Metalllashtirilgan optik oynalar: nozik optikada qo'llanilmagan faollashtiruvchilar

Nozik optika va optoelektronik tizimlarda turli komponentlarning har biri o'ziga xos rol o'ynaydi va murakkab vazifalarni bajarish uchun birgalikda ishlaydi. Ushbu komponentlar turli yo'llar bilan ishlab chiqarilganligi sababli, ularning sirt ishlovlari ham farq qiladi. Keng qo'llaniladigan elementlar orasida,optik oynalarko'p jarayon variantlari mavjud. Ko'rinishidan oddiy, ammo muhim bo'lgan kichik to'plam bumetalllashtirilgan optik oyna- nafaqat optik yo'lning "darvozasi", balki haqiqiyfaollashtiruvchitizim funksionalligi. Keling, batafsil ko'rib chiqaylik.

Metalllashtirilgan optik oyna nima va nima uchun uni metalllashtirish kerak?

1) Ta'rif

Oddiy qilib aytganda, ametalllashtirilgan optik oynaoptik komponent bo'lib, uning substrati - odatda shisha, eritilgan kremniy, sapfir va boshqalar - bug'lanish yoki purkash kabi yuqori aniqlikdagi vakuum jarayonlari orqali uning chekkalarida yoki belgilangan sirt joylarida yotqizilgan yupqa qatlam (yoki ko'p qatlamli) metall (masalan, Cr, Au, Ag, Al, Ni) mavjud.

Keng filtrlash taksonomiyasidan metalllashtirilgan derazalar mavjudemasan'anaviy "optik filtrlar". Klassik filtrlar (masalan, tarmoqli o'tkazuvchanlik, uzoq o'tish) yorug'lik spektrini o'zgartirib, muayyan spektral diapazonlarni tanlab uzatish yoki aks ettirish uchun mo'ljallangan. Anoptik oyna, aksincha, birinchi navbatda himoya qiladi. U saqlab turishi kerakyuqori uzatishta'minlash paytida keng diapazonda (masalan, VIS, IR yoki UV).atrof-muhitni izolyatsiya qilish va muhrlash.

Aniqroq aytganda, metalllashtirilgan oyna aixtisoslashgan kichik sinfoptik oynadan. Uning o'ziga xosligi shundakimetalllashtirish, bu oddiy oyna taqdim eta olmaydigan funktsiyalarni beradi.

2) Nima uchun metalllashtirish kerak? Asosiy maqsadlar va imtiyozlar

Nominal shaffof komponentni shaffof bo'lmagan metall bilan qoplash noto'g'ri tuyulishi mumkin, ammo bu oqilona va maqsadga muvofiq tanlovdir. Metallizatsiya odatda quyidagilardan birini yoki bir nechtasini ta'minlaydi:

(a) Elektromagnit shovqinlarni (EMI) himoya qilish
Ko'pgina elektron va optoelektronik tizimlarda sezgir sensorlar (masalan, CCD/CMOS) va lazerlar tashqi EMI ta'siriga zaif va o'zlari ham shovqinlarni chiqarishi mumkin. Derazadagi uzluksiz, o'tkazuvchan metall qatlam a kabi harakat qilishi mumkinFaraday qafasi, kiruvchi RF/EM maydonlarini blokirovka qilishda yorug'lik o'tishiga imkon beradi va shu bilan qurilma ish faoliyatini barqarorlashtiradi.

(b) Elektrga ulanish va yerga ulash
Metalllangan qatlam o'tkazuvchandir. Qo'rg'oshinni unga lehimlash yoki uni metall korpusga ulash orqali siz oynaning ichki tomoniga o'rnatilgan elementlar uchun elektr yo'llarini yaratishingiz mumkin (masalan, isitgichlar, harorat sensorlari, elektrodlar) yoki statikni yo'qotish va ekranni kuchaytirish uchun oynani erga bog'lab qo'yishingiz mumkin.

(c) Germetik muhrlash
Bu asosiy toshdan foydalanish holati. Yuqori vakuum yoki inert atmosferani talab qiladigan qurilmalarda (masalan, lazer naychalari, fotoko'paytiruvchi naychalar, aerokosmik datchiklar) oynani metall o'ram bilan bog'lash kerak.doimiy, o'ta ishonchli muhr. Foydalanishkavsharlash, derazaning metalllashtirilgan jantlari uzoq muddatli ekologik barqarorlikni ta'minlab, yopishtiruvchi bog'lanishga qaraganda ancha yaxshi germetiklikka erishish uchun metall korpusga birlashtiriladi.

(d) teshiklar va niqoblar
Metallizatsiya butun sirtni qoplashi shart emas; uni naqshlash mumkin. Moslashtirilgan metall niqobni (masalan, dumaloq yoki kvadrat) yotqizish aniq belgilab beradianiq diafragma, adashgan yorug'likni bloklaydi va SNR va tasvir sifatini yaxshilaydi.

Metalllashtirilgan oynalar ishlatiladigan joylarda

Ushbu imkoniyatlar tufayli metalllashtirilgan derazalar atrof-muhit talab qilinadigan joylarda keng qo'llaniladi:

• Mudofaa va aerokosmik:raketa qidiruvchilar, sun'iy yo'ldosh yuklari, havodagi IR tizimlari - bu erda tebranish, termal ekstremal va kuchli EMI norma hisoblanadi. Metallizatsiya himoya, muhrlanish va ekranlanishni olib keladi.

• Yuqori darajadagi sanoat va tadqiqot:yuqori quvvatli lazerlar, zarrachalar detektorlari, vakuum ko'rish oynalari, kriyostatlar - mustahkam vakuum yaxlitligi, radiatsiya bardoshliligi va ishonchli elektr interfeyslarini talab qiladigan ilovalar.

• Tibbiyot va hayot fanlari:integratsiyalangan lazerli asboblar (masalan, oqim sitometrlari) nurni tashqariga chiqarishda lazer bo'shlig'ini muhrlab qo'yishi kerak.

• Aloqa va sezish:signal tozaligi uchun EMI ekranidan foyda ko'radigan optik tolali modullar va gaz sensorlari.

Asosiy xususiyatlar va tanlov mezonlari

Metalllashtirilgan optik oynalarni belgilash yoki baholashda quyidagilarga e'tibor bering:

1. Substrat materiali– Optik va jismoniy ishlashni aniqlaydi:

• BK7/K9 stakan:iqtisodiy; ko'rinadigan narsaga mos keladi.

• Eritilgan silika:UV dan NIR ga yuqori o'tkazish; past CTE va mukammal barqarorlik.

• Safir:juda qattiq, tirnalishga chidamli, yuqori haroratga qodir; og'ir muhitda keng UV-o'rta IQ yordam.

• Si/Ge:birinchi navbatda IQ diapazonlari uchun.

2. Aniq diafragma (CA)– Mintaqa optik xususiyatlarga javob berishi kafolatlangan. Metalllashtirilgan joylar odatda CA tashqarisida (va undan kattaroq) joylashgan.

3. Metallizatsiya turi va qalinligi-

• Crko'pincha yorug'lik o'tkazmaydigan teshiklar uchun va yopishtiruvchi/lehimli asos sifatida ishlatiladi.

• Aulehimlash / lehimlash uchun yuqori o'tkazuvchanlik va oksidlanish qarshiligini ta'minlaydi.
  Oddiy qalinliklar: o'nlab dan yuzlab nanometrlar, ishlash uchun moslashtirilgan.

4. Yuqish– Maqsadli diapazondagi o'tkazuvchanlik ulushi (l₁–l₂). Yuqori unumdor oynalar oshib ketishi mumkin99%dizayn bandida (aniq diafragmada tegishli AR qoplamalari bilan).

5. Germetiklik– lehimli oynalar uchun juda muhim; kabi qat'iy oqish stavkalari bilan geliy qochqinning sinovi orqali tekshiriladi< 1 × 10⁻⁸ cc/s(atm He).

6. Brazing mosligi– Metall qatlam nam bo‘lishi va tanlangan plomba moddalariga (masalan, AuSn, AgCu eutectic) yaxshi yopishishi hamda termal aylanish va mexanik kuchlanishga bardosh berishi kerak.

7. Sirt sifati– Scratch-Dig (masalan,60-40yoki yaxshiroq); kichikroq raqamlar kamroq/engilroq nuqsonlarni bildiradi.

8. Yuzaki figura- Odatda ma'lum bir to'lqin uzunligidagi to'lqinlarda ko'rsatilgan tekislikning og'ishi (masalan,l/4, l/10 @ 632,8 nm); kichikroq qiymatlar yaxshi tekislikni anglatadi.

Pastki qator

Metalllashtirilgan optik oynalar bir-biriga bog'langanoptik ishlashvamexanik/elektrik funksionallik. Ular shunchaki uzatishdan tashqariga chiqib, xizmat qiladihimoya to'siqlari, EMI qalqonlari, germetik interfeyslar va elektr ko'priklar. To'g'ri echimni tanlash tizim darajasida savdoni o'rganishni talab qiladi: Sizga elektr o'tkazuvchanlik kerakmi? Lehimlangan germetiklikmi? Operatsion bandi nima? Atrof-muhit yuklari qanchalik og'ir? Javoblar substratni, metalllash stackini va ishlov berish yo'lini tanlashga yordam beradi.

Aynan shu kombinatsiyamikro o'lchamdagi aniqlik(o'nlab nanometr muhandislik metall plyonkalari) vamakro miqyosdagi mustahkamlik(bosim farqlari va shafqatsiz termal tebranishlarga qarshi) bu metalllashtirilgan optik oynalarni ajralmas holga keltiradi."Super oyna"- nozik optik domenni haqiqiy dunyoning eng og'ir sharoitlari bilan bog'lash.