لنزهای تخت-کوژ سولفید روی

توضیحات

لنزهای تخت-کوژ سولفید روی (ZnS)

معرفی محصول:

سولفید روی (ZnS) یک ماده نیمه‌هادی گروه II-VI با باند پهن (3.72 الکترون‌ولت) است که عبور نوری بالایی در محدوده‌های طیفی زیر دارد:

• مادون قرمز نزدیک (1-3 میکرومتر)

• مادون قرمز میانی (3-5 میکرومتر)

• مادون قرمز دور (8-12 میکرومتر)

این ماده با خواص مکانیکی و حرارتی متعادل و پایداری شیمیایی مناسب، یکی از مواد مهم عملکردی در حوزه اپتوالکترونیک محسوب می‌شود. کاربردهای اصلی آن شامل ساخت یکسوکننده‌ها، لنزهای مادون قرمز و پنجره‌های مادون قرمز است.

مشخصات لنزهای تخت-کوژ:

لنزهای تخت-کوژ (یک سطح صاف و یک سطح محدب) از نوع لنزهای مثبت هستند که در سیستم‌های نوری برای موارد زیر استفاده می‌شوند:

• گسترش پرتو

• تشکیل تصویر

• موازی‌سازی پرتو

• کانونی‌سازی

• کاهش اندازه پرتو یا بزرگنمایی تصویر

این لنزها دارای فاصله کانونی مثبت هستند.

قابلیت‌های تولیدی شرکت ما:

• تولید لنزهای تخت-کوژ ZnS با قطر 2 تا 300 میلی‌متر

• ضخامت 0.12 تا 60 میلی‌متر

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

فرآیندهای پرداخت:

1. پرداخت با دیسک ژله‌ای

2. پرداخت سرعت بالا

3. پرداخت حلقوی

4. پرداخت CNC

تجهیزات کنترل کیفیت:

• اینترفرومتر ZYGO

• میکروسکوپ نیروی اتمی (AFM)

• اکسنتری‌سنج بازتابی و عبوری

• گونیومتر 15 ثانیه‌ای

• سیستم مرکزبندی UV ژل

• ضخامت‌سنج لیزری غیرتماسی

• تصویربردار دو بعدی

• سنجش‌گر قطر کره

گزینه‌های پوشش دهی:

• MgF₂

• پوشش ضدبازتاب UV (UV-AR)

• پوشش ضدبازتاب UV-VIS

• پوشش ضدبازتاب VIS-EXT

• پوشش ضدبازتاب VIS-NIR

• پوشش ضدبازتاب NIR I

• پوشش ضدبازتاب NIR II

• پوشش ضدبازتاب Telecom-NIR

• پوشش ضدبازتاب SWIR

• پوشش ضدبازتاب YAG-BBAR

این لنزها با دقت بالا و کیفیت عالی برای کاربردهای حساس اپتیکی تولید می‌شوند.

• معرفی محصولات

لنزهای تخت-کوژ سولفید روی (ZnS) تولید شده به روش CVD

مقدمه:
سولفید روی تولید شده به روش رسوب شیمیایی بخار (CVD ZnS) یکی از مهمترین مواد مورد استفاده در ساخت پنجره‌های مادون قرمز طول موج بلند (LWIR) محسوب می‌شود. این ماده کاربردهای گسترده‌ای در ساخت:

• پنجره‌های مادون قرمز

• یکسوکننده‌ها (Rectifiers)

• قطعات اپتیکی مادون قرمز دارد.

توانایی‌های تولیدی شرکت ما:
شرکت ما قادر به تولید لنزهای تخت-کوژ از جنس ZnS با مشخصات زیر می‌باشد:

• طیف گسترده‌ای از ابعاد مختلف

• فواصل کانونی متنوع

• دقت اپتیکی بالا

• کیفیت سطح عالی

این لنزها با استفاده از پیشرفته‌ترین تکنیک‌های تولید و کنترل کیفیت ساخته می‌شوند تا نیازهای دقیق‌ترین کاربردهای اپتیکی را برآورده سازند.

ویژگی‌های کلیدی:

• عبوردهی عالی در محدوده مادون قرمز

• مقاومت حرارتی و مکانیکی مناسب

• قابلیت پوشش‌دهی با انواع پوشش‌های ضد بازتاب

• تولید در ابعاد سفارشی با دقت بالا

لنزهای تولیدی ما برای استفاده در سیستم‌های تصویربرداری حرارتی، لیزرها و کاربردهای نظامی و صنعتی مناسب می‌باشند.

لنز تخت-کوژ (Plano-Convex Lens)

ویژگی‌ها و کاربردها:
لنز تخت-کوژ نوعی لنز مثبت با یک سطح صاف و یک سطح محدب است که دارای فاصله کانونی مثبت می‌باشد. این لنزها در سیستم‌های اپتیکی برای کاربردهای متنوعی مورد استفاده قرار می‌گیرند، از جمله:

• گسترش پرتو نور (Beam Expansion)

• تشکیل تصویر (Image Formation)

• موازی‌سازی پرتو (Beam Collimation)

• کانونی‌سازی (Focus Collimation)

• تنظیم نقطه‌ای پرتو (Beam Collimation Point Source)

• کاهش اندازه پرتو (Beam Reduction)

• کاهش فاصله کانونی (Focal Length Reduction)

• بزرگنمایی تصویر (Image Magnification)

پارامترهای مهم در انتخاب لنز تخت-کوژ:

1. ابعاد (Size): اندازه فیزیکی لنز

2. فاصله کانونی (Focal Length): فاصله بین لنز و نقطه کانونی

3. طول موج طراحی (Design Wavelength): طول موج بهینه برای عملکرد لنز

4. پرداخت سطح (Finish): کیفیت سطح لنز

5. دقت سطح (Face Accuracy): میزان انحراف از سطح ایده‌آل

6. خروج از مرکزیت (Eccentricity): میزان انحراف محور اپتیکی از محور مکانیکی

7. جنس ماده پایه (Substrate Material): ماده تشکیل‌دهنده لنز (مانند شیشه، ZnS، Ge و …)

8. سایر ویژگی‌ها (Other Attributes): پوشش‌های ضد بازتاب، مقاومت حرارتی و …

نکته انتخاب:
با توجه به کاربرد خاص مورد نظر می‌توان لنز تخت-کوژ با پارامترهای مناسب را انتخاب نمود. برای مثال، در کاربردهای مادون قرمز از مواد خاصی مانند ZnS یا Ge استفاده می‌شود، در حالی که برای محدوده مرئی معمولاً از شیشه‌های اپتیکی مرسوم بهره می‌برند.

کریستال سولفید روی (ZnS)

ویژگی‌های کلی:
سولفید روی با فرمول شیمیایی ZnS یک کریستال نسبتاً پایدار است که دارای بویی کمی تند می‌باشد. این ماده به عنوان یکی از مهم‌ترین مواد پنجره‌ای در محدوده مادون قرمز شناخته می‌شود.

روش تولید:
کریستال‌های سولفید روی با ابعاد بزرگ و عبوردهی نوری بالا از طریق روش رسوب شیمیایی بخار (Chemical Vapor Deposition – CVD) قابل تولید هستند.

خصوصیات فنی:

1. پایداری شیمیایی: ساختار کریستالی پایدار در شرایط محیطی معمول

2. ویژگی‌های اپتیکی: عبوردهی بالا در محدوده مادون قرمز

3. قابلیت‌های تولید: امکان ساخت نمونه‌های با ابعاد بزرگ با کیفیت یکنواخت

کاربردهای اصلی:

• ساخت پنجره‌های اپتیکی مادون قرمز

• تولید لنزها و اجزای سیستم‌های تصویربرداری حرارتی

• کاربرد در سیستم‌های لیزری مادون قرمز

• استفاده در طیف‌سنجی مادون قرمز

ملاحظات فنی:
روش CVD امکان تولید کریستال‌هایی با کیفیت اپتیکی بالا و یکنواختی مناسب را فراهم می‌کند که برای کاربردهای حساس اپتیکی-مادون قرمز ضروری است.

ویژگی‌های سولفید روی تولید شده به روش CVD (رسوب شیمیایی بخار):

سولفید روی (ZnS) تولید شده به روش CVD دارای مشخصات منحصر به فرد زیر است:

1. خلوص بالا: دارای درجه خلوص بسیار مناسب برای کاربردهای اپتیکی دقیق

2. نامحلول در آب: مقاومت عالی در برابر رطوبت و محیط‌های مرطوب

3. چگالی متوسط: تعادل مناسب بین وزن و استحکام مکانیکی

4. قابلیت ماشین‌کاری آسان: امکان پرداخت و شکل‌دهی با دقت بالا

مزایای مکانیکی:

• سختی بالا (در مقایسه با مواد مشابه)

• استحکام شکست دو برابری نسبت به سلنید روی (ZnSe)

• مقاومت استثنایی در برابر شرایط محیطی سخت

کاربردهای نظامی و هوافضایی:
این ماده گزینه ایده‌آلی برای ساخت:

1. مخروط‌های دماغه موشک‌ها (Missile Fairings): به دلیل مقاومت در برابر حرارت و فشارهای آیرودینامیکی

2. پنجره‌های مادون قرمز هواپیماها: با توجه به عبوردهی عالی در محدوده IR و مقاومت در برابر شرایط پرواز

نکته فنی: ترکیب خواص مکانیکی مطلوب با ویژگی‌های اپتیکی برتر، این ماده را به گزینه‌ای بی‌نظیر برای کاربردهای حساس نظامی و هوافضایی تبدیل کرده است.

پوشش‌های اپتیکی (Optical Coatings)

تعریف و فرآیند:
پوشش‌دهی اپتیکی به فرآیند اعمال لایه‌های نازک از مواد دی‌الکتریک یا فلزی بر روی سطح زیرلایه به روش‌های فیزیکی یا شیمیایی اطلاق می‌شود. این فرآیند با اهداف زیر انجام می‌گیرد:

• تغییر ویژگی‌های بازتاب و عبور سطح ماده

• کاهش یا افزایش بازتاب نور

• تفکیک پرتو (Beam Splitting)

• جداسازی رنگی (Color Separation)

• فیلتراسیون نوری (Light Filtering)

• کنترل پلاریزاسیون (Polarization)

انواع پوشش‌های قابل ارائه:

1. پوشش‌های ضد بازتاب (Anti-Reflective Coatings):

   • پوشش‌های باند پهن برای محدوده‌های مختلف طیفی:

     • فرابنفش (UV)

     • مرئی (Visible)

     • مادون قرمز نزدیک (NIR)

     • مادون قرمز میانی (Mid-IR)

2. پوشش‌های بازتاب‌بالا (High-Reflective Coatings)

3. پوشش‌های طیفی (Spectral Coatings)

4. پوشش‌های فلزی (Metallic Coatings)

کاربردهای تخصصی:
این پوشش‌ها در طراحی و تولید:

• سیستم‌های لیزر

• تجهیزات تصویربرداری

• سیستم‌های طیف‌سنجی

• قطعات اپتیکی دقیق
  کاربردهای حیاتی دارند.

توجه: انتخاب نوع پوشش باید با توجه به طول موج کاری، زاویه تابش و شرایط محیطی انجام پذیرد.

• اطلاعات فنی

●

عبوردهی نوری (Transmittance) سولفید روی تولید شده به روش CVD استاندارد

شرایط آزمایش:

• دمای محیط: (20±3)°C

• محدوده طیفی مورد بررسی: 3 تا 10 میکرومتر

مشخصات منحنی عبوردهی:

1. در محدوده 8 تا 10 میکرومتر:

   • میزان عبوردهی نباید کمتر از 70% باشد

   • این مشخصه تضمین کننده عملکرد مناسب ماده در کاربردهای مادون قرمز دور است

2. در محدوده 3 تا 10 میکرومتر:

   • منحنی عبوردهی باید بدون هیچ گونه قله جذب اضافی باشد

   • تنها استثناء مجاز، وجود یک قله جذب در حدود 6 میکرومتر می‌باشد

ملاحظات فنی:

• شکل منحنی عبوردهی نشان دهنده خلوص ماده و کیفیت فرآیند تولید است

• قله جذب در 6 میکرومتر مربوط به ویژگی‌های ذاتی ساختار کریستالی ZnS می‌باشد

• عبوردهی بالای 70% در محدوده 8-10 میکرومتر، این ماده را برای کاربردهای پنجره‌های حرارتی مناسب می‌سازد

نکته کنترل کیفیت:
این مشخصات تضمین می‌کند که ماده تولید شده دارای کیفیت اپتیکی مناسب برای کاربردهای نظامی، هوافضایی و سیستم‌های تصویربرداری حرارتی می‌باشد.

منحنی‌های عبوردهی سولفید روی چندطیفی (Multispectral CVD ZnS)

داده‌های عبوردهی در دمای (20±3)°C:

1. در طول موج 1064 نانومتر:

   • عبوردهی نوری ≥ 70%

2. در محدوده طیفی 3 تا 5 میکرومتر:

   • عبوردهی نوری ≥ 69%

   • منحنی عبوردهی کاملاً هموار و بدون هیچ قله جذب قابل مشاهده

3. در محدوده طیفی 8 تا 10 میکرومتر:

   • عبوردهی نوری ≥ 70%

ویژگی‌های کلیدی:

• عملکرد چندطیفی عالی در محدوده‌های نوری مختلف

• عبوردهی بالا و پایدار در طول موج‌های کلیدی

• کیفیت اپتیکی ممتاز با منحنی‌های عبور هموار

• مناسب برای کاربردهای پیشرفته اپتوالکترونیکی

ملاحظات فنی:
این مشخصات عبوردهی، سولفید روی چندطیفی را به گزینه‌ای ایده‌ال برای کاربردهای زیر تبدیل می‌کند:

• سیستم‌های لیزر (1064 نانومتر)

• تصویربرداری حرارتی (3-5 میکرومتر)

• سنجش از دور و سیستم‌های نظارتی (8-10 میکرومتر)

تضمین کیفیت:
کلیه محصولات با دستگاه‌های طیف‌سنجی دقیق و در شرایط استاندارد دمایی آزمایش می‌شوند تا انطباق کامل با مشخصات فنی تضمین گردد.

ضریب شکست سولفید روی تولید شده به روش CVD

مقادیر ضریب شکست برای سولفید روی CVD باید مطابق با جدول زیر باشد:

ملاحظات فنی:

1. مقادیر جدول در دمای استاندارد (20±3)°C معتبر می‌باشند

2. ضریب شکست با دقت ±0.01 اندازه‌گیری شده است

3. تغییرات ضریب شکست در محدوده‌های بین طول موج‌های جدول به صورت خطی در نظر گرفته می‌شود

اهمیت این مشخصات:

• طراحی دقیق سیستم‌های اپتیکی

• محاسبه صحیح زوایای شکست و بازتاب

• امکان شبیه‌سازی دقیق رفتار نوری سیستم

کلیه محصولات قبل از عرضه با روش‌های تداخل‌سنجی دقیق مورد آزمایش قرار می‌گیرند تا انطباق با این مقادیر تضمین گردد.

خصوصیات فنی سولفید روی تولید شده به روش CVD

1. ناهمگنی ضریب شکست:

• در مورد سولفید روی چندطیفی (Multispectral) CVD:

  • مقدار ناهمگنی ضریب شکست در طول موج 632.8 نانومتر (0.6328 μm) باید کمتر از ‎4×10^-5 باشد

  • این پارامتر نشان‌دهنده یکنواختی بالای ساختار کریستالی ماده است

2. استانداردهای مقاومت خمشی:

• برای سولفید روی CVD استاندارد:

  • مقاومت خمشی باید بیشتر از 100 مگاپاسکال (MPa) باشد)

• برای سولفید روی چندطیفی CVD:

  • مقاومت خمشی باید بیشتر از [مقدار مربوطه] باشد (مقدار دقیق نیاز به تکمیل دارد)

ملاحظات آزمایشگاهی:

• کلیه اندازه‌گیری‌های ناهمگنی ضریب شکست با استفاده از تداخل‌سنجی لیزر هلیوم-نئون (632.8 نانومتر) انجام می‌شود

• آزمایش‌های مقاومت خمشی مطابق با استانداردهای ASTM انجام می‌گیرد

اهمیت این پارامترها:

• ناهمگنی کم ضریب شکست برای کاربردهای اپتیکی دقیق ضروری است

• مقاومت خمشی بالا نشان‌دهنده استحکام مکانیکی مناسب برای کاربردهای عملیاتی سنگین است

توجه: مقدار مقاومت خمشی برای نوع چندطیفی نیاز به تکمیل دارد.

مواد اپتیکی و ویژگی‌های کلیدی آنها

1. شیشه اپتیکی N-BK7:

• پرکاربردترین شیشه اپتیکی برای تولید قطعات باکیفیت

• عبوردهی عالی در محدوده مرئی تا مادون قرمز نزدیک (350-2000 نانومتر)

• کاربرد گسترده در تلسکوپ‌ها و سیستم‌های لیزری

• گزینه اقتصادی زمانی که مزایای سیلیکای ذوب شده UV مورد نیاز نیست

2. سیلیکای ذوب شده UV:

• عبوردهی بالا از UV تا مادون قرمز نزدیک (185-2100 نانومتر)

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

• مناسب برای لیزرهای پرتوان و کاربردهای تصویربرداری دقیق

3. فلورید کلسیم (CaF2):

• عبوردهی بالا در محدوده 180 نانومتر تا 8 میکرومتر

• ضریب شکست پایین

• کاربرد در طیف‌سنج‌ها، تصویربرداری حرارتی و لیزرهای اگزایمر

• مقاومت بالا در برابر آسیب‌های لیزری

4. فلورید باریم (BaF2):

• محدوده عبوردهی گسترده (200 نانومتر تا 11 میکرومتر)

• مقاوم در برابر تابش‌های پرانرژی

• خاصیت سینتیلاسیون عالی

• محدودیت: مقاومت کم در برابر رطوبت (استفاده تا 500°C در محیط مرطوب، 800°C در محیط خشک)

• ملاحظات ایمنی: نیاز به استفاده از دستکش هنگام کار

5. فلورید منیزیم (MgF2):

• مناسب برای محدوده 200 نانومتر تا 6 میکرومتر

• مقاومت بالا در برابر:

  • خوردگی شیمیایی

  • آسیب لیزری

  • شوک مکانیکی و حرارتی

• سختی موس: 415

• ضریب شکست: 1.38

6. سلنید روی (ZnSe):

• عبوردهی بالا در 600 نانومتر تا 16 میکرومتر

• مناسب برای:

  • تصویربرداری حرارتی

  • سیستم‌های پزشکی

  • لیزرهای CO2 پرتوان

• ملاحظات:

  • ماده نرم (سختی موس 120)

  • نیاز به مراقبت ویژه در حمل و نگهداری

7. سیلیکون (Si):

• مناسب برای محدوده 1.2 تا 8 میکرومتر

• مزایا:

  • چگالی پایین

  • سختی بالا (موس 1150)

• محدودیت: جذب بالا در 9 میکرومتر

8. ژرمانیم (Ge):

• محدوده کاری: 2 تا 16 میکرومتر

• ویژگی‌ها:

  • ضریب شکست بالا

  • ابیراهی رنگی کم

• محدودیت‌ها:

  • حساسیت دمایی (کاربرد تا 100°C)

  • چگالی بالا (5.33 گرم بر سانتیمتر مکعب)

• کاربردها:

  • تصویربرداری حرارتی

  • سیستم‌های FLIR

9. سولفید روی CVD (ZnS):

• تنها ماده اپتیکی (پس از الماس) با پوشش طیفی کامل از مرئی تا مادون قرمز طول موج بلند (LWIR)

• کاربردهای پیشرفته:

  • پنجره‌های “تری-اپتیکال”

  • پنجره‌های ترکیبی لیزر مادون قرمز نزدیک/دو رنگ مادون قرمز

• ماده کلیدی برای پنجره‌های LWIR

هر یک از این مواد با توجه به ویژگی‌های منحصر به فرد خود در کاربردهای اپتیکی خاص مورد استفاده قرار می‌گیرند. انتخاب ماده مناسب به پارامترهای طراحی سیستم از جمله محدوده طیفی مورد نیاز، شرایط محیطی و الزامات مکانیکی بستگی دارد.