Մետաղացված օպտիկական պատուհաններ. ճշգրիտ օպտիկայի չբացահայտված խթանները

Ճշգրիտ օպտիկայի և օպտոէլեկտրոնային համակարգերում տարբեր բաղադրիչներից յուրաքանչյուրը խաղում է որոշակի դեր՝ համատեղ աշխատելով բարդ խնդիրներ կատարելու համար: Քանի որ այս բաղադրիչները արտադրվում են տարբեր եղանակներով, դրանց մակերեսային մշակումը նույնպես տարբեր է: Լայնորեն օգտագործվող տարրերի շարքում՝օպտիկական պատուհաններգալիս են բազմաթիվ գործընթացային տարբերակներով: Թվում է, թե պարզ, բայց կարևոր ենթախումբըմետաղացված օպտիկական պատուհան—ոչ միայն օպտիկական ուղու «դարպասապահը», այլև իրականհնարավորություն տվողհամակարգի ֆունկցիոնալության մասին։ Եկեք ավելի մանրամասն քննարկենք։

Ի՞նչ է մետաղացված օպտիկական պատուհանը և ինչո՞ւ այն մետաղացնել։

1) Սահմանում

Պարզ ասած՝ միմետաղացված օպտիկական պատուհանօպտիկական բաղադրիչ է, որի հիմքը՝ սովորաբար ապակի, հալված սիլիկա, շափյուղա և այլն, ունի մետաղի բարակ շերտ (կամ բազմաշերտ) (օրինակ՝ Cr, Au, Ag, Al, Ni), որը նստեցվել է իր եզրերին կամ նշանակված մակերեսային տարածքների վրա՝ բարձր ճշգրտության վակուումային գործընթացների միջոցով, ինչպիսիք են գոլորշիացումը կամ փոշիացումը։

Լայն ֆիլտրման տաքսոնոմիայից մետաղապատ պատուհաններըոչավանդական «օպտիկական ֆիլտրեր»։ Դասական ֆիլտրերը (օրինակ՝ գոտիային, երկարաթափանցիկ) նախատեսված են որոշակի սպեկտրալ գոտիներ ընտրողաբար փոխանցելու կամ արտացոլելու համար՝ փոխելով լույսի սպեկտրը։օպտիկական պատուհան, ընդհակառակը, հիմնականում պաշտպանիչ է։ Այն պետք է պահպանիբարձր փոխանցմանլայն սպեկտրի վրա (օրինակ՝ VIS, IR կամ UV)՝ միաժամանակ ապահովելովշրջակա միջավայրի մեկուսացում և կնքում.

Ավելի ճշգրիտ, մետաղապատ պատուհանըմասնագիտացված ենթադասօպտիկական պատուհանի։ Դրա առանձնահատկությունը կայանում էմետաղացում, որը տրամադրում է այնպիսի գործառույթներ, որոնք սովորական պատուհանը չի կարող ապահովել։

2) Ինչո՞ւ մետաղացնել: Հիմնական նպատակներն ու առավելությունները

Անհայտ թափանցիկ բաղադրիչը անթափանց մետաղով պատելը կարող է հակասական թվալ, բայց դա խելացի, նպատակային ընտրություն է: Մետաղացումը սովորաբար հնարավորություն է տալիս հետևյալներից մեկը կամ մի քանիսը.

(ա) Էլեկտրամագնիսական միջամտությունից (ԷՄԽ) պաշտպանություն
Շատ էլեկտրոնային և օպտոէլեկտրոնային համակարգերում զգայուն սենսորները (օրինակ՝ CCD/CMOS) և լազերները խոցելի են արտաքին էլեկտրամագնիսական ճառագայթման նկատմամբ և կարող են նաև իրենք արձակել միջամտություն: Պատուհանի վրա գտնվող անընդհատ, հաղորդիչ մետաղական շերտը կարող է գործել որպես...Ֆարադեյի վանդակ, որը թույլ է տալիս լույսի ներթափանցումը՝ միաժամանակ արգելափակելով անցանկալի ՌԴ/ԷՄ դաշտերը, այդպիսով կայունացնելով սարքի աշխատանքը։

(բ) Էլեկտրական միացում և հողանցում
Մետաղացված շերտը հաղորդիչ է։ Դրան միացնելով կամ մետաղական պատյանին միացնելով՝ կարող եք պատուհանի ներքին կողմում տեղադրված տարրերի համար (օրինակ՝ ջեռուցիչներ, ջերմաստիճանի սենսորներ, էլեկտրոդներ) էլեկտրական ուղիներ ստեղծել կամ պատուհանը հողին կապել՝ ստատիկ հոսանքը ցրելու և պաշտպանությունը ուժեղացնելու համար։

(գ) Հերմետիկ կնքում
Սա անկյունաքարային օգտագործման դեպք է։ Բարձր վակուում կամ իներտ մթնոլորտ պահանջող սարքերում (օրինակ՝ լազերային խողովակներ, լուսաբազմապատկիչ խողովակներ, ավիատիեզերական սենսորներ), պատուհանը պետք է միացվի մետաղական փաթեթին՝ օգտագործելովմշտական, գերհուսալի կնիքՕգտագործելովեռակցում, պատուհանի մետաղացված եզրը միացված է մետաղական պատյանին՝ կպչուն միացման համեմատ շատ ավելի լավ հերմետիկություն ապահովելու համար, ինչը ապահովում է երկարատև շրջակա միջավայրի կայունություն։

(դ) Դիապերտուրաներ և դիմակներ
Մետաղացումը պարտադիր չէ, որ ծածկի ամբողջ մակերեսը. այն կարող է նախշավորվել։ Պատվերով պատրաստված մետաղական դիմակը (օրինակ՝ շրջանաձև կամ քառակուսի) ճշգրիտ սահմանում էմաքուր դիաֆրագմա, արգելափակում է թափառող լույսը և բարելավում է SNR-ը և պատկերի որակը։

Որտեղ են օգտագործվում մետաղական պատուհանները

Այս հնարավորությունների շնորհիվ մետաղապատ պատուհանները լայնորեն կիրառվում են ամենուր, որտեղ միջավայրերը պահանջկոտ են.

• Պաշտպանություն և ավիատիեզերական աշխարհ.հրթիռային որոնիչներ, արբանյակային բեռներ, օդային ինֆրակարմիր համակարգեր, որտեղ տատանումները, ջերմային ծայրահեղությունները և ուժեղ էլեկտրամագնիսական ինտերակտիվ ճառագայթումը նորմա են: Մետաղացումը ապահովում է պաշտպանություն, մեկուսացում և վահան:

• Բարձրակարգ արդյունաբերություն և հետազոտություն.բարձր հզորության լազերներ, մասնիկների դետեկտորներ, վակուումային դիտանցքներ, կրիոստատներ՝ կիրառություններ, որոնք պահանջում են ամուր վակուումային ամբողջականություն, ճառագայթման դիմադրողականություն և հուսալի էլեկտրական ինտերֆեյսներ։

• Բժշկական և կենսաբանական գիտություններ.Ինտեգրված լազերներով սարքեր (օրինակ՝ հոսքային ցիտոմետրեր), որոնք պետք է կնքեն լազերի խոռոչը՝ ճառագայթը դուրս թողնելիս։

• Հաղորդակցություն և զգայարաններ.օպտիկամանրաթելային մոդուլներ և գազային սենսորներ, որոնք օգտվում են էլեկտրամագնիսական ինհալյացիայից՝ ազդանշանի մաքրության համար։

Հիմնական տեխնիկական բնութագրերը և ընտրության չափանիշները

Մետաղացված օպտիկական պատուհանները նշելիս կամ գնահատելիս կենտրոնացեք հետևյալի վրա.

1. Հիմքի նյութ– Որոշում է օպտիկական և ֆիզիկական կատարողականությունը.

• BK7/K9 ապակի։տնտեսական; հարմար է տեսանելիին։

• Հալված սիլիցիումային սիլիցիում.բարձր թափանցելիություն ուլտրամանուշակագույնից մինչև ինֆրակարմիր ճառագայթում; ցածր CTE և գերազանց կայունություն։

• Սապֆիր:չափազանց կարծր, քերծվածքներին դիմացկուն, բարձր ջերմաստիճանի նկատմամբ ունակ; լայն կիրառություն ուլտրամանուշակագույն-միջին-ինֆրակարմիր ճառագայթների նկատմամբ կոշտ միջավայրերում։

• Si/Ge:հիմնականում IR տիրույթների համար։

2. Մաքուր ապերտուրա (CA)– Տարածքը, որը երաշխավորված համապատասխանում է օպտիկական սպեցիֆիկացիաներին: Մետաղացված տարածքները սովորաբար գտնվում են CA-ից դուրս (և ավելի մեծ):

3. Մետաղացման տեսակը և հաստությունը–

• Crհաճախ օգտագործվում է լույսը խոչընդոտող անցքերի համար և որպես կպչման/եռակցման հիմք։

• Auապահովում է բարձր հաղորդունակություն և օքսիդացման դիմադրություն եռակցման/եռակցման համար։
  Տիպիկ հաստություններ՝ տասնյակներից մինչև հարյուրավոր նանոմետրեր, հարմարեցված գործառույթին։

4. Փոխանցում– Թիրախային գծի վրա թողունակության տոկոսը (λ₁–λ₂): Բարձր արդյունավետության պատուհանները կարող են գերազանցել99%նախագծային գոտու սահմաններում (թափանցիկ բացվածքի վրա համապատասխան AR ծածկույթներով):

5. Հերմետիկություն– Կարևոր է եռակցված պատուհանների համար; սովորաբար ստուգվում է հելիումի արտահոսքի թեստավորման միջոցով, խիստ արտահոսքի մակարդակներով, ինչպիսիք են՝< 1 × 10⁻⁸ խորանարդ սանտիմետր/վրկ(ատմ Հե):

6. Եռակցման համատեղելիություն– Մետաղական կույտը պետք է թրջվի և լավ կպչի ընտրված լցանյութերին (օրինակ՝ AuSn, AgCu էվտեկտիկ) և դիմանա ջերմային ցիկլին և մեխանիկական լարվածությանը։

7. Մակերեսի որակը– Քերծել-փորել (օրինակ՝60-40կամ ավելի լավ); ավելի փոքր թվերը ցույց են տալիս ավելի քիչ/թեթև թերություններ։

8. Մակերեսային պատկեր– Հարթության շեղում, որը սովորաբար նշվում է տրված ալիքի երկարության ալիքներում (օրինակ՝λ/4, λ/10 @ 632.8 նմ); ավելի փոքր արժեքները նշանակում են ավելի լավ հարթություն։

Եզրափակիչ գիծ

Մետաղացված օպտիկական պատուհանները տեղակայված են հանգույցումօպտիկական կատարողականությունևմեխանիկական/էլեկտրական ֆունկցիոնալությունԴրանք գերազանցում են պարզապես փոխանցումը՝ ծառայելով որպեսպաշտպանիչ արգելքներ, էլեկտրամագնիսական ինհիբիտորային վահաններ, հերմետիկ միջերեսներ և էլեկտրական կամուրջներՃիշտ լուծման ընտրությունը պահանջում է համակարգային մակարդակի առևտրային ուսումնասիրություն. Ձեզ անհրաժե՞շտ է հաղորդականություն: Եռակցված հերմետիկություն: Որքա՞ն է աշխատանքային գոտին: Որքանո՞վ են ծանր շրջակա միջավայրի բեռները: Պատասխանները որոշում են հիմքի, մետաղացման կույտի և մշակման ուղու ընտրությունը:

Հենց այս համադրությունն էմիկրոմասշտաբի ճշգրտություն(տասնյակ նանոմետր մշակված մետաղական թաղանթներ) ևմակրո մասշտաբի կայունություն(դիմանալով ճնշման տարբերություններին և դաժան ջերմային տատանումներին), որը մետաղացված օպտիկական պատուհանները դարձնում է անփոխարինելի«Սուպեր պատուհան»—կապելով նուրբ օպտիկական տիրույթը իրական աշխարհի ամենադժվար պայմանների հետ։