1) Panimula sa Infrared Optics
Ang Infrared Optics ay ginagamit upang mangolekta, mag-focus o mag-collimate ng liwanag sa hanay ng wavelength sa pagitan ng 760 at 14,000 nm. Ang bahaging ito ng IR radiation ay higit pang nahahati sa apat na magkakaibang hanay ng parang multo:
| Malapit sa Infrared range (NIR) | 700 – 900 nm |
| Short-Wave Infrared range (SWIR) | 900 – 2300 nm |
| Mid-Wave Infrared range (MWIR) | 3000 – 5000 nm |
| Long-Wave Infrared range (LWIR) | 8000 – 14000 nm |
2) Short-Wave Infrared (SWIR)
Saklaw ng mga aplikasyon ng SWIR ang saklaw mula 900 hanggang 2300 nm. Hindi tulad ng MWIR at LWIR na ilaw na ibinubuga mula sa mismong bagay, ang SWIR ay kahawig ng nakikitang liwanag sa kahulugan na ang mga photon ay sinasalamin o hinihigop ng isang bagay, kaya nagbibigay ng kinakailangang kaibahan para sa high resolution na imaging. Ang mga likas na pinagmumulan ng liwanag tulad ng ambient start light at background radiance (aka nightglow) ay mga naglalabas ng SWIR at naghahatid ng mahusay na pag-iilaw para sa panlabas na imaging sa gabi.
Ang isang bilang ng mga application na may problema o imposibleng gumanap gamit ang nakikitang liwanag ay magagawa gamit ang SWIR. Kapag nag-imaging sa SWIR, ang singaw ng tubig, usok ng apoy, fog, at ilang mga materyales tulad ng silikon ay transparent. Bukod pa rito, ang mga kulay na halos magkapareho sa nakikita ay maaaring madaling maiiba gamit ang SWIR.
Ang SWIR imaging ay ginagamit para sa maraming layunin tulad ng electronic board at solar cell inspection, gumawa ng inspeksyon, pagtukoy at pag-uuri, pagsubaybay, anti-counterfeiting, kontrol sa kalidad ng proseso at higit pa.
3) Mid-Wave Infrared (MWIR)
Ang mga sistema ng MWIR ay gumagana sa saklaw ng 3 hanggang 5 micron. Kapag nagpapasya sa pagitan ng mga sistema ng MWIR at LWIR, kailangang isaalang-alang ang ilang mga kadahilanan. Una, ang mga lokal na nasasakupan ng atmospera tulad ng halumigmig at fog ay kailangang isaalang-alang. Ang mga MWIR system ay hindi gaanong apektado ng halumigmig kaysa sa mga LWIR system, kaya mas mahusay ang mga ito para sa mga aplikasyon tulad ng coastal surveillance, vessel traffic surveillance o harbor protection.
Ang MWIR ay may mas malaking atmospheric transmission kaysa LWIR sa karamihan ng mga klima. Samakatuwid, ang MWIR ay karaniwang mas pinipili para sa napakatagal na mga aplikasyon ng pagsubaybay na lampas sa 10 km na distansya mula sa bagay.
Bukod dito, ang MWIR ay isa ring mas mahusay na opsyon kung gusto mong makakita ng mga bagay na may mataas na temperatura tulad ng mga sasakyan, eroplano o missiles. Sa larawan sa ibaba makikita ng isang tao na ang mga maiinit na tambutso ay mas nakikita sa MWIR kaysa sa LWIR.
4) Long-Wave Infrared (LWIR)
Ang mga sistema ng LWIR ay gumagana sa saklaw na 8 hanggang 14 micron. Mas gusto ang mga ito para sa mga application na may malapit na mga bagay sa temperatura ng silid. Ang mga LWIR camera ay hindi gaanong apektado ng araw at samakatuwid ay mas mahusay para sa panlabas na operasyon. Ang mga ito ay karaniwang mga uncooled system na gumagamit ng Focal Plane Array microbolometers, bagama't mayroon ding mga cooled LWIR camera at gumagamit sila ng Mercury Cadmium Tellurium (MCT) detector. Sa kabaligtaran, ang karamihan sa mga MWIR camera ay nangangailangan ng pagpapalamig, na gumagamit ng alinman sa likidong nitrogen o isang Stirling cycle cooler.
Ang mga sistema ng LWIR ay nakakahanap ng malawak na bilang ng mga aplikasyon tulad ng inspeksyon ng gusali at imprastraktura, pagtuklas ng depekto, pagtuklas ng gas at higit pa. Ang mga LWIR camera ay may mahalagang papel sa panahon ng pandemya ng COVID-19 dahil pinapayagan nila ang mabilis at tumpak na pagsukat ng temperatura ng katawan.
5) Gabay sa Pagpili ng IR Substrates
Ang mga materyales sa IR ay may natatanging katangian na nagpapahintulot sa kanila na gumanap nang maayos sa infrared spectrum. IR Fused Silica, Germanium, Silicon, Sapphire, at Zinc Sulfide/Selenide, bawat isa ay may mga lakas para sa mga infrared na aplikasyon.
Zinc Selenide (ZnSe)
Ang zinc selenide ay isang light-yellow, solid compound na binubuo ng zinc at selenium. Ito ay nilikha sa pamamagitan ng synthesis ng Zinc vapor at H2 Se gas, na bumubuo bilang mga sheet sa isang graphite substrate. Ito ay kilala sa mababang rate ng pagsipsip nito at nagbibigay-daan para sa mahusay na paggamit para sa mga CO2 laser.
| Pinakamainam na Saklaw ng Transmisyon | Mga Tamang Aplikasyon |
| 0.6 - 16μm | CO2 laser at thermometry at spectroscopy, mga lente, bintana, at FLIR system |
Germanium (Ge)
Ang Germanium ay may madilim na kulay abong mausok na anyo na may refractive index na 4.024 na may mababang optical dispersion. Ito ay may malaking density na may Knoop Hardness (kg/mm2): 780.00 na nagbibigay-daan dito upang gumanap nang maayos para sa field optics sa masungit na kondisyon.
| Pinakamainam na Saklaw ng Transmisyon | Mga Tamang Aplikasyon |
| 2 - 16μm | LWIR - MWIR Thermal imaging (kapag AR coated), masungit na optical na sitwasyon |
Silicon (S)
Ang Silicon ay may asul na kulay-abo na hitsura na may mataas na thermal capacity na ginagawang perpekto para sa mga salamin ng laser at mga wafer ng silicon para sa industriya ng semiconductor. Mayroon itong refractive index na 3.42. Ang mga sangkap ng silikon ay ginagamit sa mga elektronikong aparato ay dahil ang mga de-koryenteng alon nito ay maaaring dumaan sa mga silikon na konduktor nang mas mabilis kumpara sa iba pang mga konduktor, ito ay hindi gaanong siksik kaysa sa Ge o ZnSe. Ang AR coating ay inirerekomenda para sa karamihan ng mga application.
| Pinakamainam na Saklaw ng Transmisyon | Mga Tamang Aplikasyon |
| 1.2 - 8μm | MWIR, NIR imaging, IR spectroscopy, MWIR detection system |
Zinc Sulfide (ZnS)
Ang Zinc Sulfide ay isang mahusay na pagpipilian para sa mga infrared sensor na ipinapadala nito nang maayos sa IR at nakikitang spectrum. Ito ay karaniwang isang matipid na pagpipilian kaysa sa iba pang mga materyales sa IR.
| Pinakamainam na Saklaw ng Transmisyon | Mga Tamang Aplikasyon |
| 0.6 - 18μm | LWIR - MWIR, nakikita at mid-wave o long-wave infrared sensor |
Ang iyong pagpili ng substrate at anti-reflection coating ay depende sa kung aling wavelength ang nangangailangan ng prime transmittance sa iyong aplikasyon. Halimbawa, kung nagpapadala ka ng IR na ilaw sa hanay ng MWIR, maaaring isang magandang pagpipilian ang germanium. Para sa mga aplikasyon ng NIR, maaaring mainam ang sapiro.
Ang iba pang mga detalye na maaaring gusto mong isaalang-alang sa iyong pagpili ng infrared na optika ay kinabibilangan ng mga katangian ng thermal at index ng repraksyon. Ang mga katangian ng thermal ng isang substrate ay binibilang kung paano ito tumutugon sa init. Kadalasan, ang mga infrared na optical na elemento ay malalantad sa malawak na iba't ibang temperatura. Ang ilang mga IR application ay gumagawa din ng malaking halaga ng init. Upang matukoy kung ang isang IR substrate ay angkop para sa iyong aplikasyon, gugustuhin mong suriin ang index gradient at koepisyent ng thermal expansion (CTE). Kung ang isang partikular na substrate ay may mataas na index gradient, maaari itong magkaroon ng suboptimal na optical performance kapag ginamit sa isang thermally volatile na setting. Kung ito ay may mataas na CTE, maaari itong lumawak o mag-urong sa mataas na rate dahil sa malaking pagbabago sa temperatura. Ang mga materyales na kadalasang ginagamit sa infrared na optika ay malawak na nag-iiba sa index ng repraksyon. Halimbawa, ang Germanium ay may index ng repraksyon na 4.0003, kumpara sa 1.413 para sa MgF. Ang pagkakaroon ng mga substrate na may ganitong malawak na hanay ng index ng repraksyon ay nagbibigay ng karagdagang flexibility sa disenyo ng system. Ang dispersion ng isang IR material ay sumusukat sa pagbabago sa index ng wavelength na may kinalaman sa wavelength pati na rin ang chromatic aberration, o ang paghihiwalay ng wavelength. Ang dispersion ay binibilang, inversely, gamit ang Abbe number, na tinukoy bilang ratio ng refractive index sa d wavelength na minus 1, sa pagkakaiba sa pagitan ng index ng repraksyon sa f at c na linya. Kung ang isang substrate ay may bilang ng Abbe na higit sa 55, ito ay hindi gaanong nakakalat at tinatawag namin itong isang materyal na korona. Ang mas maraming dispersive na substrate na may mga bilang ng Abbe na mas mababa sa 55 ay tinatawag na mga materyales ng flint.
Mga Aplikasyon ng Infrared Optics
Ang mga infrared na optika ay may mga aplikasyon sa maraming larangan, mula sa mga high power na CO2 laser, na gumagana sa 10.6 μm, hanggang sa mga night-vision thermal imaging camera (MWIR at LWIR bands) at IR imaging. Mahalaga rin ang mga ito sa spectroscopy, dahil ang mga transition na ginagamit sa pagtukoy ng maraming trace gas ay nasa mid infrared na rehiyon. Gumagawa kami ng laser line optics pati na rin ang mga infrared na bahagi na mahusay na gumaganap sa isang malawak na hanay ng wavelength, at ang aming nakaranasang koponan ay maaaring magbigay ng ganap na suporta sa disenyo at konsultasyon.
Gumagamit ang Paralight Optics ng hanay ng mga advanced na diskarte sa pagpoproseso tulad ng Single Point Diamond Turning at CNC polishing para makagawa ng high-precision optical lenses mula sa Silicon, Germanium at Zinc Sulfide na nakakahanap ng mga application sa MWIR at LWIR camera. Nagagawa naming makamit ang mga katumpakan na mas mababa sa 0.5 fringes PV at gaspang sa hanay na mas mababa sa 10 nm.
Para sa mas malalim na detalye, pakitingnan ang amingkatalogo optikao o huwag mag-atubiling makipag-ugnayan sa amin para sa karagdagang impormasyon.
Oras ng post: Abr-25-2023
