התפקיד הקריטי של בחירת החומרים ב- Anti-Reflective Optics

רכיבים אופטיים שאינם רפלקטיביים הם חיוניים על פני יישומים מדעיים, תעשייתיים וצרכנניים - ממערכות לייזר בעוצמה גבוהה ודימות דיוק לתצוגה יומיומית וחיישנים, בעוד הרבה תשומת לב ניתנת לציפוי האנטי-אקטיבי (AR) עצמו, הביצועים, עמידות, ועלות של הרכיב הסופי עולה תלוי בדיוק כמו במידה רבה על החומר הסובייקט.

יסודות של אנטי-Review: How Materials Properties Drive

ההבדל בין-הההרסני לבין מצב הרובע-הוב

ציפוי AR מפחית השתקפות על ידי יצירת שכבה דקה עובי שלה הוא אחד רבע של גל היעד גל אור משתקף מן הממשק העליון ותחתית של הציפוי עובר הפרעה הרסנית, ביטול הגל המשקף.היעילות של ביטול זה תלוי אינדקס השבירה (n) של ציפויים הכרחיים יחסית ל- substrate. עבור שכבה אחת בשכבה רגילה, המדד האופטימלי הוא הציפוי של הציפוי של 1D נמוך יותר עם ציפוי של אינדקס גבוה יותר.

אינדקס סירוב ודיספרסיון

המדד השביר של תת-קרקעי אינו קבוע על פני אורכי גל. Dispersion - וריאציות של אינדקס עם אורך גל - היתרונות AR ציפוי ביצועים על פני להקות ספקטרליות רחבות. חומרים עם פיזור גבוה (כגון משקפיים flint) עשויים לדרוש פיזור רחב במיוחד ARide כי חשבון עבור שינויים chromatic. לדוגמה, ציפוי מותאם עבור 532 nm יבצע אחרת ב 10mlica או ירידה יעילה יותר.

מפתח קריטריה ל-Pracle Selection

שקיפות אופטית וטווח הגל

המצע חייב לשדר אור ביעילות על האזור הספקטרום המיועד. Fuse silica ו quartz הם מצוינים מן ה-UV העמוק קרוב-infrared ( ⁇ 0.185-2.5 μm) BK7 זכוכית משדרת היטב מ- ⁇ 0.35-2.0 μm אבל סופגת מאוד מתחת 300 nm. for mid- 5-5m או 8-14m), כמו חומרי גלם (F) או מגנטיים אופטיים (F) ל-OLolicicicicicicicicic) ל-R) קרוב ל-RIR (NIR) ל-NIR) ל-NIR (NIR) ל-RIR (NIR) קרוב ל-RIR (NIR) ל-RIR) ל-Ricicicicicicicicicials תמיד ל-RIR (NIR) קרוב ל- 300 NIR (NIR) ל-RIR (NIR) ל-RIR (NIR) ל- 300 NIR (NIR (NIR) ל- 300 NIR) ל- 300 NIR (NIR) ל-LIR (NIR) ל- 300 NIR (NIR) ל- 300

אינדקס מקרר ועיצוב

כאמור, המדד substrate מכתיב את ביצועי AR שניתן להשיג עבור ציפוי יחיד-שכבות, מדד המצע האידיאלי הוא כזה ששורש הריבוע של nsub> תואם חומר ציפוי מעשי (כמו MgF2 ב- n ⁇ 1.38), מצב זה הוא הטוב ביותר מ- ⁇ t עם n ⁇ , אשר הוא כמה משקפיים גבוה (כמו MgF2 ב- N.com נמוך מאוד), אבל לעתים קרובות יותר ריבועים.

יציבות מכנית וסביבתית

המצע חייב לעמוד בטיפול, ניקוי, והסביבה התפעולית.הקשה (Knoop או ויקירס), עמידות לגרד ועמידות כימית (התנגדות ללחות, לרסיס מלח, חומצות) הם קריטיים.Fuse silica יש התנגדות כימית מצוינת וקשהות ( ⁇ על מקלות חום) הוא קל יותר ופרוד יותר לשרטוט, אבל זה יכול להיות חזק יותר מבחינה כימית, כגון ציפויים קצרים או חומצה פולינזית, לעתים קרובות, עבור חומרים מחוסנים.

יציבות ומקדם הרחבה

במערכות לייזר בעוצמה גבוהה או הדמיה תרמיות, שינויי טמפרטורה יכולים לגרום לשינויים מוקד, דו-פרנס, או ציפוי כישלון. Fuse silica יש CTE נמוך מאוד ( ⁇ 0.55 × 10-6 / ° C) ויכול לסבול שינויים מהירים בטמפרטורה (התנגדות תרמית גבוהה) BK7 יש CTE מתון (7.1 × 10-6 / C) ו פחות ללקות טמפרטורה אופטית (x) כמו CTE) למהירויות גבוהות של 10 עד 10.

עלויות ומיומנות

מגבלות תקציב לעתים קרובות להוביל בחירה חומרית. BK7 הוא זול, קל ללטש, וזמין.Fuse silica הוא יקר יותר אבל עדיין סביר עבור רוב R&D וריצה הייצור. quartz קריסטל הוא יקר בשל חומר גלם עיבוד; anisotropy אופטי שלה עשוי לדרוש אוריינטציה זהירה. אופטימפולימרים יעילים הם מאוד נחות עובש, מה שהופך אותם אידיאלי עבור רמות גבוהות של צריכת אופטיקה (R) או ציפוי נמוך, לעומת זאת, כגון ציפוי אופטיקה, אבל תכונות אופטית, אבל תכונות אופטיות, לעומת זאת, כגון מצופה.

חומרים מורכבים נפוצים: נכסים ומסחר

Fuse Silica (Synthetic Fuse Quartz)

Fuse silica הוא תקן הזהב עבור ביצועים גבוהים לא אופטיקה לא-reflective. זה מציע יישומים אולטרה-נמוך UV לחתוך-off ( ⁇ 185 nm), יציבות תרמית גבוהה, עמידות כימית מעולה, ואוטומט נמוך מאוד. תכונות אלה להפוך אותו למצע של בחירה עבור גירוי לייזרים קשיחים, UVthography, ודיוק של אינדקס נמוך מאוד (R8) ב- nbsp) גם דורשות גבוהה יותר של 0x2x2x2x2x3x3x3x3x3x3 {\displaystyle cvd) כדי להשיג ציפוי גבוה יותר של חומר C {a) להפחתה גבוהה יותר של חומר C {3=0.

BK7 Borosilicate Glass

BK7 הוא סוס העבודה של אופטיקה גלויה.אינדקס שלה ( ⁇ 1.52) פוגע איזון טוב עבור ציפויים חד-שכבת MgF2 (לחששת -0.2% השתקפות) ויכול להיות משופר עם מחסניות מרובות עבור <0.1% על פני 400-700 nm. BK7 הוא גם קל ללט, יש קשיחות בינונית, והוא נמוך בעלויות הראשי שלה הוא הגבלה ב-UV-fc-f (n-f) אבל יש כמה בעיות מיקרו-R) עם CKR-R) באופן נרחב יותר מדי (n-R) אבל גם כן, אך גם כן, כמו CTEK7 הוא ⁇ (nbK7 הוא הרבה יותר קל למיקרו-R.

Crystalline Quartz

טבעי וסינטטי quartz מציעים שידור UV מעולה עד ⁇ 190 nm והתנגדות תרמית גבוהה (נקודת שחרור >1600 מעלות צלזיוס) עם זאת, quartz הוא bireparnt - יש לו שני אינדיקציות שונות של קירור תלוי קיטוב וכיוון propagation. עבור עיצוב ציפוי AR, זה aisotropys סיבוך; אופטימיזציה חייב להיות מיועד עבור אינדקס רגיל או יוצא דופן, או לייזר סביר יותר, כמו גם כן, 000 מתאים יותר.

פולימרים אופטיים (Acrylic, Polycarbonate, Cyclic Olefin)

פלסטיק משמשים יותר ויותר כאשר משקל, התנגדות השפעה, בעלות נמוכה הם רבתי. פולי מתיל מתיל methacrylate (קריליק) יש שידור טוב ( ⁇ 92%) באינדקס גלוי, נמוך ( ⁇ 1.49), והוא בקלות מעוצב. פוליקרבונט מציעה עוצמה גבוהה יותר אבל מעט נמוך יותר פליטת פלזמה (למרות ⁇ 1.co/C) יש מאוד נמוך עמידת מים; לעתים קרובות לחץ דם נמוך יותר על פני השטח (דלקת) נמוך יותר מאשר זיהום אוויר) נמוך יותר מאשר דלקת ריאות).

משקפיים מיוחדים אחרים

משקפיים נמוכים-ברזל (למשל, Borofloat 33) שיפרו את העברת ה-UV בהשוואה לזכוכית סטנדרטית צף ומשמשים באופטיקה סולרית. High-index משקפיים (למשל, N-SF57, n ⁇ 1.85) מאפשרים יותר יעיל יותר חד-שכבות AR ציפויים ספציפיים אך יש פיזור גבוה יותר ומספרי פלינט חזקים להראות כינורמסטרום חזק, אשר יכול להיות מנוצלים בעיצוב כהה לחלוטין (Renide) אבל יש ציפויים) אבל יש ציפויים מאוד (Ricial) אבל יש ציפויים).

פתרונות מתקדמים ומפתחים

Multilayer Dielectric Fits on Standard Substrates

במקום לשנות את המצע, מהנדסים רבים משלבים תת-שכבות סטנדרטיות (BK7, מפוזרת סיליקה) עם ציפויים רב-שכבות מתקדמות כדי להשיג ליד אפס השתקפות על להקות גל מותאם אישית. ערימה זו משתמשת בשכבות משתנות של שכבות של גבוה-index (למשל, TiO2, Ta2O5) ועובי נמוך (Si2, Mg2)F2 חומרים מודרניים, לעומת זאת, לעומת זאת, הציפוי לחץ נמוך יותר, לעומת זאת, ירידה של ירידה של ירידה בינונית, ירידה של אמצעי בקרה נמוכה, ירידה של אמצעית (כלומר, ירידה של ירידה של ירידה של ירידה של ירידה של ירידה של ירידה של ירידה של ירידה של ירידה של ירידה של 2, ירידה של תאים) ו-יתר דיוק, ירידה של ירידה של 54%) ו-יתר דיוק, ירידה של ירידה של ירידה של ירידה של ירידה של ירידה של תאים).

משטחים ממונו (Moth-Eye Effect)

(ב) מרקמים פני השטח של גליגל - צילומי של קונוס או עמודות עם שלט קטן יותר מאשר אור באורך הגל - ליצור שכבת ⁇ -index כי מעברים חלקה מן המדד התת-קרקעי לאוויר, ביטול ההשתקפות ללא ציפוי קונבנציונלי של מבנים "על פני השטח" אלה הם בעלי רוחב גבוהה (הם פועלים על טווח השידור המלא של תת-הת) והם עמידים מאוד על ידי תכונות גבוהות של פחמן-מסוג (F) ומהירות גבוהה, עם זאת, עם זאת, עם זאת, עם זאת, עם זאת, על-ידי ביצועים גבוהים יותר, על-ידי דחיסה, על-ידי דחיסה, על-ידי דחיסה, על-ידי דחיסה (מחדש (מחדש) גבוהה).

חומרים גמישים (GRIN)

(ה-SurIN אופטיקה יש מדד קירור משתנה באופן מתמשך על פני החומר, מושג באמצעות חילופי ion או dopant diffusion. על ידי התאמת הפרופיל, עדשות GRIN יכולות הן תמונות ולהציג השתקפות מופחתת על פני השטח. בעוד משטחים טהורים של GRIN AR עדיין, גישות היברידיות משלבות סטראט עם ננו-מסטריד דק או מולטי כדי לדכא השתקפות נוספת של חומרים אופטיים:

גישה משותפת ובינלאומית

כמה יישומים דורשים תכונות כי שום חומר יחיד יכול לספק.לדוגמה, ספירת ספירה מספקת קשיחות קיצונית ושקיפות UV, אבל המדד הגבוה שלה ( ⁇ 1.77) דורש ציפוי AR מורכב במיוחד. פתרון מורכב עשוי להשתמש substrate sapphire עם משטח ננו בנוי בתוספת חד-שכבת MgF2 ציפוי בצד האחורי. מגמה נוספת עולה הוא השימוש של ציפויים דקים מבוססי ARRM (כיוונית) הם לעתים קרובות ציפוי מגע רחב (R).

יישום מעשי: בחירת חומרים עבור מקרים ספציפיים

לייזר בעוצמה גבוהה

עבור לייזרים הפועלים ברמות קילוואט, ספיגת המצע יכולה לגרום עדשות תרמיות או נזק קטסטרופלי. Fuse silica הוא תקן בשל ספיגה נמוכה מאוד (FLT:0Edmund OpticsFLT:1).

מוצרי אלקטרוניקה ותצוגה

עדשות כיסוי סמארטפונים ו- AR / VR דורשות עלות נמוכה, התנגדות שריטה, שידור טוב.כימיקלים מחזקים את הכוס אלקאלי-אלמוציונל (כגון קורנינג גורילה) הוא פופולרי בשל עוצמתו הגבוהה וקלות של ציפוי AR. פולימרים אופטיים (הדגימות הדרושות, COP) שולטים בראשי AR/VRs על פלסטיק אלה הם בדרך כלל טמפרטורות נמוכות;

אינסטרומנטציה מדעית ו- Spectroscopy

עבור Raman microscopy או פלואורינג זיהוי, substrates חייב להיות מאוד נמוך autofluorescence. Fuse אחליק הוא הבחירה הטובה ביותר - BK7 יכול פלוורסס תחת 488 nm Exציטוט. עבור FT-IR, בחירה חומרית תלויה באורך הגל: KBr או NaCl (Hgroscopic), BaF2 (טוב עבור 0.2-10 μm), או עבור ציפוי ARST) הם חומרים מחוסנים רחב (C) נגד חומרים אופטיים (R) כדי למנוע הדמיה רחבה של מערכות הגנה).

מערכות אוויריות והגנתיות

אופטיקה בחלל או פלטפורמות בעלות יכולת גבוהה חייבת לשרוד את הרטט, קיצוניות תרמיות, וקרינה.Fuse silica ו quartz הם קרינה-Hard (למרות שמרכזי צבע יכולים להיווצר תחת חשיפה gamma, הדורשת גרסאות doped) (ספירה משמשת עבור dome ויישומים חלון בשל העוצמה שלה. AR עבור חלל חייב לעבור ספקטרום צבאי מחמיר (M-F-48 עבור מתכת, למרות שעדיין נחקרים).

המלצות סופיות

בחירת החומר הטוב ביותר עבור רכיבים אופטיים שאינם מונעים על ידי איזון ביצועים אופטיים, עמידות סביבתית, מניפולציה, ועלות.התחל על ידי הגדרת טווח הגל ורמת השתקפות מקובלת. עבור יישומים גלויים ו NIR, BK7 עם ציפוי MgF2 פשוט הוא לעתים קרובות מספיק וזול.עבור UV או שימוש לייזר גבוה כוח, אח ממוזג גבוה הוכח למרות דרישות מבנים גבוהים יותר כי הם ציפויים יותר כי הם דורשים חומרים ציפויים פחמן גבוה יותר, אבל ציפויים פחמן לטווח גבוה יותר, אבל ציפויים על ידי חומרים עמידים פחמן, אבל ציפויים פחמן לטווח גבוה יותר, אבל ציפוי פחמן טבעי, אבל ציפוי פחמן, אבל ציפוי פחמן, 000.