Металлжуулсан оптик цонхнууд: Нарийвчлалтай оптикийн салбарт танигдаагүй идэвхжүүлэгчид

Нарийвчлалтай оптик болон оптоэлектроник системд өөр өөр бүрэлдэхүүн хэсгүүд нь нарийн төвөгтэй ажлуудыг гүйцэтгэхийн тулд хамтран ажиллаж, тодорхой үүрэг гүйцэтгэдэг. Эдгээр бүрэлдэхүүн хэсгүүдийг өөр өөрөөр үйлдвэрлэдэг тул тэдгээрийн гадаргуугийн боловсруулалт бас өөр өөр байдаг. Өргөн хэрэглэгддэг элементүүдийн дунд,оптик цонхнуудолон процессын хувилбараар ирдэг. Энгийн мэт боловч чухал дэд хэсэг ньметаллжуулсан оптик цонх- зөвхөн оптик замын "хаалгач" төдийгүй жинхэнэидэвхжүүлэгчсистемийн үйл ажиллагааны талаар. Илүү дэлгэрэнгүй авч үзье.

Металлжуулсан оптик цонх гэж юу вэ, яагаад үүнийг металлжуулах хэрэгтэй вэ?

1) Тодорхойлолт

Энгийнээр хэлбэл,металлжуулсан оптик цонхнь оптик бүрэлдэхүүн хэсэг бөгөөд суурь нь - ихэвчлэн шил, хайлсан цахиур, индранил гэх мэт - нь ууршилт эсвэл цацалт зэрэг өндөр нарийвчлалтай вакуум процессоор ирмэг дээрээ эсвэл тодорхой гадаргуугийн хэсэгт хуримтлагдсан нимгэн металл (жишээ нь, Cr, Au, Ag, Al, Ni) давхаргатай байдаг.

Өргөн хүрээтэй шүүлтүүрийн ангилал зүйгээс харахад металлжуулсан цонхнууд ньүгүйуламжлалт “оптик шүүлтүүрүүд”. Сонгодог шүүлтүүрүүд (жишээ нь, зурвасын дамжуулалттай, урт дамжуулалттай) нь гэрлийн спектрийг өөрчилж, тодорхой спектрийн зурвасуудыг сонгон дамжуулах эсвэл тусгах зориулалттай.оптик цонххарин эсрэгээрээ голчлон хамгаалалтын шинж чанартай. Энэ нь хадгалах ёстойөндөр дамжуулалттайөргөн зурвасын дээгүүр (жишээ нь, VIS, IR эсвэл UV) хангаж байх үедхүрээлэн буй орчны тусгаарлалт ба битүүмжлэл.

Илүү нарийвчлалтайгаар, металлжуулсан цонх ньтусгай дэд ангилалоптик цонхны онцлог шинж чанар ньметаллжуулалт, энэ нь ердийн цонхны хангаж чадахгүй функцүүдийг олгодог.

2) Яагаад металлжуулах хэрэгтэй вэ? Гол зорилго ба ашиг тус

Нэрлэсэн тунгалаг эд ангийг тунгалаг бус металлаар бүрэх нь утгагүй мэт санагдаж болох ч энэ нь ухаалаг, зорилготой сонголт юм. Металлжуулалт нь ихэвчлэн дараах зүйлсийн нэг буюу хэд хэдийг зөвшөөрдөг:

(a) Цахилгаан соронзон хөндлөнгийн оролцооны (EMI) хамгаалалт
Олон электрон болон оптоэлектроник системд мэдрэмтгий мэдрэгч (жишээ нь, CCD/CMOS) болон лазерууд нь гадны цахилгаан соронзон цацрагт өртөмтгий байдаг бөгөөд өөрсдөө ч хөндлөнгийн оролцоог ялгаруулж чаддаг. Цонхны тасралтгүй, дамжуулагч металл давхарга нь ... шиг ажиллаж чаддаг.Фарадей тор, хүсээгүй RF/EM талбаруудыг хааж байхдаа гэрлийг нэвтрүүлж, улмаар төхөөрөмжийн ажиллагааг тогтворжуулдаг.

(b) Цахилгааны холболт ба газардуулга
Металлжуулсан давхарга нь дамжуулагч юм. Утсыг гагнах эсвэл металл гэртэй холбох замаар та цонхны дотор талд суурилуулсан элементүүдийн (жишээлбэл, халаагч, температур мэдрэгч, электрод) цахилгааны зам үүсгэх эсвэл статик цэнэг алдагдаж, хамгаалалтыг сайжруулахын тулд цонхыг газардуулгатай холбож болно.

(в) Битүүмжлэл
Энэ бол тулгын чулуун хэрэглээний тохиолдол юм. Өндөр вакуум эсвэл инертийн агаар мандал шаарддаг төхөөрөмжүүдэд (жишээлбэл, лазер хоолой, фотоүржүүлэгч хоолой, сансрын мэдрэгч) цонхыг металл багцад холбох ёстой.байнгын, хэт найдвартай битүүмжлэлАшиглаж байнагагнуур, цонхны металлжуулсан ирмэгийг металл гэртэй холбосноор наалдамхай холбооноос хамаагүй илүү сайн битүүмжлэлийг бий болгож, урт хугацааны байгаль орчны тогтвортой байдлыг хангадаг.

(d) Нүх болон маск
Металлжуулалт нь гадаргууг бүхэлд нь хамрах шаардлагагүй; үүнийг хээтэй болгож болно. Захиалгат металл маск (жишээ нь, дугуй эсвэл дөрвөлжин) наах нь нарийн тодорхойлдогтунгалаг диафрагм, гаднах гэрлийг хааж, SNR болон зургийн чанарыг сайжруулдаг.

Металлжуулсан цонхыг хаана ашигладаг вэ

Эдгээр чадваруудын ачаар металлжуулсан цонхыг орчин шаардлагатай газарт өргөнөөр ашигладаг.

• Батлан ​​​​хамгаалах болон сансар судлал:пуужин хайгчид, хиймэл дагуулын ачаа, агаарын хэт улаан туяаны системүүд - чичиргээ, дулааны хэт туйлшрал, хүчтэй цахилгаан соронзон цацраг нь хэвийн үзэгдэл юм. Металлжуулалт нь хамгаалалт, битүүмжлэл, хамгаалалтыг авчирдаг.

• Өндөр зэрэглэлийн аж үйлдвэр ба судалгаа:өндөр хүчин чадалтай лазер, бөөмийн мэдрэгч, вакуум харах цонх, криостат—вакуумын бат бөх бүрэн бүтэн байдал, цацрагийн тэсвэрлэлт, найдвартай цахилгаан интерфэйс шаарддаг хэрэглээнүүд.

• Анагаах ухаан ба амьдралын шинжлэх ухаан:цацрагийг гаргахын зэрэгцээ лазерын хөндийг битүүмжлэх ёстой нэгдсэн лазер (жишээлбэл, урсгалын цитометр) бүхий багаж хэрэгсэл.

• Харилцаа холбоо ба мэдрэгч:Дохионы цэвэр байдлыг хангахын тулд цахилгаан соронзон хамгаалалтаас ашиг хүртдэг шилэн кабелийн модулиуд болон хийн мэдрэгчүүд.

Гол үзүүлэлтүүд ба сонголтын шалгуурууд

Металлжуулсан оптик цонхыг тодорхойлох эсвэл үнэлэхдээ дараахь зүйлд анхаарлаа хандуулна уу.

1. Субстратын материал– Оптик болон физик гүйцэтгэлийг тодорхойлно:

• BK7/K9 шил:эдийн засгийн хувьд; харагдахуйц хэмжээнд тохирсон.

• Хайлсан цахиурын давхар исэл:Хэт ягаан туяанаас NIR хүртэл өндөр дамжуулалттай; бага CTE ба маш сайн тогтвортой байдал.

• Сапфир:маш хатуу, зурагдахаас хамгаалагдсан, өндөр температурт тэсвэртэй; хатуу ширүүн орчинд хэт ягаан туяанаас дунд зэргийн хэт улаан туяанд өргөн хэрэглэгддэг.

• Си/Гэ:голчлон IR зурвасуудад зориулагдсан.

2. Тунгалаг диафрагм (CA)– Оптик үзүүлэлтүүдийг хангасан байх баталгаатай бүс. Металлжуулсан хэсгүүд нь ерөнхийдөө CA-ийн гадна (мөн түүнээс том) байрладаг.

3. Металлжуулалтын төрөл ба зузаан–

• Crихэвчлэн гэрэл хаах нүх болон наалдамхай/гагнуурын суурь болгон ашигладаг.

• Auгагнуур/гагнуурын өндөр цахилгаан дамжуулах чанар болон исэлдэлтийн эсэргүүцлийг хангадаг.
  Ердийн зузаан: хэдэн арван нанометрээс хэдэн зуун нанометр хүртэл, үйл ажиллагаанд нь тохируулан тохируулсан.

4. Халдаах– Зорилтот зурвасын дагуух нэвтрүүлэх чадварын хувь (λ₁–λ₂). Өндөр хүчин чадалтай цонхнууд хэтэрч болно99%дизайны зурвасын дотор (тунгалаг нүхэн дээр тохирох AR бүрхүүлтэй).

5. Битүүмжлэл– Гагнуурын цонхны хувьд чухал ач холбогдолтой; гелийн нэвчилтийн туршилтаар нийтлэг баталгаажсан бөгөөд нэвчилтийн түвшин өндөр байдаг, тухайлбал< 1 × 10⁻⁸ cc/s(Тэрээр).

6. Гагнуурын нийцтэй байдал– Металл яндан нь сонгосон дүүргэгчтэй (жишээ нь, AuSn, AgCu эвтектик) сайн норж, наалдаж, дулааны мөчлөг болон механик стрессийг тэсвэрлэх ёстой.

7. Гадаргуугийн чанар– Scratch-Dig (жишээ нь,60-40эсвэл илүү сайн); бага тоо нь цөөн/хөнгөн согогийг илтгэнэ.

8. Гадаргуугийн дүрс– Хавтгайн хазайлт, ихэвчлэн өгөгдсөн долгионы уртад долгионоор тодорхойлогддог (жишээ нь,λ/4, λ/10 @ 632.8 нм); бага утга нь илүү сайн тэгш байдлыг илэрхийлнэ.

Эцсийн дүгнэлт

Металлжуулсан оптик цонхнууд нь холбоос дээр байрладагоптик гүйцэтгэлмөнмеханик/цахилгаан функцТэд зүгээр л дамжуулалтаас давж, үүрэг гүйцэтгэдэгхамгаалалтын хаалт, цахилгаан соронзон цацрагийн хамгаалалт, битүүмжлэлтэй интерфэйсүүд болон цахилгаан гүүрнүүдЗөв шийдлийг сонгохын тулд системийн түвшний худалдааны судалгаа шаардлагатай: Танд цахилгаан дамжуулах чанар хэрэгтэй юу? Гагнуурын битүүмжлэл хэрэгтэй юу? Үйл ажиллагааны зурвас гэж юу вэ? Байгаль орчны ачаалал хэр хүнд вэ? Хариултууд нь суурь, металлжуулалтын стек, боловсруулалтын замыг сонгоход нөлөөлдөг.

Энэ бол яг л энэ хослол юмбичил хэмжээний нарийвчлал(хэдэн арван нанометрийн инженерчлэлийн металл хальс) болонмакро хэмжээний бат бөх чанар(даралтын зөрүү болон хүчтэй дулааны хэлбэлзлийг тэсвэрлэдэг) нь металлжуулсан оптик цонхыг зайлшгүй шаардлагатай болгодог"Супер цонх"— нарийн оптик домэйнийг бодит ертөнцийн хамгийн хүнд нөхцөлтэй холбох.