इन्फ्रारेड ऑप्टिक्स म्हणजे काय?

1) इन्फ्रारेड ऑप्टिक्सचा परिचय

इन्फ्रारेड ऑप्टिक्सचा वापर 760 आणि 14,000 nm मधील तरंगलांबी श्रेणीतील प्रकाश गोळा करण्यासाठी, फोकस करण्यासाठी किंवा एकत्र करण्यासाठी केला जातो. IR रेडिएशनचा हा भाग पुढे चार वेगवेगळ्या वर्णक्रमीय श्रेणींमध्ये विभागलेला आहे:

इन्फ्रारेड रेंज जवळ (NIR)	700 - 900 एनएम
शॉर्ट-वेव्ह इन्फ्रारेड रेंज (SWIR)	900 - 2300 एनएम
मिड-वेव्ह इन्फ्रारेड रेंज (MWIR)	3000 - 5000 एनएम
लाँग-वेव्ह इन्फ्रारेड रेंज (LWIR)	8000 - 14000 nm

२) शॉर्ट-वेव्ह इन्फ्रारेड (SWIR)

SWIR ऍप्लिकेशन्स 900 ते 2300 nm पर्यंतची श्रेणी व्यापतात. ऑब्जेक्टमधूनच उत्सर्जित होणाऱ्या MWIR आणि LWIR प्रकाशाच्या विपरीत, SWIR हे दृश्यमान प्रकाशासारखे दिसते की फोटॉन एखाद्या वस्तूद्वारे परावर्तित किंवा शोषले जातात, अशा प्रकारे उच्च रिझोल्यूशन इमेजिंगसाठी आवश्यक कॉन्ट्रास्ट प्रदान करते. नैसर्गिक प्रकाश स्रोत जसे की सभोवतालचा प्रारंभ प्रकाश आणि पार्श्वभूमी चमक (उर्फ नाईटग्लो) हे SWIR चे उत्सर्जित करणारे आहेत आणि रात्रीच्या वेळी बाहेरील चित्रासाठी उत्कृष्ट प्रकाश प्रदान करतात.

समस्याप्रधान किंवा दृश्यमान प्रकाश वापरून कार्य करणे अशक्य असलेले अनेक अनुप्रयोग SWIR वापरून व्यवहार्य आहेत. SWIR मध्ये इमेजिंग करताना, पाण्याची वाफ, आगीचा धूर, धुके आणि सिलिकॉन सारखे काही पदार्थ पारदर्शक असतात. याव्यतिरिक्त, दृश्यमान मध्ये जवळजवळ एकसारखे दिसणारे रंग SWIR वापरून सहजपणे वेगळे केले जाऊ शकतात.

इलेक्ट्रॉनिक बोर्ड आणि सौर सेल तपासणी, उत्पादन तपासणी, ओळख आणि क्रमवारी, पाळत ठेवणे, बनावट विरोधी, प्रक्रिया गुणवत्ता नियंत्रण आणि बरेच काही यासारख्या अनेक उद्देशांसाठी SWIR इमेजिंगचा वापर केला जातो.

३) मिड-वेव्ह इन्फ्रारेड (MWIR)

MWIR प्रणाली 3 ते 5 मायक्रॉन श्रेणीमध्ये कार्य करतात. MWIR आणि LWIR प्रणालींमध्ये निर्णय घेताना, एखाद्याला अनेक घटक विचारात घ्यावे लागतील. प्रथम, आर्द्रता आणि धुके यांसारख्या स्थानिक वातावरणातील घटकांचा विचार करावा लागेल. MWIR प्रणाली LWIR प्रणालींपेक्षा आर्द्रतेने कमी प्रभावित होतात, म्हणून ते किनारपट्टीवर पाळत ठेवणे, जहाजे वाहतूक पाळत ठेवणे किंवा बंदर संरक्षण यासारख्या अनुप्रयोगांसाठी श्रेष्ठ आहेत.

MWIR मध्ये बहुतेक हवामानात LWIR पेक्षा जास्त वायुमंडलीय प्रसारण आहे. म्हणून, ऑब्जेक्टपासून 10 किमी अंतरापेक्षा जास्त लांब पल्ल्याच्या पाळत ठेवण्याच्या अनुप्रयोगांसाठी MWIR सामान्यतः श्रेयस्कर आहे.

शिवाय, जर तुम्हाला वाहने, विमाने किंवा क्षेपणास्त्रे यासारख्या उच्च-तापमानाच्या वस्तू शोधायच्या असतील तर MWIR हा एक चांगला पर्याय आहे. खालील प्रतिमेत असे दिसते की गरम एक्झॉस्ट प्लम्स MWIR मध्ये LWIR पेक्षा लक्षणीयरीत्या अधिक दृश्यमान आहेत.

४) लाँग-वेव्ह इन्फ्रारेड (LWIR)

LWIR प्रणाली 8 ते 14 मायक्रॉन श्रेणीमध्ये कार्य करतात. खोलीच्या तपमानाच्या जवळ असलेल्या वस्तूंसह अनुप्रयोगांसाठी त्यांना प्राधान्य दिले जाते. LWIR कॅमेऱ्यांवर सूर्यप्रकाशाचा कमी परिणाम होतो आणि त्यामुळे बाहेरील ऑपरेशनसाठी ते चांगले. फोकल प्लेन ॲरे मायक्रोबोलोमीटरचा वापर करणाऱ्या त्या सामान्यत: थंड न केलेल्या प्रणाली आहेत, जरी थंड केलेले LWIR कॅमेरे देखील अस्तित्वात आहेत आणि ते मर्क्युरी कॅडमियम टेल्युरियम (MCT) डिटेक्टर वापरतात. याउलट, बहुसंख्य MWIR कॅमेऱ्यांना कूलिंगची आवश्यकता असते, एकतर द्रव नायट्रोजन किंवा स्टर्लिंग सायकल कूलर वापरतात.

LWIR सिस्टीममध्ये बिल्डिंग आणि इन्फ्रास्ट्रक्चरची तपासणी, दोष शोधणे, गॅस शोधणे आणि बरेच काही यासारखे अनेक अनुप्रयोग आढळतात. LWIR कॅमेऱ्यांनी COVID-19 साथीच्या आजारादरम्यान महत्त्वाची भूमिका बजावली आहे कारण ते शरीराचे त्वरित आणि अचूक तापमान मोजू देतात.

5) IR सबस्ट्रेट्स निवड मार्गदर्शक

IR मटेरियलमध्ये वेगळे गुणधर्म असतात जे त्यांना इन्फ्रारेड स्पेक्ट्रममध्ये चांगले कार्य करण्यास अनुमती देतात. IR फ्यूज्ड सिलिका, जर्मेनियम, सिलिकॉन, नीलम आणि झिंक सल्फाइड/सेलेनाइड, प्रत्येकामध्ये इन्फ्रारेड ऍप्लिकेशन्ससाठी ताकद आहे.

झिंक सेलेनाइड (ZnSe)

झिंक सेलेनाइड हे हलके-पिवळे, जस्त आणि सेलेनियम असलेले घन संयुग आहे. हे झिंक बाष्प आणि H2 Se वायूच्या संश्लेषणाद्वारे तयार केले जाते, ग्रेफाइट सब्सट्रेटवर पत्रके बनते. हे त्याच्या कमी शोषण दरासाठी ओळखले जाते आणि जे CO2 लेसरसाठी उत्कृष्ट वापरासाठी परवानगी देते.

इष्टतम ट्रान्समिशन रेंज	आदर्श अनुप्रयोग
0.6 - 16μm	CO2 लेसर आणि थर्मोमेट्री आणि स्पेक्ट्रोस्कोपी, लेन्स, खिडक्या आणि FLIR प्रणाली

जर्मेनियम (Ge)

जर्मेनियममध्ये गडद राखाडी धुराचे स्वरूप आहे ज्याचा अपवर्तक निर्देशांक 4.024 कमी ऑप्टिकल फैलाव आहे. यात नूप हार्डनेस (kg/mm2): 780.00 सह लक्षणीय घनता आहे ज्यामुळे ते खडबडीत परिस्थितीत फील्ड ऑप्टिक्ससाठी चांगले कार्य करू देते.

इष्टतम ट्रान्समिशन रेंज	आदर्श अनुप्रयोग
2 - 16μm	LWIR - MWIR थर्मल इमेजिंग (जेव्हा AR लेपित), खडबडीत ऑप्टिकल परिस्थिती

सिलिकॉन (एस)

सिलिकॉनमध्ये उच्च थर्मल क्षमतेसह निळा-राखाडी रंग आहे जे सेमीकंडक्टर उद्योगासाठी लेसर मिरर आणि सिलिकॉन वेफर्ससाठी आदर्श बनवते. त्याचा अपवर्तक निर्देशांक 3.42 आहे. सिलिकॉन घटक इलेक्ट्रॉनिक उपकरणांमध्ये वापरले जातात कारण त्याचे विद्युत प्रवाह सिलिकॉन कंडक्टरमधून इतर कंडक्टरच्या तुलनेत खूप लवकर जाऊ शकतात, ते Ge किंवा ZnSe पेक्षा कमी दाट आहे. बहुतेक अनुप्रयोगांसाठी एआर कोटिंगची शिफारस केली जाते.

इष्टतम ट्रान्समिशन रेंज	आदर्श अनुप्रयोग
1.2 - 8μm	MWIR, NIR इमेजिंग, IR स्पेक्ट्रोस्कोपी, MWIR शोध प्रणाली

झिंक सल्फाइड (ZnS)

झिंक सल्फाइड इन्फ्रारेड सेन्सरसाठी एक उत्कृष्ट पर्याय आहे जो IR आणि दृश्यमान स्पेक्ट्रममध्ये चांगले प्रसारित करतो. इतर IR मटेरिअलपेक्षा ही सामान्यत: किफायतशीर निवड आहे.

इष्टतम ट्रान्समिशन रेंज	आदर्श अनुप्रयोग
0.6 - 18μm	LWIR - MWIR, दृश्यमान आणि मध्य-तरंग किंवा लाँग-वेव्ह इन्फ्रारेड सेन्सर्स

तुमची सब्सट्रेट आणि अँटी-रिफ्लेक्शन कोटिंगची निवड तुमच्या ऍप्लिकेशनमध्ये कोणत्या तरंगलांबीला प्राइम ट्रान्समिटन्स आवश्यक आहे यावर अवलंबून असेल. उदाहरणार्थ, जर तुम्ही MWIR श्रेणीमध्ये IR प्रकाश प्रसारित करत असाल, तर जर्मेनियम हा एक चांगला पर्याय असू शकतो. NIR अनुप्रयोगांसाठी, नीलम आदर्श असू शकतो.

इन्फ्रारेड ऑप्टिक्सच्या निवडीमध्ये तुम्ही विचार करू इच्छित असलेल्या इतर वैशिष्ट्यांमध्ये थर्मल गुणधर्म आणि अपवर्तन निर्देशांक यांचा समावेश आहे. सब्सट्रेटचे थर्मल गुणधर्म ते उष्णतेवर कशी प्रतिक्रिया देतात हे मोजतात. बऱ्याचदा, इन्फ्रारेड ऑप्टिकल घटक मोठ्या प्रमाणात भिन्न तापमानास सामोरे जातील. काही IR अनुप्रयोग देखील मोठ्या प्रमाणात उष्णता निर्माण करतात. तुमच्या ऍप्लिकेशनसाठी IR सब्सट्रेट योग्य आहे की नाही हे निर्धारित करण्यासाठी तुम्हाला इंडेक्स ग्रेडियंट आणि गुणांक ऑफ थर्मल एक्सपेन्शन (CTE) तपासायचा आहे. दिलेल्या सब्सट्रेटमध्ये उच्च इंडेक्स ग्रेडियंट असल्यास, थर्मली अस्थिर सेटिंगमध्ये वापरल्यास त्याची सबऑप्टिमल ऑप्टिकल कार्यक्षमता असू शकते. जर त्याचे CTE उच्च असेल, तर तापमानात मोठ्या बदलामुळे ते वाढू शकते किंवा उच्च दराने आकुंचन पावू शकते. इन्फ्रारेड ऑप्टिक्समध्ये बहुधा वापरलेली सामग्री अपवर्तनाच्या निर्देशांकात मोठ्या प्रमाणात बदलते. जर्मेनियम, उदाहरणार्थ, MgF साठी 1.413 च्या तुलनेत 4.0003 चे अपवर्तन निर्देशांक आहे. अपवर्तन निर्देशांकाच्या या विस्तृत श्रेणीसह सब्सट्रेट्सची उपलब्धता सिस्टम डिझाइनमध्ये अतिरिक्त लवचिकता देते. IR मटेरिअलचा फैलाव तरंगलांबीच्या निर्देशांकातील बदल तसेच रंगीत विकृती किंवा तरंगलांबी वेगळे करणे मोजते. अब्बे क्रमांकासह, विपर्यास परिमाण केले जाते, ज्याची व्याख्या f आणि c रेषेवरील अपवर्तन निर्देशांकातील फरकापेक्षा d तरंगलांबी वजा 1 वर अपवर्तक निर्देशांकाचे गुणोत्तर म्हणून केली जाते. जर सब्सट्रेटमध्ये एबे संख्या 55 पेक्षा जास्त असेल, तर ते कमी विखुरलेले असते आणि आम्ही त्याला मुकुट सामग्री म्हणतो. 55 पेक्षा कमी एबे संख्या असलेल्या अधिक विखुरलेल्या थरांना चकमक सामग्री म्हणतात.

इन्फ्रारेड ऑप्टिक्स ऍप्लिकेशन्स

इन्फ्रारेड ऑप्टिक्समध्ये 10.6 μm वर काम करणाऱ्या उच्च पॉवर CO2 लेसरपासून ते नाईट-व्हिजन थर्मल इमेजिंग कॅमेरे (MWIR आणि LWIR बँड) आणि IR इमेजिंगपर्यंत अनेक क्षेत्रात अनुप्रयोग आहेत. ते स्पेक्ट्रोस्कोपीमध्ये देखील महत्त्वाचे आहेत, कारण अनेक ट्रेस वायू ओळखण्यासाठी वापरलेली संक्रमणे मध्य अवरक्त प्रदेशात आहेत. आम्ही लेसर लाइन ऑप्टिक्स तसेच इन्फ्रारेड घटक तयार करतो जे विस्तृत तरंगलांबी श्रेणीमध्ये चांगले कार्य करतात आणि आमची अनुभवी टीम संपूर्ण डिझाइन समर्थन आणि सल्ला देऊ शकते.

पॅरालाइट ऑप्टिक्स सिलिकॉन, जर्मेनियम आणि झिंक सल्फाइडपासून उच्च-परिशुद्धता ऑप्टिकल लेन्स तयार करण्यासाठी सिंगल पॉइंट डायमंड टर्निंग आणि सीएनसी पॉलिशिंगसारख्या प्रगत प्रक्रिया तंत्रांचा वापर करत आहे जे MWIR आणि LWIR कॅमेऱ्यांमध्ये अनुप्रयोग शोधतात. आम्ही 0.5 पेक्षा कमी फ्रिंज PV आणि 10 nm पेक्षा कमी श्रेणीतील खडबडीत अचूकता प्राप्त करण्यास सक्षम आहोत.