لنزهای تخت-مقعر فلورید کلسیم

توضیحات

لنزهای تخت-مقعر فلورید کلسیم (CaF₂)

کریستال‌های فلورید کلسیم (CaF₂) با ویژگی‌های منحصر به فرد زیر شناخته می‌شوند:

• سختی بالا

• مقاومت عالی در برابر شوک‌های مکانیکی و حرارتی

• عبوردهی بالا در محدوده‌های فرابنفش، مرئی و مادون قرمز

این ماده به‌طور گسترده در کاربردهای علمی و فناوری از جمله:

• سیستم‌های لیزری

• اپتیک مادون قرمز و فرابنفش

• آشکارسازهای پرانرژی
  مورد استفاده قرار می‌گیرد.

ویژگی‌های اپتیکی ممتاز:

• عملکرد عالی در محدوده فرابنفش (بهترین کریستال اپتیکی شناخته شده در این محدوده)

• عبوردهی بسیار بالا همراه با تشعشع فلورسانس کم

• ماده ایده‌آل برای:

  • آشکارسازهای فرابنفش

  • لیزرهای فرابنفش

  • سیستم‌های اپتیکی فرابنفش

ساختار و عملکرد لنز تخت-مقعر:

• ترکیب از یک سطح تخت و یک سطح مقعر کروی

• ایجاد ابیراهی کروی منفی

• کاربردهای اصلی:

  • توسعه پرتوهای نوری

  • تعادل انحراف نوری در سیستم‌های چندعدسی

  • افزایش فاصله کانونی موثر سیستم‌های اپتیکی

قابلیت‌های تولیدی شرکت:

• تولید لنزهای تخت-مقعر فلورید کلسیم با قطر 2 تا 300 میلی‌متر

• ضخامت‌های قابل تولید از 0.12 تا 60 میلی‌متر

• دقت پرداخت سطح تا 20-10 (انحراف موج λ/10 @ 633nm)

فرآیندهای پرداخت پیشرفته:

1. پرداخت دیسک ژله‌ای

2. پرداخت سرعت بالا

3. پرداخت حلقوی

4. پرداخت CNC

تجهیزات کنترل کیفیت:

• دستگاه‌های ZYGO و AFM

• اکسنتریس‌سنج بازتابی و عبوری

• گونیومتر 15 ثانیه‌ای

• سیستم سنترینگ UV ژل

• ضخامت‌سنج لیزری غیرتماسی

• تصویربردار 2D و قطرسنج کروی

گزینه‌های پوشش ضد بازتاب:

• پوشش‌های عمومی: MgF₂، UV-AR، UV-VIS

• پوشش‌های مرئی: VIS-EXT، VIS-NIR

• پوشش‌های مادون قرمز: NIR I، NIR II، Telecom-NIR

• پوشش‌های ویژه: SWIR، YAG-BBAR

این لنزها با ترکیب کیفیت اپتیکی عالی و مقاومت مکانیکی بالا، گزینه‌ای ایده‌آل برای کاربردهای علمی و صنعتی پیشرفته محسوب می‌شوند.

 

 

•  معرفی محصولات

لنزهای تخت-مقعر فلورید کلسیم (CaF₂) و ویژگی‌های آن

ویژگی‌های ماده پایه:

فلورید کلسیم (CaF₂) با محدوده عبور طیفی 130 نانومتر تا 10 میکرومتر، دارای مشخصات منحصر به فرد زیر است:

• سختی بالا

• مقاومت قابل توجه در برابر شوک‌های مکانیکی و حرارتی

• عبوردهی عالی در محدوده‌های:

  • فرابنفش (UV)

  • مرئی

  • مادون قرمز (IR)

کاربردهای علمی و فناوری:

• سیستم‌های لیزری

• اپتیک مادون قرمز و فرابنفش

• آشکارسازهای پرانرژی

• مواد ایده‌آل برای:

  • آشکارسازهای فرابنفش

  • لیزرهای فرابنفش

  • سیستم‌های اپتیکی فرابنفش

عملکرد لنزهای تخت-مقعر:

• پراکندگی پرتوهای کولیمه شده از یک نقطه کانونی فرضی

• کاربرد اصلی: سیستم‌های گسترش دهنده پرتو گالیله‌ای

توانایی‌های تولیدی شرکت:

• تولید لنزهای تخت-مقعر فلورید کلسیم در:

  • ابعاد مختلف

  • فاصله‌های کانونی متنوع

• امکان سفارشی‌سازی بر اساس نیازهای خاص

مزایای کلیدی محصولات:

• کیفیت اپتیکی بالا

• پرداخت سطحی دقیق

• قابلیت اعمال پوشش‌های تخصصی

این لنزها با ترکیب ویژگی‌های نوری ممتاز و مقاومت فیزیکی بالا، گزینه‌ای مطلوب برای کاربردهای پیشرفته در سیستم‌های اپتیکی و لیزری محسوب می‌شوند.

 

لنزهای تخت-مقعر و ویژگی‌های عملکردی آنها

ساختار و عملکرد اپتیکی:

لنزهای تخت-مقعر دارای:

• یک سطح مقعر (کروی)

• یک سطح تخت
  می‌باشند که موجب:

• واگرایی پرتوهای نور

• دارا بودن فاصله کانونی منفی
  می‌شوند.

کاربردهای اصلی:

1. توسعه پرتوهای نوری در سیستم‌های اپتیکی

2. کاربردهای پروژکشن و تصویربرداری

3. افزایش فاصله کانونی موثر سیستم‌های اپتیکی

4. تصحیح ابیراهی کروی مثبت در سیستم‌های چندعدسی

ویژگی‌های ویژه:

• ایجاد ابیراهی کروی منفی

• قابلیت خنثی‌سازی ابیراهی سایر لنزها در سیستم

• بهینه‌سازی عملکرد: برای کاهش ابیراهی کروی، پرتوهای کولیمه شده باید از سمت سطح مقعر به لنز تابانده شوند.

پارامترهای کلیدی طراحی:

راهنمای انتخاب بهینه:

1. برای کاربردهای دقیق تصویربرداری:

   • دقت سطح λ/4 یا بهتر

   • خروج از مرکزیت کمتر از 3 دقیقه قوسی

2. در سیستم‌های لیزری:

   • انتخاب مواد با جذب کم در طول موج کاری

   • پوشش‌های ضد بازتاب تخصصی

3. برای کاربردهای صنعتی:

   • اولویت به مواد با مقاومت مکانیکی بالا

   • پوشش‌های محافظ در برابر خراش

این لنزها با تنوع در پارامترهای فوق، امکان طراحی سیستم‌های اپتیکی با کارایی بالا را فراهم می‌کنند. انتخاب مناسب این پارامترها باید بر اساس نیازهای خاص هر کاربرد و با در نظر گرفتن ملاحظات اقتصادی انجام شود.

 

فلورید کلسیم (CaF₂) – کریستال طبیعی با کاربردهای اپتیکی ویژه

ویژگی‌های فیزیکی و شیمیایی:

فلورید کلسیم به صورت کریستال مکعبی بی‌رنگ در طبیعت یافت می‌شود که دارای خصوصیات منحصر به فرد زیر است:

• نامحلول در آب

• یکی از کمیاب‌ترین کریستال‌های طبیعی با کاربرد اپتیکی

• ساختار کریستالی ایزومتریک (مکعبی)

ویژگی‌های اپتیکی ممتاز:

1. محدوده انتقال طیفی وسیع:

   • پوشش دهی گستره‌ای از فرابنفش تا مادون قرمز

2. عبوردهی بسیار بالا:

   • حداقل تلفات نوری در محدوده کاری

3. ضریب شکست پایین:

   • کاهش بازتاب‌های سطحی ناخواسته

4. پراکندگی نسبی بالا:

   • امکان کنترل بهتر ابیراهی‌های رنگی

کاربردهای صنعتی مهم:

• اجزای سیستم‌های لیزری پیشرفته

• اپتیک فرابنفش و مادون قرمز

• طیف‌سنج‌های دقیق

• لیتوگرافی نیمه‌هادی‌ها

• سیستم‌های تصویربرداری پزشکی

مزایای رقابتی:

• پایداری شیمیایی عالی در محیط‌های مختلف

• مقاومت حرارتی بالا

• سختی مناسب برای پرداخت اپتیکی دقیق

• کمترین میزان فلورسانس در بین مواد اپتیکی مشابه

این کریستال طبیعی به دلیل ترکیب بی‌نظیر خواص فیزیکی و اپتیکی، جایگاه ویژه‌ای در صنایع اپتیکی پیشرفته دارد و در بسیاری از کاربردهای حساس که نیازمند مواد با کیفیت اپتیکی استثنایی هستند، مورد استفاده قرار می‌گیرد.

 

کاربردهای فلورید کلسیم (CaF₂) در اپتیک پیشرفته

ویژگی‌های کلیدی:

فلورید کلسیم به دلیل خواص منحصر به فرد خود، کاربردهای گسترده‌ای در محدوده فرابنفش خلا تا مادون قرمز میانی دارد:

• عبوردهی بسیار بالا

• آستانه تحمل آسیب لیزر بسیار بالا در ناحیه فرابنفش عمیق

• مقاومت تابشی قابل توجه

• مقاومت در برابر اوزون و خوردگی فلوراید

• صرفه اقتصادی نسبت به مواد مشابه

کاربردهای اصلی:

1. قطعات اپتیکی پایه:

• پنجره‌های اپتیکی

• لنزهای دقیق

• منشورهای طیف‌سنجی

• تقسیم‌کننده‌های پرتو

• سوبستراهای اپتیکی

2. کاربردهای لیزری تخصصی:

• پنجره‌های لیزرهای اگزایمر در ناحیه فرابنفش خلا

• اجزای اپتیکی لیزرهای شیمیایی و لیزرهای مونوکسید کربن

• سیستم‌های لیزری پرتوان با نیاز به آستانه تحمل بالا

مزایای رقابتی در ناحیه فرابنفش خلا:

• کارایی بی‌نظیر نسبت به سایر مواد اپتیکی

• پایداری شیمیایی در محیط‌های агрессивی

• طول عمر عملیاتی بالا در شرایط سخت

• قابلیت تولید هم به صورت تک‌کریستال و هم فورج گرم

انواع مواد قابل ارائه:

1. تک‌کریستال‌های با خلوص بالا:

   • مناسب برای کاربردهای حساس لیزری

   • کیفیت اپتیکی استثنایی

2. تک‌کریستال‌های فورج شده گرمایی:

   • استحکام مکانیکی بهبود یافته

   • مقاومت حرارتی بالاتر

این ماده با ترکیب ویژگی‌های نوری بی‌نظیر و مزایای اقتصادی، به عنوان گزینه نخست در بسیاری از سیستم‌های اپتیکی پیشرفته و کاربردهای لیزری حساس شناخته می‌شود.

 

 

پوشش‌های اپتیکی و کاربردهای تخصصی آنها

تعریف و فرآیند پوشش‌دهی:

پوشش‌دهی اپتیکی به فرآیند اعمال لایه‌های نازک از مواد دی‌الکتریک شفاف یا فلزی بر روی سطح زیرلایه‌های اپتیکی اطلاق می‌شود که به دو روش اصلی انجام می‌گیرد:

1. روش‌های فیزیکی (مانند تبخیر در خلا)

2. روش‌های شیمیایی (مانند رسوب‌دهی شیمیایی از فاز بخار)

اهداف اصلی پوشش‌دهی:

• تنظیم ضریب بازتاب سطح (کاهش یا افزایش)

• کنترل مشخصات عبور نور

• ایجاد قابلیت‌های تخصصی شامل:

  • تقسیم پرتو (Beam Splitting)

  • جداسازی طیفی (Color Separation)

  • فیلتراسیون نوری (Light Filtering)

  • کنترل پلاریزاسیون (Polarization)

انواع پوشش‌های تخصصی قابل ارائه:

1. پوشش‌های ضد بازتاب (AR):

• کاهش تلفات نوری تا 99.9%

• افزایش بازده سیستم‌های اپتیکی

• قابل ارائه برای محدوده‌های:

  • فرابنفش (UV)

  • مرئی (Visible)

  • مادون قرمز نزدیک (NIR)

  • مادون قرمز میانی (Mid-IR)

2. پوشش‌های بازتاب‌دهنده بالا (HR):

• بازتاب بیش از 99% در طول موج‌های طراحی شده

• مناسب برای آینه‌های لیزری و حفره‌های رزونانسی

3. پوشش‌های طیفی:

• فیلترهای باندگذر (Bandpass)

• فیلترهای قطع‌کننده (Notch)

• فیلترهای لبه‌ای (Edge)

4. پوشش‌های فلزی:

• پوشش‌های آلومینیومی، طلایی و نقره‌ای

• کاربرد در آینه‌ها و سیستم‌های بازتابی

فناوری‌های پیشرفته اعمال پوشش:

• لایه‌گذاری به روش تبخیر در خلا (Vacuum Deposition)

• کندوپاش مغناطیسی (Magnetron Sputtering)

• لایه‌گذاری یونی (Ion Beam Deposition)

این پوشش‌ها با دقت نانومتری طراحی و اجرا می‌شوند تا بالاترین سطح عملکرد را در سیستم‌های اپتیکی حساس تضمین کنند. انتخاب نوع پوشش باید بر اساس نیازهای خاص هر کاربرد و محدوده طیفی مورد نظر انجام پذیرد.

 

 

• اطلاعات فنی

درجه‌بندی و مشخصات کریستال‌های فلورید کلسیم (CaF₂)

1. درجه VIR (مرئی تا مادون قرمز میانی)

• ابعاد معمول: φ80×180mm، φ100×180mm

• حداکثر اندازه: φ400×60mm

• محدوده کاری: 400nm تا 7.6μm

• ساختار کریستالی: تک‌بلور، نیمه‌ساخت، چندبلور

• عبور داخلی: >99% (نمونه 10mm)

• دوگانگی تنش: 1-30nm/cm@633nm

• یکنواختی اپتیکی: 3-50ppm@633nm

• تست نور سبز: بدون ستون نور، حباب یا ذرات پراکنده

2. درجه UR (فرابنفش)

• محدوده کاری: 200-400nm

• ساختار کریستالی: تک‌بلور با امکان ساخت نیمه‌ساخت

• جذب طیفی:

  • بدون پیک جذب در 205nm

  • جذب در 306nm±5nm ≤0.2%

• یکنواختی اپتیکی: 3-20ppm@633nm

3. درجه VUV (فرابنفش خلا)

• محدوده کاری: 130-200nm

• عبوردهی:

  • 50% @130nm

  • 80% @160nm

  • 85% @200nm (نمونه 10mm)

• دوگانگی تنش: 1-20nm/cm@633nm

• یکنواختی اپتیکی: 1-15ppm@633nm

4. درجه ابزارهای IC (ICT)

• طول موج‌های کلیدی: 157nm، 193nm، 248nm، 355nm

• عبور داخلی:

  • 99.8% @355nm و 248nm

  • 99.7% @193nm

  • 99.4% @157nm

• عدم جذب در 205nm و 306nm

• دوگانگی تنش: 2-10nm/cm@633nm

5. درجه لیزر IC (ICL)

• مشخصات فنی: مطابق با درجه ابزارهای IC

• تحمل لیزر: ~7J/cm² @193nm (بدون استاندارد مرجع)

6. درجه رامان

• محدوده کاری گسترده: 130nm تا 7.6μm

• ویژگی‌های ویژه:

  • بدون فلورسانس

  • عدم جذب در 205nm و 306nm

  • عبوردهی بالا در کل محدوده

ملاحظات مشترک:

• تمامی درجه‌ها تحت تست نور سبز با توان 25-125mW قرار می‌گیرند

• معیارهای کنترل کیفیت شامل:

  • عدم وجود ناخالصی‌های بصری

  • یکنواختی اپتیکی بالا

  • پایداری ساختاری

این استانداردهای دقیق، امکان انتخاب بهینه‌ترین ماده را برای کاربردهای تخصصی از میکرولیتوگرافی تا طیف‌سنجی پیشرفته فراهم می‌کنند. هر درجه با توجه به نیازهای خاص طیفی و شرایط عملیاتی طراحی شده است.

 

آزمون عبوردهی کریستال‌های فلورید کلسیم (CaF₂)

تجهیزات آزمایش:

• طیف‌سنج فرابنفش-مرئی (UV-Visible Spectrophotometer)

ویژگی‌های نمونه‌های آزمایشی:

• جنس نمونه: کریستال‌های فلورید کلسیم بدون پراکندگی

• ابعاد نمونه:

  • قطر: حداقل 20 میلی‌متر

  • ضخامت: حداقل 3 میلی‌متر

• کیفیت سطح: پرداخت شده با استاندارد 80/50

درجه کیفی:

• درجه IR (مخصوص کاربردهای مادون قرمز)

نتایج آزمون عبوردهی:

1. در محدوده 400 نانومتر و بالاتر:

   • عبوردهی بیش از 93%

2. در محدوده 200-400 نانومتر:

   • امکان وجود پیک‌های جذب در:

     • 205 نانومتر

     • 306 نانومتر

   • منحنی عبوردهی ممکن است نوساناتی در این نواحی نشان دهد

ملاحظات فنی:

• نتایج برای نمونه‌های با ضخامت 3 میلی‌متر معتبر است

• کیفیت سطح پرداخت شده تأثیر مستقیم بر نتایج آزمون دارد

• پیک‌های جذب در محدوده UV ویژگی ذاتی برخی کریستال‌های فلورید کلسیم است

این آزمون با دقت بالا انجام می‌شود تا کیفیت نوری کریستال‌ها برای کاربردهای تخصصی تأیید شود. استانداردهای سختگیرانه در انتخاب نمونه‌ها، تضمین‌کننده قابلیت اطمینان نتایج است.

 

ویژگی‌های کریستال نیمه‌ساخت (Sub-crystal)

مشخصات ظاهری:

در بررسی با چشم غیرمسلح و تحت نور طبیعی روز:

• مشاهده نوارهای بیدمانند (Willow Stripes) بر سطح کریستال

• محدودیت مساحت نوارها: کمتر از یک‌ششم قطر انتهایی نمونه

• حذف کامل نوارها پس از پرداخت نهایی

تفسیر فنی و ساختاری:

1. ویژگی‌های بلوری:

   • نشان‌دهنده رشد نیمه‌همگن کریستال

   • وجود تغییرات جزئی در جهت‌گیری بلوری

   • حفظ خواص اصلی ماده پایه

2. قابلیت‌های پرداخت:

   • امکان دستیابی به کیفیت سطح اپتیکی مطلوب پس از پرداخت

   • حفظ یکنواختی خواص نوری در نمونه پرداخت شده

ملاحظات کیفی و کاربردها:

• مناسب برای کاربردهای نیمه‌حساس اپتیکی

• کارایی مطلوب در سیستم‌های صنعتی با استانداردهای متوسط

• صرفه‌اقتصادی قابل توجه نسبت به نمونه‌های تک‌بلور کامل

• کاربرد در:

  • اپتیک سیستم‌های تصویربرداری صنعتی

  • قطعات نوری با نیازمندی‌های متوسط

  • اجزای اپتیکی غیرحساس به پراکندگی نور

برتری‌های فنی:

• قابلیت ارتقا به کیفیت اپتیکی مطلوب پس از پرداخت

• هزینه تولید مناسب برای کاربردهای غیرحساس

• تعادل مطلوب بین کیفیت و قیمت تمام شده

این نوع کریستال با وجود ساختار نیمه‌همگن، پس از پرداخت نهایی می‌تواند برای بسیاری از کاربردهای صنعتی و نیمه‌تخصصی مورد استفاده قرار گیرد. کیفیت سطح نهایی به طور مستقیم بر عملکرد اپتیکی محصول تأثیرگذار خواهد بود.

 

ویژگی‌های کریستال چندبلوری (پلی‌کریستال)

مشخصات ظاهری:

در بررسی بصری با چشم غیرمسلح و تحت نور طبیعی روز:

• مشاهده خطوط مرز بلوری کاملاً مشخص در سطح کریستال

• اختلاف واضح در میزان بازتاب نور بین دو طرف مرزهای بلوری

تفسیر فنی ساختار:

1. ساختار بلوری:

   • تجمع دانه‌های بلوری با جهت‌گیری متفاوت

   • تشکیل مرزهای دانه‌ای کاملاً مشخص

   • تغییر ناگهانی در جهت‌گیری کریستالوگرافی در مرز دانه‌ها

2. رفتار نوری:

   • تفاوت در ضریب بازتاب به دلیل تغییر جهت صفحات کریستالی

   • ایجاد کنتراست نوری قابل مشاهده در محل مرز دانه‌ها

   • پراکندگی نور در مرز دانه‌ها

کاربردهای صنعتی:

• مناسب برای سیستم‌های اپتیکی غیرحساس

• استفاده در تجهیزات صنعتی با نیازمندی‌های متوسط

• کاربرد در محیط‌هایی که هزینه تولید عامل تعیین‌کننده است

مزایا و محدودیت‌ها:

این ساختار متداول در مواد صنعتی، با وجود محدودیت‌های اپتیکی، به دلیل صرفه اقتصادی قابل توجه و قابلیت تولید انبوه در بسیاری از کاربردهای غیرحساس مورد استفاده قرار می‌گیرد. کیفیت سطح و یکنواختی خواص نوری در این مواد معمولاً پایین‌تر از نمونه‌های تک‌بلور است.

 

مواد اپتیکی پیشرفته و کاربردهای تخصصی آنها

1. شیشه اپتیکی N-BK7

• محدوده عبور: 350-2000 نانومتر (مرئی تا مادون قرمز نزدیک)

• ویژگی‌ها: پرکاربردترین شیشه اپتیکی با کیفیت بالا

• کاربردها: تلسکوپ‌ها، سیستم‌های لیزری و اپتیک دقیق

• محدودیت: عبوردهی کمتر در محدوده UV نسبت به سیلیکای ذوب‌شده

2. سیلیکای ذوب‌شده UV

• محدوده عبور: 185-2100 نانومتر

• مزایا: یکنواختی عالی و ضریب انبساط حرارتی بسیار پایین

• کاربردهای ویژه: لیزرهای پرتوان و سیستم‌های تصویربرداری دقیق

3. فلورید کلسیم (CaF₂)

• محدوده کاری: 180 نانومتر تا 8 میکرومتر

• مزایا: ضریب شکست پایین و مقاومت بالا در برابر آسیب لیزر

• کاربردها: پنجره‌ها و لنزهای طیف‌سنجی و تصویربرداری حرارتی

4. فلورید باریم (BaF₂)

• محدوده عبور: 200 نانومتر تا 11 میکرومتر

• ویژگی‌ها: مقاوم در برابر تابش‌های پرانرژی و خاصیت سینتیلاسیون عالی

• ملاحظات: حساس به رطوبت (حداکثر 500°C در محیط مرطوب، 800°C در محیط خشک)

• اقدامات ایمنی: استفاده از دستکش و شستشوی کامل پس از تماس

5. فلورید منیزیم (MgF₂)

• محدوده کاری: 200 نانومتر تا 6 میکرومتر

• مشخصات فنی: سختی موس 415، ضریب شکست 1.38

• مقاومت: شوک حرارتی و مکانیکی، خوردگی شیمیایی

6. سلنید روی (ZnSe)

• محدوده عبور: 600 نانومتر تا 16 میکرومتر

• کاربردها: سیستم‌های تصویربرداری حرارتی و لیزرهای CO₂ پرتوان

• ملاحظات: ماده‌ای نرم (سختی موس 120) و نیاز به مراقبت ویژه

• نحوه نگهداری: استفاده از دستکش، پرهیز از تماس با ابزار فلزی

7. سیلیکون (Si)

• محدوده کاری: 1.2-8 میکرومتر

• مزایا: وزن سبک و سختی بالا (موس 1150)

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

8. ژرمانیوم (Ge)

• محدوده کاری: 2-16 میکرومتر

• ویژگی‌ها: ضریب شکست بالا و ابیراهی رنگی کم

• ملاحظات: حساس به دما (حداکثر 100°C) و چگالی بالا (5.33 g/cm³)

9. سولفید روی CVD (ZnS)

• ویژگی‌های منحصر به فرد: پوشش طیفی کامل از مرئی تا مایکروویو

• کاربردهای پیشرفته: پنجره‌های “سه‌گانه اپتیکی” و سیستم‌های تصویربرداری حرارتی با وضوح بالا

این مواد با ترکیب ویژگی‌های فیزیکی و اپتیکی منحصر به فرد، امکان طراحی سیستم‌های پیشرفته در حوزه‌های مختلف علمی، صنعتی و نظامی را فراهم می‌کنند. انتخاب هر ماده باید بر اساس نیازهای خاص هر پروژه و با در نظر گرفتن تمام پارامترهای فنی انجام پذیرد.