Металдандырылған оптикалық терезелер: дәлдік оптикадағы қолданылмаған қосқыштар

Дәлдік оптика мен оптоэлектрондық жүйелерде әртүрлі құрамдас бөліктердің әрқайсысы күрделі тапсырмаларды орындау үшін бірге жұмыс істейтін белгілі бір рөл атқарады. Бұл компоненттер әртүрлі тәсілдермен жасалғандықтан, олардың беттік өңдеулері де әртүрлі. Кеңінен қолданылатын элементтердің ішінде,оптикалық терезелеркөптеген процесс нұсқаларында келеді. Қарапайым болып көрінетін, бірақ маңызды жиынтық болып табыладыметаллдандырылған оптикалық терезе—оптикалық жолдың «қақпашысы» ғана емес, сонымен бірге ақиқатқосушыжүйенің функционалдығы. Толығырақ қарастырайық.

Металдандырылған оптикалық терезе дегеніміз не және оны металлдандыру неліктен?

1) Анықтама

Қарапайым тілмен айтқанда, аметаллдандырылған оптикалық терезеБұл оптикалық құрамдас бөлік болып табылады, оның субстраты — әдетте шыны, балқытылған кремний диоксиді, сапфир және т.б. — булану немесе шашырату сияқты жоғары дәлдіктегі вакуумдық процестер арқылы шеттерінде немесе белгіленген бет аумақтарында тұндырылған металдың жұқа қабаты (немесе көп қабатты) (мысалы, Cr, Au, Ag, Al, Ni) бар.

Кең сүзгілеу таксономиясынан металдандырылған терезелер болып табыладыемесдәстүрлі «оптикалық сүзгілер». Классикалық сүзгілер (мысалы, жолақ, ұзақ өту) жарық спектрін өзгерте отырып, белгілі бір спектрлік жолақтарды таңдамалы түрде беруге немесе көрсетуге арналған. Аноптикалық терезе, керісінше, ең алдымен қорғаныс болып табылады. Оны сақтау керекжоғары берілісқамтамасыз ету кезінде кең диапазон бойынша (мысалы, VIS, IR немесе УК).қоршаған ортаны оқшаулау және тығыздау.

Дәлірек айтқанда, металдандырылған терезе амамандандырылған кіші сыныпоптикалық терезеден. Оның ерекшелігі мынадаметаллизация, ол қарапайым терезе қамтамасыз ете алмайтын функцияларды береді.

2) Неліктен металдандыру керек? Негізгі мақсаттар мен артықшылықтар

Номиналды мөлдір құрамдас бөлікті мөлдір емес металмен жабу түсініксіз болып көрінуі мүмкін, бірақ бұл ақылды, мақсатқа негізделген таңдау. Металлизация әдетте төмендегілердің біреуін немесе бірнешеуін қамтамасыз етеді:

(а) Электромагниттік кедергілерден (EMI) қорғау
Көптеген электрондық және оптоэлектрондық жүйелерде сезімтал сенсорлар (мысалы, CCD/CMOS) және лазерлер сыртқы EMI әсеріне осал және өздері де кедергілер шығара алады. Терезедегі үздіксіз, өткізгіш металл қабаты а сияқты әрекет ете аладыФарадей торы, қажетсіз RF/EM өрістерін блоктау кезінде жарықтың өтуіне мүмкіндік береді, осылайша құрылғы өнімділігін тұрақтандырады.

(b) Электр желісіне қосу және жерге қосу
Металданған қабат өткізгіш болып табылады. Оған сымды дәнекерлеу немесе оны металл корпуспен байланыстыру арқылы терезенің ішкі жағына орнатылған элементтерге (мысалы, жылытқыштар, температура сенсорлары, электродтар) электрлік жолдарды жасауға немесе статикалық токты тарату және экрандауды жақсарту үшін терезені жерге байланыстыруға болады.

(c) Герметикалық тығыздау
Бұл негізгі пайдалану жағдайы. Жоғары вакуумды немесе инертті атмосфераны қажет ететін құрылғыларда (мысалы, лазерлік түтіктер, фотокөбейткіш түтіктер, аэроғарыштық сенсорлар) терезені металл қаптамамен біріктіру керек.тұрақты, өте сенімді тығыздағыш. Қолданудәнекерлеу, Терезенің металдандырылған жиегі ұзақ мерзімді қоршаған ортаның тұрақтылығын қамтамасыз етіп, желімдік байланыстыруға қарағанда әлдеқайда жақсы герметикалыққа қол жеткізу үшін металл корпусқа біріктірілген.

(d) Апертуралар мен маскалар
Металлизация бүкіл бетті жабудың қажеті жоқ; оны үлгілеуге болады. Арнайы металл масканы салу (мысалы, дөңгелек немесе шаршы) дәл анықтайдыанық диафрагма, адасқан жарықты блоктайды және SNR және кескін сапасын жақсартады.

Металдандырылған терезелер қолданылатын жерде

Осы мүмкіндіктердің арқасында металдандырылған терезелер орта талап етілетін жерде кеңінен қолданылады:

• Қорғаныс және аэроғарыш:зымыран іздеушілер, спутниктік пайдалы жүктемелер, әуедегі IR жүйелері — діріл, термиялық экстремалдар және күшті EMI норма болып табылады. Металлизация қорғаныс, тығыздау және экрандау әкеледі.

• Жоғары деңгейлі өнеркәсіптік және ғылыми зерттеулер:жоғары қуатты лазерлер, бөлшектерді детекторлар, вакуумды көру порттары, криостаттар — сенімді вакуум тұтастығын, сәулеленуге төзімділікті және сенімді электр интерфейстерін талап ететін қолданбалар.

• Медицина және өмір туралы ғылымдар:сәулені шығару кезінде лазер қуысын нығыздау керек біріктірілген лазерлері бар құралдар (мысалы, ағын цитометрлері).

• Байланыс және сезу:талшықты-оптикалық модульдер және сигнал тазалығы үшін EMI экрандаудан пайда алатын газ сенсорлары.

Негізгі спецификациялар және таңдау критерийлері

Металдандырылған оптикалық терезелерді белгілегенде немесе бағалағанда, мыналарға назар аударыңыз:

1. Субстрат материалы– Оптикалық және физикалық өнімділікті анықтайды:

• BK7/K9 шыны:үнемді; көрінетінге сәйкес келеді.

• Балқытылған кремний диоксиді:ультракүлгін сәулелерден NIR-ға жоғары өту; төмен CTE және тамаша тұрақтылық.

• Сапфир:өте қатты, сызаттарға төзімді, жоғары температураға қабілетті; қатал ортада кең УК-ортаңғы инфрақызыл утилита.

• Si/Ge:ең алдымен IR диапазондары үшін.

2. Таза апертура (CA)– Аймақ оптикалық сипаттамаларға жауап береді. Металдандырылған аумақтар әдетте ОА сыртында (және одан үлкенірек) орналасады.

3. Металлизация түрі және қалыңдығы–

• Crжиі жарықтан қорғайтын саңылаулар үшін және адгезия/пікірлеу негізі ретінде пайдаланылады.

• Auдәнекерлеу/пісіру үшін жоғары өткізгіштік пен тотығуға төзімділікті қамтамасыз етеді.
  Әдеттегі қалыңдықтар: ондаған және жүздеген нанометрлер, жұмыс істеуге бейімделген.

4. Берілу– Мақсатты диапазондағы өткізу қабілеті (λ₁–λ₂). Жоғары өнімді терезелер асып кетуі мүмкін99%дизайн диапазонында (мөлдір апертурада тиісті AR жабындары бар).

5. Герметикалық– Пікірленген терезелер үшін өте маңызды; сияқты қатаң ағып кету жылдамдығымен гелийдің ағуын сынау арқылы әдетте тексеріледі< 1 × 10⁻⁸ куб/с(атм Ол).

6. Пісіру үйлесімділігі– Металл қабаты сулануы және таңдалған толтырғыштарға (мысалы, AuSn, AgCu эвтектикалық) жақсы жабысып, термиялық циклге және механикалық кернеуге төтеп беруі керек.

7. Бетінің сапасы– Scratch-Dig (мысалы,60-40немесе жақсырақ); кішірек сандар аз/жеңіл ақауларды көрсетеді.

8. Беттік фигура– Әдетте берілген толқын ұзындығындағы толқындарда көрсетілген тегістік ауытқуы (мысалы,λ/4, λ/10 @ 632,8 нм); кіші мәндер жақсы тегістікті білдіреді.

Төменгі сызық

Металдандырылған оптикалық терезелер нексусқа орналасадыоптикалық өнімділікжәнемеханикалық/электрлік функционалдылық. Олар жай ғана берілу шеңберінен шығып, қызмет етедіқорғаныс тосқауылдары, EMI қалқандары, герметикалық интерфейстер және электр көпірлері. Дұрыс шешімді таңдау жүйе деңгейіндегі сауданы зерттеуді қажет етеді: Сізге өткізгіштік қажет пе? Піскен герметикалық? Операциялық диапазон дегеніміз не? Экологиялық жүктемелер қаншалықты ауыр? Жауаптар субстратты, металлизация қабатын және өңдеу жолын таңдауға көмектеседі.

Дәл осы комбинациямикро масштабтағы дәлдік(инженерлік металл пленкалардың ондаған нанометрі) жәнемакро масштабтағы сенімділік(қысым дифференциалдары мен қатал термиялық ауытқуларға төтеп бере отырып), бұл металлдандырылған оптикалық терезелерді таптырмас етеді.«Супер терезе»— нәзік оптикалық доменді нақты әлемнің ең қатал жағдайларымен байланыстыру.