紅外波段泛指900nm以上到25um的范圍,人眼(400nm-700nm可見光)在這波段無法感應(yīng)。采用對熱輻射敏感的材料如非晶硅(α-Si)、氧化釩(OVx)、碲鎘汞(MCT)、砷鎵銦InGaAs、硒化鉛(PbSe)、砷化鎵(GaAs)等制作探測器,可以對有溫差的物體進行熱輻射探測或成像。
如同可見光成像,紅外透鏡。紅外成像也是通過透鏡組匯聚被探測的光信號到探測器上,再由探測器及其后道進行光信號到電信號的的轉(zhuǎn)換。探測器和應(yīng)用領(lǐng)域不同,光學(xué)系統(tǒng)所使用的透鏡材料亦不同。針對不同紅外透鏡材料的特性,加工手段和工藝裝備也各不相同。本文基于作者多年紅外產(chǎn)業(yè)的經(jīng)驗,結(jié)合當(dāng)今發(fā)展趨勢,為讀者做一簡單介紹。由于為一家之言,難免有不妥之處,還請不吝指出。
典型的紅外光學(xué)材料有晶體材料如Ge、Si、ZnS、 ZnSe、CaF2等,硫系玻璃IRG-2、IRG-4、IRG-6<AMTIR- 1、AMTIR-II等,一些900nm以上透光的玻璃材料如紅外石英玻璃、藍(lán)寶石,還有紅外透光的塑料如有機玻璃、聚乙烯、聚四氟乙烯。
Si是一種用于3-5um很好的單晶材料,材質(zhì)脆硬。
Ge在8-12um部分使用的更為普遍。當(dāng)時由于礦產(chǎn)資源的保護,Ge的價格越來越高,資源也越來越少。
這也引出了現(xiàn)在的硫系玻璃材料,是采用硫、鍺、砷等不同的配比達到紅外透光的效果,并且由于可以模壓,因此在大量制造領(lǐng)域,其有著巨大的需求。
CaF2是一種從可見光到紅外都透光的材料,對于溫度環(huán)境很敏感,尤其是溫差的變化容易導(dǎo)致破裂。他用于消色差的場合以及短波紅外有著極好的前景。而在大眾化的消費品紅外運用中,紅外塑料由于可以注塑價格低廉受到青睞。
光學(xué)冷加工
如同可見光玻璃類的加工,紅外球面鏡片可以通過傳統(tǒng)拋光方式制造。根據(jù)面形和直徑的大小,可以選擇二軸機,4軸機,或者更多的16軸機器。
CNC設(shè)備也是另外一套加工工藝,比如以德制設(shè)備為主的SatisLoh、Schneider和Optotec,或者美國OptiPro 都可以實現(xiàn)CNC精密編程拋光,除了球面,還有非球面的拋光。
根據(jù)不同的材料,選用的拋光粉可以是氧化鍶,白剛玉,金剛石微粉等。然而,最普遍的還是采用多軸超精密單點車床直接在晶體或玻璃塑料甚至金屬表面上車出拋光級別的表面。其表面粗糙度可以達到20A-200A不等(看材料和工藝)。最主要的,單點車床可以車出衍射面(二元面),無論在Ge, 還是Si、ZnSe、ZnS、 CaF2、硫系玻璃、塑料等。相比于加工效率,單點車優(yōu)于CNC光學(xué)拋光機。
另外,超聲波或者激光輔助單點車的加工工藝,已經(jīng)證明可以直接在材料表面車削出表面品質(zhì)達到要求的鏡片,并且這些輔助加工技術(shù)都受到專利的保護。
真空鍍膜