Yüksek çözünürlükte optik cihazlar – planlı bir teleskop ve konfokal mikroskoplardan oluşan, interferometrik sensörler ve lazer aralıkları gözlemleyicilere – bu cihazlardaki herhangi bir ekstra ışık, optik zeminlerin dışındaki karmaşık bir cephaneliğe sahip olan mühendisler, lenslere, ince filmlere uygulanan, prizlere ve iç konutlara karşı çıkan bu problemin en iyi şekilde tasarlanmasına engel olabilir.Bu efekt, fotonlar için en iyi şekilde tasarlanmış olan fotonları gözden geçirmek için kullanılan bu efekt, yüksek çözünürlükte kullanılan ışık.
Stray Light'ı anlamak: Kaynaklar ve Consequences
Stray Light'ın Kaynakları
Stray ışık optik bir sistem içinde birden çok kökenden doğar. birincil kaynaklar şunları içerir:
- [FONT:0]Surface yansımaları[[Dönemli optik yüzeyler arayüz başına 4–8 olay ışığın% 10'unu yansıtabilir. Çok uygulama sistemlerinde, bu yansımalar bir araya gelir ve hayalet görüntüleri veya glare oluşturabilir.
- [FONT:0]Scattering from kirleticis[Dönetici: 1 ) – Toz, çizerler ve optik yüzeylerdeki mikroskobik kusurlar tüm yönlerde ışık saçıyor.
- [FONT:0] Mekanik yapılardan gelen içsel yansımalar [Döntgen: 1) Işık, lens kovanlarının iç duvarlarına vuran ışık, vaftizler veya dağlar optik yola geri dönebilir.
- [FONT:0]Diffraction from edges and apertures[[[Dönler ve apertures[Dönler)[[değiştir | kaynağı değiştir]
- [FONT:0]Dön aydınlatma[DÜDÜT:1) - Ortamlar veya dış kaynaklardan gelen ışık, görüş alanı dışında.
Instrument Performansı için eşitsizlikler
Stray ışığının etkileri özellikle yüksek çözünürlükte uygulamalardır. astronomik bir görüntülemede, Ay'dan ışık veya dağınık güneş ışığının çok zayıf emisyonu yıkayabilirsiniz. Lazer interferometride, şaşırtıcı yansımalar, parasitik etalon etkiler yaratır.In fluorescence mikrocopy, dağınık bir şekilde, çok daha zayıf bir sinyal emisyonu aşırı derecede azaltır.
Stray Light Suppression'daki Optik Kaplamaların Rolü
Optik kaplamalar ince filmlerdir - sadece on ila yüzlerce nanometre kalın - bu, ışık baskısı için kullanılan temel kaplama türleri veya kapsadığı yüzeyin absorptive özelliklerini değiştirir.Bu katmanlar içinde ışık dalgalarının müdahalesini tam olarak kontrol ederek, mühendisler istenmeyen yansımaları ve dağınık ışık tutabilmektedirler.
Anti-Reflective (AR) Kaplamalar
AR kaplamaları, hava ve cam arasındaki arayüzde yansımaları ortadan kaldırır (veya diğer substratlar). Tek katmanlı AR kaplama, tipik olarak magnezyum fluoride, tek boyutlu kamera lensleri ve mikroskop hedefleri gibi yüksek çözünürlük sistemleri üzerinde durulabilir. Örneğin, FLT:0).
Absorptive Kaplamalar
AR kaplamaları yansımayı önlerken, zaten dağınık olan ışık ortadan kaldırmazlar – aynı zamanda siyah kaplamalar olarak da adlandırılır –absorb olayı ışığı olarak adlandırılır ve ısıya dönüştürürler, daha fazla yansıma veya saçılma. Malzemeler, kara boya ile birleştirilmiş alüminyum, veya özel organik bileşikleri, cam kaplamaların iç yüzeylerine uygulanır.
Mekanik Bileşenler için Siyah Kaplamalar
Yüzeyleri absorbe etmek için birçok cihaz “karatılmış” mekanik bileşenler kullanıyor. Bu parçalar ya da bir dokulu yüzey (örneğin, teleskoplarda veya spektrometrelerde patlama veya kimyasal etching) takip ediyor, çünkü doku saçan ışık, herhangi bir ışık bir mekanik parçaya ulaşabiliyor.
Çok katmanlı ve Rugate Kaplamalar
Daha fazla talep edilen uygulamalar için, sınıflanmış-index katmanları ile çok katmanlı kaplamalar - bir lazer excitation kaynağından dolayı, sinyal dalgalarını aktarırken, sinüslü kaplamalar değiştirilebilir, derin bir şekilde kalıcı bir şekilde [Dönderin” reddedilme bandı oluşturmak, tasarımcılara dar bantlı bir ışık basmalarını sağlar.
Nanoyapılı Kaplamalar
Nanoteknolojideki son atılımlar, motheye yapısını taklit eden yüzeyler üretti - reaktif iyonlarla silikon üretilen, ultraviyole'den orta büyüklükteki kaplamalardan% 99.9'u aştı.
Stray Light Suppression için Anahtar Tasarım
Etkili bir kaplama sistemi tasarımı, optik performansı mekanik, çevresel ve maliyet kısıtlamaları ile dengelemek gerektirir. Aşağıdaki faktörler tasarım sürecine hükmedmektedir.
Wavelong specificity
Her optik enstrüman, tanımlanmış bir ⁇ bandı üzerinde çalışır. AR kaplamaları bu grup için optimize edilmelidir; görünür spektrum için tasarlanmış bir kaplama yakınlarda kötü performans gösterecektir. Conversely, 400 nm'den 1100 nm'ye kadar çalışan genişban kaplamalar, birçok bilimsel ve endüstriyel kamera için gerekli olan cihazlar için (örneğin, konfokal mikroskobu) kullanılabilir.
Aitin Yüzü
Yanma ve müdahale etkileri, yüzeyin hangi ışıkla vuracağına bağlıdır. Normal incir için optimize edilmiş bir AR kaplama (180) 45° veya 60°. Geniş bir agular alanı olan sistemlerde (örneğin, geniş alan teleskopları veya balık-gözlü lensler gibi) sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık incelenebilir.
Durability ve Çevre Direnişi
Optik kaplamalar, SiO2 ve TiO2 katmanlarını kullananlar gibi, ısıtılması, özellikle de yoğun kaplamalar için depolanırlar, kaplamalar MILC48497 standartlarına göre test edilir.In corrosive ortamlar, ek koruyucu overler (örneğin, silikon dioksit) eklenebilir.
Scattering Minimisation
Düşük bir kaplama bile, yüzeyi kaba veya pin dedevreli olup olmadığını ışık tutabilir. kaplamanın mikroroughness, düşük saç uygulamaları (örneğin, FLT gibi) için minimum düzeyde düzelme gerekir.
Gelişmiş Kaplama Teknolojileri ve Son Yenilik
Broadband ve Broad-Angle AR Kaplamaları
Atom tabakasının ayrıştırılması gibi modern ayrışma teknikleri, kaplamaların tam olarak kontrol edilen kalınlığı ve kompozisyonu ile üretilmesine izin verir. ALD-grown alüminyum oksit ve hafnium oksit yığınları elde edilebilir:0)% 0.5'den 1600 nm'ye kadar% 0,5 nm) 60°'ye kadar.Bu kaplamalar uydu gözlem ve drone bazlı hiperspectral görüntüleme için yol bulmaktır.
Black Silikon Kaplamaları
Siyah silikon, birden fazla içsel yansıma ile ışık tutan nanoyapılan bir yüzeydir.Seksik, güneş spektrumu üzerinde neredeyse tamamlanmış, ancak hava ve yaşlanmaya karşı dayanıklı hale getirilmesi gerekir. Araştırma grupları gelişmiştir.
Optik Cloaking ve Metamatery
Metamalzemeler - alt dalga uzunlu özelliklerle yapılandırın - elektromanyetik dalgalar üzerinde eşi benzeri görülmemiş bir kontrol.Dönetici emiciler, ince emme katmanlarına ışık tutabilir, yakınlık absorpsiyonuna ulaşır, büyük ölçüde deneysel, görünür dalga boyu metamalzeme kaplamaları, tek dalgalamalar gibi görünen ışıkların% 99.9'u kanıtlayabilir[Dönergeler için).
Uygulamaları Yüksek Ön Değerlendirme Araçlarının Uygulamaları
Teleskoplar ve astronomik Instruments
Büyük karasal teleskoplar (örneğin, Keck Gözlemevi, Çok Büyük Teleskop) Aeroglaze Z306 gibi siyah polithane boyaları ile kaplıdır.In space teleskopları için, kaplamalar, Zemax veya arka planlı ışıktan azami ve uyumlu olmalıdır.The baffle iç mekanları Aeroglaze Z306 gibi siyah poliurethane boyaları ile kaplıdır.
Mikroscopy ve Görüntüleme Sistemleri
Epifluorescence mikroskopları, AR kaplamaları, objektif lensler ve dichroic aynalar lazer eksasyon kirişlerini bastırırken, Multiband AR kaplamaları aynı anda birden çok florafora kullanılır[Dönder, PALM), tek bir stil foton bile son görüntüyü bulanıklaştırabilir; böylece GÜNCEL:0)Küresel kara kaplamalar iç mekanik parçalar üzerinde çalışır[FLT 1: 1 ).
Lazer Sistemleri ve Menüsü
Yüksek enerji lazerleri operatörleri ve optikleri korumak için ışık yakmanın dikkatli bir şekilde kontrol gerektirir. Lazer boşluğu aynalarında optik kaplamalar, lasing dalga boyun eğlendirici (daha fazla >99.99%) ve anti-reflective diğer dalga boyun eğlendiriciler baskıya bastırmak için tasarlanmıştır.[Dönder ve DAR, arkadan veya iç yansımalardan ışık, daha dar bant AR kaplamalar ve siyahlaşmış kirişler kombinasyonu kullanılarak bastırılır.
Interferometreler ve Gravitasyonal-Wave dedektörleri
Gelişmiş interferometreler, yerçekimi-yoğuk algılama için kullanılanlar gibi (LIGO, Virgo), en sıkı ışık gereksinimlerine sahiptir. Aynalar, elektrikli oda duvarları ve baffles ölçen çok katmanlılar ile kaplıdır.Aslında,% 99.999% 1 ppm.32 ile yapılan her türlü ışık, saçılış aynası ile absorbe edilir.
Future Trends and Challenges
Metasurfaces ve Tunable Kaplamalar
Sıvı kristalin esaslı kaplamalar bir gün yansıtıcı ve absorptif devletler arasında geçiş yapabilecek dinamik bir ayarlamaya izin verebilir. Ancak bu arada, aktif bileşenlerle metasurfaces (örneğin, VO2) söz kaplamaları gibi, yansımaz ve absorptive devletler arasında geçiş yapabilecektir.
Mid-Infrared ve Terahertz Bands için kaplama
Birçok yüksek çözünürlük spektroskopik enstrümanlar orta ölçekli (MIR) veya terahertz (THz) aralığında, geleneksel kaplamaların Almanya'daki çok katmanlı kaplamalar gibi daha az etkili olduğu, siyah- ⁇ kaplamalar, THz için adapte edilmiş ve metamalzemeler geliştirilmektedir.
Çevre sürdürülebilirliği
Kaplama depozisyon süreçleri genellikle enerji yoğun vakum odaları ve tehlikeli kimyasallar içerir (örneğin, kara silikon için silane). Biyo-taptif olmayan yapılara (daha az toksik öncüler kullanarak) ve uzun süreli kaplamalara yönelik olarak, birçok siyah kaplama karbon siyah veya nadir malzemelere güvenir; gelecekteki kaplamalar biyo-yapıcı yapılar (daha az toksik öncüler gibi) kullanarak biyo-gözlü kopyalar kullanabilir.
Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç
Stray ışık, yüksek çözünürlükte optik cihazın nihai performansını elde etmek için en ısrarlı engellerden biri olarak kalır. Optik kaplamalar, siyah- ⁇ yüzeylerinin yakın zamanda bastırılması için güçlü, çok yönlü bir şekilde beton absorbe edilmesi anlamına gelir - bu ince film teknolojileri, yüzeylerden gelen yansımaları ortadan kaldırarak, konut duvarlarına ya da filtrelemek, daha iyi olmayan yüksekliklere yol açıyor.
Mühendisler ve bilim adamları bu tür sistemleri tasarlar, kaplama uzmanları ile işbirliği yaparak ve doğrulanan tasarım yazılımının kullanılması yarı optik cihazların talep edilen özelliklerini karşılamak için gereklidir.