I. Kızılötesi OC aynalarının çalışma prensibi
Optik kaplamaların rolü: Kızılötesi OC aynaları tipik olarak bir veya daha fazla optik ince film katmanı bir substrat malzemesi üzerinde kaplayarak spesifik optik özelliklerini elde eder. Bu filmler, parazit, yansıma ve emilim gibi optik fenomenler yoluyla ışık yayılmasını kontrol eder. Örneğin, uygun malzemeler ve katman kalınlıkları seçilerek, belirli dalga boyu aralıkları içinde yüksek yansıma veya yüksek ışık iletimi elde edilebilir.
Kızılötesi Band'taki Özellikler: Kızılötesi OC aynaları için birincil amaç, kızılötesi bandında mükemmel optik performans sergilemektir. Bu, yüksek yansıtma, düşük emilim ve spesifik bant genişliği özelliklerini içerebilir. Örneğin, bazı kızılötesi OC aynaları, 800-2532 nm gibi belirli kızılötesi dalga boyu aralıkları için tasarlanmıştır veya belirli kızılötesi bantlarda tam toplam yansıma elde etmektedir. Bir örnek, telekom dalga boyu bölgesini ve S, C ve L bantlarını tamamen kapsayan 1437-1618 nm kızılötesi bantta% 99,5 yansıtma sağlayan bir fibonacci-diziye yarı-peniodik dielektrik yığın tasarımına dayanan çok yönlü bir aynadır. Erbium katkılı fiber amplifikatör kazanç bölgesi.
İi. Kızılötesi OC Aynalarının Uygulamaları
Astronomik gözlem: Astronomik gözlemde, göksel nesnelerden zayıf sinyalleri toplamak ve analiz etmek için yüksek performanslı optik ekipman gereklidir. Luvoir ve Habex gibi geniş uzay teleskopları, gözlem hedefleme, uzak ultraviyole yakın kızılöteye kadar uzanır, özellikle uzak ultraviyole bölgesinde (90 nm'ye kadar) etkili ışık toplanması için gelişmiş kaplama teknolojileri gerektirir. Alüminumu normal ortamlarda oksidasyondan korumak için yeni ve geliştirilmiş kaplamalar, görünür ve kızılötesine yakın bölgelerde performansı bozmadan derin ultraviyole bölgede yüksek yansıtıcılığı korumak için aranmaktadır.
Hassas lazer deneyleri: Birçok hassas lazer deneyinde, optik bileşenler için performans gereksinimleri düşük optik emilim gibi son derece katıdır. Oldukça yansıtıcı ayna kaplamalarından gelen termal gürültü, birçok hassas lazer deneyinin duyarlılığında önemli bir sınırlayıcı faktördür. Araştırmalar, amorf silikon ve silikon nitrürün, şu anda kullanılan silika ve tantala kaplamalarının kombinasyonuna alternatif olarak hizmet edebileceğini, amorf silikonun kızılötesi dalga boylarında optik emilimi, bildirilen en düşük değerlere kıyasla yaklaşık 55 kat arttı. Silikon bazlı kaplamalar, 20 K'daki silika ve tantala ile karşılaştırıldığında termal gürültüyü 12 faktör azaltır.
Güneş Termal Cihazları: Güneş termal cihazlarında, ısı kaybını azaltmak dönüşüm verimliliğini artırmanın anahtarıdır. Kapsüllenmiş yüksek perdeli yalıtımlı düz güneş termal panellerinde camın iç yüzeyine kızılötesi ayna kaplamaları eklemek, emicinin kendisine yayılan radyasyonu yansıtarak soğuk tarafta harici foton geri dönüşümünü sağlayabilir, böylece radyasyon kaybını azaltır ve panel verimliliğini iyileştirir. Termal modelleme çalışmaları, kızılötesi aynaların kullanılmasının 300 ° C'nin üzerindeki çalışma sıcaklıklarında% 50'nin üzerinde verimlilik iyileştirmeleri sağlayabileceğini göstermektedir.
Optik Ölçüm Aletleri: Kızılötesi Termal Görüntüleme Gibi Optik Ölçüm Aletlerinde Optik Lens Grubu Eksenel Sapma Ölçüm Aletleri, Spesifik Işık Kaynakları ve Optik Sistemler Yüksek hassasiyetli ölçümler elde etmek için gereklidir. Bu sistemler arasında CO2 lazerleri, ayarlanabilir füze teleskoplar, TGS piroelektrik termal görüntüleyiciler ve bilgisayar destekli veri okuma ve işleme bulunur ve 8-14 μm kızılötesi optik lens grupları için eksenel sapma tespiti sağlar. Işık kaynağını değiştirerek, 3-5 μm kızılötesi optik sistemlerde ölçümler için de kullanılabilir.
Modern optik ve optoelektronik cihazlar: Çeşitli modern optik ve optoelektronik cihazlarda, yüksek yansıtıcılığa sahip optik ayna kaplamaları gereklidir. Örneğin, alüminyum ve bakır alaşımlarına dayanan yansıtıcı bir kaplama, bir lutetium oksit koruyucu tabaka ile kaplı, tüm çalışma spektral aralığında yansıtıcılığı artırabilir, bu da farklı spektral aralıklardaki optik ve optoelektronik cihazlar için uygun hale getirir.
III. Kızılötesi OC aynaları için üretim teknikleri
Malzeme Seçimi: IR OC aynalarının üretiminin anahtarlarından biri doğru malzemeyi seçmektir. Esas olarak substrat malzemelerine ve kaplama malzemelerine ayrılırlar. Yaygın substrat materyalleri arasında silikon, germanyum, çinko selenid, çinko sülfür, kalsiyum florür, magnezyum florür, safir, kuvars, galyum arsenit ve elmas bulunur. Yaygın kaplama malzemeleri arasında alüminyum, bakır alaşımı, lutetium oksit, amorf silikon, silikon nitrür, silikon dioksit ve lityum tantalat bulunur. Farklı malzemeler farklı optik özelliklere ve fiziksel özelliklere sahiptir ve malzeme seçimi belirli uygulama gereksinimlerine ve çalışma bantlarına bağlıdır. Örneğin, bazı uygulamalarda, kızılötesi bantta alüminyum ve bakır alaşımları gibi yüksek yansıtıcılığa sahip malzemelerin seçilmesi gerekmektedir; Diğer uygulamalarda, amorf silikon ve silikon nitrür gibi düşük emiciliğe sahip malzemelerin seçilmesi gerekir.
Kaplama teknikleri: Ortak kaplama teknikleri vakum birikimi ve manyetron püskürtme içerir. Örneğin, bir lutetium oksit koruyucu tabaka ile kaplı alüminyum ve bakır alaşımlarına dayanan yansıtıcı bir kaplama, biriktirme sırasında bir kuvars kontrol sistemi tarafından kontrol edilen tabaka kalınlığı ile vakum biriktirme teknolojisi (VU-1A aparatı) kullanılarak üretilir. Çok yönlü bir ayna kaplaması, kaplama performansı üzerinde hassas kontrole izin veren mikrodalga destekli DC magnetron püskürtme teknolojisi kullanılarak biriktirilir ve karakterize edilir.
IV. Kızılötesi OC aynalarının performans optimizasyonu
Tasarım Optimizasyonu: Rasyonel optik tasarım yoluyla, kızılötesi OC aynalarının performansı optimize edilebilir. Örneğin, çekirdek spektroskopik bileşen olarak, kendi kendine yapılan entegre bir tarama ızgarası mikromirror kullanan bir çift detektör minyatür yakın kızılötesi spektrometre, iki odaklama aynasının ve iki InGAAS tek tüp dedektörünün uzamsal yerleşimini kullanarak farklı optik yollar arasındaki girişimden kaçınır, bu da Çift kanallı eşzamanlı ve bağımsız çalışma. Ek olarak, spektral örtüşmeyi ortadan kaldırmak için çift kanallı dedektörlerin önüne farklı kesme dalga boylarına sahip bant geçiren filtreler yerleştirilir. Optik sistemin başlangıç yapısal parametrelerini hesaplamak için ışın izleme kullanılarak teorik bir model kurulur ve Zemax optik sistem tasarımını optimize etmek ve optimize edilmiş yapısal parametreler sağlamak için kullanılır. Bu enstrüman geniş spektrum, küçük boyut ve düşük maliyet gibi avantajlar sunar.
Proses Optimizasyonu: Sıcaklık, basınç ve biriktirme oranı gibi kaplama işlem parametrelerini optimize ederek, kızılötesi OC aynalarının performansı geliştirilebilir. Örneğin, çalışmalar amorf silikonun ısıl işleminin, düşük sıcaklıklarda nihai operasyonun ve daha yaygın olarak kullanılan 1550 nm dalga boyu yerine 2 μm dalga boyunun kullanıldığını göstermektedir. bildirilen en düşük değerlerle karşılaştırıldığında.
Özetle, kızılötesi OC aynalarının birden fazla alanda önemli uygulamaları vardır. Çalışma ilkeleri, üretim teknikleri ve performans optimizasyonu hakkında devam eden araştırmalar, ilgili alanların geliştirilmesi için güçlü destek sağlar.