I. Arbetsprincip för infraröda OC -speglar
Roll av optiska beläggningar: Infraröda OC -speglar uppnår vanligtvis sina specifika optiska egenskaper genom att belägga ett eller flera lager av optiska tunna filmer på ett substratmaterial. Dessa filmer kontrollerar ljusutbredning genom optiska fenomen såsom störningar, reflektion och absorption. Genom att välja lämpliga material och skikttjocklekar kan till exempel hög reflektion eller hög transmission av ljus inom specifika våglängdsintervall uppnås.
Egenskaper i det infraröda bandet: För infraröda OC -speglar är det primära målet att uppvisa utmärkt optisk prestanda i det infraröda bandet. Detta kan inkludera hög reflektivitet, låg absorption och specifika bandbreddegenskaper. Till exempel är vissa infraröda OC-speglar utformade för specifika infraröda våglängdsområden, såsom 800-2532 nm, eller uppnår nästan total reflektion i specifika infraröda band. An example is an omnidirectional mirror based on a Fibonacci-sequence quasi-periodic dielectric stack design, which achieves 99.5% reflectivity in the 1437-1618 nm infrared band, fully covering the telecom wavelength region and the S, C, and L bands of the Erbium-dopad fiberförstärkare förstärkningsregion.
Ii. Tillämpningar av infraröda OC -speglar
Astronomisk observation: Vid astronomisk observation krävs högpresterande optisk utrustning för att samla och analysera svaga signaler från himmelobjekt. Stora rymdteleskoper som Luvoir och Habex, inriktning på observation sträcker sig från långt-ultraviolett till nästan infraröd, kräver avancerad beläggningsteknik för att uppnå effektiv lätt insamling, särskilt i den långt ultravioletta regionen (ner till 90 nm). Nya och förbättrade beläggningar söks för att skydda aluminium från oxidation i normala miljöer, vilket bibehåller hög reflektivitet i den djupa ultravioletta regionen utan att förnedra prestanda i de synliga och nära infraröda regionerna.
Precisionslaserexperiment: I många precisionslaserexperiment är prestandakraven för optiska komponenter extremt stränga, såsom låg optisk absorption. Termiskt brus från mycket reflekterande spegelbeläggningar är en viktig begränsande faktor i känsligheten för många precisionslaserexperiment. Forskning visar att amorf kisel- och kiselnitrid kan tjäna som alternativ till den för närvarande använda kombinationen av kiseldioxid- och tantala-beläggningar, med amorfa kiselens optiska absorption vid nästan infraröda våglängder förbättrades med cirka 55 gånger jämfört med de lägsta rapporterade värdena. Kiselbaserade beläggningar minskar termiskt brus med en faktor 12 jämfört med kiseldioxid och tantala vid 20 K.
Solvärmeanordningar: I solvärmeanordningar är minskning av värmeförlust nyckeln till att förbättra omvandlingseffektiviteten. Att lägga till infraröda spegelbeläggningar till den inre ytan av glaset i inkapslade högvakuumisolerade platta solvärmepaneler kan återspegla strålning som släpps ut av absorbenten tillbaka till sig själv, vilket möjliggör extern fotonåtervinning på den kalla sidan, vilket minskar strålningsförluster och förbättrar panelens effektivitet. Termiska modelleringsstudier visar att användning av infraröda speglar kan uppnå effektivitetsförbättringar på över 50% vid driftstemperaturer över 300 ° C.
Optiska mätinstrument: I optiska mätinstrument, såsom infraröd termisk avbildning av optisk linsgrupp Axialavvikelse Mätinstrument krävs specifika ljuskällor och optiska system för att uppnå högprecisionsmätningar. Dessa system inkluderar CO2-lasrar, justerbara fokus teleskop, TGS-pyroelektriska termiska bilder och datorassisterad datavläsning och bearbetning, vilket möjliggör axiell avvikelsedetektering för 8-14 μM infraröda optiska linsgrupper. Genom att ändra ljuskällan kan de också användas för mätningar i 3-5 μm infraröda optiska system.
Moderna optiska och optoelektroniska enheter: I olika moderna optiska och optoelektroniska enheter krävs optiska spegelbeläggningar med hög reflektivitet. Till exempel kan en reflekterande beläggning baserad på aluminium- och kopparlegeringar, täckta med ett lutetiumoxidskyddsskikt, förbättra reflektionsförmågan över hela arbetsspektralområdet, vilket gör det lämpligt för optiska och optoelektroniska anordningar i olika spektrala intervall.
Iii. Tillverkningstekniker för infraröda OC -speglar
Materialval: En av nycklarna till tillverkningen av Ir oc -speglar är att välja rätt material. De är huvudsakligen uppdelade i substratmaterial och beläggningsmaterial. Vanliga substratmaterial inkluderar kisel, germanium, zink -selenid, zinksulfid, kalciumfluorid, magnesiumfluorid, safir, kvarts, galliumarsenid och diamant. Vanliga beläggningsmaterial inkluderar aluminium, kopparlegering, lutetiumoxid, amorft kisel, kiselnitrid, kiseldioxid och litiumtantalat. Olika material har olika optiska egenskaper och fysiska egenskaper, och valet av material beror på de specifika applikationskraven och driftsbanden. I vissa applikationer är det till exempel nödvändigt att välja material med hög reflektivitet i det infraröda bandet, såsom aluminium- och kopparlegeringar; I andra applikationer är det nödvändigt att välja material med låg absorptivitet, såsom amorft kisel och kiselnitrid.
Beläggningstekniker: Vanliga beläggningstekniker inkluderar vakuumavlagring och magnetronsputtering. Till exempel tillverkas en reflekterande beläggning baserad på aluminium- och kopparlegeringar, täckta med ett lutetiumoxidskyddsskikt, med användning av vakuumavlagringsteknologi (VU-1A-apparat), med skikttjocklek styrd av ett kvartsstyrsystem under deponering. En omnidriktad spegelbeläggning avsätts och karakteriseras med hjälp av mikrovågsassisterad DC-magnetron-sputteringsteknik, som möjliggör exakt kontroll över beläggningsprestanda.
Iv. Prestandaoptimering av infraröda OC -speglar
Designoptimering: Genom rationell optisk design kan prestandan för infraröda OC -speglar optimeras. Till exempel, en dubbel-detektor miniatyr nära-infraröd spektrometer med användning av en självgjord integrerad skanningsgaller mikromirror som den kärnspektroskopiska komponenten undviker störningar mellan olika optiska vägar genom att använda den rumsliga layouten av två fokuseringsspeglar och två Ingaas enstaka detektorer, möjliggöra utsläpp, möjliggör detektorer, vilket möjliggör detektorer, vilket möjliggör detektorer, vilket möjliggör detektorer, vilket möjliggör detektorer, vilket möjliggör detektorer, vilket möjliggör detektorer, vilket möjliggör detektorer, Samtidig och oberoende operation med dubbla kanaler. Dessutom placeras bandpassfilter med olika avgränsningsvåglängder framför dubbelkanaldetektorerna för att eliminera spektral överlappning. En teoretisk modell upprättas med hjälp av strålspårning för att beräkna de initiala strukturella parametrarna för det optiska systemet, och Zemax används för att optimera den optiska systemdesignen och ge optimerade strukturella parametrar. Detta instrument erbjuder fördelar som bredspektrum, liten storlek och låg kostnad.
Processoptimering: Genom att optimera beläggningsprocessparametrarna såsom temperatur, tryck och avsättningshastighet kan prestandan för infraröda OC -speglar förbättras. Till exempel visar studier att värmebehandling av amorf kisel, slutlig operation vid låga temperaturer och att använda en 2 μM våglängd istället för de mer vanligt använda 1550 nm våglängden kan förbättra den optiska absorptionen av amorft kisel vid nästan infraröda våglängder med cirka 55 gånger våglängden förbättra den optiska absorptionen av amorft kisel vid nästan infraröda våglängder med cirka 55 gånger våglängd jämfört med de lägsta rapporterade värdena.
Sammanfattningsvis har infraröda OC -speglar viktiga tillämpningar inom flera fält. Pågående forskning om deras arbetsprinciper, tillverkningstekniker och prestationsoptimering ger starkt stöd för utvecklingen av relaterade områden.