلور را به یکی از مواد پرکاربرد در صنایع اپتیکی پیشرفته تبدیل کرده است.

 

ویژگی‌ها و محدودیت‌های سیلیکون در کاربردهای لیزری

مزایای سیلیکون برای ساخت آینه‌های لیزری:

1. هدایت حرارتی بالا:

   • قابلیت انتقال موثر گرمای تولید شده توسط پرتو لیزر

   • جلوگیری از تمرکز حرارتی و آسیب به المان اپتیکی

2. چگالی پایین:

   • مناسب برای سیستم‌های حساس به وزن

   • کاهش بار مکانیکی در ساختارهای نوری پیچیده

محدودیت در کاربردهای لیزر CO₂:

• جذب شدید در طول موج 9 میکرومتر:

  • باعث کاهش شدید بازده انتقال انرژی لیزر می‌شود

  • ممکن است منجر به گرمایش بیش از حد و آسیب ساختاری شود

جایگزین‌های پیشنهادی برای لیزر CO₂:
✓ ژرمانیوم (Ge)
✓ روی سلناید (ZnSe)
✓ روی سولفید (ZnS)

نتیجه‌گیری:
سیلیکون با وجود مزایای متعدد برای ساخت آینه‌های لیزری، به دلیل خاصیت جذب ذاتی در محدوده طیفی لیزر CO₂، برای این کاربرد خاص مناسب نیست. انتخاب مواد اپتیکی باید با در نظر گرفتن دقیق محدوده کاری و مشخصات سیستم انجام پذیرد.

پوشش‌های اپتیکی و کاربردهای تخصصی

تعریف فنی پوشش اپتیکی:
پوشش‌دهی فرآیندی است که طی آن لایه‌ای نازک از مواد شفاف دی‌الکتریک یا فلزات با استفاده از روش‌های فیزیکی یا شیمیایی بر روی سطح زیرلایه رسوب داده می‌شود. این فرآیند با اهداف زیر انجام می‌گیرد:

اهداف اصلی پوشش‌دهی:

• تنظیم مشخصات بازتاب و عبور سطح

• کنترل ضریب انعکاس (کاهش یا افزایش)

• ایجاد خاصیت تفکیک پرتو (Beam Splitting)

• امکان جداسازی طیفی (Color Separation)

• فیلتراسیون نوری دقیق (Light Filtering)

• ایجاد پلاریزاسیون کنترل‌شده (Polarization)

انواع پوشش‌های تخصصی ارائه شده:

۱. **لایه‌های ضد بازتاب (AR):

• کاهش تلفات نوری تا ۹۹٫۹%

• افزایش بازده سیستم‌های اپتیکی

۲. **لایه‌های بازتاب‌دهنده بالا (HR):

• بازتاب بیش از ۹۹% در طول‌موج هدف

• مناسب برای حفره‌های رزونانسی لیزری

۳. **لایه‌های طیفی ویژه:

• طراحی سفارشی برای کاربردهای طیف‌سنجی

• دقت کنترل طیفی ±۱ نانومتر

۴. **لایه‌های فلزی:

• پوشش‌های طلا، نقره و آلومینیوم

• پایداری طولانی‌مدت در محیط‌های خورنده

پوشش‌های ضد بازتاب پهن‌باند:
ما قادر به ارائه پوشش‌های ضد بازتاب با پهنای باند گسترده در محدوده‌های زیر هستیم:

• فرابنفش (UV): ۲۰۰-۴۰۰ نانومتر

• مرئی (Visible): ۴۰۰-۷۰۰ نانومتر

• فروسرخ نزدیک (NIR): ۷۰۰-۲۵۰۰ نانومتر

• فروسرخ میانی (MWIR): ۳-۵ میکرومتر

تضمین کیفیت:
تمامی پوشش‌ها با استفاده از پیشرفته‌ترین سیستم‌های لایه‌گذاری و کنترل کیفی شامل:

• اسپاترینگ یونی (Ion Beam Sputtering)

• تبخیر حرارتی تحت خلا (Thermal Evaporation)

• سیستم‌های اندازه‌گیری نانومتری ZYGO تولید می‌شوند.

این پوشش‌ها در کاربردهای حساسی چون سیستم‌های لیزری پیشرفته، اپتیک ماهواره‌ای و تجهیزات پزشکی دقیق به کار می‌روند.

 

 

• اطلاعات فنی

استانداردهای مواد اولیه سیلیکون تک‌بلور

مشخصات ماده:

• جنس ماده: سیلیکون تک‌بلور با ترکیب شیمیایی خالص Si

درجه خلوص:

• خلوص ماده اولیه برای رشد بلور: حداقل 9N (99.9999999%)

• خلوص مواد دوپانت: حداقل 5N (99.999%)

کیفیت بلور:
میله‌های سیلیکون تک‌بلور باید دارای ویژگی‌های زیر باشند:

• عدم وجود ساختار موزاییکی

• عاری از هرگونه مرزدانه (Grain Boundaries)

• بدون بلورهای دوقلو (Twin Crystals)

چگالی نابجایی:

• حداکثر چگالی نابجایی مجاز: 100 نابجایی بر سانتیمتر مربع

انواع رسانایی:
سیلیکون تک‌بلور در دو نوع رسانایی تولید می‌شود:

1. نوع N

2. نوع P

جهت‌گیری بلور:
جهت‌گیری کریستالوگرافی سیلیکون تک‌بلور عمدتاً در راستاهای زیر است:

• [100]

• [110]

• [111]

ملاحظات کنترل کیفی:
تمامی پارامترهای فوق باید با استفاده از روش‌های آزمایشگاهی پیشرفته شامل:

• طیف‌سنجی جرمی (SIMS)

• آنالیز پراش پرتو ایکس (XRD)

• میکروسکوپ الکترونی (SEM/TEM)

مورد بررسی و تایید قرار گیرند تا اطمینان حاصل شود که ماده تولید شده برای کاربردهای اپتیکی و الکترونیکی پیشرفته مناسب می‌باشد.

 

آزمون عبور نور (Transmittance Test)

مشخصات نمونه‌های آزمایشی:

• جنس ماده: سیلیکون تک‌کریستال (Monocrystalline Silicon)

• قطر نمونه: ۲۰ تا ۵۰ میلی‌متر

• ضخامت نمونه: ۱۰±۰٫۵ میلی‌متر

• کیفیت پرداخت سطح: ۸۰/۵۰ (مطابق استاندارد اپتیکی MIL-PRF-13830B)

محدوده طیفی آزمون:

• ۳ تا ۱۵ میکرومتر (محدوده مادون قرمز میانی تا دور)

الزامات کیفی عبور نور:

• حداقل عبور نور مورد نیاز: ۵۲٫۵٪ در محدوده ۳-۵ میکرومتر

ملاحظات آزمایشی:
۱. اندازه‌گیری با استفاده از طیف‌سنج مادون قرمز با کالیبراسیون معتبر انجام می‌شود.
۲. نمونه‌ها باید قبل از آزمون به‌دقت تمیز و عاری از آلودگی باشند.
۳. شرایط محیطی آزمایش باید کنترل شده باشد (دما: ۲۳±۲°C، رطوبت: ۵۰±۵٪).

تفسیر نتایج:
مقدار عبور نور ۵۲٫۵٪ نشان‌دهنده کیفیت مناسب سیلیکون تک‌کریستال برای کاربردهای اپتیکی در محدوده مادون قرمز میانی است. این مشخصه برای استفاده در پنجره‌های اپتیکی، لنزها و اجزای سیستم‌های تصویربرداری حرارتی ضروری می‌باشد.

ویژگی‌های سیلیکون تک‌کریستال (Monocrystalline Silicon)

شرایط کیفی سطح کریستال:
در بررسی چشمی نمونه تحت نور طبیعی روز (بدون استفاده از ابزار بزرگنمایی)، سطح کریستال باید دارای مشخصات زیر باشد:

۱. عدم وجود مرزدانه (Grain Boundaries):

• سطح باید کاملاً یکنواخت و عاری از هرگونه خطوط مرزی باشد

• هیچ نشانه‌ای از ساختار چندکریستالی نباید مشاهده شود

۲. عدم وجود ناخالصی‌های ساختاری:

• عاری از هرگونه خطوط موج‌دار یا شبکه‌ای شکل (Wicker-like Stripes)

• سطح باید فاقد هرگونه الگوی غیریکنواخت باشد

روش بررسی:

• بازرسی در نور طبیعی روز (بدون نور مصنوعی)

• مشاهده از زوایای مختلف

• در محیطی با نور یکنواخت و بدون بازتاب‌های مزاحم

اهمیت این مشخصات:
این ویژگی‌ها تضمین می‌کنند که:

• ساختار کریستالی کاملاً یکپارچه است

• کیفیت ماده برای کاربردهای اپتیکی و الکترونیکی مناسب است

• هیچ نقص ماکروسکوپی در ساختار بلوری وجود ندارد

ملاحظات فنی:
این استاندارد کیفی برای کاربردهای حساس در صنایع زیر ضروری است:

• ساخت ویفرهای نیمه‌هادی

• تولید المان‌های اپتیکی دقیق

• ساخت حسگرهای پیشرفته

 

ویژگی‌های زیرکریستال (Sub-crystal)

مشخصات ظاهری:
در بررسی بصری با نور طبیعی روز (بدون بزرگنمایی)، نمونه‌های زیرکریستال باید دارای ویژگی‌های زیر باشند:

۱. خطوط بیدی شکل (Willow Stripes):

• وجود خطوط موج‌دار با الگوی شبیه به برگ بید

• محدوده تحت تأثیر این خطوط باید کمتر از ۱/۶ قطر انتهایی نمونه باشد

۲. پس از پرداخت سطحی:

• خطوط بیدی شکل باید کاملاً محو شوند

• سطح پرداخت شده باید یکنواخت و عاری از هرگونه ناهنجاری ظاهری باشد

دستورالعمل بازرسی:

• انجام بررسی در نور طبیعی روز

• مشاهده از زوایای مختلف

• تأیید نهایی پس از فرآیند پرداخت

کاربردهای قابل قبول:
این نوع کریستال برای کاربردهای نیمه‌دقیق در موارد زیر مناسب است:

• تجهیزات آزمایشگاهی آموزشی

• قطعات نیمه‌هادی با تلرانس متوسط

• المان‌های اپتیکی غیرحساس

ملاحظات فنی:

• این نمونه‌ها برای کاربردهای اپتیکی با دقت بالا توصیه نمی‌شوند

• کیفیت پس از پرداخت باید مطابق استانداردهای صنعتی باشد

• محدودیت سطحی ۱/۶ قطر، حداکثر مقدار قابل قبول است

نکته: این مشخصات برای نمونه‌هایی اعمال می‌شود که پس از پرداخت نهایی، کیفیت سطحی مطلوب برای کاربردهای صنعتی عمومی را دارا باشند.

مشخصات پلی‌کریستال (چندبلوری)

ویژگی‌های ظاهری:
در بررسی چشمی با نور طبیعی روز (بدون بزرگنمایی)، نمونه‌های پلی‌کریستال دارای مشخصات زیر هستند:

۱. مرزهای بلوری نفوذکننده:

• وجود خطوط مرزی واضح و کاملاً نفوذی در ساختار

• این مرزها تمام ضخامت نمونه را تحت تأثیر قرار می‌دهند

۲. اختلاف کنتراست نوری:

• تفاوت محسوس در میزان روشنایی دو طرف مرزهای بلوری

• ایجاد الگوی شطرنجی یا موزاییکی واضح در سطح نمونه

ملاحظات کیفی:

• این ساختار نشان‌دهنده وجود دانه‌های بلوری با جهت‌گیری‌های متفاوت است

• مناسب برای کاربردهای غیردقیق و صنعتی عمومی

• غیرقابل استفاده برای کاربردهای اپتیکی و الکترونیکی حساس

کاربردهای متداول:

• ساخت قطعات مکانیکی مقاوم

• تولید المان‌های ساختمانی

• کاربردهای تزئینی و معماری

نکته فنی: این نوع ساختار معمولاً در فرآیندهای تولید کم‌هزینه و با سرعت بالا ایجاد می‌شود.

مواد اپتیکی و کاربردهای تخصصی آنها

1. شیشه اپتیکی N-BK7:

• پرکاربردترین نوع شیشه اپتیکی با کیفیت بالا

• محدوده عبور عالی: 350-2000 نانومتر (مرئی تا فروسرخ نزدیک)

• کاربردها: تلسکوپ‌ها، سیستم‌های لیزری و اپتیک‌های دقیق

• جایگزین مناسب وقتی مزایای سیلیکای ذوب‌شده UV مورد نیاز نباشد

2. سیلیکای ذوب‌شده UV:

• محدوده عبور گسترده: 185-2100 نانومتر (UV تا NIR)

• یکنواختی بهتر و ضریب انبساط حرارتی کمتر نسبت به N-BK7

• مناسب برای لیزرهای پرتوان و کاربردهای تصویربرداری دقیق

3. فلورید کلسیم (CaF₂):

• محدوده کاری: 180 نانومتر تا 8 میکرومتر

• ضریب شکست پایین و عبور بالا

• کاربردها: پنجره‌ها و عدسی‌های طیف‌سنج‌ها و سیستم‌های تصویربرداری حرارتی

• مقاومت بالا در برابر آسیب لیزر (مناسب برای لیزرهای اگزایمر)

4. فلورید باریم (BaF₂):

• محدوده عبور: 200 نانومتر تا 11 میکرومتر

• مقاوم در برابر تابش‌های پرانرژی

• خواص سینتیلاسیون عالی برای کاربردهای UV و IR

• محدودیت: مقاومت کم در برابر رطوبت (حداکثر دمای کاری 500°C در محیط مرطوب و 800°C در محیط خشک)

• نکته ایمنی: هنگام کار حتماً از دستکش استفاده شود

5. فلورید منیزیم (MgF₂):

• محدوده کاری: 200 نانومتر تا 6 میکرومتر

• مقاومت عالی در برابر:

  • خوردگی شیمیایی

  • آسیب لیزر

  • شوک مکانیکی و حرارتی

• سختی: 415 (مقیاس نوپ)

• ضریب شکست: 1.38

6. سلنید روی (ZnSe):

• محدوده عبور: 600 نانومتر تا 16 میکرومتر

• کاربردها: تصویربرداری حرارتی، سیستم‌های پزشکی و لیزرهای CO₂ پرتوان

• نکات:

  • ماده‌ای نرم (سختی نوپ 120)

  • نیاز به مراقبت ویژه در حمل و نگهداری

  • عدم استفاده از پنس یا ابزار فلزی برای جابجایی

7. سیلیکون (Si):

• محدوده کاری: 1.2-8 میکرومتر

• مزایا:

  • چگالی پایین (مناسب برای کاربردهای حساس به وزن)

  • سختی بالا (1150 در مقیاس نوپ)

• محدودیت: جذب بالا در 9 میکرومتر (نامناسب برای لیزر CO₂)

8. ژرمانیوم (Ge):

• محدوده کاری: 2-16 میکرومتر

• مزایا:

  • ضریب شکست بالا

  • انحنای سطحی کم

  • ابیراهی رنگی پایین

• محدودیت‌ها:

  • حساسیت دمایی بالا (حداکثر دمای کاری 100°C)

  • چگالی نسبتاً بالا (5.33 g/cm³)

9. ZnS CVD:

• تنها ماده اپتیکی (پس از الماس) با پوشش طیفی کامل از مرئی تا فروسرخ دور (LWIR)

• کاربردهای پیشرفته:

  • پنجره‌های “سه-اپتیکی”

  • سیستم‌های تصویربرداری حرارتی با وضوح بالا

  • پنجره‌های ترکیبی لیزر فروسرخ نزدیک/فروسرخ دو-رنگی

هر یک از این مواد با توجه به ویژگی‌های منحصر به فرد خود، در کاربردهای خاص اپتیکی و لیزری استفاده می‌شوند. انتخاب ماده مناسب باید با در نظر گرفتن محدوده کاری، شرایط محیطی و الزامات سیستم انجام شود.