انفراریڈ آپٹکس کیا ہے؟

1) انفراریڈ آپٹکس کا تعارف

انفراریڈ آپٹکس کا استعمال 760 اور 14,000 nm کے درمیان طول موج کی حد میں روشنی کو اکٹھا کرنے، توجہ مرکوز کرنے یا ہم آہنگ کرنے کے لیے کیا جاتا ہے۔IR تابکاری کے اس حصے کو مزید چار مختلف اسپیکٹرل رینجز میں تقسیم کیا گیا ہے:

اورکت رینج کے قریب (NIR)	700 - 900 nm
شارٹ ویو انفراریڈ رینج (SWIR)	900 - 2300 nm
وسط لہر انفراریڈ رینج (MWIR)	3000 - 5000 nm
لانگ ویو انفراریڈ رینج (LWIR)	8000 - 14000 nm

2) شارٹ ویو انفراریڈ (SWIR)

SWIR ایپلی کیشنز 900 سے 2300 nm تک کا احاطہ کرتی ہیں۔MWIR اور LWIR روشنی کے برعکس جو خود آبجیکٹ سے خارج ہوتی ہے، SWIR اس لحاظ سے نظر آنے والی روشنی سے مشابہت رکھتا ہے کہ فوٹون کسی چیز سے منعکس یا جذب ہوتے ہیں، اس طرح ہائی ریزولوشن امیجنگ کے لیے ضروری کنٹراسٹ فراہم کرتے ہیں۔قدرتی روشنی کے ذرائع جیسے ایمبیئنٹ اسٹارٹ لائٹ اور بیک گراؤنڈ ریڈیئنس (عرف نائٹ گلو) SWIR کے ایسے ایمیٹرز ہیں اور رات کے وقت آؤٹ ڈور امیجنگ کے لیے بہترین روشنی فراہم کرتے ہیں۔

بہت سی ایپلی کیشنز جو دکھائی دینے والی روشنی کا استعمال کرتے ہوئے انجام دینے کے لئے مشکلات کا شکار ہیں یا ناممکن ہیں SWIR کے استعمال سے ممکن ہیں۔SWIR میں امیجنگ کرتے وقت، پانی کے بخارات، آگ کا دھواں، دھند، اور کچھ مواد جیسے کہ سلکان شفاف ہوتے ہیں۔مزید برآں، وہ رنگ جو نظر آنے میں تقریباً ایک جیسے نظر آتے ہیں، SWIR کا استعمال کرتے ہوئے آسانی سے فرق کیا جا سکتا ہے۔

SWIR امیجنگ کو متعدد مقاصد کے لیے استعمال کیا جاتا ہے جیسے الیکٹرانک بورڈ اور سولر سیل کا معائنہ، پیداوار کا معائنہ، شناخت اور چھانٹنا، نگرانی، انسداد جعل سازی، عمل کوالٹی کنٹرول اور بہت کچھ۔

3) مڈ ویو انفراریڈ (MWIR)

MWIR سسٹمز 3 سے 5 مائکرون رینج میں کام کرتے ہیں۔MWIR اور LWIR سسٹمز کے درمیان فیصلہ کرتے وقت، کسی کو کئی عوامل کو مدنظر رکھنا پڑتا ہے۔سب سے پہلے، مقامی ماحول کے اجزاء جیسے نمی اور دھند پر غور کرنا ہوگا۔MWIR سسٹمز LWIR سسٹمز کے مقابلے نمی سے کم متاثر ہوتے ہیں، اس لیے وہ ساحلی نگرانی، جہازوں کی ٹریفک کی نگرانی یا بندرگاہ کی حفاظت جیسی ایپلی کیشنز کے لیے بہتر ہیں۔

MWIR زیادہ تر موسموں میں LWIR کے مقابلے میں زیادہ وایمنڈلیی ٹرانسمیشن رکھتا ہے۔لہذا، MWIR عام طور پر بہت لمبی رینج کی نگرانی کی ایپلی کیشنز کے لیے بہتر ہے جو آبجیکٹ سے 10 کلومیٹر کے فاصلے سے زیادہ ہو۔

مزید برآں، اگر آپ اعلی درجہ حرارت والی اشیاء جیسے گاڑیاں، ہوائی جہاز یا میزائل کا پتہ لگانا چاہتے ہیں تو MWIR بھی ایک بہتر آپشن ہے۔نیچے دی گئی تصویر میں کوئی دیکھ سکتا ہے کہ ایل ڈبلیو آئی آر کے مقابلے MWIR میں گرم ایگزاسٹ پلمز نمایاں طور پر زیادہ دکھائی دیتے ہیں۔

4) لانگ ویو انفراریڈ (LWIR)

LWIR سسٹم 8 سے 14 مائکرون رینج میں کام کرتے ہیں۔انہیں کمرے کے درجہ حرارت کے قریب اشیاء کے ساتھ ایپلی کیشنز کے لیے ترجیح دی جاتی ہے۔LWIR کیمرے سورج سے کم متاثر ہوتے ہیں اور اس لیے بیرونی آپریشن کے لیے بہتر ہیں۔وہ عام طور پر فوکل پلین اری مائیکرو بولومیٹر استعمال کرنے والے غیر ٹھنڈے نظام ہیں، حالانکہ ٹھنڈے ہوئے LWIR کیمرے بھی موجود ہیں اور وہ مرکری کیڈیمیم ٹیلوریم (MCT) ڈیٹیکٹر استعمال کرتے ہیں۔اس کے برعکس، MWIR کیمروں کی اکثریت کو کولنگ کی ضرورت ہوتی ہے، جس میں مائع نائٹروجن یا سٹرلنگ سائیکل کولر استعمال ہوتا ہے۔

LWIR سسٹمز بہت ساری ایپلی کیشنز تلاش کرتے ہیں جیسے عمارت اور انفراسٹرکچر کا معائنہ، خرابی کا پتہ لگانا، گیس کا پتہ لگانا اور بہت کچھ۔LWIR کیمروں نے COVID-19 وبائی امراض کے دوران ایک اہم کردار ادا کیا ہے کیونکہ وہ جسمانی درجہ حرارت کی فوری اور درست پیمائش کی اجازت دیتے ہیں۔

5) IR سبسٹریٹس سلیکشن گائیڈ

IR مواد میں الگ خصوصیات ہیں جو انہیں انفراریڈ سپیکٹرم میں اچھی کارکردگی کا مظاہرہ کرنے دیتی ہیں۔IR فیوزڈ سلیکا، جرمینیئم، سیلیکون، سیفائر، اور زنک سلفائیڈ/سیلینائیڈ، ہر ایک میں انفراریڈ ایپلی کیشنز کی طاقت ہے۔

زنک سیلینائیڈ (ZnSe)

زنک سیلینائیڈ ایک ہلکا پیلا، ٹھوس مرکب ہے جس میں زنک اور سیلینیم شامل ہے۔یہ زنک بخارات اور H2 Se گیس کی ترکیب سے پیدا ہوتا ہے، جو گریفائٹ سبسٹریٹ پر چادر کے طور پر بنتا ہے۔یہ اپنی کم جذب کی شرح کے لیے جانا جاتا ہے اور جو CO2 لیزرز کے لیے بہترین استعمال کی اجازت دیتا ہے۔

زیادہ سے زیادہ ٹرانسمیشن رینج	مثالی ایپلی کیشنز
0.6 - 16μm	CO2 لیزرز اور تھرمامیٹری اور سپیکٹروسکوپی، لینز، ونڈوز، اور FLIR سسٹم

جرمینیم (Ge)

جرمینیم کا رنگ گہرا بھوری رنگ کا دھواں دار ظہور ہے جس کا اضطراری انڈیکس 4.024 کم نظری بازی کے ساتھ ہے۔اس کی کثافت ایک Knoop سختی (kg/mm2): 780.00 کے ساتھ ہے جو اسے ناہموار حالات میں فیلڈ آپٹکس کے لیے اچھی کارکردگی دکھانے کی اجازت دیتی ہے۔

زیادہ سے زیادہ ٹرانسمیشن رینج	مثالی ایپلی کیشنز
2 - 16μm	LWIR - MWIR تھرمل امیجنگ (جب اے آر لیپت ہو)، ناہموار آپٹیکل حالات

سلکان (S)

سیلیکون میں اعلی تھرمل صلاحیت کے ساتھ نیلے رنگ کی بھوری رنگت ہے جو اسے لیزر آئینے اور سیمی کنڈکٹر انڈسٹری کے لیے سلکان ویفرز کے لیے مثالی بناتی ہے۔اس کا ریفریکٹیو انڈیکس 3.42 ہے۔سلیکون کے اجزاء الیکٹرانک آلات میں استعمال ہوتے ہیں کیونکہ اس کے برقی کرنٹ سلیکون کنڈکٹرز سے دوسرے کنڈکٹرز کے مقابلے میں بہت تیزی سے گزر سکتے ہیں، یہ Ge یا ZnSe سے کم گھنے ہوتے ہیں۔زیادہ تر ایپلی کیشنز کے لیے AR کوٹنگ کی سفارش کی جاتی ہے۔

زیادہ سے زیادہ ٹرانسمیشن رینج	مثالی ایپلی کیشنز
1.2 - 8μm	MWIR، NIR امیجنگ، IR سپیکٹروسکوپی، MWIR پتہ لگانے کے نظام

زنک سلفائیڈ (ZnS)

زنک سلفائیڈ انفراریڈ سینسر کے لیے ایک بہترین انتخاب ہے جو یہ IR اور مرئی سپیکٹرم میں اچھی طرح سے منتقل ہوتا ہے۔یہ عام طور پر دوسرے IR مواد کے مقابلے میں لاگت سے موثر انتخاب ہے۔

زیادہ سے زیادہ ٹرانسمیشن رینج	مثالی ایپلی کیشنز
0.6 - 18μm	LWIR - MWIR، مرئی اور درمیانی لہر یا لمبی لہر اورکت سینسر

سبسٹریٹ اور اینٹی ریفلیکشن کوٹنگ کا آپ کا انتخاب اس بات پر منحصر ہوگا کہ آپ کی درخواست میں کس طول موج کو بنیادی ترسیل کی ضرورت ہے۔مثال کے طور پر، اگر آپ MWIR رینج میں IR لائٹ منتقل کر رہے ہیں، تو جرمینیم ایک اچھا انتخاب ہو سکتا ہے۔NIR ایپلی کیشنز کے لیے، نیلم مثالی ہو سکتا ہے۔

دیگر خصوصیات جن پر آپ انفراریڈ آپٹکس کے انتخاب میں غور کرنا چاہتے ہیں ان میں تھرمل خصوصیات اور انڈیکس آف ریفریکشن شامل ہیں۔سبسٹریٹ کی تھرمل خصوصیات یہ بتاتی ہیں کہ یہ گرمی پر کیسے رد عمل ظاہر کرتا ہے۔اکثر، اورکت نظری عناصر وسیع پیمانے پر مختلف درجہ حرارت کے سامنے آئیں گے۔کچھ IR ایپلی کیشنز بھی بڑی مقدار میں حرارت پیدا کرتی ہیں۔اس بات کا تعین کرنے کے لیے کہ آیا کوئی IR سبسٹریٹ آپ کی درخواست کے لیے موزوں ہے یا نہیں آپ انڈیکس گریڈینٹ اور کوفیشینٹ آف تھرمل ایکسپینشن (CTE) کو چیک کرنا چاہیں گے۔اگر کسی دیے گئے سبسٹریٹ میں انڈیکس گریڈینٹ زیادہ ہے، تو تھرمل طور پر اتار چڑھاؤ والی ترتیب میں استعمال ہونے پر اس میں سب سے زیادہ آپٹیکل کارکردگی ہو سکتی ہے۔اگر اس میں CTE زیادہ ہے، تو درجہ حرارت میں بڑی تبدیلی کے پیش نظر یہ ایک اعلی شرح پر پھیل سکتا ہے یا سکڑ سکتا ہے۔انفراریڈ آپٹکس میں اکثر استعمال ہونے والے مواد ریفریکشن کے اشاریہ میں بڑے پیمانے پر مختلف ہوتے ہیں۔مثال کے طور پر، جرمینیم کا انڈیکس 4.0003 ہے، اس کے مقابلے میں MgF کے لیے 1.413 ہے۔انڈیکس آف ریفریکشن کی اس وسیع رینج کے ساتھ سبسٹریٹس کی دستیابی سسٹم کے ڈیزائن میں اضافی لچک فراہم کرتی ہے۔IR مواد کا پھیلاؤ طول موج کے اشاریہ میں طول موج کے ساتھ ساتھ رنگین خرابی، یا طول موج کی علیحدگی کی پیمائش کرتا ہے۔بازی کو معکوس طور پر، Abbe نمبر کے ساتھ، جس کی تعریف d طول موج مائنس 1 پر ریفریکٹیو انڈیکس کے تناسب کے طور پر کی جاتی ہے، f اور c لائنوں پر انڈیکس آف ریفریکشن کے درمیان فرق پر۔اگر کسی سبسٹریٹ کا ایب نمبر 55 سے زیادہ ہے تو یہ کم منتشر ہوتا ہے اور ہم اسے کراؤن میٹریل کہتے ہیں۔55 سے کم ایبی نمبروں کے ساتھ زیادہ منتشر سبسٹریٹس کو چکمک مواد کہا جاتا ہے۔

انفراریڈ آپٹکس ایپلی کیشنز

انفراریڈ آپٹکس میں ہائی پاور CO2 لیزرز سے لے کر نائٹ ویژن تھرمل امیجنگ کیمروں (MWIR اور LWIR بینڈ) اور IR امیجنگ تک بہت سے شعبوں میں ایپلی کیشنز ہیں، جو 10.6 μm پر کام کرتے ہیں۔وہ سپیکٹروسکوپی میں بھی اہم ہیں، کیونکہ بہت سی ٹریس گیسوں کی شناخت میں استعمال ہونے والی منتقلی وسط اورکت والے خطے میں ہوتی ہے۔ہم لیزر لائن آپٹکس کے ساتھ ساتھ انفراریڈ اجزاء بھی تیار کرتے ہیں جو طول موج کی وسیع رینج میں اچھی کارکردگی کا مظاہرہ کرتے ہیں، اور ہماری تجربہ کار ٹیم مکمل ڈیزائن سپورٹ اور مشاورت فراہم کر سکتی ہے۔

Paralight Optics سیلیکون، جرمینیئم اور زنک سلفائیڈ سے اعلیٰ درستگی والے آپٹیکل لینز تیار کرنے کے لیے سنگل پوائنٹ ڈائمنڈ ٹرننگ اور CNC پالش کرنے کے لیے جدید پروسیسنگ تکنیکوں کی ایک رینج کا استعمال کر رہا ہے جو MWIR اور LWIR کیمروں میں ایپلی کیشنز تلاش کرتے ہیں۔ہم 0.5 کناروں سے کم PV اور 10 nm سے کم کی حد میں کھردری کی درستگی حاصل کرنے کے قابل ہیں۔