എന്താണ് ഇൻഫ്രാറെഡ് ഒപ്റ്റിക്സ്?

1) ഇൻഫ്രാറെഡ് ഒപ്റ്റിക്സിനുള്ള ആമുഖം

760 നും 14,000 nm നും ഇടയിലുള്ള തരംഗദൈർഘ്യ ശ്രേണിയിൽ പ്രകാശം ശേഖരിക്കാനും ഫോക്കസ് ചെയ്യാനും അല്ലെങ്കിൽ കൂട്ടിയിടിക്കാനും ഇൻഫ്രാറെഡ് ഒപ്റ്റിക്‌സ് ഉപയോഗിക്കുന്നു. ഐആർ വികിരണത്തിൻ്റെ ഈ ഭാഗം നാല് വ്യത്യസ്ത സ്പെക്ട്രൽ ശ്രേണികളായി തിരിച്ചിരിക്കുന്നു:

ഇൻഫ്രാറെഡ് ശ്രേണിക്ക് സമീപം (NIR)	700 - 900 nm
ഷോർട്ട്-വേവ് ഇൻഫ്രാറെഡ് ശ്രേണി (SWIR)	900 - 2300 nm
മിഡ്-വേവ് ഇൻഫ്രാറെഡ് ശ്രേണി (MWIR)	3000 - 5000 nm
ലോംഗ്-വേവ് ഇൻഫ്രാറെഡ് ശ്രേണി (LWIR)	8000 - 14000 nm

2) ഷോർട്ട് വേവ് ഇൻഫ്രാറെഡ് (SWIR)

SWIR ആപ്ലിക്കേഷനുകൾ 900 മുതൽ 2300 nm വരെയാണ്. വസ്തുവിൽ നിന്ന് തന്നെ പുറപ്പെടുവിക്കുന്ന MWIR, LWIR പ്രകാശങ്ങളിൽ നിന്ന് വ്യത്യസ്തമായി, SWIR ദൃശ്യപ്രകാശത്തോട് സാമ്യമുണ്ട്, അതായത് ഫോട്ടോണുകൾ ഒരു വസ്തുവിനെ പ്രതിഫലിപ്പിക്കുകയോ ആഗിരണം ചെയ്യുകയോ ചെയ്യുന്നു, അങ്ങനെ ഉയർന്ന റെസല്യൂഷൻ ഇമേജിംഗിന് ആവശ്യമായ വ്യത്യാസം നൽകുന്നു. പ്രകൃതിദത്ത പ്രകാശ സ്രോതസ്സുകളായ ആംബിയൻ്റ് സ്റ്റാർട്ട് ലൈറ്റ്, ബാക്ക്ഗ്രൗണ്ട് റേഡിയൻസ് (നൈറ്റ്ഗ്ലോ) എന്നിവ SWIR-ൻ്റെ അത്തരം എമിറ്ററുകളാണ്, കൂടാതെ രാത്രിയിൽ ഔട്ട്ഡോർ ഇമേജിംഗിന് മികച്ച പ്രകാശം നൽകുന്നു.

ദൃശ്യപ്രകാശം ഉപയോഗിച്ച് പ്രശ്‌നകരമോ അസാധ്യമോ ആയ നിരവധി ആപ്ലിക്കേഷനുകൾ SWIR ഉപയോഗിച്ച് സാധ്യമാണ്. SWIR-ൽ ഇമേജിംഗ് ചെയ്യുമ്പോൾ, ജലബാഷ്പം, തീ പുക, മൂടൽമഞ്ഞ്, സിലിക്കൺ പോലുള്ള ചില വസ്തുക്കൾ എന്നിവ സുതാര്യമാണ്. കൂടാതെ, ദൃശ്യത്തിൽ ഏതാണ്ട് സമാനമായി കാണപ്പെടുന്ന നിറങ്ങൾ SWIR ഉപയോഗിച്ച് എളുപ്പത്തിൽ വേർതിരിക്കാം.

ഇലക്ട്രോണിക് ബോർഡ്, സോളാർ സെൽ പരിശോധന, ഉൽപ്പാദന പരിശോധന, തിരിച്ചറിയൽ, തരംതിരിക്കൽ, നിരീക്ഷണം, കള്ളപ്പണം തടയൽ, പ്രോസസ് ഗുണനിലവാര നിയന്ത്രണം എന്നിവയും അതിലേറെയും പോലുള്ള ഒന്നിലധികം ആവശ്യങ്ങൾക്കായി SWIR ഇമേജിംഗ് ഉപയോഗിക്കുന്നു.

3) മിഡ്-വേവ് ഇൻഫ്രാറെഡ് (MWIR)

MWIR സംവിധാനങ്ങൾ 3 മുതൽ 5 മൈക്രോൺ ശ്രേണിയിൽ പ്രവർത്തിക്കുന്നു. MWIR, LWIR സിസ്റ്റങ്ങൾ തമ്മിൽ തീരുമാനിക്കുമ്പോൾ, ഒരാൾ നിരവധി ഘടകങ്ങൾ കണക്കിലെടുക്കേണ്ടതുണ്ട്. ആദ്യം, ഈർപ്പം, മൂടൽമഞ്ഞ് തുടങ്ങിയ പ്രാദേശിക അന്തരീക്ഷ ഘടകങ്ങൾ പരിഗണിക്കേണ്ടതുണ്ട്. LWIR സിസ്റ്റങ്ങളേക്കാൾ ഈർപ്പം MWIR സിസ്റ്റങ്ങളെ ബാധിക്കുന്നില്ല, അതിനാൽ തീര നിരീക്ഷണം, കപ്പൽ ഗതാഗത നിരീക്ഷണം അല്ലെങ്കിൽ തുറമുഖ സംരക്ഷണം തുടങ്ങിയ ആപ്ലിക്കേഷനുകൾക്ക് അവ മികച്ചതാണ്.

മിക്ക കാലാവസ്ഥകളിലും എൽ.ഡബ്ല്യു.ഐ.ആറിനേക്കാൾ വലിയ അന്തരീക്ഷ പ്രസരണമാണ് എം.ഡബ്ല്യു.ഐ.ആറിന് ഉള്ളത്. അതിനാൽ, വസ്തുവിൽ നിന്ന് 10 കി.മീ ദൂരത്തിൽ കൂടുതലുള്ള ദീർഘദൂര നിരീക്ഷണ ആപ്ലിക്കേഷനുകൾക്ക് പൊതുവെ എം.ഡബ്ല്യു.ഐ.ആർ.

കൂടാതെ, വാഹനങ്ങൾ, വിമാനങ്ങൾ അല്ലെങ്കിൽ മിസൈലുകൾ പോലുള്ള ഉയർന്ന താപനിലയുള്ള വസ്തുക്കളെ കണ്ടെത്തണമെങ്കിൽ MWIR ഒരു മികച്ച ഓപ്ഷനാണ്. എൽഡബ്ല്യുഐആറിനേക്കാൾ ഹോട്ട് എക്‌സ്‌ഹോസ്റ്റ് പ്ലൂമുകൾ എംഡബ്ല്യുഐആറിൽ കൂടുതൽ ദൃശ്യമാണെന്ന് ചുവടെയുള്ള ചിത്രത്തിൽ ഒരാൾക്ക് കാണാൻ കഴിയും.

4) ലോംഗ്-വേവ് ഇൻഫ്രാറെഡ് (LWIR)

LWIR സിസ്റ്റങ്ങൾ 8 മുതൽ 14 മൈക്രോൺ ശ്രേണിയിൽ പ്രവർത്തിക്കുന്നു. റൂം ടെമ്പറേച്ചറിനടുത്തുള്ള വസ്തുക്കളുള്ള ആപ്ലിക്കേഷനുകൾക്ക് അവ മുൻഗണന നൽകുന്നു. LWIR ക്യാമറകൾക്ക് സൂര്യപ്രകാശം കുറവാണ്, അതിനാൽ ഔട്ട്ഡോർ പ്രവർത്തനത്തിന് നല്ലത്. ശീതീകരിച്ച LWIR ക്യാമറകളും നിലവിലുണ്ടെങ്കിലും അവ മെർക്കുറി കാഡ്മിയം ടെല്ലൂറിയം (MCT) ഡിറ്റക്ടറുകൾ ഉപയോഗിക്കുന്നുണ്ടെങ്കിലും അവ സാധാരണയായി ഫോക്കൽ പ്ലെയിൻ അറേ മൈക്രോബോലോമീറ്ററുകൾ ഉപയോഗിക്കുന്ന അൺകൂൾഡ് സിസ്റ്റങ്ങളാണ്. ഇതിനു വിപരീതമായി, ഭൂരിഭാഗം MWIR ക്യാമറകൾക്കും തണുപ്പിക്കൽ ആവശ്യമാണ്, ഒന്നുകിൽ ലിക്വിഡ് നൈട്രജൻ അല്ലെങ്കിൽ സ്റ്റെർലിംഗ് സൈക്കിൾ കൂളർ ഉപയോഗിക്കുന്നു.

കെട്ടിടത്തിൻ്റെയും അടിസ്ഥാന സൗകര്യങ്ങളുടെയും പരിശോധന, വൈകല്യങ്ങൾ കണ്ടെത്തൽ, ഗ്യാസ് കണ്ടെത്തൽ എന്നിവയും അതിലേറെയും പോലുള്ള നിരവധി ആപ്ലിക്കേഷനുകൾ LWIR സിസ്റ്റങ്ങൾ കണ്ടെത്തുന്നു. വേഗത്തിലും കൃത്യമായും ശരീര താപനില അളക്കാൻ അനുവദിക്കുന്നതിനാൽ, COVID-19 പാൻഡെമിക് സമയത്ത് LWIR ക്യാമറകൾ ഒരു പ്രധാന പങ്ക് വഹിച്ചിട്ടുണ്ട്.

5) ഐആർ സബ്‌സ്‌ട്രേറ്റ്‌സ് സെലക്ഷൻ ഗൈഡ്

ഐആർ മെറ്റീരിയലുകൾക്ക് ഇൻഫ്രാറെഡ് സ്പെക്ട്രത്തിൽ നന്നായി പ്രവർത്തിക്കാൻ അനുവദിക്കുന്ന വ്യതിരിക്തമായ ഗുണങ്ങളുണ്ട്. ഐആർ ഫ്യൂസ്ഡ് സിലിക്ക, ജെർമേനിയം, സിലിക്കൺ, സഫയർ, സിങ്ക് സൾഫൈഡ്/സെലിനൈഡ് എന്നിവയിൽ ഓരോന്നിനും ഇൻഫ്രാറെഡ് ആപ്ലിക്കേഷനുകൾക്ക് ശക്തിയുണ്ട്.

സിങ്ക് സെലിനൈഡ് (ZnSe)

സിങ്കും സെലിനിയവും അടങ്ങിയ ഇളം മഞ്ഞ, ഖര സംയുക്തമാണ് സിങ്ക് സെലിനൈഡ്. സിങ്ക് നീരാവിയുടെയും എച്ച് 2 സെ വാതകത്തിൻ്റെയും സമന്വയത്തിലൂടെ ഇത് സൃഷ്ടിക്കപ്പെടുന്നു, ഇത് ഗ്രാഫൈറ്റ് അടിവസ്ത്രത്തിൽ ഷീറ്റുകളായി രൂപം കൊള്ളുന്നു. കുറഞ്ഞ ആഗിരണനിരക്കിന് പേരുകേട്ടതും CO2 ലേസറുകളുടെ മികച്ച ഉപയോഗത്തിന് ഇത് അനുവദിക്കുന്നു.

ഒപ്റ്റിമൽ ട്രാൻസ്മിഷൻ ശ്രേണി	അനുയോജ്യമായ ആപ്ലിക്കേഷനുകൾ
0.6 - 16μm	CO2 ലേസറുകളും തെർമോമെട്രിയും സ്പെക്ട്രോസ്കോപ്പിയും, ലെൻസുകളും, വിൻഡോകളും, FLIR സംവിധാനങ്ങളും

ജെർമേനിയം (Ge)

കുറഞ്ഞ ഒപ്റ്റിക്കൽ ഡിസ്പർഷൻ ഉള്ള 4.024 റിഫ്രാക്റ്റീവ് ഇൻഡക്സുള്ള ഇരുണ്ട ചാരനിറത്തിലുള്ള സ്മോക്കി രൂപമാണ് ജെർമേനിയത്തിനുള്ളത്. Knoop കാഠിന്യം (kg/mm2) ഉള്ള ഇതിന് ഗണ്യമായ സാന്ദ്രതയുണ്ട്: 780.00 പരുക്കൻ സാഹചര്യങ്ങളിൽ ഫീൽഡ് ഒപ്‌റ്റിക്‌സിന് നന്നായി പ്രവർത്തിക്കാൻ അനുവദിക്കുന്നു.

ഒപ്റ്റിമൽ ട്രാൻസ്മിഷൻ ശ്രേണി	അനുയോജ്യമായ ആപ്ലിക്കേഷനുകൾ
2 - 16μm	LWIR - MWIR തെർമൽ ഇമേജിംഗ് (AR പൂശിയപ്പോൾ), പരുക്കൻ ഒപ്റ്റിക്കൽ സാഹചര്യങ്ങൾ

സിലിക്കൺ (എസ്)

അർദ്ധചാലക വ്യവസായത്തിന് ലേസർ മിററുകൾക്കും സിലിക്കൺ വേഫറുകൾക്കും അനുയോജ്യമാക്കുന്ന ഉയർന്ന താപ ശേഷിയുള്ള സിലിക്കണിന് നീല-ചാരനിറത്തിലുള്ള രൂപമുണ്ട്. ഇതിന് 3.42 റിഫ്രാക്റ്റീവ് സൂചികയുണ്ട്. ഇലക്ട്രോണിക് ഉപകരണങ്ങളിൽ സിലിക്കൺ ഘടകങ്ങൾ ഉപയോഗിക്കുന്നു, കാരണം അതിൻ്റെ വൈദ്യുത പ്രവാഹങ്ങൾ മറ്റ് കണ്ടക്ടറുകളെ അപേക്ഷിച്ച് വളരെ വേഗത്തിൽ സിലിക്കൺ കണ്ടക്ടറുകളിലൂടെ കടന്നുപോകാൻ കഴിയും, ഇതിന് Ge അല്ലെങ്കിൽ ZnSe-യെ അപേക്ഷിച്ച് സാന്ദ്രത കുറവാണ്. മിക്ക ആപ്ലിക്കേഷനുകൾക്കും AR കോട്ടിംഗ് ശുപാർശ ചെയ്യുന്നു.

ഒപ്റ്റിമൽ ട്രാൻസ്മിഷൻ ശ്രേണി	അനുയോജ്യമായ ആപ്ലിക്കേഷനുകൾ
1.2 - 8μm	MWIR, NIR ഇമേജിംഗ്, IR സ്പെക്ട്രോസ്കോപ്പി, MWIR കണ്ടെത്തൽ സംവിധാനങ്ങൾ

സിങ്ക് സൾഫൈഡ് (ZnS)

ഇൻഫ്രാറെഡ് സെൻസറുകൾക്കുള്ള മികച്ച തിരഞ്ഞെടുപ്പാണ് സിങ്ക് സൾഫൈഡ്, ഇത് ഐആർ, ദൃശ്യ സ്പെക്ട്രം എന്നിവയിൽ നന്നായി പ്രക്ഷേപണം ചെയ്യുന്നു. മറ്റ് ഐആർ മെറ്റീരിയലുകളെ അപേക്ഷിച്ച് ഇത് സാധാരണയായി ചെലവ് കുറഞ്ഞ തിരഞ്ഞെടുപ്പാണ്.

ഒപ്റ്റിമൽ ട്രാൻസ്മിഷൻ ശ്രേണി	അനുയോജ്യമായ ആപ്ലിക്കേഷനുകൾ
0.6 - 18 μm	LWIR - MWIR, ദൃശ്യവും മിഡ്-വേവ് അല്ലെങ്കിൽ ലോംഗ്-വേവ് ഇൻഫ്രാറെഡ് സെൻസറുകളും

സബ്‌സ്‌ട്രേറ്റിൻ്റെയും ആൻ്റി-റിഫ്ലക്ഷൻ കോട്ടിംഗിൻ്റെയും നിങ്ങളുടെ തിരഞ്ഞെടുപ്പ് നിങ്ങളുടെ ആപ്ലിക്കേഷനിൽ ഏത് തരംഗദൈർഘ്യത്തിന് പ്രൈം ട്രാൻസ്മിറ്റൻസ് ആവശ്യമാണ് എന്നതിനെ ആശ്രയിച്ചിരിക്കും. ഉദാഹരണത്തിന്, നിങ്ങൾ MWIR ശ്രേണിയിൽ IR പ്രകാശം കൈമാറുകയാണെങ്കിൽ, ജെർമേനിയം ഒരു നല്ല തിരഞ്ഞെടുപ്പായിരിക്കാം. NIR പ്രയോഗങ്ങൾക്ക്, നീലക്കല്ല് അനുയോജ്യമായേക്കാം.

ഇൻഫ്രാറെഡ് ഒപ്‌റ്റിക്‌സ് തിരഞ്ഞെടുക്കുമ്പോൾ നിങ്ങൾ പരിഗണിക്കേണ്ട മറ്റ് സവിശേഷതകളിൽ താപ ഗുണങ്ങളും അപവർത്തന സൂചികയും ഉൾപ്പെടുന്നു. ഒരു സബ്‌സ്‌ട്രേറ്റിൻ്റെ താപ ഗുണങ്ങൾ അത് ചൂടിനോട് എങ്ങനെ പ്രതികരിക്കുന്നു എന്ന് കണക്കാക്കുന്നു. പലപ്പോഴും, ഇൻഫ്രാറെഡ് ഒപ്റ്റിക്കൽ മൂലകങ്ങൾ വ്യത്യസ്‌തമായ താപനിലയിലേക്ക് തുറന്നുകാട്ടപ്പെടുന്നു. ചില ഐആർ ആപ്ലിക്കേഷനുകളും വലിയ അളവിൽ താപം ഉൽപ്പാദിപ്പിക്കുന്നു. നിങ്ങളുടെ ആപ്ലിക്കേഷന് ഒരു ഐആർ സബ്‌സ്‌ട്രേറ്റ് അനുയോജ്യമാണോ എന്ന് നിർണ്ണയിക്കാൻ, നിങ്ങൾ സൂചിക ഗ്രേഡിയൻ്റും താപ വികാസത്തിൻ്റെ (സിടിഇ) ഗുണകവും പരിശോധിക്കേണ്ടതുണ്ട്. നൽകിയിരിക്കുന്ന സബ്‌സ്‌ട്രേറ്റിന് ഉയർന്ന ഇൻഡക്‌സ് ഗ്രേഡിയൻ്റ് ഉണ്ടെങ്കിൽ, താപ അസ്ഥിരമായ ക്രമീകരണത്തിൽ ഉപയോഗിക്കുമ്പോൾ അതിന് ഉപോപ്‌തിമൽ ഒപ്റ്റിക്കൽ പ്രകടനം ഉണ്ടായിരിക്കാം. ഇതിന് ഉയർന്ന CTE ഉണ്ടെങ്കിൽ, താപനിലയിൽ വലിയ മാറ്റമുണ്ടെങ്കിൽ അത് ഉയർന്ന നിരക്കിൽ വികസിക്കുകയോ ചുരുങ്ങുകയോ ചെയ്യാം. ഇൻഫ്രാറെഡ് ഒപ്റ്റിക്സിൽ മിക്കപ്പോഴും ഉപയോഗിക്കുന്ന വസ്തുക്കൾ അപവർത്തന സൂചികയിൽ വളരെ വ്യത്യാസപ്പെട്ടിരിക്കുന്നു. ഉദാഹരണത്തിന്, ജെർമേനിയത്തിന് 4.0003 അപവർത്തന സൂചികയുണ്ട്, MgF-ന് 1.413 ആയി താരതമ്യം ചെയ്യുമ്പോൾ. ഈ വിശാലമായ റിഫ്രാക്ഷൻ സൂചികയുള്ള സബ്‌സ്‌ട്രേറ്റുകളുടെ ലഭ്യത സിസ്റ്റം രൂപകൽപ്പനയിൽ കൂടുതൽ വഴക്കം നൽകുന്നു. ഒരു IR മെറ്റീരിയലിൻ്റെ വ്യാപനം, തരംഗദൈർഘ്യം, ക്രോമാറ്റിക് വ്യതിയാനം അല്ലെങ്കിൽ തരംഗദൈർഘ്യത്തിൻ്റെ വേർതിരിവ് എന്നിവയുമായി ബന്ധപ്പെട്ട തരംഗദൈർഘ്യത്തിൻ്റെ സൂചികയിലെ മാറ്റത്തെ അളക്കുന്നു. എഫ്, സി ലൈനുകളിലെ അപവർത്തന സൂചിക തമ്മിലുള്ള വ്യത്യാസത്തിന് മുകളിൽ, ഡി തരംഗദൈർഘ്യം മൈനസ് 1 ലെ റിഫ്രാക്റ്റീവ് ഇൻഡക്‌സിൻ്റെ അനുപാതമായി നിർവചിച്ചിരിക്കുന്ന ആബെ സംഖ്യ ഉപയോഗിച്ച് വിപരീതമായി ഡിസ്പർഷൻ കണക്കാക്കുന്നു. ഒരു സബ്‌സ്‌ട്രേറ്റിന് 55-ൽ കൂടുതലുള്ള അബ്ബെ സംഖ്യയുണ്ടെങ്കിൽ, അത് ചിതറിപ്പോകുന്നത് കുറവാണ്, ഞങ്ങൾ അതിനെ ഒരു ക്രൗൺ മെറ്റീരിയൽ എന്ന് വിളിക്കുന്നു. 55-ൽ താഴെ അബ്ബെ നമ്പറുകളുള്ള കൂടുതൽ ചിതറിക്കിടക്കുന്ന അടിവസ്ത്രങ്ങളെ ഫ്ലിൻ്റ് മെറ്റീരിയലുകൾ എന്ന് വിളിക്കുന്നു.

ഇൻഫ്രാറെഡ് ഒപ്റ്റിക്സ് ആപ്ലിക്കേഷനുകൾ

ഇൻഫ്രാറെഡ് ഒപ്‌റ്റിക്‌സിന് 10.6 μm-ൽ പ്രവർത്തിക്കുന്ന ഉയർന്ന പവർ CO2 ലേസറുകൾ മുതൽ നൈറ്റ് വിഷൻ തെർമൽ ഇമേജിംഗ് ക്യാമറകൾ (MWIR, LWIR ബാൻഡ്‌സ്), IR ഇമേജിംഗ് എന്നിവ വരെ നിരവധി മേഖലകളിൽ ആപ്ലിക്കേഷനുകളുണ്ട്. സ്പെക്ട്രോസ്കോപ്പിയിലും അവ പ്രധാനമാണ്, കാരണം പല വാതക വാതകങ്ങളെയും തിരിച്ചറിയാൻ ഉപയോഗിക്കുന്ന സംക്രമണങ്ങൾ മധ്യ ഇൻഫ്രാറെഡ് മേഖലയിലാണ്. ഞങ്ങൾ ലേസർ ലൈൻ ഒപ്റ്റിക്‌സും ഇൻഫ്രാറെഡ് ഘടകങ്ങളും നിർമ്മിക്കുന്നു, അത് വിശാലമായ തരംഗദൈർഘ്യത്തിൽ മികച്ച പ്രകടനം കാഴ്ചവെക്കുന്നു, കൂടാതെ ഞങ്ങളുടെ പരിചയസമ്പന്നരായ ടീമിന് പൂർണ്ണമായ ഡിസൈൻ പിന്തുണയും കൺസൾട്ടേഷനും നൽകാൻ കഴിയും.

MWIR, LWIR ക്യാമറകളിൽ ആപ്ലിക്കേഷനുകൾ കണ്ടെത്തുന്ന സിലിക്കൺ, ജെർമേനിയം, സിങ്ക് സൾഫൈഡ് എന്നിവയിൽ നിന്നുള്ള ഉയർന്ന കൃത്യതയുള്ള ഒപ്റ്റിക്കൽ ലെൻസുകൾ നിർമ്മിക്കാൻ പാരാലൈറ്റ് ഒപ്റ്റിക്സ് സിംഗിൾ പോയിൻ്റ് ഡയമണ്ട് ടേണിംഗ്, CNC പോളിഷിംഗ് തുടങ്ങിയ വിപുലമായ പ്രോസസ്സിംഗ് ടെക്നിക്കുകൾ ഉപയോഗിക്കുന്നു. 0.5 ഫ്രിങ്ങുകളിൽ താഴെയുള്ള പിവിയുടെ കൃത്യതയും 10 nm-ൽ താഴെ പരിധിയിൽ പരുക്കനും നമുക്ക് നേടാനാകും.