וואָס איז ינפרערעד אָפּטיקס?

1) הקדמה צו ינפרערעד אָפּטיקס

ינפרערעד אָפּטיקס זענען געניצט צו זאַמלען, פאָקוס אָדער קאַלימאַטייט ליכט אין די ווייוולענגט קייט צווישן 760 און 14,000 נם. דער טייל פון IR ראַדיאַציע איז ווייַטער צעטיילט אין פיר פאַרשידענע ספּעקטראַל ריינדזשאַז:

נאָענט ינפרערעד קייט (NIR)	700 - 900 נם
קורץ-כוואַליע ינפרערעד קייט (SWIR)	900 - 2300 נם
מיטן כוואַליע ינפרערעד קייט (MWIR)	3000 - 5000 נם
לאנג-כוואַליע ינפרערעד קייט (LWIR)	8000 - 14000 נם

2) קורץ-כוואַליע ינפרערעד (SWIR)

SWIR אַפּלאַקיישאַנז דעקן די קייט פון 900 צו 2300 נם. ניט ענלעך MWIR און LWIR ליכט וואָס איז ימיטיד פון די כייפעץ זיך, SWIR ריזעמבאַלז קענטיק ליכט אין דעם זינען אַז פאָטאָנס זענען שפיגלט אָדער אַבזאָרבד דורך אַ כייפעץ, אַזוי פּראַוויידינג די נויטיק קאַנטראַסט פֿאַר הויך האַכלאָטע ימידזשינג. נאַטירלעך ליכט קוואלן אַזאַ ווי אַמביאַנט אָנהייב ליכט און הינטערגרונט גלאַנץ (אַקאַ נייטגלאָוו) זענען אַזאַ עמיטטערס פון SWIR און צושטעלן ויסגעצייכנט ילומאַניישאַן פֿאַר דרויסנדיק ימידזשינג ביי נאַכט.

א נומער פון אַפּלאַקיישאַנז וואָס זענען פּראָבלעמאַטיק אָדער אוממעגלעך צו דורכפירן מיט קענטיק ליכט זענען פיזאַבאַל מיט SWIR. ווען ימידזשינג אין SWIR, וואַסער פארע, פייַער רויך, נעפּל און זיכער מאַטעריאַלס אַזאַ ווי סיליציום זענען טראַנספּעראַנט. אין דערצו, פארבן וואָס דערשייַנען כּמעט יידעניקאַל אין די קענטיק קענען זיין לייכט דיפערענשיייטאַד מיט SWIR.

SWIR ימאַגינג איז גענוצט פֿאַר קייפל צוועקן אַזאַ ווי עלעקטראָניש ברעט און זונ - צעל דורכקוק, פּראָדוצירן דורכקוק, ידענטיפיצירן און סאָרטינג, סערוויילאַנס, אַנטי-קאַונערפיטינג, פּראָצעס קוואַליטעט קאָנטראָל און מער.

3) מיטן כוואַליע ינפרערעד (MWIR)

MWIR סיסטעמען אַרבעטן אין די קייט פון 3 צו 5 מייקראַן. ווען איר באַשליסן צווישן MWIR און LWIR סיסטעמען, איר מוזן נעמען עטלעכע סיבות אין חשבון. ערשטער, די היגע אַטמאַספעריק קאַנסטיטשואַנץ ווי הומידיטי און נעפּל האָבן צו זיין קאַנסידערד. MWIR סיסטעמען זענען ווייניקער אַפעקטאַד דורך הומידיטי ווי LWIR סיסטעמען, אַזוי זיי זענען העכער פֿאַר אַפּלאַקיישאַנז אַזאַ ווי קאָוסטאַל סערוויילאַנס, שיף פאַרקער סערוויילאַנס אָדער פּאָרט שוץ.

MWIR האט אַ גרעסערע אַטמאַספעריק טראַנסמיסיע ווי LWIR אין רובֿ קליימיץ. דעריבער, MWIR איז בכלל בילכער פֿאַר זייער לאַנג-קייט סערוויילאַנס אַפּלאַקיישאַנז יקסיד 10 קילאמעטער ווייַטקייט פון די כייפעץ.

דערצו, MWIR איז אויך אַ בעסער אָפּציע אויב איר ווילן צו דעטעקט הויך-טעמפּעראַטור אַבדזשעקץ אַזאַ ווי וועהיקלעס, ערפּליינז אָדער מיסאַלז. אין די בילד אונטן איר קענען זען אַז די הייס ויסמאַטערן פּלאַמז זענען באטייטיק מער קענטיק אין די MWIR ווי אין די LWIR.

4) לאנג-וואַווע ינפרערעד (LWIR)

LWIR סיסטעמען אַרבעטן אין די קייט פון 8 צו 14 מייקראַן. זיי זענען בילכער פֿאַר אַפּלאַקיישאַנז מיט כּמעט צימער טעמפּעראַטור אַבדזשעקץ. LWIR קאַמעראַס זענען ווייניקער אַפעקטאַד דורך די זון און דעריבער בעסער פֿאַר דרויסנדיק אָפּעראַציע. זיי זענען טיפּיקלי ונקאָאָלעד סיסטעמען ניצן פאָקאַל פּלאַנע מענגע מיקראָבאָלאָמעטערס, כאָטש קולד LWIR קאַמעראַס עקסיסטירן אויך און זיי נוצן מערקורי קאַדמיום טעללוריום (מקט) דעטעקטאָרס. אין קאַנטראַסט, די מערהייַט פון MWIR קאַמעראַס דאַרפן קאָאָלינג, ניצן אָדער פליסיק ניטראָגען אָדער אַ סטירלינג ציקל קולער.

LWIR סיסטעמען געפֿינען אַ ברייט נומער פון אַפּלאַקיישאַנז אַזאַ ווי דורכקוק פון בנין און ינפראַסטראַקטשער, דעפעקט דיטעקשאַן, גאַז דיטעקשאַן און מער. LWIR קאַמעראַס האָבן געשפילט אַ וויכטיק ראָלע בעשאַס די COVID-19 פּאַנדעמיק ווייַל זיי לאָזן שנעל און פּינטלעך מעזשערמאַנט פון גוף טעמפּעראַטור.

5) יר סאַבסטרייט סעלעקציע גייד

IR מאַטעריאַלס האָבן בוילעט פּראָפּערטיעס וואָס לאָזן זיי צו אַרבעטן געזונט אין די ינפרערעד ספּעקטרום. IR פוסעד סיליקאַ, גערמאַניום, סיליציום, סאַפייער און צינק סולפידע / סעלענידע, יעדער האט סטרענגקטס פֿאַר ינפרערעד אַפּלאַקיישאַנז.

צינק סעלענידע (ZnSe)

צינק סעלענידע איז אַ ליכט-געל, האַרט קאַמפּאַונד וואָס קאַמפּרייזיז צינק און סעלעניום. עס איז באשאפן דורך סינטעז פון צינק פארע און H2 Se גאַז, פאָרמינג ווי שיץ אויף אַ גראַפייט סאַבסטרייט. עס איז באַוווסט פֿאַר זיין נידעריק אַבזאָרפּשאַן קורס און וואָס אַלאַוז ויסגעצייכנט נוצן פֿאַר CO2 לייזערז.

אָפּטימום טראַנסמיסיע קייט	ידעאַל אַפּפּליקאַטיאָנס
0.6 - 16μם	CO2 לייזערז און טערמאַמעטרי און ספּעקטראַסקאָפּי, לענסעס, פֿענצטער און FLIR סיסטעמען

גערמאַניום (גע)

גערמאַניום האט אַ טונקל גרוי רויכיק אויסזען מיט אַ רעפראַקטיווע אינדעקס פון 4.024 מיט נידעריק אָפּטיש דיספּערשאַן. עס האט אַ היפּש געדיכטקייַט מיט אַ קנאָאָפּ כאַרדנאַס (קג / מם 2): 780.00 אַלאַוינג עס צו דורכפירן געזונט פֿאַר פעלד אָפּטיקס אין גראָב טנאָים.

אָפּטימום טראַנסמיסיע קייט	ידעאַל אַפּפּליקאַטיאָנס
2 - 16μם	LWIR - MWIR טערמאַל ימאַגינג (ווען AR קאָוטאַד), גראָב אָפּטיש סיטואַטיאָנס

סיליציום (S)

סיליציום האט בלוי-גרוי אויסזען מיט אַ הויך טערמאַל קאַפּאַציטעט וואָס מאכט עס ידעאַל פֿאַר לאַזער מירערז און סיליציום ווייפערז פֿאַר די סעמיקאַנדאַקטער אינדוסטריע. עס האט אַ רעפראַקטיווע אינדעקס פון 3.42. סיליציום קאַמפּאָונאַנץ זענען געניצט אין עלעקטראָניש דעוויסעס ווייַל זייַן עלעקטריקאַל קעראַנץ קענען פאָרן דורך די סיליציום קאָנדוקטאָרס פיל שנעלער קאַמפּערד מיט אנדערע קאָנדוקטאָרס, עס איז ווייניקער געדיכט ווי Ge אָדער ZnSe. AR קאָוטינג איז רעקאַמענדיד פֿאַר רובֿ אַפּלאַקיישאַנז.

אָפּטימום טראַנסמיסיע קייט	ידעאַל אַפּפּליקאַטיאָנס
1.2 - 8μם	MWIR, NIR ימאַגינג, יר ספּעקטראַסקאָפּי, MWIR דיטעקשאַן סיסטעמען

צינק סולפיד (ZnS)

צינק סולפידע איז אַ ויסגעצייכנט ברירה פֿאַר ינפרערעד סענסאָרס, עס טראַנסמיטט געזונט אין די יר און קענטיק ספּעקטרום. עס איז טיפּיקלי אַ פּרייַז עפעקטיוו ברירה איבער אנדערע יר מאַטעריאַלס.

אָפּטימום טראַנסמיסיע קייט	ידעאַל אַפּפּליקאַטיאָנס
0.6 - 18μם	LWIR - MWIR, קענטיק און מיטן-כוואַליע אָדער לאַנג-כוואַליע ינפרערעד סענסאָרס

דיין ברירה פון סאַבסטרייט און אַנטי-אָפּשפּיגלונג קאָוטינג וועט אָפענגען אויף וואָס ווייוולענגט ריקווייערז די הויפּט טראַנסמיטטאַנס אין דיין אַפּלאַקיישאַן. פֿאַר בייַשפּיל, אויב איר טראַנסמיטינג יר ליכט אין די MWIR קייט, גערמאַניום קען זיין אַ גוט ברירה. פֿאַר NIR אַפּלאַקיישאַנז, סאַפייער קען זיין ידעאַל.

אנדערע ספּעסאַפאַקיישאַנז איר זאל וועלן צו באַטראַכטן אין דיין ברירה פון ינפרערעד אָפּטיקס אַרייַננעמען טערמאַל פּראָפּערטיעס און בראָך אינדעקס. די טערמאַל פּראָפּערטיעס פון אַ סאַבסטרייט קוואַנטאַפייז ווי עס ריאַקץ צו היץ. אָפט, ינפרערעד אָפּטיש עלעמענטן וועט זיין יקספּאָוזד צו וויידלי וועריינג טעמפּעראַטורעס. עטלעכע יר אַפּלאַקיישאַנז אויך פּראָדוצירן אַ גרויס סומע פון היץ. צו באַשליסן צי אַן יר סאַבסטרייט איז פּאַסיק פֿאַר דיין אַפּלאַקיישאַן, איר וועט וועלן צו קאָנטראָלירן די אינדעקס גראַדיענט און קאָואַפישאַנט פון טערמאַל יקספּאַנשאַן (CTE). אויב אַ געגעבן סאַבסטרייט האט אַ הויך אינדעקס גראַדיענט, עס קען האָבן סובאָפּטימאַל אָפּטיש פאָרשטעלונג ווען געוויינט אין אַ טערמאַל וואַלאַטאַל באַשטעטיקן. אויב עס האט אַ הויך CTE, עס קען יקספּאַנד אָדער קאָנטראַקט מיט אַ הויך קורס ווייַל פון אַ גרויס ענדערונג אין טעמפּעראַטור. די מערסט אָפט געניצט מאַטעריאַלס אין ינפרערעד אָפּטיקס בייַטן וויידלי אין בראָך אינדעקס. גערמאַניום, פֿאַר בייַשפּיל, האט אַן בראָכצאָל אינדעקס פון 4.0003, קאַמפּערד מיט 1.413 פֿאַר MgF. די אַוויילאַבילאַטי פון סאַבסטרייץ מיט דעם ברייט קייט פון בראָך אינדעקס גיט צוגעלייגט בייגיקייַט אין סיסטעם פּלאַן. די דיספּערסיאָן פון אַן IR מאַטעריאַל מעסטן די ענדערונג אין אינדעקס פון ווייוולענגט מיט רעספּעקט צו ווייוולענגט ווי געזונט ווי די טשראָמאַטיק אַבעריישאַן, אָדער די צעשיידונג פון ווייוולענגט. דיספּערסיאָן איז קוואַנטאַפייד, פאַרקערט, מיט די אַבע נומער, וואָס איז דיפיינד ווי די פאַרהעלטעניש פון די ריפראַקטיווע אינדעקס ביי די ד ווייוולענגט מינוס 1, איבער די חילוק צווישן די בראָך אינדעקס ביי די f און C שורות. אויב אַ סאַבסטרייט האט אַ אַבבע נומער פון גרעסער ווי 55, עס איז ווייניקער דיספּערסיוו און מיר רופן עס אַ קרוין מאַטעריאַל. מער דיספּערסיוו סאַבסטרייץ מיט אַבע נומערן פון נידעריקער ווי 55 זענען גערופן פייַערשטיין מאַטעריאַלס.

אַפּפּליקאַטיאָנס פֿאַר ינפרערעד אָפּטיקס

ינפרערעד אָפּטיקס האָבן אַפּלאַקיישאַנז אין פילע פעלדער, פֿון הויך מאַכט CO2 לייזערז, וואָס אַרבעט ביי 10.6 μם, צו נאַכט זעאונג טערמאַל ימאַגינג קאַמעראַס (MWIR און LWIR באַנדס) און יר ימידזשינג. זיי זענען אויך וויכטיק אין ספּעקטראָסקאָפּי, ווייַל די טראַנזישאַנז געניצט צו ידענטיפיצירן פילע שפּור גאַסאַז זענען אין די מיטן ינפרערעד געגנט. מיר פּראָדוצירן לאַזער שורה אָפּטיקס ווי געזונט ווי ינפרערעד קאַמפּאָונאַנץ וואָס דורכפירן געזונט איבער אַ ברייט ווייוולענגט קייט, און אונדזער יקספּיריאַנסט מאַנשאַפֿט קענען צושטעלן פול פּלאַן שטיצן און באַראַטונג.

פּאַראַליגהט אָפּטיקס ניצט אַ קייט פון אַוואַנסירטע פּראַסעסינג טעקניקס אַזאַ ווי סינגלע פּוינט דיאַמאָנד טורנינג און קנק פּאַלישינג צו פּראָדוצירן הויך-פּינטלעכקייַט אָפּטיש לענסעס פון סיליציום, גערמאַניום און צינק סולפידע וואָס געפֿינען אַפּלאַקיישאַנז אין MWIR און LWIR קאַמעראַס. מיר זענען ביכולת צו דערגרייכן אַ אַקיעראַסי פון ווייניקער ווי 0.5 פרינדזשז פּוו און ראַפנאַס אין די קייט פון ווייניקער ווי 10 נם.