Металлжуулсан оптик цонх: Нарийвчлалын оптик дахь үл мэдэгдэх идэвхжүүлэгчид

Нарийвчлалтай оптик ба оптоэлектроник системд өөр өөр бүрэлдэхүүн хэсгүүд нь тодорхой үүрэг гүйцэтгэдэг бөгөөд нарийн төвөгтэй ажлуудыг биелүүлэхийн тулд хамтран ажилладаг. Эдгээр бүрэлдэхүүн хэсгүүдийг янз бүрийн аргаар үйлдвэрлэдэг тул тэдгээрийн гадаргуугийн боловсруулалт нь бас өөр өөр байдаг. Өргөн хэрэглэгддэг элементүүдийн дундоптик цонхнуудпроцессын олон хувилбараар ирдэг. Энгийн мэт боловч чухал дэд хэсэг болметаллжуулсан оптик цонх-зөвхөн оптик замын "хаалгач" биш, бас үнэнидэвхжүүлэгчсистемийн функциональ байдал. Илүү дэлгэрэнгүй харцгаая.

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

1) Тодорхойлолт

Энгийнээр хэлбэл, аметаллжуулсан оптик цонхнь шилэн, хайлсан цахиур, индранил гэх мэт субстрат нь ууршилт, шүрших зэрэг өндөр нарийвчлалтай вакуум процессоор ирмэг дээр эсвэл зориулалтын гадаргуу дээр тогтсон нимгэн давхаргатай (эсвэл олон давхаргат) металл (жишээлбэл, Cr, Au, Ag, Al, Ni) бүхий оптик бүрэлдэхүүн хэсэг юм.

Өргөн шүүлтүүрийн ангилал зүйгээс харахад металлжуулсан цонхнуудүгүйуламжлалт "оптик шүүлтүүр". Сонгодог шүүлтүүрүүд (жишээлбэл, туузан дамжуулалт, урт дамжуулалт) нь гэрлийн спектрийг өөрчилдөг тодорхой спектрийн зурвасыг сонгон дамжуулах эсвэл тусгах зориулалттай. Аноптик цонх, эсрэгээрээ, голчлон хамгаалалтын шинж чанартай байдаг. Үүнийг хадгалах ёстойөндөр дамжуулалтхангахын зэрэгцээ өргөн зурвасын (жишээ нь, VIS, IR, эсвэл хэт ягаан туяа) дээрхүрээлэн буй орчны тусгаарлалт ба битүүмжлэл.

Илүү нарийн, металлжуулсан цонх нь атусгай дэд ангилалоптик цонхны. Түүний өвөрмөц чанар нь үүнд оршдогметаллжуулалт, энэ нь ердийн цонхоор хангаж чадахгүй функцуудыг олгодог.

2) Яагаад металлжуулах вэ? Үндсэн зорилго, ашиг тус

Нэрлэсэн тунгалаг эд ангиудыг тунгалаг бус металлаар бүрэх нь санамсаргүй мэт санагдаж болох ч энэ нь ухаалаг, зорилготой сонголт юм. Металлжуулалт нь ихэвчлэн дараахь нэг буюу хэд хэдэн боломжийг олгодог.

(a) Цахилгаан соронзон хөндлөнгийн (EMI) хамгаалалт
Олон тооны электрон болон оптоэлектроник системүүдэд мэдрэмтгий мэдрэгч (жишээ нь CCD/CMOS) болон лазерууд нь гадны EMI-д өртөмтгий байдаг бөгөөд мөн өөрсдөө хөндлөнгийн нөлөөллийг үүсгэж чаддаг. Цонх дээрх тасралтгүй, дамжуулагч металл давхарга нь аФарадейгийн тор, хүсээгүй RF/EM талбаруудыг хааж, улмаар төхөөрөмжийн ажиллагааг тогтворжуулахын зэрэгцээ гэрлийг нэвтрүүлэх.

(б) Цахилгааны холболт ба газардуулга
Металлжуулсан давхарга нь дамжуулагч юм. Түүнд тугалгыг гагнах эсвэл металл орон сууцанд холбох замаар та цонхны дотор талд суурилуулсан элементүүдийн (жишээлбэл, халаагуур, температур мэдрэгч, электрод) цахилгааны замыг үүсгэж, статикийг сарниулж, хамгаалалтыг сайжруулахын тулд цонхыг газартай холбож болно.

(в) Герметик битүүмжлэл
Энэ бол тулгын чулуу ашиглах тохиолдол юм. Өндөр вакуум эсвэл идэвхгүй уур амьсгал шаарддаг төхөөрөмжүүдэд (жишээлбэл, лазер хоолой, фото үржүүлэгч хоолой, сансрын мэдрэгч) цонхыг металл савлагаатай холбох ёстой.байнгын, хэт найдвартай лац. Ашиглаж байнагагнах, Цонхны металжуулсан амсарыг металл орон сууцтай холбож, наалдамхай холболтоос хамаагүй илүү сайн герметик чанарыг бий болгож, хүрээлэн буй орчны урт хугацааны тогтвортой байдлыг хангана.

(d) нүх ба маск
Металлжилт нь гадаргууг бүхэлд нь хамрах шаардлагагүй; хээтэй байж болно. Тохиромжтой металл маск (жишээ нь, дугуй эсвэл дөрвөлжин) байрлуулах нь нарийн тодорхойлогддогтодорхой диафрагм, төөрсөн гэрлийг хааж, SNR болон зургийн чанарыг сайжруулна.

Металлжуулсан цонхыг хаана ашигладаг

Эдгээр чадавхийн ачаар металжуулсан цонхыг орчин нөхцөл шаардлагатай болгон өргөнөөр ашигладаг.

• Батлан ​​​​хамгаалах ба сансар:пуужин хайгчид, хиймэл дагуулын ачаалал, агаарын IR системүүд - чичиргээ, дулааны эрс тэс байдал, хүчтэй EMI нь норм юм. Төмөрлөх нь хамгаалалт, битүүмжлэл, хамгаалалтыг авчирдаг.

• Өндөр зэрэглэлийн үйлдвэрлэл, судалгаа:өндөр хүчин чадалтай лазер, тоосонцор илрүүлэгч, вакуум харах цонх, криостат зэрэг нь вакуумын бүрэн бүтэн байдал, цацрагийг тэсвэрлэх чадвар, найдвартай цахилгаан интерфэйсийг шаарддаг програмууд юм.

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

• Харилцаа холбоо ба мэдрэгч:шилэн кабелийн модулиуд болон хийн мэдрэгчүүд нь дохионы цэвэр байдлыг хангахын тулд EMI хамгаалалтаас ашиг тустай.

Үндсэн үзүүлэлтүүд ба сонгох шалгуурууд

Металлжуулсан оптик цонхыг тодорхойлох эсвэл үнэлэхдээ дараахь зүйлийг анхаарч үзээрэй.

1. Субстрат материал– Оптик болон физик гүйцэтгэлийг тодорхойлдог:

• BK7/K9 шил:хэмнэлттэй; харагдах байдалд тохирсон.

• Хайлсан цахиур:хэт ягаан туяанаас NIR хүртэл өндөр дамжуулалт; бага CTE, маш сайн тогтвортой байдал.

• Сапфир:маш хатуу, зураасанд тэсвэртэй, өндөр температурт тэсвэртэй; хатуу ширүүн орчинд хэт ягаан туяаны дунд IR-ийн өргөн хэрэглээ.

• Си/Гэ:голчлон IR хамтлагт зориулагдсан.

2. Цэвэр диафрагм (CA)– Бүс нутаг оптик үзүүлэлтүүдийг хангах баталгаатай. Металлжсан газрууд нь ерөнхийдөө CA-ийн гадна (болон түүнээс том) байрладаг.

3. Металлжуулалтын төрөл ба зузаан–

• Crихэвчлэн гэрэл хаах нүхэнд болон наалдамхай / гагнах суурь болгон ашигладаг.

• Auгагнуур / гагнах үед өндөр дамжуулалт ба исэлдэлтийн эсэргүүцлийг хангадаг.
  Ердийн зузаан: хэдэн араваас хэдэн зуун нанометр, үйл ажиллагаанд тохируулсан.

4. Халдаах– Зорилтот зурвасын дамжуулалтын хувь (λ₁–λ₂). Өндөр гүйцэтгэлтэй цонхнууд нь хэтэрч болно99%дизайны зурвас дотор (тунгалаг нүхэнд тохирох AR бүрээстэй).

5. Герметик чанар– Гагнууртай цонхны хувьд маш чухал; зэрэг хатуу алдагдлын хувьтай, гелийн алдагдлыг шалгах замаар ихэвчлэн баталгаажуулдаг< 1 × 10⁻⁸ cc/s(atm He).

6. Гагнуурын нийцтэй байдал– Металл яндан нь чийгшүүлж, сонгосон дүүргэгчтэй (жишээ нь: AuSn, AgCu eutectic) сайн наалдаж, дулааны эргэлт болон механик стрессийг тэсвэрлэх ёстой.

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

8. Гадаргуугийн дүрс– Өгөгдсөн долгионы уртад долгионоор тодорхойлогддог тэгш байдлын хазайлт (жишээ нь:λ/4, λ/10 @ 632.8 нм); жижиг утгууд нь илүү тэгш байдлыг илэрхийлдэг.

Доод шугам

Металлжуулсан оптик цонхнууд нь холболтын хэсэгт байрладагоптик гүйцэтгэлболонмеханик/цахилгаан ажиллагаа. Тэд зүгээр нэг дамжуулалтаас хэтэрч, үүрэг гүйцэтгэдэгхамгаалалтын хаалт, EMI бамбай, герметик интерфейс, цахилгаан гүүр. Зөв шийдлийг сонгохын тулд системийн түвшний худалдааны судалгаа шаардлагатай: Танд цахилгаан дамжуулах чадвар хэрэгтэй юу? Гагнасан герметик чанар уу? Үйл ажиллагааны хамтлаг гэж юу вэ? Байгаль орчны ачаалал хэр их байдаг вэ? Хариултууд нь субстрат, металлжуулалтын стек, боловсруулалтын замыг сонгоход чиглэгддэг.

Энэ нь яг ийм хослол юмбичил масштабын нарийвчлал(олон арван нанометрийн инженерийн металл хальс) бамакро хэмжээний бат бөх байдал(даралтын зөрүү болон харгис дулааны хэлбэлзлийг тэсвэрлэх) нь металлжуулсан оптик цонхыг зайлшгүй шаардлагатай болгодог."Супер цонх"- Нарийхан оптик домэйныг бодит ертөнцийн хамгийн хатуу ширүүн нөхцөлтэй холбох.