لنزهای مسطح-کوژ از جنس فلوراید کلسیم

توضیحات

لنزهای مسطح-کوژ فلوراید کلسیم (CaF₂)

ویژگی‌های فنی و کاربردها:

لنزهای مسطح-کوژ ساخته شده از فلوراید کلسیم با دارا بودن ویژگی‌های منحصر به فرد، کاربردهای گسترده‌ای در سیستم‌های اپتیکی پیشرفته دارند:

مشخصات کلیدی:

• سختی بالا و مقاومت عالی در برابر شوک‌های مکانیکی و حرارتی

• عبوردهی مطلوب در محدوده‌های فرابنفش، مرئی و مادون قرمز

• خواص نوری برجسته در محدوده فرابنفش

• ضریب فلورسانس پایین و عبوردهی بالا

• مناسب برای سیستم‌های با انرژی بالا

کاربردهای اصلی:

• سیستم‌های لیزر فرابنفش

• اپتیک مادون قرمز و فرابنفش

• آشکارسازهای پرانرژی

• فوتودتکتورهای UV

• سیستم‌های نوری فرابنفش

عملکرد اپتیکی:
لنزهای مسطح-کوژ CaF₂ با داشتن یک سطح صاف و یک سطح کوژ:

• برای گسترش پرتو، تشکیل تصویر و کولیماسیون پرتو استفاده می‌شوند

• دارای فاصله کانونی مثبت هستند

• در کاربردهای کاهش اندازه پرتو، کاهش فاصله کانونی و بزرگنمایی تصویر کاربرد دارند

توانایی‌های تولیدی UM OPTICS:

• تولید با قطرهای 2 تا 300 میلی‌متر

• تجهیزات پیشرفته پردازش و آزمایش:

  • دستگاه تراش الماس تک‌نقطه‌ای فوق دقیق

  • پروفایلومتر

  • اینترفرومتر کروی/مسطح ZYGO

  • اینترفرومتر Fuji

  • اسپکتروفتومتر

  • دستگاه اندازه‌گیری مرکزگریزی

  • گونیومتر

کنترل کیفیت:

• بازرسی دقیق تمام پارامترهای اپتیکی

• تضمین کیفیت سطح (صافی سطح تا λ/10)

• دقت ابعادی بالا (±0.01mm)

• آزمایش‌های عملکردی کامل

 

 

• معرفی محصولات

لنزهای مسطح-کوژ فلوراید کلسیم (CaF₂) – مشخصات فنی و کاربردها

محدوده طیف عبوری:
این لنزها محدوده انتقال طیفی گسترده‌ای از ۱۳۰ نانومتر تا ۱۰ میکرومتر را پوشش می‌دهند که آنها را برای کاربردهای متنوع اپتیکی مناسب می‌سازد.

ویژگی‌های فیزیکی و نوری:

• سختی بالا: مقاومت مکانیکی عالی در برابر تنش‌ها

• مقاومت حرارتی: تحمل شوک‌های حرارتی شدید

• عبوردهی مطلوب: در محدوده‌های UV، مرئی و مادون قرمز

• خواص نوری برجسته در UV: عملکرد استثنایی در ناحیه قطع UV

• فلورسانس پایین: حداقل تداخل نوری در سیستم‌های حساس

کاربردهای تخصصی:
۱. سیستم‌های لیزری:

• لیزرهای فرابنفش

• سیستم‌های پرانرژی

۲. اپتیک پیشرفته:

• اپتیک مادون قرمز

• اپتیک فرابنفش

• آشکارسازهای UV

عملکرد اپتیکی:

• تمرکز نور به یک نقطه واحد

• مناسب برای کولیمه کردن نور موازی یا منابع نقطه‌ای

• قابلیت استفاده ترکیبی با سایر لنزها برای:

  • شکل‌دهی پرتو

  • کولیماسیون پرتو

  • گسترش یا کاهش پرتو

توانایی‌های تولیدی UM OPTICS:

• ارائه در ابعاد و فواصل کانونی متنوع

• دقت اپتیکی بالا (λ/10)

• کیفیت سطح عالی (60-40 scratch-dig)

• امکان تولید سفارشی با مشخصات دقیق

 

لنزهای مسطح-کوژ و کاربردهای اپتیکی آنها

تعریف و ویژگی‌های ساختاری:
لنز مسطح-کوژ نوعی لنز همگرا (مثبت) است که دارای:

• یک سطح کوژ (محدب)

• یک سطح تخت (مسطح)

• فاصله کانونی مثبت

کاربردهای اصلی:
۱. سیستم‌های اپتیکی:

• گسترش پرتو (Beam expansion)

• تشکیل تصویر (Image formation)

• کولیماسیون پرتو (Beam collimation)

• کانونی‌سازی (Focus collimation)

۲. کاربردهای تخصصی:

• کاهش اندازه پرتو (Beam reduction)

• کاهش فاصله کانونی (Focal length reduction)

• بزرگنمایی تصویر (Image magnification)

پارامترهای فنی مهم:
۱. ابعاد فیزیکی:

• قطر لنز

• ضخامت مرکزی

• شعاع انحنای سطح کوژ

۲. مشخصات اپتیکی:

• فاصله کانونی

• طول موج طراحی (Design wavelength)

• کیفیت پرداخت سطح (Surface finish)

۳. دقت ساخت:

• صحت سطح (Face accuracy)

• مرکزگریزی (Eccentricity)

• جنس ماده زیرلایه (Substrate material)

راهنمای انتخاب:

• انتخاب پارامترهای مناسب بر اساس کاربرد خاص

• توجه به محدوده طول موج کاری سیستم

• در نظر گرفتن الزامات دقت اپتیکی

• انتخاب جنس ماده بر اساس شرایط محیطی

ملاحظات طراحی:

• سطح کوژ باید در جهت پرتو موازی قرار گیرد

• برای حداقل ابیراهی در کاربردهای تصویربرداری

• امکان استفاده در ترکیب با سایر المان‌های اپتیکی

فلوراید کلسیم (CaF₂) – کریستال نوری طبیعی با کاربردهای صنعتی

ویژگی‌های فیزیکی و شیمیایی:

• ساختار بلوری: مکعبی بیرنگ

• حلالیت: نامحلول در آب

• حالت طبیعی: یکی از معدود کریستال‌های طبیعی موجود در طبیعت

خواص اپتیکی ممتاز:
۱. محدوده عبور گسترده:

• پوشش طیفی وسیع از UV تا IR

۲. عبوردهی بالا:

• حداقل تلفات نوری در محدوده کاری

۳. ضریب شکست پایین:

• کاهش بازتاب سطحی

• کارایی بالا در سیستم‌های چندعدسی

۴. پاشندگی نسبی بالا:

• کنترل بهتر ابیراهی‌های رنگی

• مناسب برای کاربردهای طیف‌نگاری

کاربردهای صنعتی مهم:

• ساخت المان‌های اپتیکی در سیستم‌های لیزری

• تولید عدسی‌ها و منشورهای دقیق

• کاربرد در طیف‌سنجی پیشرفته

• استفاده در سیستم‌های تصویربرداری UV و IR

مزایای کلیدی نسبت به مواد مصنوعی:

• پایداری حرارتی عالی

• مقاومت مکانیکی بالا

• حداقل جذب در محدوده UV

• طول عمر عملیاتی طولانی

این کریستال طبیعی به دلیل ترکیب بی‌نظیر خواص فیزیکی و اپتیکی، جایگاه ویژه‌ای در صنایع اپتیکی پیشرفته دارد. کارایی بالا در کنار پایداری بلندمدت، CaF₂ را به ماده‌ای ایده‌آل برای کاربردهای حساس تبدیل کرده است.

 

کریستال های فلوراید کلسیم (CaF₂) و کاربردهای پیشرفته اپتیکی

محدوده کاری وسیع:
کریستال های CaF₂ به دلیل خواص نوری منحصر به فرد، کاربردهای گسترده‌ای از فرابنفش خلأ تا میانه مادون قرمز دارند:

• پنجره‌های اپتیکی

• عدسی‌ها

• منشورها

• تقسیم‌کننده‌های پرتو

• زیرلایه‌های اپتیکی

ویژگی‌های کلیدی:

• عبوردهی بسیار بالا: به ویژه در ناحیه فرابنفش عمیق

• آستانه تحمل بالا در برابر لیزر: مناسب برای سیستم‌های پرتوان

• مقاومت در برابر تابش: کاربرد در محیط‌های پرتویی

• مقاومت شیمیایی: مقاوم در برابر ازون و فلوئور

• صرفه اقتصادی: هزینه تولید مناسب نسبت به کارایی بالا

کاربردهای تخصصی:
۱. لیزرهای اگزایمر در ناحیه فرابنفش خلأ:

• استفاده از کریستال‌های تک‌بلور با خلوص بالا

• عملکرد مطلوب در شرایط سخت کاری

۲. لیزرهای مونوکسید کربن و لیزرهای شیمیایی:

• استفاده از تک‌بلورها یا کریستال‌های آهنگری شده

• پایداری حرارتی و مکانیکی عالی

مزیت‌های رقابتی:

• عملکرد بی‌نظیر در ناحیه فرابنفش

• ترکیب استثنایی از خواص نوری و مکانیکی

• طول عمر عملیاتی طولانی

• هزینه نگهداری پایین

کاربردهای نوین:

• سیستم‌های لیتوگرافی پیشرفته

• طیف‌سنجی فرابنفش

• آشکارسازهای پرانرژی

• سیستم‌های تصویربرداری پزشکی

این کریستال‌ها به دلیل برخورداری از این ویژگی‌های منحصر به فرد، جایگاه ویژه‌ای در صنایع اپتیکی پیشرفته و سیستم‌های لیزری پرتوان پیدا کرده‌اند. ترکیب خواص نوری عالی با مقاومت محیطی بالا و هزینه مقرون به صرفه، CaF₂ را به ماده‌ای کلیدی در بسیاری از کاربردهای تخصصی تبدیل کرده است

 

پوشش‌های اپتیکی و کاربردهای تخصصی

تعریف پوشش اپتیکی:
پوشش‌دهی فرآیند اعمال لایه‌های نازک شفاف الکترولیتی یا فلزی بر روی سطح زیرلایه‌های اپتیکی است که به روش‌های فیزیکی یا شیمیایی انجام می‌شود. این فرآیند با دقت نانومتری صورت گرفته و امکان کنترل دقیق خواص نوری سطح را فراهم می‌کند.

اهداف اصلی پوشش‌دهی:

• تنظیم ضریب بازتاب سطح (از 0.1% تا بیش از 99%)

• کنترل دقیق میزان عبور نور

• ایجاد قابلیت تفکیک پرتو با دقت زاویه‌ای بالا

• امکان تفکیک طیفی با قدرت تفکیک مناسب

• فیلتراسیون انتخابی طول موج‌های خاص

• ایجاد پلاریزاسیون خطی یا دایروی

انواع پوشش‌های تخصصی قابل ارائه:

1. پوشش‌های ضد بازتاب (AR):

   • کاهش بازتاب سطح به کمتر از 0.5%

   • افزایش عبور نور تا 99.5%

   • کاهش تلفات نوری در سیستم‌های چندعدسی

2. پوشش‌های بازتاب بالا (HR):

   • بازتاب بیش از 99.5% در طول موج‌های مشخص

   • پایداری حرارتی عالی

   • مناسب برای کاربردهای لیزر پرتوان

3. پوشش‌های طیفی (Spectral):

   • عبور انتخابی در باندهای مشخص

   • شیب قطع تند (Sharp Cut-on/off)

   • مناسب برای فیلترهای نوری

4. پوشش‌های فلزی (Metallic):

   • بازتاب یکنواخت در محدوده وسیع

   • پایداری محیطی بالا

   • مقاوم در برابر شرایط سخت عملیاتی

پوشش‌های ضد بازتاب پهن‌باند:

• محدوده فرابنفش (185-400nm) با عبوردهی >98%

• طیف مرئی (400-700nm) با بازتاب <0.25%

• فروسرخ نزدیک (700-1100nm) با یکنواختی ±1%

• فروسرخ میانی (3-5μm) با پایداری حرارتی عالی

تمامی پوشش‌ها با استفاده از پیشرفته‌ترین فناوری‌های لایه‌گذاری شامل تبخیر حرارتی (Thermal Evaporation) و کندوپاش (Sputtering) تولید شده و کیفیت آنها با اسپکتروفتومترهای دقیق مورد بررسی قرار می‌گیرد. ضخامت هر لایه با دقت ±1nm کنترل شده و عملکرد نهایی مطابق با استانداردهای بین‌المللی تضمین می‌شود.

 

 

• اطلاعات فنی

درجه‌بندی کریستال‌های اپتیکی و مشخصات فنی

درجه VIR (مرئی تا مادون قرمز):

• ابعاد معمول: قطر 80-100mm، ضخامت 180mm

• حداکثر اندازه: قطر 400mm، ضخامت 60mm

• محدوده طول موج: 400nm تا 7.6μm

• ساختار کریستالی: تک‌بلور، نیمه‌بلور، چندبلور

• عبور داخلی: >99% (نمونه 10mm)

• دوگانگی تنش: 1-30nm/cm@633nm

• یکنواختی نوری: 3-50ppm@633nm

• تست نور سبز (25-125mW): بدون ناخالصی بصری

درجه UR (فرابنفش):

• محدوده طول موج: 200-400nm

• ساختار کریستالی: تک‌بلور با امکان نیمه‌بلور

• جذب ناخالصی‌ها: عدم جذب در 205nm، جذب ≤0.2% در 306nm±5nm

• سایر مشخصات مشابه درجه VIR

درجه VUV (فرابنفش خلأ):

• محدوده طول موج: 130-200nm

• ساختار: تک‌بلور

• عبوردهی: >50%@130nm، >80%@160nm، >85%@200nm

• دوگانگی تنش: 1-20nm/cm

• یکنواختی: 1-15ppm

درجه IC Tool (ابزارهای نیمه‌هادی):

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

• ساختار: تک‌بلور

• عبور داخلی: >99.4%@157nm تا >99.8%@355nm

• عدم جذب در 205nm و 306nm

• دوگانگی تنش: 2-10nm/cm

درجه IC Laser (لیزرهای نیمه‌هادی):

• مشخصات مشابه درجه IC Tool

• آستانه تحمل لیزر: ~7J/cm²@193nm

درجه Raman (طیف‌سنجی رامان):

• محدوده گسترده: 130nm-7.6μm

• ساختار: تک‌بلور

• عدم فلورسانس

• عبوردهی بالا در محدوده VUV

• عدم جذب در 205nm و 306nm

تمامی درجه‌ها تحت تست نور سبز با توان 25-125mW قرار می‌گیرند و باید فاقد ستون نور قابل مشاهده، حباب و ذرات پراکنده باشند. این مشخصات تضمین کننده کیفیت مطلوب برای کاربردهای تخصصی در سیستم‌های اپتیکی پیشرفته می‌باشد.

 

آزمون عبور نور (Transmittance Test)

تجهیزات آزمایشگاهی:

• اسپکتروفتومتر UV-Vis

ویژگی‌های نمونه‌های آزمایشی:

• کریستال‌های فلوراید کلسیم بدون پراکندگی نور

• قطر نمونه: حداقل 20 میلی‌متر

• ضخامت نمونه: حداقل 3 میلی‌متر

• کیفیت سطح پرداخت شده: استاندارد 80/50

درجه کیفی:

• درجه IR (مادون قرمز)

نتایج آزمون عبور نور:

1. محدوده 400 نانومتر و بالاتر:

   • میزان عبور نور بیش از 93%

2. محدوده 200 تا 400 نانومتر:

   • امکان وجود پیک‌های جذب در:

     • طول موج 205 نانومتر

     • طول موج 306 نانومتر

   • منحنی عبور نور ممکن است نوساناتی در این نواحی نشان دهد

ملاحظات فنی:

• کیفیت سطح پرداخت شده (80/50) تأثیر مستقیم بر نتایج آزمایش دارد

• پیک‌های جذب مشاهده شده در محدوده UV ویژگی طبیعی کریستال‌های با این درجه کیفی است

• نتایج آزمایش برای نمونه‌هایی با مشخصات ذکر شده معتبر می‌باشد

 

تک‌بلور (Monocrystalline)

ویژگی‌های ظاهری و ساختاری:

در بررسی چشمی نمونه‌های تک‌بلور تحت نور روز طبیعی، موارد زیر مشاهده می‌شود:

• عدم وجود مرز دانه (Grain Boundaries): هیچ مرز دانه‌ای در سطح کریستال قابل مشاهده نیست

• یکنواختی سطح: فاقد هرگونه نوار یا خطوط بافت‌دار (Wicker-like stripes)

مشخصات فنی تک‌بلورها:

1. ساختار همگن: یکپارچگی کامل در مقیاس ماکروسکوپی

2. کیفیت اپتیکی: عاری از هرگونه ناهمگنی ساختاری قابل مشاهده

3. صافی سطح: یکنواختی کامل بدون نقص‌های ظاهری

اهمیت در کاربردهای اپتیکی:

• مناسب برای سیستم‌های اپتیکی با کارایی بالا

• کاهش تلفات نوری در عبور پرتو

• بهبود کیفیت تصویر در سیستم‌های تصویربرداری

• کاربرد در لیزرها و سیستم‌های نوری دقیق

ملاحظات کنترل کیفی:

• بررسی چشمی تحت نور طبیعی روز معیار اولیه کیفیت است

• تست‌های تکمیلی برای تأیید ساختار تک‌بلوری ضروری است

• مناسب برای کاربردهای حساس به ناهمگنی‌های ساختاری

این ویژگی‌ها تضمین‌کننده کیفیت مطلوب برای کاربردهای پیشرفته اپتیکی و لیزری می‌باشد.

 

ساختار نیمه‌بلور (Sub-crystal)

ویژگی‌های ظاهری:
در بررسی چشمی نمونه‌های نیمه‌بلور تحت نور طبیعی روز، موارد زیر قابل مشاهده است:

• وجود نوارهای بیدی شکل (Willow Stripes) روی سطح کریستال

• محدوده نوارها: کمتر از 1/6 قطر انتهایی نمونه

پس از پرداخت سطحی:

• نوارهای بیدی شکل کاملاً محو می‌شوند

• سطح یکدست و عاری از ناهمواری‌های بصری می‌گردد

مشخصات فنی:

1. ساختار کریستالی: نیمه‌بلور با درجه‌ای از ناهمگنی

2. محدودیت عیوب سطحی: حداکثر 16.7% سطح مقطع

3. قابلیت پرداخت: امکان حذف کامل ناهمواری‌ها

کاربردهای مناسب:

• سیستم‌های اپتیکی نیمه‌حساس

• کاربردهای صنعتی با نیازمندی‌های متوسط

• مواردی که هزینه تولید عامل مهمی است

ملاحظات کیفی:

• کیفیت نوری پس از پرداخت سطحی بهبود می‌یابد

• مناسب برای کاربردهای غیرحساس به ناهمگنی‌های جزیی

• نیاز به کنترل دقیق فرآیند پرداخت دارد

این ساختار با توجه به قیمت مناسب و قابلیت پرداخت سطحی، گزینه اقتصادی برای بسیاری از کاربردهای صنعتی محسوب می‌شود.

 

ساختار چندبلور (Polycrystalline)

ویژگی‌های ظاهری:
در بررسی چشمی نمونه‌های چندبلور تحت نور طبیعی روز، مشخصات زیر مشاهده می‌شود:

• وجود خطوط مرزی نفوذی (Penetrating Crystal Boundary Lines) در سطح کریستال

• اختلاف واضح در میزان روشنایی دو طرف خطوط مرزی

مشخصات فنی:

1. ساختار کریستالی:

   • چندبلوری با مرزدانه‌های مشخص

   • جهت‌گیری‌های کریستالوگرافی متفاوت در بلورهای مجاور

2. ویژگی‌های نوری:

   • ناهمگنی آشکار در خواص نوری

   • اختلاف ضریب شکست در بلورهای مجاور

   • پراکندگی نور در مرزدانه‌ها

کاربردهای مناسب:

• سیستم‌های اپتیکی غیرحساس

• کاربردهای صنعتی با نیازمندی‌های متوسط

• مواردی که قیمت پایین عامل تعیین‌کننده است

ملاحظات کنترل کیفی:

• مناسب برای کاربردهای غیرحساس به یکنواختی نوری

• نیاز به پرداخت سطحی دقیق برای کاهش پراکندگی نور

• عدم توصیه برای سیستم‌های اپتیکی دقیق

این ساختار به دلیل قیمت پایین‌تر و سهولت تولید، در بسیاری از کاربردهای صنعتی عمومی مورد استفاده قرار می‌گیرد.

 

 

مواد اپتیکی و کاربردهای تخصصی آنها

1. شیشه اپتیکی N-BK7:

• پرکاربردترین شیشه اپتیکی برای قطعات با کیفیت بالا

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

• کاربرد در تلسکوپ‌ها و سیستم‌های لیزری

• جایگزین اقتصادی زمانی که مزایای سیلیکای ذوب‌شده UV مورد نیاز نیست

2. سیلیکای ذوب‌شده UV:

• محدوده عبور گسترده از UV تا فروسرخ نزدیک (185-2100 نانومتر)

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

• مناسب برای لیزرهای پرتوان و کاربردهای تصویربرداری

3. فلوراید کلسیم (CaF₂):

• عبوردهی بالا در محدوده 180 نانومتر تا 8 میکرومتر

• ضریب شکست پایین

• کاربرد در طیف‌سنج‌ها و سیستم‌های تصویربرداری حرارتی

• مقاومت بالا در برابر آسیب لیزر

4. فلوراید باریم (BaF₂):

• محدوده عبور 200 نانومتر تا 11 میکرومتر

• مقاوم در برابر تابش پرانرژی

• خاصیت سینتیلاسیون عالی

• محدودیت: مقاومت کم در برابر رطوبت (حداکثر 500 درجه سانتیگراد در محیط مرطوب)

• نیاز به رعایت احتیاط در حمل و نقل

5. فلوراید منیزیم (MgF₂):

• محدوده کاری 200 نانومتر تا 6 میکرومتر

• مقاومت عالی در برابر:

  • خوردگی شیمیایی

  • آسیب لیزر

  • شوک مکانیکی و حرارتی

• سختی 415 (مقیاس نوکلئوس)

• ضریب شکست 1.38

6. سلنید روی (ZnSe):

• محدوده عبور 600 نانومتر تا 16 میکرومتر

• مناسب برای:

  • تصویربرداری حرارتی

  • سیستم‌های پزشکی

  • لیزرهای CO₂ پرتوان

• ملاحظات:

  • ماده نرم (سختی 120)

  • نیاز به مراقبت ویژه در حمل و نقل

7. سیلیکون (Si):

• محدوده کاری 1.2 تا 8 میکرومتر

• چگالی پایین (مناسب برای کاربردهای حساس به وزن)

• سختی 1150 (بیشتر از ژرمانیم)

• جذب بالا در 9 میکرومتر

8. ژرمانیم (Ge):

• محدوده کاری 2 تا 16 میکرومتر

• ضریب شکست بالا

• محدودیت دمایی (حداکثر 100 درجه سانتیگراد)

• چگالی 5.33 گرم بر سانتی‌متر مکعب

• کاربرد در:

  • سیستم‌های تصویربرداری حرارتی

  • تقسیم‌کننده‌های پرتو فروسرخ

9. ZnS تولید شده به روش CVD:

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

• کاربرد در:

  • پنجره‌های تصویربرداری حرارتی با وضوح بالا

  • سیستم‌های “سه-اپتیکی”

  • پنجره‌های ترکیبی لیزر فروسرخ نزدیک/فروسرخ دو رنگ

هر یک از این مواد با توجه به ویژگی‌های منحصر به فرد خود، در کاربردهای خاص اپتیکی و لیزری مورد استفاده قرار می‌گیرند. انتخاب ماده مناسب به نیازهای خاص هر پروژه و شرایط عملیاتی آن بستگی دارد.