Metallaşdırılmış Optik Pəncərələr: Dəqiq Optikada istifadə olunmayan aktivləşdiricilər

Dəqiq optika və optoelektron sistemlərdə müxtəlif komponentlərin hər biri mürəkkəb tapşırıqları yerinə yetirmək üçün birlikdə işləyərək xüsusi rol oynayır. Bu komponentlər müxtəlif yollarla istehsal olunduğundan, onların səthi emalları da dəyişir. Geniş istifadə olunan elementlər arasında,optik pəncərələrbir çox proses variantlarında gəlir. Görünən sadə, lakin vacib bir alt çoxluqdurmetallaşdırılmış optik pəncərə— təkcə optik yolun “qapıçısı” deyil, həm də doğrudurimkan verənsistem funksionallığı. Gəlin daha yaxından nəzər salaq.

Metallaşdırılmış optik pəncərə nədir və niyə onu metallaşdırmaq lazımdır?

1) Tərif

Sadə dillə desək, ametallaşdırılmış optik pəncərəSubstratı - adətən şüşə, əridilmiş silisium oksidi, sapfir və s. - buxarlanma və ya püskürtmə kimi yüksək dəqiqlikli vakuum prosesləri vasitəsilə kənarlarında və ya təyin olunmuş səth sahələrində çökdürülmüş nazik metal təbəqəyə (və ya çox qatlı) (məsələn, Cr, Au, Ag, Al, Ni) malik olan optik komponentdir.

Geniş bir filtrasiya taksonomiyasından metallaşdırılmış pəncərələr varyoxənənəvi "optik filtrlər". Klassik filtrlər (məsələn, zolaqlı, uzun ötürmə) işığın spektrini dəyişdirərək müəyyən spektral zolaqları seçici şəkildə ötürmək və ya əks etdirmək üçün nəzərdə tutulmuşdur. Anoptik pəncərə, əksinə, ilk növbədə qoruyucudur. Onu saxlamalıdıryüksək ötürücütəmin edərkən geniş bant üzərində (məsələn, VIS, IR və ya UV).ətraf mühitin izolyasiyası və sızdırmazlığı.

Daha dəqiq desək, metallaşdırılmış pəncərə aixtisaslaşdırılmış alt sinifoptik pəncərədən. Onun fərqliliyi ondadırmetalizasiya, adi bir pəncərənin təmin edə bilmədiyi funksiyaları verir.

2) Niyə metallaşdırmaq lazımdır? Əsas məqsədlər və faydalar

Nominal şəffaf komponenti qeyri-şəffaf metalla örtmək intuitiv səslənə bilər, lakin bu, ağıllı, məqsədyönlü seçimdir. Metalizasiya adətən aşağıdakılardan birini və ya bir neçəsini təmin edir:

(a) Elektromaqnit müdaxiləsinin (EMİ) qorunması
Bir çox elektron və optoelektronik sistemlərdə həssas sensorlar (məsələn, CCD/CMOS) və lazerlər xarici EMI-yə qarşı həssasdırlar və özləri də müdaxilə edə bilərlər. Pəncərədəki davamlı, keçirici metal təbəqə a kimi hərəkət edə bilərFaraday qəfəsi, istenmeyen RF/EM sahələrini bloklayarkən işığın keçməsinə imkan verir və bununla da cihazın işini sabitləşdirir.

(b) Elektrik bağlantısı və torpaqlama
Metalləşdirilmiş təbəqə keçiricidir. Ona qurğuşunu lehimləməklə və ya metal korpusla təmasda saxlamaqla siz pəncərənin daxili tərəfində quraşdırılmış elementlər üçün elektrik yolları yarada bilərsiniz (məsələn, qızdırıcılar, temperatur sensorları, elektrodlar) və ya statik enerjini dağıtmaq və ekranlaşdırmanı gücləndirmək üçün pəncərəni yerə bağlaya bilərsiniz.

(c) Hermetik sızdırmazlıq
Bu təməl daşı istifadə halıdır. Yüksək vakuum və ya inert atmosfer tələb edən cihazlarda (məsələn, lazer boruları, fotoçoxaltıcı borular, aerokosmik sensorlar) pəncərə metal paketlə birləşdirilməlidir.daimi, ultra etibarlı möhür. İstifadəlehimləmə, Pəncərənin metallaşdırılmış halqası metal korpusa birləşdirilir ki, yapışqan yapışdırmadan daha yaxşı hermetiklik əldə edilir və uzunmüddətli ekoloji sabitlik təmin edilir.

(d) Aperturalar və maskalar
Metalizasiya bütün səthi əhatə etməməlidir; naxışlı ola bilər. Xüsusi hazırlanmış metal maskanın qoyulması (məsələn, dairəvi və ya kvadrat) dəqiq müəyyən ediraydın diyafram, azmış işığı bloklayır və SNR və təsvir keyfiyyətini yaxşılaşdırır.

Metallaşdırılmış pəncərələrin istifadə edildiyi yerlərdə

Bu imkanlar sayəsində metalləşdirilmiş pəncərələr mühitin tələb olunduğu hər yerdə geniş şəkildə yerləşdirilir:

• Müdafiə və aerokosmik:raket axtaranlar, peyk faydalı yükləri, havadan IR sistemləri - vibrasiya, termal ekstremallar və güclü EMI normadır. Metalizasiya qoruma, sızdırmazlıq və qoruma gətirir.

• Yüksək səviyyəli sənaye və tədqiqat:yüksək güclü lazerlər, hissəciklər detektorları, vakuum baxış pəncərələri, kriyostatlar—möhkəm vakuum bütövlüyü, radiasiyaya dözümlülük və etibarlı elektrik interfeysləri tələb edən proqramlar.

• Tibb və həyat elmləri:şüanı buraxarkən lazer boşluğunu möhürləməli olan inteqrasiya olunmuş lazerləri olan alətlər (məsələn, axın sitometrləri).

• Rabitə və hissetmə:siqnal təmizliyi üçün EMI ekranından faydalanan fiber-optik modullar və qaz sensorları.

Əsas spesifikasiyalar və seçim meyarları

Metallaşdırılmış optik pəncərələri təyin edərkən və ya qiymətləndirərkən diqqət yetirin:

1. Substrat materialı– Optik və fiziki performansı müəyyən edir:

• BK7/K9 şüşəsi:iqtisadi; görünən üçün uyğundur.

• Birləşdirilmiş silisium:UV-dən NIR-ə yüksək ötürülmə; aşağı CTE və əla sabitlik.

• Safir:son dərəcə sərt, cızılmaya davamlı, yüksək temperatur qabiliyyəti; sərt mühitlərdə geniş UV-orta IR kommunal.

• Si/Ge:ilk növbədə IR diapazonları üçün.

2. Təmiz diyafram (CA)– Regionun optik xüsusiyyətlərinə cavab verməsi zəmanətlidir. Metallaşmış ərazilər ümumiyyətlə CA-dan kənarda (və ondan daha böyük) yerləşir.

3. Metalizasiya növü və qalınlığı–

• Crtez-tez işığın qarşısını alan deliklər üçün və yapışma/lehimləmə bazası kimi istifadə olunur.

• Aulehimləmə/lehimləmə üçün yüksək keçiricilik və oksidləşmə müqavimətini təmin edir.
  Tipik qalınlıqlar: işləmək üçün uyğunlaşdırılmış onlarla və yüzlərlə nanometr.

4. Keçmə– Hədəf zolağından ötürmə faizi (λ₁–λ₂). Yüksək performanslı pəncərələr aşa bilər99%dizayn zolağı daxilində (aydın aperturada müvafiq AR örtükləri ilə).

5. Hermetiklik– Lehimlənmiş pəncərələr üçün kritik; kimi ciddi sızma dərəcələri ilə adətən helium sızması testi ilə təsdiqlənir< 1 × 10⁻⁸ cc/s(atm He).

6. Lehimləmə uyğunluğu– Metal yığını nəmlənməli və seçilmiş dolduruculara (məsələn, AuSn, AgCu eutectic) yaxşı bağlanmalı və istilik dövriyyəsinə və mexaniki gərginliyə tab gətirməlidir.

7. Səth keyfiyyəti– Scratch-Dig (məsələn,60-40və ya daha yaxşı); kiçik rəqəmlər daha az/yüngül qüsurları göstərir.

8. Səth fiqur– Müəyyən bir dalğa uzunluğunda dalğalarda təyin olunan düzlük sapması (məsələn,λ/4, λ/10 @ 632.8 nm); daha kiçik dəyərlər daha yaxşı düzlük deməkdir.

Alt xətt

Metallaşdırılmış optik pəncərələr əlaqə nöqtəsində otururoptik performansvəmexaniki/elektrik funksionallıq. Onlar sadəcə ötürülmədən kənara çıxırlar, kimi xidmət edirlərqoruyucu maneələr, EMI qalxanları, hermetik interfeyslər və elektrik körpüləri. Düzgün həll yolunu seçmək sistem səviyyəsində ticarət araşdırması tələb edir: Sizə keçiricilik lazımdırmı? Lehimli hermetiklik? Əməliyyat bandı nədir? Ekoloji yüklər nə qədər ağırdır? Cavablar substratın, metalizasiya yığınının və emal marşrutunun seçilməsinə səbəb olur.

Məhz bu birləşmədirmikro miqyaslı dəqiqlik(onlarla nanometr mühəndislik metal plyonkaları) vəmakromiqyaslı möhkəmlik(təzyiq fərqlərinə və amansız termal dalğalanmalara tab gətirərək) metallaşdırılmış optik pəncərələri əvəzolunmaz edir"super pəncərə"— zərif optik sahəni real dünyanın ən sərt şərtləri ilə əlaqələndirir.