پنجره‌های مستطیلی مته‌کاری شده از سیلیکون

پنجره‌های مستطیلی مته‌کاری شده از جنس سیلیکون (Si)

پنجره‌های نوری از جمله المان‌های پایه‌ای در اپتیک هستند که معمولاً به عنوان محافظ سنسورهای الکترونیکی یا دتکتورها در برابر محیط خارجی استفاده می‌شوند. این پنجره‌ها دو محیط را از یکدیگر جدا می‌کنند؛ برای مثال، فضای داخلی دستگاه را از محیط بیرونی ایزوله می‌سازند و از تجهیزات داخلی محافظت می‌نمایند. پنجره‌های نوری بدون تأثیرگذاری بر بزرگ‌نمایی سیستم، تنها به عنوان یک رابط شفاف عمل می‌کنند.

ویژگی‌های سیلیکون تک‌کریستال (Si):

سیلیکون تک‌کریستال یک ماده گاز-خنثی از نظر شیمیایی با سختی بالا و نامحلول در آب است. این ماده در محدوده طیفی ۱ تا ۷ میکرومتر از خواص عبور نور عالی برخوردار بوده و همچنین در ناحیه فروسرخ دور (۳۰ تا ۳۰۰ میکرومتر) عملکرد منحصر‌به‌فردی دارد که در سایر مواد اپتیکی فروسرخ یافت نمی‌شود. سیلیکون تک‌کریستال معمولاً برای ساخت پنجره‌های اپتیکی فروسرخ موج میانی (۳-۵ میکرومتر) و همچنین به عنوان زیرلایه فیلترهای نوری مورد استفاده قرار می‌گیرد. به دلیل هدایت حرارتی بالا و چگالی کم، این ماده گزینه‌ای رایج برای ساخت آینه‌های لیزر نیز هست.

قابلیت‌های تولیدی ما:

شرکت ما قادر به تأمین پنجره‌های گرد سیلیکونی با مشخصات زیر است:

• قطر: ۲ تا ۳۰۰ میلی‌متر

• ضخامت: ۰٫۱۲ تا ۶۰ میلی‌متر

• دقت پرداخت سطح: تا ۲۰-۱۰ (1/10 طول موج @633nm)

فرآیندهای پرداخت:

۱. پولیش دیسک ژله‌ای
۲. پولیش سرعت بالا
۳. پولیش حلقوی
۴. پولیش CNC

تجهیزات کنترل کیفیت:

• دستگاه‌های اندازه‌گیری ZYGO و AFM

• اندازه‌گیر انعکاس و عبور

• گونیومتر ۱۵ ثانیه‌ای

• سیستم مرکزگذاری UV ژل

• ضخامت‌سنج لیزری غیرتماسی

• تصویربردار ۲بعدی و اندازه‌گیر قطر کره

گزینه‌های پوشش (کوتیнг):

• MgF₂

• پوشش ضد بازتابش UV (UV-AR)

• پوشش ضد بازتابش مرئی-فرابنفش (UV-VIS)

• پوشش گسترده مرئی (VIS-EXT)

• پوشش ضد بازتابش مرئی-فروسرخ نزدیک (VIS-NIR)

• پوشش فروسرخ نزدیک I و II (NIR I, NIR II)

• پوشش مخابراتی فروسرخ نزدیک (Telecom-NIR)

• پوشش فروسرخ موج کوتاه (SWIR)

• پوشش YAG-BBAR

این محصولات با دقت بالا و کیفیت مطلوب جهت کاربردهای حساس اپتیکی و لیزر ارائه می‌گردند.

پنجره‌های نوری (Windows)

پنجره‌های نوری، صفحاتی از شیشه‌های اپتیکی هستند که پرداخت (grinding) و پولیش (polishing) به گونه‌ای فرآوری شده‌اند که دو سطح موازی با یکدیگر تشکیل دهند. از این قطعات معمولاً به عنوان محافظ برای حسگرهای الکترونیکی، لنزهای نوری و دستگاه‌های لیزری استفاده می‌شود.

فلورید لیتیم (Lithium Fluoride)
فلورید لیتیم همچنین دارای ضریب شکست پایینی است که این ویژگی اجازه می‌دهد تا از این پنجره‌ها حتی بدون پوشش ضدبازتاب (Anti-Reflection – AR) نیز استفاده شود.

سیلیکون تک‌بلور (Silicon Single Crystal)
سیلیکون تک‌بلور معمولاً برای ساخت پنجره‌های نوری میانه‌ی فروسرخ (Mid-Wave Infrared) در محدوده ۳ تا ۵ میکرومتر و نیز به عنوان زیرلایه (substrate) برای فیلترهای نوری به کار می‌رود. به دلیل هدایت گرمایی خوب و چگالی پایین، از این ماده معمولاً برای ساخت آینه‌های لیزر نیز استفاده می‌شود.

ما قادر به تأمین پنجره‌های سیلیکونی در اندازه‌ها و ابعاد گوناگون می‌باشد.

سیلیکون تک‌بلور (Single Crystal Silicon)

سیلیکون تک‌بلور (Si) ماده‌ای گاز-بی‌اثر (chemically inert) با سختی بالا و نامحلول در آب است. این ماده دارای خاصیت انتقال نور عالی در محدوده طول‌موج ۷-۱ میکرومتر است و همچنین در باند فروسرخ دور (۳۰۰-۳۰ میکرومتر) نیز از قابلیت انتقال نور ممتازی برخوردار می‌باشد.

پوشش‌های نوری (Optical Coatings)

پوشش‌گذاری (Coating) به فرآیند نشاندن یک لایه نازک شفاف از الکترولیت یا یک لایه فلزی بر روی سطح یک ماده پایه (Substrate) توسط روش‌های فیزیکی یا شیمیایی اطلاق می‌شود. هدف از این کار، تغییر ویژگی‌های بازتاب و انتقال نور در سطح ماده است تا نیازمندی‌هایی مانند کاهش یا افزایش بازتاب، تقسیم پرتو (Beam Splitting)، تفکیک رنگ (Color Separation)، فیلترکردن نور (Filtering)، و تقطیع نور (Polarization) برآورده شود.

ما قادر به تأمین انواع پوشش‌های نوری از جمله لایه‌های ضدبازتاب (Anti-Reflective Coatings)، لایه‌های با بازتاب بالا (High-Reflective Coatings)، لایه‌های طیفی (Spectral Coatings) و لایه‌های فلزی (Metallic Coatings) هستیم. لایه‌های ضدبازتاب پهن‌باند نیز برای محدوده‌های طول‌موج فرابنفش (UV)، مرئی (Visible)، فروسرخ نزدیک (NIR) و فروسرخ میانی (Mid-IR) در دسترس می‌باشند.

استانداردهای مواد

● جنس ماده: سیلیکون تک‌بلور با ترکیب شیمیایی Si

● درجه خلوص: خلوص ماده اولیه مورد استفاده برای رشد بلور باید کمتر از ۹N (۹۹/۹۹۹۹۹۹۹٪) نباشد و خلوص ماده افزودنی (dopant) مورد استفاده باید کمتر از ۵N (۹۹/۹۹۹٪) نباشد.

● کیفیت تبلور: میله‌های سیلیکون تک‌بلور باید فاقد ساختار موزاییکی (mosaic)، فاقد مرزدانه (grain boundaries) و فاقد بلورهای دوقلو (twin crystals) باشند.

● چگالی نابجایی: چگالی نابجایی (dislocation density) باید بیش از ۱۰۰ نابجایی بر سانتیمتر مربع نباشد.

● نوع رسانایی: نوع رسانایی سیلیکون تک‌بلور در مجموع شامل دو نوع است: نوع N و نوع P.

● جهت‌گیری بلورشناختی: جهت‌گیری بلورشناختی (crystallographic orientation) بلورهای سیلیکون عمدتاً شامل جهت‌های بلورشناختی زیر است:

● شیشه اپتیکی N-BK7

N-BK7 پرکاربردترین شیشه اپتیکی برای تولید قطعات نوری باکیفیت است. این ماده دارای عبوردهی عالی در محدوده طول‌موج مرئی تا فروسرخ نزدیک (۲۰۰۰-۳۵۰ نانومتر) بوده و کاربردهای گسترده‌ای در تلسکوپ‌ها، سیستم‌های لیزری و سایر زمینه‌ها دارد. معمولاً زمانی از N-BK7 استفاده می‌شود که مزایای اضافی سیلیکای گداخته UV (مانند عبوردهی بسیار عالی و ضریب انبساط حرارتی پایین در محدوده فرابنفش) مورد نیاز نباشد.

● سیلیکای گداخته UV (UV Fused Silica)

سیلیکای گداخته UV دارای عبوردهی بالا از محدوده فرابنفش (UV) تا فروسرخ نزدیک (NIR) (۲۱۰۰-۱۸۵ نانومتر) است. علاوه بر این، در مقایسه با H-K9L (N-BK7)، یکنواختی بهتر و ضریب انبساط حرارتی پایین‌تری دارد که آن را برای کاربردهای لیزرهای توان بالا و تصویربرداری بسیار مناسب می‌سازد.

● فلورید کلسیم (CaF₂)

به دلیل عبوردهی بالا و ضریب شکست پایین در محدوده طول‌موج ۸ میکرومتر تا ۱۸۰ نانومتر، از فلورید کلسیم معمولاً به عنوان پنجره و لنز در طیف‌سنج‌ها و سیستم‌های تصویربرداری حرارتی استفاده می‌شود. همچنین به دلیل دارا بودن آستانه تحمل بالا در برابر آسیب لیزر، کاربردهای مناسبی در لیزرهای اگزایمر دارد.

● فلورید باریم (BaF₂)

فلورید باریم دارای عبوردهی بالا در محدوده ۱۱ میکرومتر تا ۲۰۰ نانومتر بوده و در برابر تابش‌های پرانرژی مقاوم است. همزمان، دارای خاصیت سینتیلاسیون عالی بوده و می‌توان از آن برای ساخت انواع قطعات نوری فروسرخ و فرابنفش استفاده کرد. با این حال، نقطه ضعف فلورید باریم مقاومت کم آن در برابر آب است. در صورت تماس با آب، عملکرد آن در دمای ۵۰۰ درجه سانتی‌گراد به طور محسوسی کاهش می‌یابد، اما در محیط خشک تا ۸۰۰ درجه سانتی‌گراد قابل استفاده است. لازم به ذکر است که هنگام کار با فلورید باریم همیشه باید از دستکش استفاده شود و پس از کار دست‌ها به طور کامل شسته شوند.

● فلورید منیزیم (MgF₂)

فلورید منیزیم برای کاربردهای محدوده طول‌موج ۶ میکرومتر تا ۲۰۰ نانومتر ایده‌آل است. در مقایسه با سایر مواد، به‌ویژه در محدوده فرابنفش عمیق و فروسرخ دور بادوام است. فلورید منیزیم ماده‌ای مقاوم در برابر خوردگی شیمیایی، آسیب لیزر، شوک مکانیکی و شوک حرارتی است. این ماده از بلور فلورید کلسیم سخت‌تر است، اما در مقایسه با سیلیکای گداخته نسبتاً نرم محسوب شده و دارای هیدرولیز جزئی است. سختی نوکلوس آن ۴۱۵ و ضریب شکست آن ۱٫۳۸ است.

● سلنید روی (ZnSe)

سلنید روی دارای عبوردهی بالا در محدوده ۱۶ میکرومتر تا ۶۰۰ نانومتر بوده و معمولاً در سیستم‌های تصویربرداری حرارتی، فروسرخ و پزشکی استفاده می‌شود. همچنین به دلیل جذب پایین، به‌ویژه برای استفاده در لیزرهای CO₂ توان بالا مناسب است. توجه داشته باشید که سلنید روی ماده‌ای نسبتاً نرم (سختی نوکلوس ۱۲۰) بوده و به راحتی خش برمی‌دارد. بنابراین استفاده از آن در محیط‌های خشن توصیه نمی‌شود. هنگام نگهداری و تمیز کردن باید نهایت دقت را به کار برد و با فشار یکنواخت آن را نگه داشت یا پاک کرد. بهتر است برای جلوگیری از لکه‌دار شدن، از دستکش یا سرانگشتان پلاستیکی استفاده شود و از گرفتن آن با انبر یا سایر ابزارها خودداری گردد.

● سیلیکون (Si)

سیلیکون برای استفاده در باند فروسرخ نزدیک (NIR) از ۸-۱٫۲ میکرومتر مناسب است. به دلیل چگالی پایین، به‌ویژه در کاربردهایی که حساسیت به وزن وجود دارد، مخصوصاً در محدوده ۵-۳ میکرومتر، گزینه مناسبی است. سختی نوکلوس سیلیکون ۱۱۵۰ است که از ژرمانیم سخت‌تر بوده و در عین حال مانند ژرمانیم شکننده نیست. به دلیل داشتن باند جذب قوی در ۹ میکرومتر، برای کاربردهای انتقالی در لیزرهای CO₂ مناسب نیست.

● ژرمانیم (Ge)

ژرمانیم برای استفاده در باند فروسرخ نزدیک ۱۶-۲ میکرومتر مناسب بوده و با لیزرهای فروسرخ سازگاری خوبی دارد. به دلیل ضریب شکست بالا، انحنای سطح کم و aberration رنگی پایین، معمولاً در سیستم‌های تصویربرداری توان پایین نیاز به تصحیح ندارد. با این حال، ژرمانیم به شدت تحت تأثیر دما قرار گرفته و با افزایش دما، عبوردهی آن کاهش می‌یابد. بنابراین فقط تا دمای زیر ۱۰۰ درجه سانتی‌گراد قابل استفاده است. هنگام طراحی سیستم‌هایی با محدودیت وزن شدید، چگالی بالای ژرمانیم (۵٫۳۳ گرم بر سانتیمتر مکعب) باید در نظر گرفته شود. لنزهای ژرمانیم با ویژگی سطح تراش‌خورده با دقت بالا (ماشینکاری با ماشین‌تراش الماسی) تولید می‌شوند که آن‌ها را برای انواع کاربردهای فروسرخ از جمله سیستم‌های تصویربرداری حرارتی، جداکننده‌های پرتو فروسرخ، دورسنجی و زمینه فروسرخ پیش‌نگر (FLIR) مناسب می‌سازد.

● روی سولفید ساخته‌شده به روش CVD (CVD ZnS)

CVD ZnS تنها ماده نوری فروسرخ – به جز الماس – است که محدوده طول‌موجی را از مرئی تا فروسرخ موج بلند (LWIR) و حتی طول‌موج‌های مایکروویو به طور کامل پوشش می‌دهد و در حال حاضر مهم‌ترین ماده پنجره‌ای برای LWIR محسوب می‌شود. از آن می‌توان به عنوان پنجره و لنز برای سیستم‌های تصویربرداری حرارتی با وضوح بالا و همچنین برای کاربردهای پیشرفته نظامی مانند پنجره‌های “سه-نوری” (tri-optical) و پنجره‌های مرکب لیزر فروسرخ نزدیک/فروسرخ دو-رنگ استفاده کرد.