กระจกเคลือบแสงสำหรับอินฟราเรด

I. หลักการทำงานของกระจก OC อินฟราเรด

บทบาทของการเคลือบด้วยแสง: มิเรอร์ OC อินฟราเรดโดยทั่วไปจะบรรลุคุณสมบัติทางแสงที่เฉพาะเจาะจงโดยการเคลือบฟิล์มบางหนึ่งชั้นขึ้นไปบนวัสดุพื้นผิว ฟิล์มเหล่านี้ควบคุมการแพร่กระจายของแสงผ่านปรากฏการณ์ทางแสงเช่นสัญญาณรบกวนการสะท้อนและการดูดซับ ตัวอย่างเช่นโดยการเลือกวัสดุที่เหมาะสมและความหนาของชั้นการสะท้อนแสงสูงหรือการส่งผ่านแสงสูงภายในช่วงความยาวคลื่นที่เฉพาะเจาะจงสามารถทำได้

ลักษณะในวงดนตรีอินฟราเรด: สำหรับกระจกอินฟราเรด OC เป้าหมายหลักคือการแสดงประสิทธิภาพการใช้แสงที่ยอดเยี่ยมในวงอินฟราเรด ซึ่งอาจรวมถึงการสะท้อนแสงสูงการดูดซับต่ำและลักษณะแบนด์วิดท์เฉพาะ ตัวอย่างเช่นกระจก OC อินฟราเรดบางตัวได้รับการออกแบบมาสำหรับช่วงความยาวคลื่นอินฟราเรดที่เฉพาะเจาะจงเช่น 800-2532 นาโนเมตรหรือได้รับการสะท้อนใกล้เคียงในแถบอินฟราเรดที่เฉพาะเจาะจง ตัวอย่างคือกระจกรอบทิศทางโดยใช้การออกแบบสแต็กไดอิเล็กทริกฟีโบนัคค์-ลำดับซึ่งบรรลุผลการสะท้อนแสง 99.5% ในแถบอินฟราเรด 1437-1618 นาโนเมตรครอบคลุมพื้นที่ความยาวคลื่นโทรคมนาคมอย่างเต็มที่ แอมพลิฟายเออร์ไฟเบอร์ที่ได้รับ Erbium-doped

ii. แอปพลิเคชันของกระจก OC อินฟราเรด

การสังเกตทางดาราศาสตร์: ในการสังเกตทางดาราศาสตร์จำเป็นต้องใช้อุปกรณ์แสงที่มีประสิทธิภาพสูงในการรวบรวมและวิเคราะห์สัญญาณจาง ๆ จากวัตถุท้องฟ้า กล้องโทรทรรศน์อวกาศขนาดใหญ่เช่น Luvoir และ Habex การกำหนดเป้าหมายช่วงการสังเกตตั้งแต่ระยะไกล ultraviolet ไปจนถึงอินฟราเรดใกล้ต้องการเทคโนโลยีการเคลือบขั้นสูงเพื่อให้ได้การรวบรวมแสงที่มีประสิทธิภาพ การเคลือบใหม่และได้รับการปรับปรุงจะพยายามปกป้องอลูมิเนียมจากการเกิดออกซิเดชันในสภาพแวดล้อมปกติการรักษาความสะท้อนกลับสูงในภูมิภาคอัลตราไวโอเลตลึกโดยไม่ลดประสิทธิภาพในภูมิภาคที่มองเห็นได้และใกล้อินฟราเรด

การทดลองด้วยเลเซอร์ที่แม่นยำ: ในการทดลองด้วยเลเซอร์ที่แม่นยำจำนวนมากข้อกำหนดด้านประสิทธิภาพสำหรับส่วนประกอบออพติคอลนั้นเข้มงวดมากเช่นการดูดซับแสงต่ำ เสียงรบกวนจากความร้อนจากการเคลือบกระจกสะท้อนแสงสูงเป็นปัจจัย จำกัด ที่สำคัญในความไวของการทดลองเลเซอร์ที่แม่นยำจำนวนมาก การวิจัยแสดงให้เห็นว่าซิลิคอนอสัณฐานและซิลิคอนไนไตรด์สามารถใช้เป็นทางเลือกในการรวมกันของการเคลือบซิลิกาและแทนตาลาในปัจจุบันด้วยการดูดซึมออพติคอลของอะมอร์ฟัสซิลิคอนที่ความยาวคลื่นอินฟราเรดใกล้ดีขึ้นประมาณ 55 เท่าเมื่อเทียบกับค่าที่รายงานต่ำสุด การเคลือบที่ใช้ซิลิคอนช่วยลดเสียงรบกวนด้วยความร้อน 12 เท่าเมื่อเทียบกับซิลิกาและแทนตาลาที่ 20 เค

อุปกรณ์ความร้อนพลังงานแสงอาทิตย์: ในอุปกรณ์ความร้อนพลังงานแสงอาทิตย์การลดการสูญเสียความร้อนเป็นกุญแจสำคัญในการปรับปรุงประสิทธิภาพการแปลง การเพิ่มการเคลือบกระจกอินฟราเรดลงในพื้นผิวด้านในของแก้วในแผงระบายความร้อนแสงอาทิตย์ที่มีฉนวนกันแสงอาทิตย์ที่หุ้มด้วยฉนวนสูงสามารถสะท้อนการแผ่รังสีที่ปล่อยออกมาโดยการดูดซับกลับไปที่ตัวเองทำให้สามารถรีไซเคิลโฟตอนภายนอกที่ด้านเย็น การศึกษาการสร้างแบบจำลองความร้อนแสดงให้เห็นว่าการใช้กระจกอินฟราเรดสามารถปรับปรุงประสิทธิภาพได้มากกว่า 50% ที่อุณหภูมิการทำงานที่สูงกว่า 300 ° C

เครื่องมือวัดเชิงแสง: ในเครื่องมือวัดแสงเช่นการถ่ายภาพความร้อนด้วยอินฟราเรดเลนส์ออปติคัลกลุ่มการเบี่ยงเบนตามแนวแกนเครื่องมือวัดแหล่งกำเนิดแสงเฉพาะและระบบออพติคอลเพื่อให้ได้การวัดที่มีความแม่นยำสูง ระบบเหล่านี้รวมถึงเลเซอร์ CO2, กล้องโทรทรรศน์แบบปรับโฟกัสได้, อิมเมจความร้อน TGS pyroelectric และการอ่านข้อมูลและการประมวลผลข้อมูลคอมพิวเตอร์ช่วยให้การตรวจจับการเบี่ยงเบนตามแนวแกนสำหรับกลุ่มเลนส์อินฟราเรดอินฟราเรด 8-14 μM ด้วยการเปลี่ยนแหล่งกำเนิดแสงพวกเขายังสามารถใช้สำหรับการวัดในระบบออปติคัลอินฟราเรด 3-5 μm

อุปกรณ์ออพติคอลและออพโตอิเล็กทรอนิกส์ที่ทันสมัย: ในอุปกรณ์ออพติคอลและออพโตอิเล็กทรอนิกส์ที่ทันสมัยที่หลากหลายจำเป็นต้องมีการเคลือบกระจกแบบออพติคอลที่มีการสะท้อนแสงสูง ตัวอย่างเช่นการเคลือบสะท้อนแสงตามอลูมิเนียมและโลหะผสมทองแดงที่ปกคลุมด้วยชั้นป้องกัน Lutetium ออกไซด์สามารถเพิ่มการสะท้อนแสงในช่วงสเปกตรัมการทำงานทั้งหมดทำให้เหมาะสำหรับอุปกรณ์ออพติคอลและออพโตอิเล็กทรอนิกส์ในช่วงสเปกตรัมที่แตกต่างกัน

iii. เทคนิคการผลิตสำหรับกระจก OC อินฟราเรด

การเลือกวัสดุ: หนึ่งในกุญแจสำคัญในการผลิตกระจก IC คือการเลือกวัสดุที่เหมาะสม พวกเขาส่วนใหญ่แบ่งออกเป็นวัสดุพื้นผิวและวัสดุเคลือบ วัสดุพื้นผิวทั่วไป ได้แก่ ซิลิกอน, เจอร์เมเนียม, สังกะสีซีลินด์, สังกะสีซัลไฟด์, แคลเซียมฟลูออไรด์, แมกนีเซียมฟลูออไรด์, แซฟไฟร์, ควอตซ์, แกลเลียมอาร์เซนีด์และเพชร วัสดุการเคลือบทั่วไป ได้แก่ อลูมิเนียมอัลลอยทองแดง, lutetium ออกไซด์, ซิลิคอนอสัณฐาน, ซิลิกอนไนไตรด์, ซิลิกอนไดออกไซด์และลิเธียม tantalate วัสดุที่แตกต่างกันมีคุณสมบัติทางแสงที่แตกต่างกันและลักษณะทางกายภาพและการเลือกวัสดุขึ้นอยู่กับข้อกำหนดของแอปพลิเคชันเฉพาะและแถบการทำงาน ตัวอย่างเช่นในบางแอปพลิเคชันจำเป็นต้องเลือกวัสดุที่มีการสะท้อนแสงสูงในแถบอินฟราเรดเช่นอลูมิเนียมและโลหะผสมทองแดง ในการใช้งานอื่น ๆ จำเป็นต้องเลือกวัสดุที่มีการดูดซับต่ำเช่นซิลิกอนอสัณฐานและซิลิกอนไนไตรด์

เทคนิคการเคลือบ: เทคนิคการเคลือบทั่วไปรวมถึงการสะสมสูญญากาศและการสปัตเตอร์แมกเน็ต ตัวอย่างเช่นการเคลือบสะท้อนแสงตามอลูมิเนียมและโลหะผสมทองแดงที่ปกคลุมด้วยชั้นป้องกัน lutetium ออกไซด์ถูกผลิตขึ้นโดยใช้เทคโนโลยีการสะสมสูญญากาศ (อุปกรณ์ VU-1A) โดยมีความหนาของชั้นควบคุมโดยระบบควบคุมควอตซ์ในระหว่างการสะสม การเคลือบกระจกรอบทิศทางนั้นถูกสะสมและโดดเด่นโดยใช้เทคโนโลยีการสปัตเตอร์ DC Magnetron ที่ช่วยไมโครเวฟซึ่งช่วยให้สามารถควบคุมประสิทธิภาพการเคลือบได้อย่างแม่นยำ

iv. การเพิ่มประสิทธิภาพประสิทธิภาพของกระจก OC อินฟราเรด

การเพิ่มประสิทธิภาพการออกแบบ: ผ่านการออกแบบออปติคัลอย่างมีเหตุผลประสิทธิภาพของกระจก OC อินฟราเรดสามารถปรับให้เหมาะสมได้ ตัวอย่างเช่นเครื่องตรวจจับคู่ขนาดเล็กใกล้อินฟราเรดโดยใช้ micromirror การสแกนแบบบูรณาการด้วยตัวเองในขณะที่ส่วนประกอบหลักของสเปกโทรสโกปีจะหลีกเลี่ยงการรบกวนระหว่างเส้นทางแสงที่แตกต่างกันโดยใช้เลย์เอาต์เชิงพื้นที่ของกระจกโฟกัสสองตัว การดำเนินงานแบบคู่พร้อมกันและเป็นอิสระ นอกจากนี้ตัวกรอง bandpass ที่มีความยาวคลื่น cutoff ที่แตกต่างกันจะถูกวางไว้ด้านหน้าของเครื่องตรวจจับสองช่องเพื่อกำจัดการซ้อนทับสเปกตรัม แบบจำลองเชิงทฤษฎีถูกสร้างขึ้นโดยใช้การติดตามรังสีเพื่อคำนวณพารามิเตอร์โครงสร้างเริ่มต้นของระบบออปติคัลและ Zemax ใช้เพื่อเพิ่มประสิทธิภาพการออกแบบระบบออปติคัลและให้พารามิเตอร์โครงสร้างที่ดีที่สุด เครื่องมือนี้มีข้อดีเช่นสเปกตรัมกว้างขนาดเล็กและต้นทุนต่ำ

การเพิ่มประสิทธิภาพกระบวนการ: โดยการปรับพารามิเตอร์กระบวนการเคลือบเช่นอุณหภูมิความดันและอัตราการสะสมประสิทธิภาพของกระจกอินฟราเรด OC สามารถปรับปรุงได้ ตัวอย่างเช่นการศึกษาแสดงให้เห็นว่าการรักษาความร้อนของซิลิคอนอสัณฐานการทำงานขั้นสุดท้ายที่อุณหภูมิต่ำและการใช้ความยาวคลื่น 2 μmแทนที่จะใช้ความยาวคลื่น 1,550 นาโนเมตรที่ใช้กันมากขึ้นสามารถปรับปรุงการดูดซับแสงของซิลิคอน amorphous ที่ความยาวคลื่นใกล้อินฟาเรดใกล้ประมาณ 55 ครั้ง เมื่อเทียบกับค่าที่รายงานต่ำสุด

โดยสรุปกระจก OC อินฟราเรดมีแอพพลิเคชั่นที่สำคัญในหลายสาขา การวิจัยอย่างต่อเนื่องเกี่ยวกับหลักการทำงานเทคนิคการผลิตและการเพิ่มประสิทธิภาพประสิทธิภาพให้การสนับสนุนที่แข็งแกร่งสำหรับการพัฒนาพื้นที่ที่เกี่ยวข้อง