Principle : Raw Materials

레이저 광학계에서 Substrate와 Coating Material은 단순한 부품을 넘어 전체 시스템의 성능을 좌우하는 핵심 요소입니다. 적절한 소재와 코팅을 선택하면 레이저의 효율을 극대화하고, 보다 정밀한 가공이 가능합니다. Gaussian에서는 다양한 레이저 응용에 적합한 고품질 광학 부품을 제공하며, 최적의 솔루션을 제안합니다. 귀사의 레이저 시스템을 위한 맞춤형 광학 부품이 필요하시다면 언제든지 문의하세요!

Act

Apr 01, 2025

렌즈 두께

레이저 가공 시스템에서 렌즈 두께가 가공 품질에 미치는 영향과 그 측정 기준

레이저 가공 시스템에서는 렌즈가 단순히 빛을 모아주는 역할을 넘어서, 가공 품질과 생산 효율성에 큰 영향을 미치는 핵심 광학 요소입니다. 이 중에서도 ‘렌즈의 두께’는 간과되기 쉬운 요소지만, 실제로는 매우 중요한 파라미터 중 하나입니다.

렌즈의 두께는 단순한 물리적 수치를 넘어, 가공의 정밀도와 반복성, 안정성에 직결되는 중요한 파라미터입니다. 따라서 가공 목적, 사용 파장, 열 환경 등을 종합적으로 고려해 정밀하게 두께가 관리된 렌즈를 선택해야 합니다. 특히 자동화 설비나 고속 레이저 가공처럼 정밀도가 중요한 시스템에서는 렌즈 두께의 미세한 차이가 전체 품질에 큰 영향을 줄 수 있습니다.

이번 글에서는 렌즈 두께의 정의와 측정 방법, 그리고 레이저 가공에서 두께가 어떤 영향을 미치는지에 대해 자세히 알아보겠습니다.

렌즈 두께란?

렌즈 두께는 일반적으로 렌즈 중심축을 따라 측정한 입사면부터 출사면까지의 거리, 즉 중심 두께(center thickness)를 의미합니다. 이는 단순히 유리판의 두께가 아니라, 렌즈의 곡률 및 형상에 따라 달라지는 광학적 특성과도 깊이 연관되어 있습니다.

렌즈는 일반적으로 볼록(convex), 오목(concave), 평면(planar) 등 다양한 형상으로 제작되며, 각각의 곡률에 따라 중심 두께와 가장자리 두께(edge thickness)가 달라집니다.

렌즈 두께의 측정 기준과 방법

렌즈 두께 측정에는 다음과 같은 방법이 사용됩니다:

1. 기계식 마이크로미터

중심 두께를 정밀하게 측정할 수 있는 도구

일반적으로 ±1~2 μm 수준의 정밀도를 갖습니다.

2. 간섭계(interferometer)

두께뿐 아니라 평탄도, 표면 정렬까지 측정 가능

광학 부품의 고정밀 품질 관리에 적합

3. 비접촉식 방식 (OCT 또는 공초점 방식)

고속 자동화 측정에 적합

렌즈가 시스템에 장착된 상태에서도 측정 가능

렌즈 두께가 레이저 가공 시스템에 미치는 영향

렌즈 두께는 다음과 같은 방식으로 레이저 가공 품질에 영향을 줍니다.

1. 초점 위치(Focus Position)의 변화

렌즈가 두꺼울수록 내부를 통과하는 광로 길이가 길어지며, 이로 인해 실제 초점 위치가 미세하게 이동합니다.

→ 미세한 초점 오차는 마킹 품질 저하, 절단 깊이 불균일 등의 문제를 유발할 수 있습니다.

2. 열 렌즈 효과(thermal lensing)

고출력 레이저가 렌즈를 통과할 때, 두께가 두꺼운 렌즈일수록 열이 누적되며 굴절률이 변합니다.

→ 초점이 변동하며 가공 안정성이 떨어질 수 있습니다.

3. 색수차(Chromatic Aberration)

특히 초단펄스나 가시광 대역을 사용하는 시스템에서는 렌즈 두께와 재질에 따라 파장별 굴절률 차이로 인한 초점 분리가 발생할 수 있습니다.

렌즈 두께와 가공 조건의 최적화

레이저 가공 시스템에 적합한 렌즈를 선택하기 위해서는 다음 요소를 종합적으로 고려해야 합니다.

요소	고려사항
파장	사용하는 레이저의 파장에 적합한 광학 재질 선택
에너지 밀도	고출력일수록 열 영향을 줄이기 위해 얇은 렌즈 또는 특수 코팅 필요
렌즈 두께	두께는 초점 거리, 작업 거리(Working Distance)에 맞춰 조절
비축 정렬	렌즈 두께 불균일 시 빔 왜곡 발생 → 가공 품질 저하

Surface Form Deviation

레이저 가공 시스템에서 렌즈는 빛의 경로를 제어하고 초점을 맞추는 핵심 역할을 합니다. 이때 렌즈의 ‘표면 정밀도’는 가공의 품질과 정밀도에 직접적인 영향을 주는데, 이를 수치화한 개념이 바로 Surface Form Deviation(표면 형상 편차)입니다.

Surface Form Deviation은 렌즈의 성능을 결정짓는 핵심 요소 중 하나입니다. 하지만 너무 엄격한 편차를 요구하면 제조 난이도와 비용이 급격히 상승할 수 있습니다. 따라서 응용 분야에 맞는 편차 기준을 설정하고, RMS와 P-V의 차이를 이해하여 렌즈를 선정하는 것이 중요합니다.

이번 글에서는 이 Surface Form Deviation이 무엇인지, 어떻게 측정하는지, 그리고 왜 레이저 가공에서 중요한지를 자세히 살펴보겠습니다.

Surface Form Deviation이란?

Surface Form Deviation은 렌즈 표면이 이상적인 곡면(설계 기준면)에서 얼마나 벗어났는지를 나타내는 표준편차 값입니다. 즉, 실제 제작된 렌즈의 표면과 설계상 이상적인 곡면의 차이를 평균적으로 얼마나 벗어났는지를 나타내며, 일반적으로 RMS(Root Mean Square) 방식으로 표현됩니다.

용어 차이

표면 형상 편차는 제조사마다 Wavefront Accuracy, Wavefront Distortion, Surface Accuracy, Surface Irregularity 등 다양한 용어로 표기될 수 있습니다. 이 용어들은 비슷해 보이지만, 기술 자료를 비교할 때는 표기 방식(RMS인지 P-V인지 등)에 따라 수치 해석이 달라지므로 주의가 필요합니다.

간섭계를 이용하여 렌즈 표면에 간섭 무늬(Interferogram)를 투사하여 실제 형상과 이상 형상의 차이를 시각화하고 수치화합니다.

RMS 값 계산: 간섭 무늬 전체에서 평균적 편차 측정

P-V 값 계산: 가장 높은 점과 가장 낮은 점의 높이차 측정

💡주의: 측정 면적이 클수록 RMS는 낮아지고, P-V는 높아질 수 있습니다. (측정 면적이 넓을수록 이상점 하나가 전체 편차에 미치는 영향이 달라짐)

용어	정의	특징
RMS (Root Mean Square)	이상 곡면에서의 평균적 벗어남	전체 표면의 평균적인 성능 파악에 유리
P-V (Peak to Valley)	가장 높은 지점과 낮은 지점의 차이	한 점의 결함에도 민감, 가시적으로 빠르게 확인 가능

레이저 가공에 미치는 영향

1. 초점 왜곡 및 빔 품질 저하

렌즈 표면이 이상적인 곡면에서 벗어나 있을 경우, 레이저 빔은 정확한 초점 위치에 수렴하지 못하고 비정상적인 빔 프로파일을 형성하게 됩니다.

→ 절단 품질 저하, 마킹 번짐, 용접 불균일 등의 문제가 발생합니다.

2. 파면 왜곡(Wavefront Distortion)

특히 멀티 렌즈 시스템이나 고정밀 이미징이 필요한 응용에서는 렌즈 하나의 편차가 전체 시스템의 파면에 영향을 주며, 누적되면 파면 왜곡으로 이어집니다.

3. 에너지 분포 불균일

불균일한 표면은 레이저 에너지가 고르게 전달되지 않게 하여 가공 깊이 및 균일도 저하를 유발합니다.

렌즈 선택 시 고려사항

렌즈를 선택할 때는 단순히 가격이나 코팅 종류뿐만 아니라, 해당 시스템이 요구하는 표면 정밀도 수준에 맞는 편차 규격을 확인해야 합니다.

응용 분야	권장 RMS / P-V	설명
일반 산업용	~100 nm RMS / λ/2 P-V	저비용, 상업용 품질 수준
일반 레이저 가공	~50 nm RMS / λ/4 P-V	정밀 공정, 범용 레이저 시스템에 적합
고정밀 이미징 또는 정밀 마킹	~20 nm RMS / λ/8 P-V	고가의 고정밀 시스템용, 파면 왜곡 최소화 필요

Surface Quality

레이저 가공 시스템에서 렌즈의 성능은 전체 시스템의 품질과 직결됩니다. 그중에서도 렌즈의 Surface Quality(표면 품질)는 고출력 레이저를 다루거나 고정밀 공정이 필요한 환경에서 특히 중요한 요소입니다.

Surface Quality는 렌즈 표면의 미세한 흠집이나 패임(scratch, dig)과 같은 미시적 결함의 정도를 나타내는 광학 사양입니다. 주로 두 가지 수치, 스크래치(Scratch)와 디그(Dig)로 표현됩니다.

예) 60-40이라면 스크래치 등급이 60, 디그 등급이 40을 의미합니다.

표면 품질 등급에 따른 분류:

80-50: 일반적인 상업용 품질

60-40: 정밀(optical precision) 품질

20-10: 고정밀(high precision) 품질

표면 품질은 다른 요소들과 함께 조율되어야 합니다. 렌즈 두께, 재질, 코팅, 면 형상(Surface Figure) 등과 함께 종합적으로 판단해야 하며, “왜 이 정도 품질이 필요한가?”를 명확히 하는 것이 중요합니다.

측정 기준과 방법

표면 품질은 주로 미국 군용 규격 MIL-PRF-13830B를 기준으로 측정됩니다. 이는 광학 산업 전반에서 널리 사용되며, 다음과 같은 방식으로 평가됩니다:

Scratch (스크래치)

렌즈 표면에 생긴 긁힘의 밝기를 기준으로 표준 스크래치와 비교해 등급을 정합니다.

실제 크기보다는 광산란 특성과 시각적 인식을 기준으로 판단합니다.

Dig (디그)

렌즈 표면에 생긴 패임(pit)의 지름을 기준으로 합니다.

예를 들어, 지름이 200 μm인 디그는 20으로 표기됩니다 (200 ÷ 10 = 20).

참고 팁:

하나의 렌즈에 여러 개의 작은 스크래치가 있어도 전체 길이 합이 렌즈 지름의 50%를 넘지 않으면 허용됩니다.

MIL 규격 외에도 ANSI 표준(ANSI/OEOSC OP1.002)에서 치수 기반 방법도 병행하여 사용됩니다.

레이저 가공 시스템에 미치는 영향

표면 품질이 낮을 경우, 단순히 외관상의 문제가 아니라 시스템 성능 저하 및 심각한 손상 위험으로 이어질 수 있습니다.

문제	원인	영향
광 산란 증가	미세한 스크래치	에너지 손실, 초점 품질 저하
초점 이동	패임의 굴절률 차이	가공 정확도 저하
국부 발열	표면 결함에서 빛 흡수 증가	렌즈 파손 (Laser-Induced Damage)
이미지 왜곡	초점면의 표면 결함	품질 저하, 불량률 증가

특히 고출력 레이저나 이미지 센서가 포함된 동축 비전 시스템에서는 이 영향이 매우 크게 작용하므로, 반드시 적절한 수준의 Surface Quality가 필요합니다.

렌즈 선정 시 고려사항

표면 품질이 좋아질수록 렌즈 가격은 올라갑니다. 그렇다고 무조건 좋은 품질을 고르면 좋은 것도 아닙니다. 아래 기준을 참고해 적절한 수준을 선택하세요:

용도	권장 품질 (Scratch-Dig)	비고
일반 레이저 마킹	60-40	상업용, 적당한 내구성
정밀 가공, UV 레이저	40-20 또는 20-10	고정밀, 광 산란 억제 필요
동축 비전 센서용 렌즈	20-10	영상 왜곡 억제 필수
고출력 레이저 용도	10-5 이하	LIDT 기준 만족, 열손상 방지

Substrate

광학 시스템에서 이야기하는 Substrate는 광학 시스템(렌즈, 거울, 프리즘 등)을 만드는 재료입니다.

Substrate는 광학 부품의 기본 재료로, 빛의 전송, 반사, 굴절을 조절하는 중요한 역할을 합니다. 레이저 시스템에서 Substrate가 중요한 이유는 다음과 같습니다.

내열성과 내구성: 고출력 레이저 환경에서는 높은 열이 발생하므로, Substrate는 열적 안정성이 뛰어나야 합니다.

투과율 및 반사율: 광학 부품이 레이저 빔을 효과적으로 제어하려면 Substrate의 굴절률과 투과율이 적절해야 합니다.

표면 품질: 고정밀 레이저 응용에서는 표면 거칠기가 낮고 결함이 없는 Substrate가 필요합니다.

본 포스트에서는 Substrate를 "재료"와 같은 의미로 사용하겠습니다. 광학 시스템을 디자인 할 때, 재료의 선택은 주로 시스템의 사용 목표와 어플리케이션에 따라 결정되지만, 동시에 고려해야 할 많은 요소가 있습니다. 예로 들어, 원하는 투과 파장 범위, 분산 효과, 굴절 곤충 및 기계적 안정성이 있습니다.

그리고 광학 시스템의 운영 환경도 고려해야 합니다. 예를 들어, 고출력 레이저로 작업할 때 재료의 열 팽창 및 레이저 유도 손상 임계값에 세심한 주의를 기울여야 합니다. 부적절한 재료를 사용하면 산란, 반사광에 의한 손상, 열 데미지 등으로 인해 광학 장치가 손상될 수 있습니다. 선택한 재료가 입사 스펙트럼에 대해 투과율이 높지 않거나 반대로 반사율이 높지 않으면 내부에서 빛을 흡수하거나 산란시켜 광학 장치의 온도가 상승하고, 그 결과 광학 장치가 손상되거나 변형될 위험이 커집니다.

렌즈 재료

투과 광학 컴포넌트에는 다양한 재료들을 사용할 수 있습니다. 렌즈, 윈도우, 뷰포트, 프리즘 및 파장판(waveplate)은 유사한 목적들을 위해 Substrate를 공유합니다. 일반적으로 유리, 플라스틱 및 기타 화학 원소를 투과 광학 시스템을 제작하는 데 사용합니다. 일반적인 유형의 유리에는 crown glass, flint glass, float glass가 있고, 그 외에 폴리머 및 기타 소재들이 사용됩니다. 특정 응용 분야 마다 적합한 소재를 선정하는 것이 필요합니다.

광학 부품 표면에는 다양한 코팅이 적용되며, 이는 레이저 시스템의 성능을 최적화하는 중요한 요소입니다. Coating Material이 필요한 이유는 다음과 같습니다.

반사 방지(AR, Anti-Reflection) 효과: 투과율을 높이고 반사를 최소화하여 에너지 손실을 줄입니다.

고반사(HR, High Reflective) 기능: 거울 같은 반사 부품에서 빔의 반사율을 최적화합니다.

광학 손상 한계 증가: 고출력 레이저에서 표면 손상을 방지하는 보호 기능을 수행합니다.

특정 파장 선택적 반사: 다층 코팅을 적용하여 원하는 파장의 빛을 선택적으로 반사하거나 투과할 수 있습니다.

거울 및 반사 시스템용 Substrate

투과 광학에서 발생하는 것처럼 Crown Glass, Fused Silica, 플린트 유리, 사파이어 또는 플로트 유리도 반사 시스템 제작에 사용됩니다. 그러나 앞서 언급한 재료는 일반적으로 반사 시스템의 '활성 재료'로 간주되는 금속 코팅을 사용합니다.

대부분의 경우 Crown Glass와 Fused Silica는 합리적인 비용으로 고품질로 제공되기 때문에 거울의 Substrate로 사용됩니다. 재료 선택은 강렬한 펄스와 반사 또는 투과 격자로 작업할 때도 중요합니다. 스펙트럼 강도를 높이려면 사용된 기판이 특정 열 팽창 계수를 달성하여 손상, 빔 모양의 편차를 방지하고 스펙트럼 프로파일 스트레칭을 제어해야 합니다.

반사 시스템에 사용되는 다른 재료는 다음과 같습니다.

Soda lime glass : 탄산나트륨(Na2CO3)과 석회(산화칼슘, CaO)의 혼합물로, 이를 통해 더 낮은 유리 전이 온도와 내구성을 개선할 수 있습니다. 일반적으로 추가되는 다른 재료로는 산화마그네슘(MgO)과 알루미나(Al2O3)가 있으며, 이 역시 마지막 측면을 개선합니다. 광학 밀도의 동일한 간격으로 투과광을 조정하는 데 적합합니다. 밀도계 및 색차계 교정에 적합합니다. 반사 범위는 610~1200nm이고 굴절률은 587.6nm에서 1.5234입니다. 소다석회 유리는 광학적 균질성을 위해 최적화할 때 광학 유리로 사용할 수 있습니다. 그러나 열 팽창 계수가 비교적 큽니다. 다른 종류의 규산염 유리는 다양한 측면에서 광학 응용 분야에 더 좋습니다.

Aluminum : 파장 범위 200~20000nm에서 많은 광대역 응용 분야에 사용되는 재료로, 가시광선에서는 90%를 훨씬 넘지만 자외선에서는 종종 90% 미만의 반사율을 보입니다. 굴절률은 632.8nm에서 1.3728입니다. 알루미늄 미러는 습기에 노출되었을 때 은 미러보다 변색 경향이 낮으며 저온 응용 분야에 사용되지만 고열 부하 응용 분야에는 권장되지 않습니다.

Tempax: 저렴한 비용, 우수한 단열성 및 접합 기능으로 인해 마이크로 제조에 자주 사용되는 한 종류의 붕규산 유리입니다. SiO2(75%), Na2O(13%), CaO(10.5%) 및 기타 소량의 첨가제로 구성된 재료입니다. 따라서 Tempax 유리는 붕규산염의 특성을 공유합니다. 우수한 기계적(기계적 강도 및 강성), 유전적(높은 전기 절연성) 및 광학적 특성을 보입니다. 이 유리의 CTE는 낮아서 큰 온도 차이를 견딜 수 있어 특히 고온 환경에 적합합니다.

ZERODUR: 열팽창 계수(CTE)가 매우 낮은 유리 세라믹으로 ≈ 0.1입니다. 열로 인한 드리프트에 민감한 까다로운 응용 분야의 거울을 제조하는 데 사용됩니다. 구성 면에서는 유리상에 균일하게 분포된 나노스케일 결정으로 구성된 무기, 비다공성 리튬 알루미늄 실리콘 산화물 유리 세라믹입니다. 우수한 CTE 균일성과 화학적 안정성을 보이며 고정밀 광학 시스템에 자주 사용됩니다. 굴절률은 587.56nm에서 = 1.5424이고 금속 코팅이 된 다른 거울과 마찬가지로 이 거울은 광대역 범위(250~20000nm)에서 높은 반사율을 제공하며 입사각에 비교적 민감하지 않습니다.

Substrate	Wavelength Range	Coefficient of Thermal Expansion	Examples
B 270 (Borosilicate)	400 - 700 nm	9.4	B 270 and Borosilicate Square Mirrors
Soda Lime Glass	620 - 1200 nm	≈ 8	Soda Lime Glass Rectangular Mirror
ZERODUR	350 - 10000 nm	≈ 0.1	ZERODUR Round Mirrors

광학 필터용 Substrate

광학 필터는 파장 범위, 필요한 정밀도 및 빔 파워에 따라 유리, 금속, 세라믹 또는 플라스틱 등 다양한 유형의 기판으로 만들 수 있습니다. ND 필터의 경우 거의 항상 반사율을 높이기 위한 코팅이나 역반사를 피하거나 최소화하기 위한 반사 방지 코팅이 필요합니다.

이미 언급된 여러 재료은 Crown Glass, Fused Silica, Float glass, Zinc Selenide, Germanium, Soda Lime Glass, Filter Glass 또는 Plastic과 같이 광학 필터에 사용됩니다. 각 기판은 광학 밀도가 다르며, 광학 밀도 값이 높으면 투과율이 낮고 광학 밀도가 낮으면 투과율이 높습니다.

위에 설명된 기판 외에도 주로 렌즈 및 거울용인 이 광학 필터 섹션에는 다음을 포함할 수 있습니다.

Wratten 2 : 강성 폴리머의 일종으로, 이 필터는 더 견고하고 물과 습기의 영향을 받지 않습니다.

Color Glass : 간단하고 안정적인 광학 장치이며 미용 레이저 치료 및 조명과 같은 다양한 응용 분야에서 사용할 수 있습니다. 컬러 유리 필터는 저렴하고 사용자 정의 모양과 크기로 쉽게 절단할 수 있지만 사용 가능한 색상에 따라 제한됩니다. 컬러 유리 필터에서 제공하는 파장 이외의 작동 파장을 사용하는 응용 분야의 경우 대체 필터를 고려해야 할 수 있습니다.

ND Filter Glass : 코팅을 적용하는 대신 흡수를 통해 작동합니다. 파장에 관계없이 가시광선 영역에서 레벨 스펙트럼 투과율 특성을 갖습니다. 이 유리로 만든 필터는 컬러 사진에서 노출을 제어하는 데 이상적이며 다른 측정 장비에서 조명을 제어하는 데 사용됩니다. 두께를 제어하여 지정된 성능 기능을 유지하도록 설계되었습니다.

Neutral Density Glass (NG) : 350nm에서 2500nm까지 사용할 수 있지만 투과율은 밀도 값에서 예상되는 것과 다릅니다. 대부분의 입사 에너지가 흡수되므로 이러한 필터는 금속 필터에 비해 여러 반사 빔으로 인한 문제가 적지만 저전력 소스에서만 사용하도록 설계되었습니다. 이들은 다양한 머신 비전, 공장 자동화 및 분석 계측 응용 분야에서 사용됩니다. 이 기판에는 NG11, NG 9, NG1 등 여러 유형이 있습니다.

동시에 각 회사에서 지정한 이름으로 알려진 유리가 있습니다. 일부 조직에서는 각 필터링 광 대역폭을 인식하기 위해 표준 기판을 정의합니다. 이는 컬러/필터 유리의 경우입니다. 이러한 필터는 간단하고 안정적인 광학 장치이며 미용 레이저 치료 및 조명과 같은 다양한 응용 분야에서 사용할 수 있습니다. 컬러 유리 필터는 저렴하고 사용자 정의 모양과 크기로 쉽게 절단할 수 있지만 사용 가능한 색상에 따라 제한됩니다. 컬러 유리 필터에서 제공하는 파장 이외의 작동 파장을 사용하는 응용 분야의 경우 대체 필터를 고려해야 할 수 있습니다.

Substrate	Transmissive Wavelength	Absorbing Wavelength	Examples
UV Fused Silica	180 - 2000 nm	4600 - 10600 nm	UV Fused Silica ND Filters
Plastic	380 - 750 nm	800 - 10000 nm	Plastic Color Filters
Soda Lime Glass	400 - 2800 nm	ㅤ	Soda Lime Glass Dieletric Filters
NG3 (Neutral Density Glass)	-	350 - 3500	NG3 Absorptive ND Filters
Wratten 2 (Polymer)	-	< 800 nm	Wratten 2 ND Filters
Germanium	2000 - 16000 nm	-	Germanium ND and Bandpass Filters
Sapphire	150 - 4500 nm	-	Sapphire Bandpass Filters
Borofloat (Float Glass)	250 - 2700 nm	-	Borofloat Color Filters

Crown Glass

Crown Glass는 광학 렌즈에 가장 많이 사용되는 소재 중 하나이며 Substrate로 사용되는 유리 중에서 가장 투명합니다. 유리 렌즈는 모든 스펙트럼 렌즈 매체 중에서 긁힘에 가장 강하고 강한 용매와 공격적인 용액에 가장 내구성이 뛰어납니다. 모든 유형의 Crown Glass는 비교적 낮은 굴절률과 높은 아베수를 가지고 있어 비교적 낮은 분산을 구현할 수 있습니다. 예를 들어, BK7의 굴절률은 587.6nm에서 1.5168이고 아베수는 64.17입니다.

반면에 가장 무거운 소재이기 때문에 법적 기준을 통과하려면 화학적 열처리를 해야 합니다. 일반적으로 다음 응용 분야에서 렌즈, 거울 기판, 광학 창 및 프리즘을 제작하는 데 사용됩니다.

낮은 parasitic 전파 손실이 요구되는 고출력 응용 분야.

높은 near-UV 투과율과 프레넬 반사로 인한 낮은 손실. (프레넬 반사는 반사 방지 코팅으로 억제할 수도 있습니다)

낮은 분산으로 색수차 문제를 최소화하는 이미징 광학 시스템.

무색 광학 (크라운과 Flint Glass가 결합된 경우).

Crown Glass 종류

Borosilicate : 고농도의 Boron Trioxide와 Silica 로 구성된 다용도 유리입니다. 일반적으로 열팽창 계수(CTE)가 낮기 때문에 팽창이 필요 없거나 원하지 않는 환경에서 사용됩니다. UV-VIS에서 IR 영역까지 매우 높은 투명도와 뛰어난 기계적 강도를 보입니다. Borosilicate Glass는 적외선에서 약 300nm까지 빛을 투과합니다. 반면에 불산, 고온 농축 인산 및 강알칼리 용액으로 인해 부식이 발생할 수 있습니다. 또한 Fused Silica나 석영과 같은 다른 재료보다 열충격 저항성이 낮습니다.

B 270 (Super White Soda Lime Glass) : 다양한 산업의 광범위한 응용 분야에 적합합니다. 매우 투명하고 UV-A에서 NIR까지 강력한 투과율로 다양한 두께로 제공됩니다.

BK7 : 모든 화학 테스트에서 우수한 성능을 보이며 추가 또는 특수 처리가 필요 없으므로 제조 비용이 절감됩니다. 거품과 내포물 함량이 극히 낮은 비교적 단단한 소재로, 가시광선과 근적외선 스펙트럼 전체와 자외선에서 350nm까지 뛰어난 투과율을 제공합니다. Fused Silica의 추가 이점이 필요하지 않을 때마다 사용됩니다.

N-BK7 : 주로 가시광선 스펙트럼에 사용되는 고품질 광학 제품을 생산하는 데 사용되는 가장 표준적인 유리 유형 중 하나 입니다. 종종 광학 창, 렌즈 및 프리즘에 대한 1순위 선택입니다. 매끄러운 투과 범위(350~2,000nm)는 많은 광학 응용 분야에 중요한 특징입니다.

Crown Glass의 다른 형태들 : Aluminosilicate Glass; N-K5; SK2; N-SK18; BAK4; D-ZK3; H-LAK54;D-LAK6;H-FK61;H-K9L;N-LAK22;N-SSK8;N-BAK4;N-K5;N-SK11;N-SSK2;N-SK2;N-BAK1;N-LAK10;N-PSK53A;N-LAK8;N-SK5;N-PK51;N-PK52A;N-SSK5;S-FSL5;N-LAK14;N-SK14.

Flint Glass

Flint Glass는 강한 색 분산과 높은 굴절률을 가진 광학 유리입니다. 플린트 유리 중 가장 일반적인 기판 중 하나는 N-SF11로, 굴절률은 587.6nm에서 1.785, 아베 수는 25.68, 투과 범위는 420nm~2300nm입니다. Crown Glass와 함께 광학 시스템에 가장 일반적으로 사용되는 유리 중 하나입니다. 대부분의 특징은 크라운과 유사하지만, 플린트 유리는 더 많은 중금속을 포함하고 Crown Glass보다 밀도가 높습니다. 플린트 유리는 Crown Glass보다 더 긴 파장에서 UV 흡수 에지를 나타내고 기생 흡수 및 산란 손실이 더 높습니다.

Flint 응용 분야

분산 프리즘 : 높은 색 분산이 필요한 것 처럼, 충분한 높은 각 분산을 달성하기 위해 사용합니다.

경량 광학 : 주어진 초점 거리에 대해 더 얇은 두께의 렌즈를 성형합니다.

교정 글라스 : 더 두껍고 더 무거운 무게가 필요하기 때문에 Flint Glass가 더욱 효과적입니다.

UV 차단: 플린트 유리는 밴드 갭 에너지가 낮아 UV 차단 효율을 높일 수 있습니다.

망원경 렌즈 : 대부분의 자외선을 흡수하지만 가시광선은 비교적 적게 흡수합니다.

플린트 유리 종류: N-SF11; N-SF5; N-LASF9; NLASF44; LASF9; N-BAF1; N-BAF10; SF2; N-SF6HT; N-SF10; N-SF6; SF5; N-SF57; N-SF21; S-BAH11; N-SF56; N-F2; N-BASF64; N-SF8; N-LASF9; N-SF66; E-BAF11; N-BAF52; FD10; LAFN7; N-KZFS8; N-SF15; S-NPH2; S-TIH6; N-KZFS5; N-LAS45;S-TIH13;SF10;SF6HT.

Float Glass

플로트 유리는 비교적 평평한 광택 처리된 면을 가진 광학 유리로, 일반적으로 두 영역 사이의 보호를 목적으로 사용됩니다. 플로트 유리는 가시광선에서 근적외선 파장(250~2700nm)에 이르는 광범위한 스펙트럼 범위에서 높은 투과율(약 90%)을 가지고 있으며, 긁힘에 강하고 열팽창 계수가 낮습니다. 보로플로트(가장 일반적인 유형의 플로트 유리)의 굴절률은 587.6nm에서 = 1.4714이며 다양한 응용 분야에서 사용할 수 있습니다. 다양한 색상과 불투명도로 생산할 수 있으며 화학적 불활성도 우수합니다. 플로트 유리는 그 특성으로 인해 다음과 같은 응용 분야에 사용할 수 있습니다.

현대 건축(상업용 및 가정용 건물)

전자 및 기술적 응용 분야에서 Float Glass Substrate를 TV, 컴퓨터 및 전화 화면에 사용할 수 있습니다.

고압 또는 고하중 어플리케이션을 위한 검사 패널 처럼 열팽창 계수가 낮아 극한의 온도와 변동이 필요한 응용 분야.

Float Glass 종류

Borofloat : 가장 일반적인 플로트 유리 종류로, 긁힘과 마모에 대한 저항성과 광범위한 스펙트럼 범위(250~2700nm)에서 뛰어난 투과율(약 90%)이 특징입니다. 그러나 강산으로 인한 부식으로 인해 손상될 수 있습니다. 일반적으로 고성능 램프, 가전제품(예: 오븐 창문), 레이저, 화학 산업 응용 분야, 생명공학, 마이크로일렉트로닉스 및 태양광에 적합한 소재입니다.

Soda-Lime Float Glass : 자외선(250nm)에서 적외선(2700nm)까지 빛을 투과할 수 있는 투명 플로트 유리 종류입니다. 여러 번 다시 연화하고 다시 녹일 수 있으며 경제적이기 때문에 음료 및 식품 산업에서 인기가 있습니다. Borofloat와 달리 Soda-Lime은 열 충격에 취약하고 Borofloat 보다 밀도가 높습니다.

Types of glass	Advantages	Disadvantages	Dispersion	Examples
CrownGlass	ResistantLow Refractive IndexHigh Abbe NumberHigh transmittance	HeavyNeed Chemical Treatments	Low	Bi-Convex Lens
FlintGlass	High Refractive IndexLow Abbe Number	Heavy metalsHigh DensityUV absorption edge at long wavelengthsParasitic absorptionScattering losses	High	Flint Glass Plano-Convex Lenses
FloatGlass	High transmission propertiesResistance to scratchesLow thermal expansionGood chemical inertness	Thermal Breakage at really high temperaturesCan only be used for limited sizes due to its strength	Low	Borofloat Flat Windows

Polymeric Substrate

폴리머 광학은 열경화성 수지와 열가소성 수지로 만들어지며, 비구면 또는 기타 복잡한 기하학적 표면을 설계하고 구현하기 위한 더 많은 선택지와 유연성을 제공합니다. 유리에 비해 깨지지 않으며 Polymeric 의 굴절률의 파장 의존성은 비교적 강합니다. 앞서 언급한 의존성은 문제가 될 수 있지만 유리와 달리 폴리머는 강한 분산과 낮은 굴절률의 조합을 허용합니다. 또한 폴리머는 가벼운 소재이며 쉽게 성형할 수 있어 고정밀 엔딩의 제조 및 대량 생산이 용이합니다. 반면, 소량(<10개)에 사용할 경우 성형 비용이 많이 듭니다.

Polymer 는 가시광선 스펙트럼 영역(380~750nm) 전체에서 투과율이 높고 근적외선 영역에서 제한적으로 빛을 투과할 수 있습니다. 폴리머는 또한 굴절률이 1.400~1.500 사이입니다. 반면에, 폴리머는 광학 강도가 높아야 하는 경우(레이저)에는 이상적인 선택이 아닙니다. 그 특성으로 인해 다음과 같은 용도로 사용됩니다.

의료 목적 : 인공 수정체, 콘택트 렌즈, 레이저 안전 안경.

통신 및 항공우주 산업.

군사용 광학 부품.

다양한 광전자 소자에 걸친 보완 금속 산화물 반도체(CMOS) 이미지 센서에 사용, 유리 렌즈보다 저렴하고 제작하기 쉬우며 더 유연한 것이 장점

포토리소그래피 방법 : 광학 폴리머는 발광 다이오드(LED)(특히 고휘도 LED(HBLED))의 유기 캡슐화제로 사용되며, 휴대전화와 드론의 카메라 렌즈, 다양한 광학 저장 장치(CD, DVD 등)에도 사용됩니다.

자동차 조명.

Plastic

폴리머와 플라스틱은 종종 혼용해서 불리지만, 같은 것은 아닙니다. 폴리머는 유기적으로 존재하거나 합성적으로 생성될 수 있으며, 결합된 개별 분자 또는 단량체의 사슬로 구성됩니다. 반면, 플라스틱은 부분적으로 유기적이거나 완전히 합성될 수 있는 폴리머 사슬로 구성된 유형의 폴리머입니다. 다시 말해, 모든 플라스틱은 폴리머이지만 모든 폴리머가 플라스틱은 아닙니다.

안과 : 독서용 안경과 선글라스는 플라스틱으로 만들 수 있습니다.

모바일 기기 및 광 저장 장치의 카메라: 스마트폰이나 드론의 사진 카메라는 플라스틱 광학 장치와 CD, DVD, 블루레이 디스크를 기반으로 합니다.

반사 방지 특성도 일반적으로 실리카와 탄탈륨 펜톡사이드와 같이 4~6개 층으로 코팅 설계를 통해 실현할 수 있습니다.

유전체 코팅은 얇은 중합체 필름, 예를 들어 일부 비정질 불소 중합체로 만들 수 있습니다.

단거리 광 데이터 전송 : 플라스틱 광섬유는 전파 손실 및 데이터 전송 용량과 같은 다양한 측면에서 유리 섬유의 성능에 도달할 수 없지만 기계적으로 더 견고하고 일부 응용 분야에서 저렴한 광섬유 솔루션을 제공합니다. 여기에는 더 간단한 취급과 더 큰 견고성이 유익한 산업 환경, 가정 및 자동차가 포함되지만 더 높은 전파 손실은 허용 가능합니다.

광섬유 통신: 이 소재는 단거리에서도 이 목적으로 사용할 수 있습니다.

플라스틱 광학 시스템 중에서 광학 시스템에 사용되는 플라스틱의 한 종류인 아크릴을 찾을 수 있습니다. 이 플라스틱은 광학적 선명도와 투명도가 뛰어나고 유리보다 훨씬 가볍고 정밀 가공에 이상적입니다. 동시에 다른 재료만큼 열 변화에 강하지 않으며(-40°C~80°C), 435~1000nm의 광대역에서 광 투과율이 >92%이고 굴절률이 590nm에서 =1.4950입니다.

Acrylic Optical Systems	Used Cases	Examples
PMMA	Transmission Range: 400 - 800 nmLow DispersionHigh Abbe NumberHigh scratch resistanceChemically resistantService temperature ≈92 °C	PMMA Molded Aspheric Lenses
CLAREX	Service temperature ≈80 °CNo birefringence (better for optical sensor application)High scratch resistanceVariety of substrate colors	CLAREX Lens Arrays
PVC	Transmission Range: Visible Spectrum + IRLow transmission < 10%Low CostEasy to manufactureUsed in fiber optics	PVC Plastic Diffusers

Glass vs Polymer Substrate

Glass와 Polymer Substrate 사이에는 많은 차이점이 있습니다. 우선, 광학 품질은 Glass를 사용하면 항상 더 우수합니다. 반면 Polymer는 분산 및 응력 복굴절이 더 높고 경도(내후성)가 낮으며 열 안정성이 낮습니다. 그러나 플라스틱은 또한 저렴하고 가벼우며 유리의 절반 밀도와 연성과 같은 중요한 장점이 있습니다. 비구면 광학 표면, 회절 표면과 같은 복잡한 모양을 만들거나 광학 자체에 장착 기능을 통합할 수 있습니다. 따라서 광학 시스템의 기판을 선택할 때 이러한 특징을 고려해야 합니다.

기타 소재

Fused Silica

종종 합성 석영이라고도 하며 SiCL4로 제조된 고순도 실리카 모래를 사용하여 만들어지며 초고순도 및 개선된 광학 투과율을 가진 투명한 유리가 됩니다. 합성적으로 처리되므로 보편적으로 사용되는 Substrate들 중 가장 순수한 형태의 유리입니다. 또한 높은 화학적 순도와 내성, 높은 연화점 및 강한 내열성(최대 사용 온도 ≈1000 °C), 낮은 열 팽창이 특징이며 UV, IR 및 가시광선 스펙트럼 영역(160~3500 nm) 전체에서 높은 광 투과율을 보입니다. 굴절률은 587.6 nm에서 1.4585이며 이러한 모든 특징으로 인해 Fused Silica는 다음과 같은 응용 분야에 유용합니다.

전기 기술 : Fused Silica는 낮은 전도도, 높은 침투 전계 강도 및 낮은 전기 손실 계수를 제공하므로 전자 제품이 있는 절연 구성 요소에 적합합니다. 이 기술은 손상이나 저하의 위험 없이 높은 처리 온도를 견딜 수 있는 열적 특성으로 인해 고온 작업에 이상적입니다.

레이저: 고출력 응용 분야는 Fused Silica와 같은 구성 요소에 의존하여 작업을 수행하기 위해 빛을 집중하거나 분리합니다.

렌즈, 거울, UV 및 IR 투과 광학 장치, 계측 구성 요소와 같은 광학 시스템은 가시광선, 자외선 및 적외선 범위에서 빛을 투과할 수 있는 능력으로 인해 Fused Silica로 만들어집니다.

반도체: 이 재료는 순도와 전도 용량으로 정의됩니다. 전기장에 노출되면 이 재료의 전자가 매우 빠른 속도로 이동합니다. 이러한 특성으로 인해 반도체는 전자 응용 분야에 필수적입니다. 그러나 반도체의 온도가 상승하면 재료의 전도 특성이 감소합니다.

UV 살균제: 살균에 대한 무독성 대안으로 사용됩니다. Fused Silica와 석영은 모두 높은 열 및 방사선 저항성을 보여주므로 반도체 구성 요소 및 의료 및 실험실 기기와 같이 이러한 작업을 받는 장비에 사용하기에 적합합니다.

Fused Silica Optical Systems	Use Cases	Examples
UV Fused Silica	Transmission Range: 180 - 2000 nmLow costHigh availabilityOutstand homogeneityLack of fluorescenceResistance to thermal shock	UV FS lenses
IR Fused Silica	Transmission Range: 250 - 3600 nmHigh costLow availabilityHigh homogeneityResistance to thermal shock	IR FS: Beamsplitters, windows, mirrors and diffusers
Synthetic Fused Silica	Transmission Range: 270 - 2500 nmCost effective optionSuperior thermal shockSuperior chemical resistance	Synthetic FS: spherical, cylindrical nad achromatic lenses

Calcium Fluoride (CaF2)

불화석 광물에서 자연적으로 나오는 물질입니다. 넓은 투과 범위(180~8000nm), 1064nm에서 굴절률 =1.4280, 높은 손상 임계값, 낮은 축 방향 및 반경 방향 응력 복굴절, 높은 굴절률 균일성(예를 들어, 587nm에서 굴절률은 =1.4338이고 1064에서 =1.428)을 포함한 여러 가지 중요한 광학적 특성이 있습니다. 불화물 결정 계열에서 가장 단단한 물질 중 하나로 기계적, 환경적으로 안정적입니다.

엑시머 레이저 광학.

빔 전달에서의 집적 회로 리소그래피.

45nm 노드까지 작동하는 조명 및 투사 시스템.

충격에 저항해야 하는 광학 창.

IR 및 UV 응용 분야: UV 등급은 IR보다 훨씬 더 높은 수준의 순도가 필요하므로 생산하기가 더 어렵습니다. 마이크로리소그래피 및 레이저 응용 분야의 광학 부품에 사용됩니다.

Quartz (SiO2)

산소와 실리콘으로 구성된 자연적으로 발생하는 결정질 광물입니다. 투과 범위(210~4000nm), 600nm에서 굴절률 = 1.5442, 가시광선 및 적외선 범위에서 고온 내구성, 낮은 열팽창 계수 및 높은 열충격 저항성을 갖춘 재료입니다. 또한 뛰어난 전기 절연성, 높은 화학적 순도, 1100ºC에서의 영구 작동 또는 1300ºC에서의 단기 작동에 대한 적합성이 특징입니다. 이러한 특징으로 인해 다음과 같은 응용 분야에서 사용할 수 있습니다.

과학 연구 및 기타 하이테크 작업(유리로 변환 시).

전기 기술: Fused Silica와 마찬가지로 석영은 전자 제품을 절연하는 데 적합한 재료입니다. 낮은 전도도, 높은 침투 전계 강도, 낮은 전기 손실 계수를 제공하기 때문입니다. 고온 작동. 두 재료의 열적 특성 덕분에 손상이나 저하의 위험 없이 높은 처리 온도를 견딜 수 있습니다.

레이저: Fused Silica와 마찬가지로 고전력 응용 분야는 석영과 같은 구성 요소에 의존하여 빛을 집중하거나 분리하여 작업을 수행합니다.

렌즈, 거울, UV 및 IR 투과 광학 장치, 계측 구성 요소와 같은 광학 시스템은 가시광선, 자외선 및 적외선 범위에서 빛을 투과할 수 있는 능력으로 인해 석영으로 만들어집니다.

반도체: 이 재료는 순도와 전도 용량으로 정의됩니다. 전기장에 노출되면 이 재료의 전자가 매우 빠른 속도로 이동합니다. 이러한 특성으로 인해 반도체는 전자 응용 분야에 필수적입니다. 그러나 반도체의 온도가 상승하면 재료의 전도 특성이 감소합니다.

자외선 살균제: 소독에 대한 무독성 대안으로 사용됩니다. Fused Silica와 석영은 모두 높은 열 및 방사선 저항성을 보여주므로 반도체 부품, 의료 및 실험실 기기와 같이 이러한 작업을 받는 장비에 사용하기에 적합합니다.

Zinc Selenide (ZnSe)

열 화상 및 의료 시스템에서 널리 사용되는 화학 기상 증착 재료입니다. 넓은 투과 범위(600-18200nm)를 가지고 있어 IR 렌즈에 적합합니다. ZnSe의 굴절률은 10.6μm에서 2.4028로 높으므로 일반적으로 더 높은 투과율을 달성하기 위해 반사 방지 코팅으로 코팅됩니다. 매우 낮은 흡수 계수와 높은 열 충격 저항성을 가지고 있습니다. 다소 부드러운 소재이므로 기계로 가공하고 연마하거나 다이아몬드로 선삭하기가 비교적 쉽기 때문에 대부분의 일반적인 광학 부품(렌즈, 창 및 프리즘)에 직접 사용됩니다. 반면에 내화학성이나 내긁힘성이 없기 때문에 혹독한 환경에는 권장되지 않습니다. 이러한 특징으로 인해 다음과 같은 용도로 사용할 수 있습니다.

고출력 CO2 레이저 시스템.

열 화상.

FLIR(Forward Looking Infrared): 움직이는 센서로 장면을 "스캔"하지 않고도 장면의 적외선 이미지를 만드는 데 사용되는 기술을 의미합니다.

천문학적 목적.

의료적 목적.

분광학.

Silicon (Si)

실리콘 칩을 기반으로 하는 광자 기술에 사용되는 반도체 소재입니다. IR 스펙트럼에서 넓은 투과 범위(1200~8000nm)와 4.58μm에서 굴절률 = 3.4230을 갖습니다. 실리콘은 높은 열 전도도와 낮은 밀도를 제공하여 레이저 미러에 적합합니다. 그러나 9μm에서 강한 흡수 대역을 갖기 때문에 실리콘으로 발광 장치와 증폭기를 구현하는 것은 어렵습니다(불가능하지는 않지만). 다양한 응용 분야에 사용됩니다. 적외선 광학: 실리콘은 작동 파장이 약 2~8μm인 광학 창과 렌즈에 널리 사용됩니다(NIR 이미징 또는 IR 분광학).

가시광선 및 근적외선의 광 검출기: 실리콘은 전자 부품과 쉽게 통합될 수 있습니다.

광전자: 전자 및 고도로 발달된 제조 및 처리 기술에서 자주 사용됩니다.

광자 집적 회로.

Germanium (Ge)

실리콘과 유사한 특성을 가진 화학 원소입니다. 이 소재로 만든 광학 부품은 적외선(IR) 반사 방지 코팅을 사용하지 않고도 적외선(IR) 스펙트럼에서 고성능을 발휘하도록 설계되었습니다. IR 스펙트럼에서 넓은 투과 범위(2000~16000nm)와 10.6μm에서 굴절률 = 4.0040을 갖습니다. 이 기판은 화학적 및 환경적으로 내구성이 있지만(질산 제외) 열에 매우 민감하여 100ºC에서는 거의 완전히 불투명합니다. 광학 렌즈에서 프리즘 또는 광학 필터에 이르기까지 다양합니다. 이 소재는 다음과 같은 용도로 사용됩니다.

적외선 용도: 열 화상, 분광학 또는 양자 캐스케이드 레이저와 같은 단색 광원. 약 2-14μm의 파장에 적합합니다.

항공우주 산업: 예: 위성 영상 센서.

생명 및 의학: 예: 의료 진단.

Sapphire (Al2O3)

천연 형태로 보석에 사용되고 합성으로 생성될 경우 많은 산업에서 사용됩니다. 투과 범위는 150~4500nm이고 굴절률은 1.06μm에서 1.7545입니다. 경도가 특징이며 화학 물질에 대한 내성을 갖는 뛰어난 화학적 특성을 가지고 있습니다. 열전도도가 매우 낮고 열팽창 계수가 극히 낮아 고압 또는 고열 조건에서 변형되거나 팽창하지 않습니다. 사파이어는 복굴절성 소재이므로 광학적 특성의 대부분은 결정 방향에 따라 달라집니다. 이 소재는 기계적 특성으로 인해 작업이 어렵고 가격이 상승할 수 있다는 단점이 있습니다. 이러한 특성으로 인해 다음과 같은 용도로 사용할 수 있습니다.

적외선 렌즈(사파이어의 우수한 투과율과 광범위한 파장으로 이 용도에 적합함).

산업 및 의료용 레이저: 피부 접촉 창, 제모 레이저, 제약 모니터링 또는 내시경.

고압 환경: 수중 카메라.

해양 환경 분광기.

극한 온도에 노출되는 렌즈.

산에 대한 반사율 광학 센서.

군용 디스플레이.

Magnesium Fluoride (MgF2)

합성 결정질 기판으로 투과 범위가 200~6000nm이므로 UV에서 IR 스펙트럼에 이르는 용도에 적합합니다. 굴절률은 587.6nm에서 = 1.3900입니다(모든 광학 유리 중 가장 낮음). 또한 열, 화학 및 기계적 충격에 대한 저항성, 낮은 표면 반사율, 경도 및 내구성이 특징으로, 고응력 환경에서 유용합니다. 특성으로 인해 다음과 같은 응용 분야에 사용할 수 있습니다.

여러 파장에 걸쳐 동시에 투명성이 필요한 응용 분야(진공 상태에서 샘플의 분광법 또는 형광 이미징).

내구성이 뛰어나 생물학적 및 군사적 이미징 응용 분야에 적합합니다.

머신 비전, 현미경 및 산업용 응용 분야.

Black Diamond-2(BD-2)

셀레늄(60%), 게르마늄(28%), 안티몬(12%)의 비정질 혼합물로 만들어진 칼코게나이드입니다. 이 혼합물로 인해 전통적으로 IR 광학에 사용되는 게르마늄보다 여러 가지 이점이 있습니다. 170-2200nm 투과 범위에서 우수한 성능을 발휘하여 >99% 투과율과 평평한 분산 곡선을 제공합니다. 열 안정성과 2.5μm에서 2.630의 굴절률이 특징입니다. 또한 열팽창 계수가 낮아 온도에 따른 초점 거리 변화가 게르마늄보다 작습니다. 또한 게르마늄은 온도가 증가함에 따라 투과 손실이 발생하는 반면 BD-2 비구면 렌즈는 최대 130°C의 환경에서 사용할 수 있습니다.

Zinc Sulfide (ZnS)

열전도도가 높은 광범위하게 투과되는 IR 소재입니다. 일반적으로 두 가지 등급으로 제공됩니다. 전방 적외선(FLIR), 일반 황화아연이라고도 함, 그리고 다중 스펙트럼(MS) 등급입니다.

FLIR 등급: 흑연 수용체에서 형성한 후 추가 처리를 거치지 않습니다. 주로 8000~12000nm 파장 범위에 사용되며 굴절률은 10.6μm에서 2.192이고 다중 스펙트럼 등급과 달리 가시광선 범위에서는 투과율이 좋지 않습니다. 반면에 다중 스펙트럼 등급의 버전보다 단단하고 파괴 강도가 더 높고 혹독한 환경에서 더 나은 저항성을 보입니다.

MS 등급: 흑연 수용체에 ZnS 시트를 형성하고 강렬한 열과 압력을 가한 후, 결정 구조가 형성되어 결함이 제거되고 넓은 350~12000nm 투과 범위에서 산란이 최소화되고 흡수도가 낮은 재료가 생성됩니다. 굴절률은 10μm에서 2.200입니다. 가시광선과 적외선에서 뛰어난 투과 특성으로 인해 시스템에 적합합니다.

Substrate	Transmitted Wavelength Range	Dispersion n (𝝀1), n (𝝀2)	Coefficient of Thermal Expansion (10-6m / (m°C))	Ease of Manufacture	Examples
N-BK7	350- 2000 nm	1.54 - 1.49	7.10	Yes	N-BK7 Bi-Concave Lenses
Synthetic Fused Silica	270 - 2500 nm	1.49 - 1.43	0.55	Moderate	Spherical lenses
Acrylic (Plastic)	435 - 1000 nm	1.5 - 1.48	75	Yes	Acrylic Fresnel Lenses
N-SF11 (Flint Glass)	420 - 2300 nm	1.84 - 1.73	6.20	Yes	N-SF11 Spherical Lenses
Calcium Fluoride	230 - 8000 nm	1.47 - 1.35	18.85	Moderate	Calcium Fluoride Achromatic Lenses
Quartz	210 - 4000 nm	1.54 - 1.38	0.55	Moderate	Quartz Prisim Polarizers
Zinc Selenide (ZnSe)	600 - 18200 nm	2.06 - 2.33	7.6	No	Zinc Selenide Plano-Convex Lenses
Silicon	1200 - 8000 nm	3.49 - 3.42	2.55	No	Silicon Flat Windows
Germanium	2000 - 16000 nm	4.1 - 4.00	6.10	No	Germanium Flat Windows
Sapphire	150 - 4500 nm	1.9 - 1.65	5.30	No	Sapphire Half Ball Lenses
Float Glass	250 - 2700 nm	1.55 - 1.49	3.25	Yes	Float Glass Plate Beamsplitters

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