Проектирование оптических окон — как выбрать материалы для «глаз» оптоэлектронных устройств?

I. Материалы для окон: замена сапфира, германия и плавленого кремнезема

Оптоэлектронные устройства должны «видеть» внешний мир, однако герметичный корпус не может просто иметь в себе отверстие — ответом является оптическое окно: закройте отверстие прозрачным материалом, чтобы свет проходил сквозь него, а газы не могли проникнуть внутрь. Каждый из трех основных оконных материалов имеет свою территорию:

Сапфир — твердость уступает только алмазу, диапазон пропускания 0,15–5,5 мкм (ультрафиолетовый до среднего инфракрасного диапазона), устойчив к царапинам и нагреву. Выбор по умолчанию для лазерной упаковки.

Германий — диапазон передачи 2–14 мкм, основа для среднего и дальнего инфракрасного диапазона, а также стандарт для инфракрасных детекторов и датчиков газа. Непрозрачен для видимого света — невооруженным глазом он выглядит как «черное зеркало».

Плавленый кварц — выдающиеся результаты в диапазоне от ультрафиолета до ближнего инфракрасного диапазона с превосходной оптической однородностью, идеально подходит для прецизионных оптических измерений.

II. Конфигурации окон: плоские, сферические и наклонные окна.

После выбора материала наступает очередь конструкции — конфигурация окна определяет оптические характеристики:

Плоское окно — самое простое; свет проходит прямо, не меняя оптического пути, используемого в детекторных корпусах. Корпус трубы с плоским окном H:6.1 TO39 от Xuri имеет именно такую ​​конструкцию.

Шаровое окно — выполняет функцию линзы, фокусируя луч и улучшая связь, устраняя при этом внешние линзы; распространенная форма крышки ТО. Крышка шарового окна Xuri TO56-φ1,5 имеет именно такую ​​конструкцию.

Наклонное окно — окно наклонено под углом (обычно 8 °), чтобы не дать лазеру повторить свой путь и создать оптическую обратную связь; используется для высокоскоростных лазеров. Наклонное окно TO46 от Xuri имеет именно такую ​​конструкцию.

Окно герметизировано к металлическому корпусу с помощью технологии GTMS — прозрачность, герметичность и механическая прочность — все в одном; Именно в этом заключается технический барьер оптических оконных изделий.

[Следующий эпизод] В следующий раз: экскурсия по семейству пакетов ТО — от ТО5 до ТО56, какова история размеров?

[Глоссарий]

1. Сапфир : монокристаллический оксид алюминия, твердость по шкале Мооса 9, диапазон пропускания 0,15–5,5 мкм; первый выбор для высококачественных оптических окон

2. Германиевое окно : инфракрасный оптический материал с диапазоном пропускания 2–14 мкм; стандарт для упаковки инфракрасного детектора

3. Оптическая обратная связь : явление, когда лазерный свет возвращается по своему первоначальному пути в резонансную полость и дестабилизирует выходной сигнал лазера.

4. Пропускание : отношение интенсивности проходящего света к интенсивности падающего света; основной показатель оптического окна