Uinneagan Optaigeach Meatailte: Na Comasaichean Neo-aithnichte ann an Optaig Mionaideach

Ann an siostaman optaigeach mionaideach agus optoelectronic, bidh diofar phàirtean a’ cluich pàirt shònraichte, ag obair còmhla gus gnìomhan iom-fhillte a choileanadh. Leis gu bheil na pàirtean seo air an dèanamh ann an diofar dhòighean, tha an làimhseachadh uachdar aca cuideachd eadar-dhealaichte. Am measg nan eileamaidean a thathas a’ cleachdadh gu farsaing,uinneagan optaigeachthig iad ann an iomadh caochladh phròiseas. Is e fo-sheata a tha coltach ri sìmplidh ach deatamach anuinneag optigeach meatailteach—chan e a-mhàin “geàrd-dorais” na slighe optaigeach, ach cuideachd fìorcomasaichede ghnìomhachd an t-siostaim. Bheir sinn sùil nas mionaidiche air.

Dè a th’ ann an uinneag optigeach meatailteach—agus carson a bu chòir a meatailteachadh?

1) Mìneachadh

Gu sìmplidh, auinneag optigeach meatailteachna phàirt optaigeach aig a bheil an t-substrate aige - mar as trice glainne, silica leaghte, sapphire, msaa. - le sreath tana (no ioma-fhilleadh) de mheatailt (me, Cr, Au, Ag, Al, Ni) air a thasgadh air na h-oirean aige no air raointean uachdar ainmichte tro phròiseasan falamh àrd-chruinneas leithid falmhachadh no sputtering.

Bho tacsonamaidh sìolaidh farsaing, tha uinneagan meatailteachchan eil“criathragan optaigeach” traidiseanta. Tha criathragan clasaigeach (me, bandpass, long-pass) air an dealbhadh gus còmhlain speactram sònraichte a thar-chuir no a nochdadh gu roghnach, ag atharrachadh speactram an t-solais.uinneag optaigeach, air an làimh eile, tha e gu sònraichte dìonach. Feumaidh e cumail suastar-chur àrdthairis air còmhlan farsaing (me, VIS, IR, no UV) fhad ‘s a tha iad a’ toirt seachadaonaranachd àrainneachdail agus seulachadh.

Nas mionaidiche, is e uinneag meatailteach a th’ annfo-chlas sònraichteden uinneig optaigeach. Tha a cho-sheirm anns anmeatailteachadh, a bheir seachad gnìomhan nach urrainn do uinneag àbhaisteach a thoirt seachad.

2) Carson a bu chòir meatailteachadh? Prìomh adhbharan agus buannachdan

Dh’ fhaodadh e a bhith coltach ri rudeigin mì-thuigseach còmhdach meatailt neo-shoilleir air pàirt a tha gu ìre mhòr follaiseach, ach ’s e roghainn glic, adhbharach a th’ ann. Mar as trice, bidh meatailteachadh a’ comasachadh aon no barrachd de na leanas:

(a) Dìon bho eadar-theachd electromagnetic (EMI)
Ann am mòran shiostaman dealanach is optoelectronic, tha mothachairean mothachail (me, CCD/CMOS) agus leusairean so-leònte ri EMI bhon taobh a-muigh—agus faodaidh iad bacadh a leigeil a-mach iad fhèin cuideachd. Faodaidh sreath meatailt leantainneach, giùlaineach air an uinneig a bhith ag obair mar…Cèidse Faraday, a’ leigeil solas troimhe agus a’ bacadh raointean RF/EM nach eilear ag iarraidh, agus mar sin a’ daingneachadh coileanadh an inneil.

(b) Ceangal dealain agus talamhachadh
Tha an còmhdach meatailteach giùlaineach. Le bhith a’ tàthadh uèir ris no ga cheangal ri taigheadas meatailt, faodaidh tu slighean dealain a chruthachadh airson eileamaidean a tha air an cur air taobh a-staigh na h-uinneige (me, teasadairean, mothachairean teòthachd, electrodan) no an uinneag a cheangal ris an talamh gus statach a sgaoileadh agus dìon a neartachadh.

(c) Seulachadh hermetigeach
Seo cùis-chleachdaidh bun-stèidh. Ann an innealan a dh’ fheumas falamh àrd no àile neo-ghnìomhach (me, tiùban laser, tiùban foto-iomadachaidh, mothachairean fànais), feumar an uinneag a cheangal ri pasgan meatailt leròn maireannach, fìor earbsachA’ cleachdadhbrùthadh, tha oir meatailteach na h-uinneige ceangailte ris an taigheadas meatailt gus dìon-adhair fada nas fheàrr fhaighinn na ceangal greamach, a’ dèanamh cinnteach à seasmhachd àrainneachdail fad-ùine.

(d) Fosglaidhean agus masgaichean
Chan fheum meatailteachd an uachdar gu lèir a chòmhdach; faodar a phàtranachadh. Bidh masg meatailt sònraichte (me, cruinn no ceàrnagach) a’ mìneachadh gu mionaideach anfosgladh soilleir, a’ cur bacadh air solas air seachran, agus a’ leasachadh SNR agus càileachd ìomhaigh.

Càite an tèid uinneagan meatailteach a chleachdadh

Taing dha na comasan sin, tha uinneagan meatailteach air an cleachdadh gu farsaing ge bith càite a bheil àrainneachdan dùbhlanach:

• Dìon & fànais-adhair:Luchd-siridh urchraichean, luchdan saideal, siostaman infridhearg adhair—far a bheil crith, teòthachd anabarrach, agus EMI làidir àbhaisteach. Bheir meatailteachd dìon, seulachadh, agus sgiath.

• Gnìomhachas is rannsachadh àrd-inbhe:leusairean àrd-chumhachd, lorgairean mìrean, puirt-seallaidh falamh, criostatan—aplacaidean a dh’ fheumas ionracas falamh làidir, fulangas rèididheachd, agus eadar-aghaidhean dealain earbsach.

• Saidheansan meidigeach is beatha:ionnstramaidean le leusairean amalaichte (me, cytometers sruthadh) a dh'fheumas cuas an leusair a dhùnadh fhad 's a leigeas iad a' ghath a-mach.

• Conaltradh & mothachadh:modalan snàithleach-optaigeach agus mothachairean gas a gheibh buannachd bho dhìon EMI airson purrachd chomharran.

Prìomh shònrachaidhean agus slatan-tomhais taghaidh

Nuair a bhios tu a’ sònrachadh no a’ measadh uinneagan optigeach meatailteach, cuir fòcas air:

1. Stuth fo-strat– A’ dearbhadh coileanadh optaigeach is corporra:

• Glainne BK7/K9:eaconamach; freagarrach don rud a tha ri fhaicinn.

• Silica leaghte:tar-chur àrd bho UV gu NIR; CTE ìosal agus seasmhachd sàr-mhath.

• Safair:air leth cruaidh, an aghaidh sgrìoban, comasach air teòthachd àrd; goireasachd farsaing UV–meadhan-IR ann an àrainneachdan garbh.

• Si/ge:sa mhòr-chuid airson còmhlain IR.

2. Fosgladh soilleir (CA)– An roinn a tha cinnteach a choinnicheas ri sònrachaidhean optaigeach. Mar as trice bidh raointean meatailteach taobh a-muigh (agus nas motha na) an CA.

3. Seòrsa & tighead meatailteachaidh–

• Crair a chleachdadh gu tric airson fosglaidhean a tha a’ bacadh solas agus mar bhunait greamachaidh/bràisidh.

• Aua’ toirt seachad seoltachd àrd agus strì an aghaidh ocsaididh airson tàthadh/brùthadh.
  Tiughasan àbhaisteach: deichean gu ceudan de nanomeatairean, air an dèanamh freagarrach airson gnìomh.

4. Tar-chur– Ceudad tro-chur thairis air a’ chòmhlan targaid (λ₁–λ₂). Faodaidh uinneagan àrd-choileanaidh a bhith nas àirde na99%taobh a-staigh a’ chòmhlain dealbhaidh (le còmhdach AR iomchaidh air an fhosgladh shoilleir).

5. Hermeticeachd– Deatamach airson uinneagan bràiste; mar as trice air a dhearbhadh tro dheuchainn aodion helium, le ìrean aodion teann leithid< 1 × 10⁻⁸ cc/s(aig a' cheann thall).

6. Co-chòrdalachd bràisidh– Feumaidh an cruach meatailt a bhith fliuch agus a’ ceangal gu math ri lìonaidhean taghte (me, AuSn, AgCu eutectic) agus seasamh an aghaidh rothaireachd teirmeach agus cuideam meacanaigeach.

7. Càileachd uachdar– Sgrìob-chladhaich (m.e.,60-40no nas fheàrr); tha àireamhan nas lugha a’ comharrachadh nas lugha de lochdan/easbhaidhean nas aotroime.

8. Figear uachdar– Claonadh rèidh, mar as trice air a shònrachadh ann an tonnan aig tonn-fhaid sònraichte (m.e.,λ/4, λ/10 @ 632.8 nm); tha luachan nas lugha a’ ciallachadh rèidhleanachd nas fheàrr.

Bun-loidhne

Tha uinneagan optigeach meatailteach nan suidhe aig ceangalcoileanadh optaigeachagusgnìomhachd meacanaigeach/dealainTha iad a’ dol nas fhaide na dìreach tar-chur, a’ frithealadh marbacaidhean dìon, sgiathan EMI, eadar-aghaidhean hermetic, agus drochaidean dealainFeumaidh sgrùdadh malairt aig ìre an t-siostaim a bhith ann gus an fhuasgladh cheart a thaghadh: A bheil feum agad air seoltachd? Teas-dhìonachd bràiste? Dè an còmhlan obrachaidh? Dè cho dona 'sa tha luchdan àrainneachdail? Bidh na freagairtean a' stiùireadh taghadh an t-substrate, cruach meatailteachd, agus slighe giullachd.

’S e seo dìreach an cothlamadh seo demionaideachd air sgèile bheag(deichean de nanomeatairean de fhilmichean meatailt innleadaichte) agusneart macro-sgèile(a’ seasamh an aghaidh eadar-dhealachaidhean cuideam agus gluasadan teirmeach brùideil) a tha a’ dèanamh uinneagan optigeach meatailteach riatanach“uinneag mhòr”—a’ ceangal an raoin optaigeach fìnealta ris na suidheachaidhean as cruaidhe san t-saoghal fhìor.