I. Zasada pracy luster OC w podczerwieni
Rola powłok optycznych: Lustra OC w podczerwieni zwykle osiągają swoje specyficzne właściwości optyczne poprzez powlekanie jednej lub więcej warstw cienkich warstw optycznych na materiale podłoża. Filmy te kontrolują propagację światła poprzez zjawiska optyczne, takie jak zakłócenia, odbicie i wchłanianie. Na przykład poprzez wybór odpowiednich materiałów i grubości warstw można osiągnąć wysokie odbicie lub wysokie przenoszenie światła w zakresie określonych długości fali.
Charakterystyka w paśmie na podczerwień: W przypadku luster OC w podczerwieni głównym celem jest wykazanie doskonałej wydajności optycznej w paśmie podczerwieni. Może to obejmować wysoki współczynnik odbicia, niską wchłanianie i specyficzne właściwości przepustowości. Na przykład niektóre lusterka OC w podczerwieni są zaprojektowane dla określonych zakresów długości fali podczerwieni, takich jak 800-2532 nm, lub osiągają prawie totalne odbicie w określonych pasmach podczerwieni. Przykładem jest lustro przednidiryckie oparte na projekcie quasi-okresowego stosu dielektrycznego stosu dielektrycznego, które osiąga 99,5% odbicia w pasmach w podczerwieni 1437-1618 nm, w pełni obejmującym region długości fali telekomunikacyjnej i S, C i L Region wzmacniający błonnik domieszkowany ERB.
Ii. Zastosowania luster OC w podczerwieni
Obserwacja astronomiczna: W obserwacji astronomicznej wymagane są wysokowydajne wyposażenie optyczne do gromadzenia i analizy słabych sygnałów z obiektów niebieskich. Duże teleskopy kosmiczne, takie jak Luvoir i Habex, zakresy obserwacji celowania od dalekiego ultrafioletu do bliskiej podczerwieni, wymagają zaawansowanych technologii powlekania w celu osiągnięcia wydajnego zbierania światła, szczególnie w regionie dalekowatkowym (do 90 nm). Nowe i ulepszone powłoki starają się chronić aluminium przed utlenianiem w normalnych środowiskach, utrzymując wysoki współczynnik odbicia w głębokim regionie ultrafioletowym bez poniżania wydajności w regionach widzialnych i bliskiej podczerwieni.
Precyzyjne eksperymenty laserowe: W wielu precyzyjnych eksperymentach laserowych wymagania dotyczące wydajności dla komponentów optycznych są niezwykle rygorystyczne, takie jak niskie wchłanianie optyczne. Hałas termiczny z wysoce odblaskowych powłok lustrzowych jest głównym czynnikiem ograniczającym wrażliwość wielu precyzyjnych eksperymentów laserowych. Badania pokazują, że amorficzny krzem i azotek krzemowy mogą służyć jako alternatywy dla obecnie stosowanej kombinacji powłok krzemionkowych i tantala, z absorpcją optyczną amorficznej krzemowej przy długościach fali bliskiej podczerwieni poprawionych o około 55 razy w porównaniu z najniższymi zgłoszonymi wartościami. Powłoki na bazie krzemu zmniejszają hałas termiczny współczynnik 12 w porównaniu z krzemionką i tantala przy 20 K.
Słoneczne urządzenia termiczne: w słonecznych urządzeniach termicznych zmniejszenie utraty ciepła jest kluczem do poprawy wydajności konwersji. Dodanie powłok lustrzanych w podczerwieni do wewnętrznej powierzchni szkła w kapsułkowanych płaskich panelach termicznych izolowanych o wysokiej prakuum może odzwierciedlać promieniowanie emitowane przez absorbera do siebie, umożliwiając recykling zewnętrznych fotonów po zimnej stronie, zmniejszając w ten sposób straty promieniowania i poprawić wydajność panelu. Badania modelowania termicznego pokazują, że zastosowanie luster w podczerwieni może osiągnąć poprawę wydajności o ponad 50% w temperaturach roboczy powyżej 300 ° C.
Optyczne przyrządy pomiarowe: w optycznych przyrząkach pomiarowych, takich jak podczerwieni obrazowanie termiczne optyczne grupy pomiarowe odchylenia osiowego, specyficzne źródła światła i systemy optyczne są wymagane do osiągnięcia bardzo precyzyjnych pomiarów. Systemy te obejmują lasery CO2, teleskopy z regulowanymi skutkami, piroelektryczne wyobrażenia termiczne TGS oraz odczyt i przetwarzanie danych wspomaganych komputerowo, umożliwiając wykrywanie odchylenia osiowego dla grup soczewek optycznych w podczerwieni 8-14 μm. Zmieniając źródło światła, można je również wykorzystać do pomiarów w systemach optycznych w podczerwieni 3-5 μm.
Współczesne urządzenia optyczne i optoelektroniczne: W różnych nowoczesnych urządzeniach optycznych i optoelektronicznych wymagane są optyczne powłoki lustrzane o wysokim współczynniku odbicia. Na przykład powłoka odblaskowa oparta na stopach glinu i miedzi, pokryta warstwą ochronną tlenku lutetowego, może zwiększyć odbicie w całym działającym zakresie spektralnym, co czyni ją odpowiednią dla urządzeń optycznych i optoelektronicznych w różnych zakresach spektralnych.
Iii. Techniki produkcyjne luster
Wybór materiału: Jednym z kluczy do produkcji luster IR OC jest wybór odpowiedniego materiału. Są one głównie podzielone na materiały podłoża i materiały powłokowe. Typowe materiały podłoża obejmują krzemion, german, selenid cynku, siarczek cynkowy, fluork wapnia, fluork magnezowy, szafir, kwarc, arsenek galu i diament. Wspólne materiały powłokowe obejmują glin, stop miedzi, tlenek lutetium, amorficzny krzem, azotek krzemu, dwutlenek krzemowy i tantalan litowy. Różne materiały mają różne właściwości optyczne i cechy fizyczne, a wybór materiału zależy od konkretnych wymagań aplikacji i pasm operacyjnych. Na przykład w niektórych aplikacjach konieczne jest wybór materiałów o wysokim współczynniku odbicia w paśmie na podczerwień, takich jak aluminium i stopy miedzi; W innych zastosowaniach konieczne jest wybór materiałów o niskiej chłonności, takich jak amorficzny krzem i azotek krzemowy.
Techniki powlekania: Wspólne techniki powlekania obejmują odkładanie próżni i rozpylanie magnetronowe. Na przykład powłoka odblaskowa oparta na stopach aluminium i miedzi, pokryta warstwą ochronną tlenku lutetium, jest wytwarzana przy użyciu technologii osadzania próżniowego (urządzenia VU-1A), z grubością warstwy kontrolowaną przez układ sterowania kwarcowego podczas osadzania. Ogólna powłoka lustrzana jest osadzona i scharakteryzowana za pomocą technologii rozpylania magnetronowego wspomaganego mikrofalą, która umożliwia precyzyjną kontrolę nad wydajnością powlekania.
Iv. Optymalizacja wydajności luster OC w podczerwieni
Optymalizacja projektowania: Dzięki racjonalnej konstrukcji optycznej wydajność luster OC w podczerwieni można zoptymalizować. Na przykład miniaturowy spektrometr miniaturowy podczerwieni o podwójnym podczerwieni przy użyciu zintegrowanego zintegrowanego skaningowego mikromirroru siatkowego jako element spektroskopowy rdzenia pozwala uniknąć zakłóceń między różnymi ścieżkami optycznymi, wykorzystując układ przestrzenny dwóch luster ogniskowych i dwóch detektorów pojedynczych tubu Ingaas, umożliwiającym, umożliwiającym Dualkannel jednoczesne i niezależne działanie. Ponadto filtry pasmowe o różnych długościach fali odcięcia są umieszczane przed detektorami podwójnego kanału w celu wyeliminowania nakładania się widmowego. Model teoretyczny jest ustalany przy użyciu śledzenia promieni do obliczenia początkowych parametrów strukturalnych układu optycznego, a ZEMAX służy do optymalizacji projektu systemu optycznego i zapewnienia zoptymalizowanych parametrów strukturalnych. Ten instrument oferuje zalety, takie jak szerokie spektrum, niewielki rozmiar i niski koszt.
Optymalizacja procesu: Optymalizując parametry procesu powlekania, takie jak temperatura, ciśnienie i szybkość osadzania, można poprawić wydajność luster OC w podczerwieni. Na przykład badania pokazują, że obróbka cieplna amorficznego krzemu, końcowa operacja w niskich temperaturach i przy użyciu długości fali 2 μM zamiast bardziej stosowanej długości fali 1550 nm może poprawić absorpcję optyczną amorficznego krzemu o długości fali bliskiej podczerwieni o około 55 razy. w porównaniu z najniższymi zgłoszonymi wartościami.
Podsumowując, lusterka OC w podczerwieni mają ważne aplikacje w wielu dziedzinach. Trwające badania dotyczące ich zasad roboczych, technik produkcyjnych i optymalizacji wydajności zapewniają silne wsparcie dla rozwoju powiązanych obszarów.