I. Arbeitsprinzip der Infrarot -OC -Spiegel
Rolle optischer Beschichtungen: Infrarot -OC -Spiegel erreichen typischerweise ihre spezifischen optischen Eigenschaften, indem sie eine oder mehrere Schichten optischer Dünnfilme auf einem Substratmaterial beschichten. Diese Filme steuern die Lichtausbreitung durch optische Phänomene wie Interferenz, Reflexion und Absorption. Durch die Auswahl geeigneter Materialien und Schichtdicken können beispielsweise eine hohe Reflexion oder eine hohe Übertragung von Licht innerhalb bestimmter Wellenlängenbereiche erreicht werden.
Eigenschaften im Infrarotband: Für Infrarot -OC -Spiegel ist das Hauptziel, eine hervorragende optische Leistung im Infrarotband zu zeigen. Dies kann ein hohes Reflexionsvermögen, eine niedrige Absorption und spezifische Bandbreiteneigenschaften umfassen. Zum Beispiel sind einige Infrarot-OC-Spiegel für spezifische Infrarot-Wellenlängenbereiche wie 800-2532 nm ausgelegt oder in bestimmten Infrarotbändern nahezu totale Reflexion. Ein Beispiel ist ein omnidirektionaler Spiegel, der auf einem quasi-periodischen Dielektrikum-Stapeldesign von Fibonacci-Sequence basiert, das im Infrarotband 1437-1618 nm 99,5% Reflexionsvermögen erreicht und die Telekommunikationswellenlängenregion und die S-, C- und L-Bands der Bande des Telekommunikationsunternehmens vollständig bedeckt Erbium dotierte Faserverstärkergewinnregion.
II. Anwendungen von Infrarot -OC -Spiegeln
Astronomische Beobachtung: Bei astronomischer Beobachtung ist optische Hochleistungsausrüstung erforderlich, um schwache Signale aus himmlischen Objekten zu sammeln und zu analysieren. Große Weltraumteleskope wie Luvoir und Habex, die die Beobachtungsbeobachtung von Far-Ultraviolett bis Nahinfrarot abzielen, erfordern fortschrittliche Beschichtungstechnologien, um eine effiziente Lichtsammlung zu erreichen, insbesondere in der Region Far-Ultraviolett (bis 90 nm). Neue und verbesserte Beschichtungen sollen Aluminium vor Oxidation in normalen Umgebungen schützen, wodurch ein hohes Reflexionsvermögen in der tiefen ultravioletten Region aufrechterhalten wird, ohne die Leistung in den sichtbaren und nahezu Infrarotregionen zu verringern.
Präzisionslaserexperimente: In vielen Präzisionslaser -Experimenten sind die Leistungsanforderungen für optische Komponenten äußerst streng, wie z. B. niedrige optische Absorption. Wärmegeräusch aus hochreflektierenden Spiegelbeschichtungen ist ein wichtiger begrenzender Faktor für die Empfindlichkeit vieler Präzisionslaserversuche. Untersuchungen zeigen, dass amorpher Silizium- und Siliziumnitrid als Alternativen zur derzeit verwendeten Kombination von Siliciumdioxid- und Tantala-Beschichtungen dienen kann, wobei die optische Absorption von Amorph-Silizium bei nahezu Infrarotwellenlängen im Vergleich zu den niedrigsten gemeldeten Werten um etwa 55-mal verbessert wurde. In Siliziumbasis reduzieren Beschichtungen das thermische Rauschen um den Faktor 12 im Vergleich zu Siliciumdioxid und Tantala bei 20 km.
Solar -Wärmeleitgeräte: In Solarthermie -Geräten ist die Reduzierung des Wärmeverlusts der Schlüssel zur Verbesserung der Umwandlungseffizienz. Das Hinzufügen von Infrarotspiegelbeschichtungen zu der inneren Glasoberfläche von Glas in eingekapselten hochvakuumisulierten flachen Solar-Wärmeleitungen kann die vom Absorber zurück zu sich selbst emittierte Strahlung widerspiegeln, wodurch ein externes Photonenrecycling auf der kalten Seite verringert wird und die Strahlungsverluste verbessert wird und die Effizienz des Tafels verbessert wird. Thermische Modellierungsstudien zeigen, dass die Verwendung von Infrarotspiegeln bei Betriebstemperaturen über 300 ° C Effizienzverbesserungen von über 50% erzielen kann.
Optische Messinstrumente: In optischen Messinstrumenten, wie z. Zu diesen Systemen gehören CO2-Laser, einstellbare Teleskope, TGS-Pyroelektrik-thermische Imagators und computergestützte Datenüberlesen und -verarbeitung, die die Erkennung der axialen Abweichung für 8-14 μM Infrarot-optische Linsengruppen ermöglichen. Durch Ändern der Lichtquelle können sie auch für Messungen in 3-5 μM-Infrarot-optischen Systemen verwendet werden.
Moderne optische und optoelektronische Geräte: In verschiedenen modernen optischen und optoelektronischen Geräten sind optische Spiegelbeschichtungen mit hohem Reflexionsvermögen erforderlich. Beispielsweise kann eine reflektierende Beschichtung, die auf Aluminium- und Kupferlegierungen basiert und mit einer Lutetiumoxid -Schutzschicht bedeckt ist, das Reflexionsvermögen über den gesamten Arbeitsspektralbereich hinweg verbessern, wodurch sie für optische und optoelektronische Geräte in verschiedenen Spektralbereichen geeignet ist.
III. Fertigungstechniken für Infrarot -OC -Spiegel
Materialauswahl: Einer der Schlüssel zur Herstellung von IR -OC -Spiegeln ist die Auswahl des richtigen Materials. Sie sind hauptsächlich in Substratmaterialien und Beschichtungsmaterialien unterteilt. Gemeinsame Substratmaterialien umfassen Silizium, Germanium, Zinkelenid, Zinksulfid, Calciumfluorid, Magnesiumfluorid, Saphir, Quarz, Galliumarsenid und Diamant. Gemeinsame Beschichtungsmaterialien umfassen Aluminium, Kupferlegierung, Lutetiumoxid, amorphes Silizium, Siliziumnitrid, Siliziumdioxid und Lithium -Tantalat. Unterschiedliche Materialien haben unterschiedliche optische Eigenschaften und physikalische Eigenschaften, und die Auswahl des Materials hängt von den spezifischen Anwendungsanforderungen und Betriebsbändern ab. In einigen Anwendungen müssen beispielsweise Materialien mit hohem Reflexionsvermögen im Infrarotband wie Aluminium- und Kupferlegierungen ausgewählt werden. In anderen Anwendungen ist es erforderlich, Materialien mit geringer Absorptionsvermögen wie amorphem Silizium und Siliziumnitrid auszuwählen.
Beschichtungstechniken: Zu den gängigen Beschichtungstechniken gehören Vakuumablagerung und Magnetronsputter. Beispielsweise wird eine reflektierende Beschichtung, die auf Aluminium- und Kupferlegierungen basiert und mit einer Lutetiumoxid-Schutzschicht bedeckt ist, unter Verwendung der Vakuumabscheidungstechnologie (VU-1A-Gerät) hergestellt, wobei die Schichtdicke durch ein Quarzkontrollsystem während der Ablagerung gesteuert wird. Eine omnidirektionale Spiegelbeschichtung wird abgelagert und unter Verwendung von mikrowellenunterstützten DC-Magnetron-Sputter-Sputtertechnologie abgelagert, die eine präzise Steuerung über die Beschichtungsleistung ermöglicht.
Iv. Leistungsoptimierung von Infrarot -OC -Spiegeln
Designoptimierung: Durch rationales optisches Design kann die Leistung von Infrarot -OC -Spiegeln optimiert werden. Beispielsweise vermeidet ein Doppelketektor-Miniatur-Nahinfrarot-Spektrometer mit einem selbst gemachten integrierten Scan-Gittermikrror als Kernspektroskopiekomponente Interferenz zwischen verschiedenen optischen Pfaden durch die Verwendung des räumlichen Layouts von zwei Fokussierspiegeln und zwei InGAAs-Einzel-Tube Dual-Kanal-Simultan und unabhängiger Betrieb. Zusätzlich werden Bandpassfilter mit unterschiedlichen Grenzwellenlängen vor den Dual-Kanal-Detektoren platziert, um die spektrale Überlappung zu beseitigen. Ein theoretisches Modell wird unter Verwendung der Strahlenverfolgung festgelegt, um die anfänglichen Strukturparameter des optischen Systems zu berechnen, und Zemax wird verwendet, um das optische Systemdesign zu optimieren und optimierte Strukturparameter bereitzustellen. Dieses Instrument bietet Vorteile wie breites Spektrum, geringe Größe und niedrige Kosten.
Prozessoptimierung: Durch Optimierung von Beschichtungsverfahrensparametern wie Temperatur, Druck und Abscheidungsrate kann die Leistung von Infrarot -OC -Spiegeln verbessert werden. Beispielsweise zeigen Studien, dass die Wärmebehandlung von amorphem Silizium, den endgültigen Betrieb bei niedrigen Temperaturen und die Verwendung einer 2 & mgr; m-Wellenlänge anstelle der häufiger verwendeten 1550 nm Wellenlänge die optische Absorption des amorphen Siliziums bei nahezu Infrarotwellenlängen um ungefähr 55-mal verbessern kann Im Vergleich zu den niedrigsten gemeldeten Werten.
Zusammenfassend haben Infrarot -OC -Spiegel in mehreren Feldern wichtige Anwendungen. Die laufende Forschung zu ihren Arbeitsprinzipien, Herstellungstechniken und Leistungsoptimierung bietet eine starke Unterstützung für die Entwicklung verwandter Bereiche.