I. Werkprincipe van infrarood OC -spiegels
Rol van optische coatings: infrarood OC -spiegels bereiken meestal hun specifieke optische eigenschappen door een of meer lagen optische dunne films op een substraatmateriaal te coaten. Deze films regelen de voortplanting van het licht door optische fenomenen zoals interferentie, reflectie en absorptie. Door bijvoorbeeld geschikte materialen en laagdiktes te selecteren, kan een hoge reflectie of hoge lichttransmissie binnen specifieke golflengtebereiken worden bereikt.
Kenmerken in de infraroodband: voor infrarood OC -spiegels is het primaire doel om uitstekende optische prestaties in de infraroodband te vertonen. Dit kan een hoge reflectiviteit, lage absorptie en specifieke bandbreedte -eigenschappen omvatten. Sommige infrarood OC-spiegels zijn bijvoorbeeld ontworpen voor specifieke infraroodgolflengte, zoals 800-2532 nm, of bereiken bijna totale reflectie in specifieke infraroodbanden. Een voorbeeld is een omnidirectionele spiegel gebaseerd op een fibonacci-sequence quasi-periodiek diëlektrisch stapelontwerp, dat 99,5% reflectiviteit bereikt in de 1437-1618 nm infraroodband, die het telecomwavellengtegebied en de S, C en de S, C en de S, C en de S, C en de S, C en de S, C en de S, C en de S, C en de S, C en de S, C en de S, C en de S, C en de S, C en de S, C en de S, C en de S, C en de S, C bereikt Erbium-gedoteerde vezelversterker-winstregio.
II. Toepassingen van infrarood OC -spiegels
Astronomische observatie: bij astronomische observatie is high-performance optische apparatuur vereist om vage signalen van hemelse objecten te verzamelen en te analyseren. Grote ruimtetelescopen zoals Luvoir en Habex, gericht op observatie varieert van verre ultraviolet tot bijna-infrarood, vereisen geavanceerde coatingtechnologieën om een efficiënte lichtverzameling te bereiken, vooral in het verre-ultraviolette gebied (tot 90 nm). Nieuwe en verbeterde coatings worden gezocht om aluminium te beschermen tegen oxidatie in normale omgevingen, waardoor een hoge reflectiviteit in het diepe ultraviolette gebied wordt gehandhaafd zonder de prestaties in de zichtbare en bijna-infraroodgebieden af te breken.
Precisielaser -experimenten: in veel precisielaser -experimenten zijn de prestatievereisten voor optische componenten extreem streng, zoals lage optische absorptie. Thermische ruis van sterk reflecterende spiegelcoatings is een belangrijke beperkende factor in de gevoeligheid van veel precisielaser -experimenten. Onderzoek toont aan dat amorf silicium en siliciumnitride kan dienen als alternatieven voor de momenteel gebruikte combinatie van silica- en tantala-coatings, met de optische absorptie van amorf silicium bij bijna-infraroodgolflengten verbeterde ongeveer 55 keer in vergelijking met de laagste gerapporteerde waarden. Basis op basis van siliconen verminderen thermische ruis met een factor 12 vergeleken met silica en tantala bij 20 K.
Thermische apparaten op zonne -energie: in thermische apparaten op zonne -energie is het verminderen van warmteverlies de sleutel tot het verbeteren van de conversie -efficiëntie. Het toevoegen van infraroodspiegelcoatings aan het binnenoppervlak van glas in ingekapselde hoogvacuüm geïsoleerde thermische zonnepanelen kan de straling weerspiegelen die door de absorber naar zichzelf wordt uitgestoten, waardoor externe fotonrecycling aan de koude kant kan worden verminderd, waardoor stralende verliezen worden verminderd en de paneelefficiëntie wordt verbeterd. Thermische modelleringsstudies tonen aan dat het gebruik van infraroodspiegels efficiëntieverbeteringen van meer dan 50% kan bereiken bij bedrijfstemperaturen boven 300 ° C.
Optische meetinstrumenten: in optische meetinstrumenten, zoals infrarood thermische beeldvorming optische lensgroep axiale afwijking meetinstrumenten, zijn specifieke lichtbronnen en optische systemen vereist om metingen met een hoge nauwkeurigheid te bereiken. Deze systemen omvatten CO2-lasers, verstelbare-focus-telescopen, TGS-pyro-elektrische thermische imagers en computerondersteunde gegevensuitlezing en -verwerking, waardoor axiale afwijkingsdetectie mogelijk is voor 8-14 μm infrarood optische lensgroepen. Door de lichtbron te wijzigen, kunnen ze ook worden gebruikt voor metingen in 3-5 μm infrarood optische systemen.
Moderne optische en opto -elektronische apparaten: in verschillende moderne optische en opto -elektronische apparaten zijn optische spiegelcoatings met een hoge reflectiviteit vereist. Een reflecterende coating op basis van aluminium en koperlegeringen, bedekt met een lutetiumoxide -beschermende laag, kan bijvoorbeeld de reflectiviteit over het gehele werkspectrale bereik verbeteren, waardoor het geschikt is voor optische en opto -elektronische apparaten in verschillende spectrale bereiken.
Iii. Productietechnieken voor infrarood OC -spiegels
Materiaalselectie: Een van de sleutels tot het produceren van IR OC -spiegels is het kiezen van het juiste materiaal. Ze zijn voornamelijk verdeeld in substraatmaterialen en coatingmaterialen. Veel voorkomende substraatmaterialen zijn silicium, germanium, zinkselenide, zinksulfide, calciumfluoride, magnesiumfluoride, saffier, kwarts, galliumarsenide en diamant. Veelvoorkomende coatingmaterialen zijn aluminium, koperlegering, lutetiumoxide, amorf silicium, siliciumnitride, siliciumdioxide en lithiumtantalaat. Verschillende materialen hebben verschillende optische eigenschappen en fysieke kenmerken, en de keuze van materiaal hangt af van de specifieke toepassingsvereisten en bedrijfsbanden. In sommige toepassingen is het bijvoorbeeld noodzakelijk om materialen te selecteren met een hoge reflectiviteit in de infraroodband, zoals aluminium en koperlegeringen; In andere toepassingen is het noodzakelijk om materialen met een lage absorptie te selecteren, zoals amorf silicium en siliciumnitride.
Coatingtechnieken: gemeenschappelijke coatingtechnieken omvatten vacuümafzetting en magnetronsputteren. Bijvoorbeeld, een reflecterende coating op basis van aluminium en koperen legeringen, bedekt met een Lutetiumoxide-beschermende laag, wordt bijvoorbeeld vervaardigd met behulp van vacuümafzettingstechnologie (VU-1A-apparaat), met laagdikte gecontroleerd door een kwartscontrolesysteem tijdens depositie. Een omnidirectionele spiegelcoating wordt afgezet en gekarakteriseerd met behulp van microgolf-geassisteerde DC Magnetron-sputtertechnologie, die nauwkeurige controle over coatingprestaties mogelijk maakt.
IV. Prestatie -optimalisatie van infrarood OC -spiegels
Ontwerpoptimalisatie: door rationeel optisch ontwerp kunnen de prestaties van infrarood OC -spiegels worden geoptimaliseerd. Bijvoorbeeld, een dual-detector miniatuur nabij-infrarood spectrometer met behulp van een zelfgemaakte geïntegreerde scanning-rooster-micromirror als de kernspectroscopische component vermijdt interferentie tussen verschillende optische paden door gebruik te maken Dual-channel gelijktijdige en onafhankelijke werking. Bovendien worden bandpassfilters met verschillende cutoff-golflengten voor de dual-channel detectoren geplaatst om spectrale overlapping te elimineren. Een theoretisch model wordt vastgesteld met behulp van straaltracering om de initiële structurele parameters van het optische systeem te berekenen, en zemax wordt gebruikt om het optische systeemontwerp te optimaliseren en geoptimaliseerde structurele parameters te bieden. Dit instrument biedt voordelen zoals breed spectrum, klein formaat en lage kosten.
Procesoptimalisatie: door de parameters van het coatingproces te optimaliseren, zoals temperatuur, druk en afzettingssnelheid, kunnen de prestaties van infrarood OC -spiegels worden verbeterd. Studies tonen bijvoorbeeld aan dat warmtebehandeling van amorf silicium, uiteindelijke werking bij lage temperaturen en het gebruik van een golflengte van 2 urn in plaats van de meer gebruikte 1550 nm golflengte de optische absorptie van amorf silicium bij bijna-infraroodgolflengten met ongeveer 55 keer kan verbeteren met ongeveer 55 keer vergeleken met de laagste gerapporteerde waarden.
Samenvattend, infrarood OC -spiegels hebben belangrijke toepassingen op meerdere gebieden. Lopend onderzoek naar hun werkprincipes, productietechnieken en prestatie -optimalisatie biedt sterke ondersteuning voor de ontwikkeling van gerelateerde gebieden.