นักวิทยาศาสตร์และวิศวกรที่อยู่ในระดับแนวหน้าของวัสดุวิทยาศาสตร์ได้ประกาศความก้าวหน้าที่ก้าวล้ำในการเคลือบต่อต้านการสะท้อนแสง (AR) ความเสียหายสูงการพัฒนาที่กำหนดไว้เพื่อกำหนดประสิทธิภาพในเลเซอร์อุปกรณ์ออพติคอลและระบบพลังงาน การเคลือบรุ่นต่อไปเหล่านี้รวมความสามารถในการส่งแสงที่เหนือกว่าเข้ากับความทนทานอย่างไม่เคยปรากฏมาก่อน
เทคโนโลยีที่อยู่เบื้องหลังการพัฒนา
พัฒนาโดยทีมงานร่วมกันจาก ห้องปฏิบัติการ Optics Innovative และ สถาบันวัสดุขั้นสูงแห่งชาติ การเคลือบใหม่ใช้ประโยชน์จากการออกแบบระดับนาโนและวัสดุขั้นสูงเช่นคอมโพสิต Hafnia-Zirconia โดยการเพิ่มประสิทธิภาพความหนาของชั้นและดัชนีการหักเหของแสงนักวิจัยได้รับความเสียหายสูงกว่า 100 J/cm²ซึ่งเป็นการปรับปรุงห้าเท่าเหนือการเคลือบทั่วไป ความยืดหยุ่นนี้ทำให้พวกเขาเหมาะสำหรับเลเซอร์พลังงานสูง, การพิมพ์หินเซมิคอนดักเตอร์และเลนส์การบินและอวกาศซึ่งการเปิดรับแสงที่รุนแรงก่อนหน้านี้มีอายุการใช้งานที่ จำกัด
พัฒนาโดยทีมงานร่วมกันจาก ห้องปฏิบัติการ Optics Innovative และ สถาบันวัสดุขั้นสูงแห่งชาติ การเคลือบใหม่ใช้ประโยชน์จากการออกแบบระดับนาโนและวัสดุขั้นสูงเช่นคอมโพสิต Hafnia-Zirconia โดยการเพิ่มประสิทธิภาพความหนาของชั้นและดัชนีการหักเหของแสงนักวิจัยได้รับความเสียหายสูงกว่า 100 J/cm²ซึ่งเป็นการปรับปรุงห้าเท่าเหนือการเคลือบทั่วไป ความยืดหยุ่นนี้ทำให้พวกเขาเหมาะสำหรับเลเซอร์พลังงานสูง, การพิมพ์หินเซมิคอนดักเตอร์และเลนส์การบินและอวกาศซึ่งการเปิดรับแสงที่รุนแรงก่อนหน้านี้มีอายุการใช้งานที่ จำกัด
ข้อดีที่สำคัญ
- ประสิทธิภาพที่เพิ่มขึ้น: ลดการสูญเสียการสะท้อนกลับ (ลดลงถึง <0.1% ในช่วงความยาวคลื่นบรอดแบนด์) เพิ่มปริมาณงานแสงในระบบออพติคอล
- อายุการใช้งานที่ยืดเยื้อ: ความต้านทานต่อความเสียหายที่เกิดจากเลเซอร์ช่วยให้มั่นใจได้ถึงความน่าเชื่อถือในการดำเนินงานระยะยาวและกำลังสูง
- แอพพลิเคชั่นอเนกประสงค์: เข้ากันได้กับสารตั้งต้นแก้วซิลิกอนและเพชรทำให้สามารถใช้งานในอุปกรณ์การแพทย์ศูนย์กลางพลังงานแสงอาทิตย์และเทคโนโลยีการป้องกัน
ผลกระทบจากอุตสาหกรรม
“ นวัตกรรมนี้เชื่อมช่องว่างระหว่างประสิทธิภาพการใช้แสงและความทนทาน” ดร. เอมิลี่เฉินนักวิจัยหลักของนวัตกรรม Optics Labs กล่าว “ สำหรับอุตสาหกรรมที่พึ่งพาเลเซอร์ที่แม่นยำเช่นการผลิตเซมิคอนดักเตอร์และการวิจัยพลังงานฟิวชั่นการเคลือบเหล่านี้สามารถลดค่าใช้จ่ายในการบำรุงรักษาได้ 70% ในขณะที่เพิ่มประสิทธิภาพของระบบ”
“ นวัตกรรมนี้เชื่อมช่องว่างระหว่างประสิทธิภาพการใช้แสงและความทนทาน” ดร. เอมิลี่เฉินนักวิจัยหลักของนวัตกรรม Optics Labs กล่าว “ สำหรับอุตสาหกรรมที่พึ่งพาเลเซอร์ที่แม่นยำเช่นการผลิตเซมิคอนดักเตอร์และการวิจัยพลังงานฟิวชั่นการเคลือบเหล่านี้สามารถลดค่าใช้จ่ายในการบำรุงรักษาได้ 70% ในขณะที่เพิ่มประสิทธิภาพของระบบ”
ผู้ใช้งานก่อนหน้านี้รวมถึง โซลูชั่นเลเซอร์ทั่วโลก ซึ่งวางแผนที่จะรวมการเคลือบสารเข้ากับเครื่องมือพิมพ์หินรุ่นต่อไป บริษัท คาดการณ์ว่าจะลดลง 30% ในการหยุดทำงานสำหรับผู้ผลิตชิปซึ่งสอดคล้องกับการผลักดันทั่วโลกไปสู่เซมิคอนดักเตอร์ขนาดเล็กและเร็วขึ้น
มองไปข้างหน้า
ด้วยการค้าที่กำหนดไว้สำหรับปี 2569 การเคลือบคาดว่าจะจุดประกายคลื่นของนวัตกรรมในพลังงานสีเขียวซึ่งพวกเขาสามารถเพิ่มประสิทธิภาพของแผงโซลาร์เซลล์และปกป้องระบบเซลล์แสงอาทิตย์ที่มุ่งเน้นจากแรงกดดันด้านสิ่งแวดล้อม ทีมกำลังสำรวจการเคลือบแบบปรับตัวซึ่งปรับตัวให้เข้ากับสภาพแสงที่เปลี่ยนแปลงแบบไดนามิก
ด้วยการค้าที่กำหนดไว้สำหรับปี 2569 การเคลือบคาดว่าจะจุดประกายคลื่นของนวัตกรรมในพลังงานสีเขียวซึ่งพวกเขาสามารถเพิ่มประสิทธิภาพของแผงโซลาร์เซลล์และปกป้องระบบเซลล์แสงอาทิตย์ที่มุ่งเน้นจากแรงกดดันด้านสิ่งแวดล้อม ทีมกำลังสำรวจการเคลือบแบบปรับตัวซึ่งปรับตัวให้เข้ากับสภาพแสงที่เปลี่ยนแปลงแบบไดนามิก
“ นี่เป็นตัวเปลี่ยนเกมสำหรับเลนส์” ดร. เฉินกล่าวเสริม “ ด้วยการผลักดันขอบเขตของวัสดุที่สามารถทนได้เราจะปลดล็อคความเป็นไปได้ใหม่ ๆ สำหรับเทคโนโลยีที่ครั้งหนึ่งเคยถูก จำกัด โดยฟิสิกส์”