मेटलाइज्ड ऑप्टिकल विंडोज: प्रेसिजन ऑप्टिक्समधील अनसंग एनेबलर्स

अचूक ऑप्टिक्स आणि ऑप्टोइलेक्ट्रॉनिक सिस्टीममध्ये, वेगवेगळे घटक एक विशिष्ट भूमिका बजावतात, जटिल कार्ये पूर्ण करण्यासाठी एकत्र काम करतात. हे घटक वेगवेगळ्या प्रकारे तयार केले जात असल्याने, त्यांच्या पृष्ठभागावरील उपचार देखील बदलतात. मोठ्या प्रमाणात वापरल्या जाणाऱ्या घटकांमध्ये,ऑप्टिकल विंडोजअनेक प्रक्रिया प्रकारांमध्ये येतात. एक सोपा पण महत्त्वाचा उपसंच म्हणजेधातूयुक्त ऑप्टिकल विंडो— केवळ ऑप्टिकल मार्गाचा "द्वारपाल" नाही तर एक खरासक्षमकर्तासिस्टम कार्यक्षमता. चला जवळून पाहूया.

मेटलाइज्ड ऑप्टिकल विंडो म्हणजे काय - आणि ती मेटलाइज का करावी?

१) व्याख्या

सोप्या भाषेत सांगायचे तर, अधातूयुक्त ऑप्टिकल विंडोहा एक ऑप्टिकल घटक आहे ज्याच्या सब्सट्रेटमध्ये - सामान्यतः काच, फ्यूज्ड सिलिका, नीलमणी इ. - धातूचा पातळ थर (किंवा बहुस्तरीय) असतो (उदा., Cr, Au, Ag, Al, Ni) त्याच्या कडांवर किंवा बाष्पीभवन किंवा थुंकणे यासारख्या उच्च-परिशुद्धता व्हॅक्यूम प्रक्रियांद्वारे नियुक्त केलेल्या पृष्ठभागावर जमा होतो.

विस्तृत फिल्टरिंग वर्गीकरणानुसार, धातूच्या खिडक्या आहेतनाहीपारंपारिक "ऑप्टिकल फिल्टर". क्लासिक फिल्टर (उदा., बँडपास, लाँग-पास) हे प्रकाशाच्या स्पेक्ट्रममध्ये बदल करून विशिष्ट वर्णक्रमीय पट्ट्या निवडकपणे प्रसारित करण्यासाठी किंवा परावर्तित करण्यासाठी डिझाइन केलेले आहेत. एकऑप्टिकल विंडोयाउलट, प्रामुख्याने संरक्षणात्मक आहे. ते राखले पाहिजेउच्च प्रसारणप्रदान करताना विस्तृत बँडवर (उदा., VIS, IR, किंवा UV)पर्यावरणीय अलगाव आणि सीलिंग.

अधिक स्पष्टपणे सांगायचे तर, धातूची खिडकी म्हणजेविशेष उपवर्गऑप्टिकल विंडोची. त्याची विशिष्टता यात आहेधातूकरण, जे सामान्य विंडो देऊ शकत नाही अशा फंक्शन्सना अनुमती देते.

२) धातू का वापरावे? मुख्य उद्देश आणि फायदे

नाममात्र पारदर्शक घटकाला अपारदर्शक धातूने लेप करणे हे कदाचित परस्परविरोधी वाटेल, परंतु ते एक हुशार, उद्देशपूर्ण निवड आहे. धातूकरण सामान्यतः खालीलपैकी एक किंवा अधिक सक्षम करते:

(अ) इलेक्ट्रोमॅग्नेटिक इंटरफेरन्स (EMI) शिल्डिंग
अनेक इलेक्ट्रॉनिक आणि ऑप्टोइलेक्ट्रॉनिक प्रणालींमध्ये, संवेदनशील सेन्सर्स (उदा. CCD/CMOS) आणि लेसर बाह्य EMI ला असुरक्षित असतात - आणि ते स्वतः हस्तक्षेप देखील उत्सर्जित करू शकतात. खिडकीवरील एक सतत, वाहक धातूचा थर एकासारखे कार्य करू शकतोफॅराडे पिंजरा, अवांछित RF/EM फील्ड ब्लॉक करताना प्रकाश आत जाऊ देतो, ज्यामुळे डिव्हाइसची कार्यक्षमता स्थिर होते.

(ब) विद्युत कनेक्शन आणि ग्राउंडिंग
धातूचा थर वाहक असतो. त्यावर शिसे सोल्डर करून किंवा धातूच्या घराशी जोडून, ​​तुम्ही खिडकीच्या आतील बाजूस बसवलेल्या घटकांसाठी (उदा. हीटर, तापमान सेन्सर्स, इलेक्ट्रोड) विद्युत मार्ग तयार करू शकता किंवा स्थिरता कमी करण्यासाठी आणि शिल्डिंग वाढविण्यासाठी खिडकी जमिनीवर बांधू शकता.

(c) हर्मेटिक सीलिंग
हे एक कोनशिला वापरण्याचे प्रकरण आहे. ज्या उपकरणांना उच्च व्हॅक्यूम किंवा निष्क्रिय वातावरणाची आवश्यकता असते (उदा. लेसर ट्यूब, फोटोमल्टीप्लायर ट्यूब, एरोस्पेस सेन्सर), खिडकी एका धातूच्या पॅकेजशी जोडली पाहिजे ज्यामध्येकायमस्वरूपी, अत्यंत विश्वासार्ह सील. वापरणेब्रेझिंग, खिडकीचा धातूचा कडा धातूच्या आवरणाशी जोडला जातो जेणेकरून चिकट बंधनापेक्षा जास्त चांगले घट्टपणा प्राप्त होईल, ज्यामुळे दीर्घकालीन पर्यावरणीय स्थिरता सुनिश्चित होईल.

(ड) छिद्रे आणि मुखवटे
धातूकरणासाठी संपूर्ण पृष्ठभाग व्यापण्याची आवश्यकता नाही; ते नमुनेदार केले जाऊ शकते. तयार केलेला धातूचा मुखवटा (उदा., वर्तुळाकार किंवा चौरस) ठेवल्याने अचूकपणे परिभाषित होतेस्पष्ट छिद्र, भटक्या प्रकाशाला अवरोधित करते आणि SNR आणि प्रतिमा गुणवत्ता सुधारते.

जिथे धातूच्या खिडक्या वापरल्या जातात

या क्षमतांमुळे, जिथे वातावरणाची मागणी असते तिथे धातूच्या खिडक्या मोठ्या प्रमाणात वापरल्या जातात:

• संरक्षण आणि अवकाश:क्षेपणास्त्र शोधक, उपग्रह पेलोड, एअरबोर्न आयआर सिस्टम - जिथे कंपन, थर्मल एक्सट्रीम आणि मजबूत ईएमआय हे सर्वसामान्य प्रमाण आहे. मेटलायझेशनमुळे संरक्षण, सीलिंग आणि शिल्डिंग मिळते.

• उच्च दर्जाचे औद्योगिक आणि संशोधन:उच्च-शक्तीचे लेसर, कण शोधक, व्हॅक्यूम व्ह्यूपोर्ट, क्रायोस्टॅट्स - असे अनुप्रयोग जे मजबूत व्हॅक्यूम अखंडता, रेडिएशन सहनशीलता आणि विश्वासार्ह विद्युत इंटरफेसची आवश्यकता करतात.

• वैद्यकीय आणि जीवशास्त्र:एकात्मिक लेसर असलेली उपकरणे (उदा., फ्लो सायटोमीटर) जी बीम बाहेर सोडताना लेसर पोकळी सील करतात.

• संप्रेषण आणि संवेदना:सिग्नल शुद्धतेसाठी EMI शिल्डिंगचा फायदा घेणारे फायबर-ऑप्टिक मॉड्यूल आणि गॅस सेन्सर.

प्रमुख वैशिष्ट्ये आणि निवड निकष

मेटलाइज्ड ऑप्टिकल विंडो निर्दिष्ट करताना किंवा त्यांचे मूल्यांकन करताना, यावर लक्ष केंद्रित करा:

1. सब्सट्रेट मटेरियल- ऑप्टिकल आणि भौतिक कामगिरी निश्चित करते:

• BK7/K9 ग्लास:किफायतशीर; दृश्यमानतेला अनुकूल.

• फ्यूज्ड सिलिका:UV ते NIR पर्यंत उच्च प्रसारण; कमी CTE आणि उत्कृष्ट स्थिरता.

• नीलम:अत्यंत कठीण, ओरखडे-प्रतिरोधक, उच्च तापमानात वापरण्यास सक्षम; कठोर वातावरणात व्यापक UV-मध्य-IR उपयुक्तता.

• Si/Ge:प्रामुख्याने आयआर बँडसाठी.

2. साफ छिद्र (CA)- हा प्रदेश ऑप्टिकल स्पेक्स पूर्ण करेल याची हमी देतो. धातूयुक्त क्षेत्रे सामान्यतः CA च्या बाहेर (आणि त्यापेक्षा मोठी) असतात.

3. धातूकरण प्रकार आणि जाडी–

• Crबहुतेकदा प्रकाश-अवरोधक छिद्रांसाठी आणि आसंजन/ब्रेझिंग बेस म्हणून वापरले जाते.

• Auसोल्डरिंग/ब्रेझिंगसाठी उच्च चालकता आणि ऑक्सिडेशन प्रतिरोध प्रदान करते.
  सामान्य जाडी: दहा ते शेकडो नॅनोमीटर, कार्यानुसार तयार केलेली.

4. संसर्ग– लक्ष्य बँडपेक्षा जास्त क्षमतेची टक्केवारी (λ₁–λ₂). उच्च-कार्यक्षमता असलेल्या विंडो ओलांडू शकतात९९%डिझाइन बँडमध्ये (स्पष्ट छिद्रावर योग्य AR कोटिंग्जसह).

5. हर्मेटिसिटी- ब्रेझ्ड खिडक्यांसाठी महत्त्वाचे; सामान्यतः हेलियम गळती चाचणीद्वारे सत्यापित केले जाते, ज्यात कडक गळती दर असतात जसे की< १ × १०⁻⁸ सीसी/सेकंद(atm He).

6. ब्रेझिंग सुसंगतता– धातूचा स्टॅक ओला झाला पाहिजे आणि निवडलेल्या फिलरशी (उदा., AuSn, AgCu eutectic) चांगले जोडलेले असले पाहिजे आणि थर्मल सायकलिंग आणि यांत्रिक ताण सहन करू शकेल.

7. पृष्ठभागाची गुणवत्ता– स्क्रॅच-डिग (उदा.,६०-४०किंवा चांगले); लहान संख्या कमी/हलके दोष दर्शवितात.

8. पृष्ठभागाची आकृती- सपाटपणा विचलन, सामान्यतः दिलेल्या तरंगलांबीवर लाटांमध्ये निर्दिष्ट केले जाते (उदा.,λ/४, λ/१० @ ६३२.८ नॅनोमीटर); लहान मूल्यांचा अर्थ चांगला सपाटपणा असतो.

तळ ओळ

धातूयुक्त ऑप्टिकल खिडक्या यांच्या जोडणीवर बसतातऑप्टिकल कामगिरीआणियांत्रिक/विद्युत कार्यक्षमता. ते केवळ प्रसारणापलीकडे जातात, म्हणून काम करतातसंरक्षक अडथळे, ईएमआय शील्ड, हर्मेटिक इंटरफेस आणि इलेक्ट्रिकल ब्रिज. योग्य उपाय निवडण्यासाठी सिस्टम-स्तरीय व्यापार अभ्यास आवश्यक आहे: तुम्हाला चालकता आवश्यक आहे का? ब्रेझ्ड हर्मेटिसिटी? ऑपरेटिंग बँड काय आहे? पर्यावरणीय भार किती गंभीर आहेत? उत्तरे सब्सट्रेट, मेटॅलायझेशन स्टॅक आणि प्रक्रिया मार्गाची निवड चालवतात.

हे नेमके हेच संयोजन आहेसूक्ष्म-प्रमाणात अचूकता(इंजिनिअर्ड मेटल फिल्म्सचे दहा नॅनोमीटर) आणिमॅक्रो-स्केल मजबूती(दाबातील फरक आणि क्रूर थर्मल स्विंग्स असूनही) जे मेटलाइज्ड ऑप्टिकल विंडोजला अपरिहार्य बनवते"सुपर विंडो"—नाजूक ऑप्टिकल डोमेनला वास्तविक जगाच्या सर्वात कठीण परिस्थितीशी जोडणे.