Study of Ge-In-Se chalcogenide glass for the application of long-wavelength infrared optical lens :원적외선 광학렌즈용 친환경 Ge-In-Se계 칼코지나이드 유리의 특성 연구

이태연

자료유형: 학위논문

저자정보: 이태연 (전남대학교 )

지도교수: 김진혁

발행연도: 2023

저작권: 전남대학교 논문은 저작권에 의해 보호받습니다.

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초록· 키워드

적외선 광학 기술은 야간투시경과 유도 무기의 열 감지 등의 군수 분야와 체열 진단, 소방구조, 보안 감시, 차량용 나이트 비전 등 민수산업까지 여러 방면으로 활용되고 있다. 적외선 관측을 위한 열화상 카메라의 렌즈 모듈은 카메라의 성능을 좌우하는 핵심 부품으로, 칼코지나이드 유리는 몰드 성형을 통한 대량생산이 가능하며 조성에 따라 물성을 조절할 수 있는 장점이 있어 적외선 광학 렌즈로서 활용되고 있다. 적외선 열화상 카메라는 소형 스마트기기 로 활용을 위해 소형화, 경량화 되는 방향으로 개발이 진행중이며, 이를 위한 친환경 칼코지나이드 유리의 개발도 필요한 실정이다.
본 연구에서는 Ge-In-Se 기반의 친환경 칼코지나이드 유리 조성을 선정하여 물성을 구조적인 관점으로 분석하였고, 렌즈적용 적합성을 평가하였다. 적외선 렌즈로의 적용을 위해 적외선 투과와 굴절률과 같은 광학적 특성과 몰드 성형 공정을 위한 열적 특성, 유리 안정성, 기계적 특성을 평가하였다. 추가로 기계적물성과 굴절특성 향상을 위해 Ge-Ga-In-Se-Te 조성을 설계하였으며, 이 또한 특성을 평가하였다. 특성평가 결과 굴절특성이 우수한 조성을 확보하였다. 또한 열-기계적 특성은 상용되고 있는 조성과 상응하는 것을 확인하였다.
최종적으로 친환경 Ge-In-Se 및 Ge-Ga-In-Se-Te 칼코지나이드 유리의 적외선 광학렌즈 적합성을 확인할 수 있었다.

#chalcogeinide #IR glass #IR lens #LWIR #Ge-In-Se

Abstract 1
1. Introduction 3
2. Background 6
2.1 Infrared thermal imaging camera 6
2.1.1 Infrared ray 6
2.1.2 Infrared optics 9
2.1.3 Infrared lens 10
2.2 Chalcogenide glass 12
2.2.1 Definition of chalcogenide glass 12
2.2.2 Characteristics of chalcogenide glass 13
2.2.3 Eco-friendly chalcogenide glass 14
3. Experiment procedure 16
3.1 Fabrication of chalcogenide glass 16
3.1.1 Composition selection of chalcogenide glass 16
3.1.2 Synthesis process of chalcogenide glass 18
3.2 characterization 20
3.2.1 Structural properties 20
3.2.2 Thermal properties 24
3.2.3 Mechanical properties 26
3.2.4 Thermo-mechanical properties 30
3.2.5 Optical properties 34
4. Results and discussion 38
4.1 Synthesis result 38
4.2 Structural properties 40
4.2.1 XRD 40
4.2.2 Mean Coordination Number 42
4.2.3 Average Bond Energy 44
4.3 Thermal properties 47
4.3.1 DSC 47
4.4 Mechanical properties 50
4.4.1 Moduli of elasticity 50
4.4.2 Knoop hardness 51
4.5 Thermo-mechanical properties 53
4.5.1 TMA 53
4.5.2 Viscoelasticity 56
4.6 Optical properties 58
4.6.1 Transmittance 58
4.6.2 Refractive index and dispersion 62
5. Conclusion 66
References 67
Abstract in Korean 75

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