УФ-зеркала: отражение будущего оптических систем

Автор: Брайан Нг – менеджер по маркетингу

Редактор: Цюй Инли – директор по исследованиям и разработкам

1. Понимание УФ-зеркал

Оптические зеркала имеют отражающие поверхности, способные отражать свет, и обычно используются для складывания или компактирования оптической системы. Ультрафиолетовые зеркала — это специализированные зеркала, предназначенные для отражения ультрафиолетового (УФ) света. Эти типы зеркал широко используются в различных областях, таких как медицинская визуализация, производство полупроводников, флуоресцентная микроскопия и даже астрономия.

УФ-зеркала требуют выбора определенных материалов и покрытий. Различные применения отражательной способности зеркал УФ-излучения различаются на разных длинах волн из-за комбинации факторов, таких как материал подложки, толщина и состав покрытий, а также угол падения. Понимание и оценка того, как эти факторы влияют на свойства УФ-излучения, имеют решающее значение для проектирования зеркал для конкретных применений.

2. Применение УФ-зеркал.

2.1 Медицинская промышленность

УФ-зеркала имеют широкую сферу применения в медицинской сфере. В медицинской визуализации существуют различные методы визуализации, такие как флуоресцентная микроскопия, основанные на УФ-флуоресценции. Это улучшает визуализацию конкретных биологических маркеров и помогает в диагностике заболеваний. Другие области применения таких зеркал включают УФ-стерилизацию медицинского оборудования и отверждение стоматологических материалов в стоматологии.

2.2 Производство полупроводников

Полупроводниковая промышленность использует УФ-зеркала в процессах фотолитографии, что является важным шагом в производстве интегральных схем. УФ-зеркала используются для точного формирования рисунка кремниевых чипов путем направления и фокусировки ультрафиолетового света на полупроводниковые пластины, покрытые фоторезистом. Это обеспечивает производство меньших по размеру и более эффективных электронных компонентов.

2.3 Лазерные системы

В различных системах УФ-лазера используются УФ-зеркала для управления УФ-светом. Эти лазеры варьируются от относительно маломощных лазеров, используемых в хирургии LASIK, до лазеров гораздо большей мощности, используемых в сфере безопасности. В зависимости от мощности и частоты лазера для таких применений могут потребоваться специальные УФ-зеркала. Например, для более мощного лазера может потребоваться зеркало, которое имеет более высокую термостойкость и может быстро рассеивать тепло, в то время как зеркало, используемое в более точных приложениях, таких как хирургия глаза LASIK, потребует более высокого качества поверхности.

3. Типы УФ-зеркал

Различные типы УФ-зеркал можно отличить по составляющим их материалам и производственным процессам. Наиболее распространенными УФ-зеркалами являются диэлектрические зеркала или зеркала с металлическим покрытием. УФ-зеркала также могут различаться по области применения, для которой они предназначены. Часто это индивидуальные версии диэлектрических зеркал и зеркал с металлическим покрытием с различными подложками, покрытиями, толщиной и производственными процессами. Некоторые часто используемые типы зеркал — это зеркала с лазерной линией и сверхбыстрые зеркала.

3.1. Широкополосные диэлектрические зеркала.

Материал: BK7 или плавленый кремнезем
Допуск измерения: + 0.0 / -0.2mm
Допуск толщины:  ±0.2 мм 
Качество поверхности: 20/10 SD
Чистая диафрагма: > 90%
Отражающая: > 99%
Угол падения: 45°
плоскостности: <λ / 10 @ 632.8 нм на диапазон 25 мм
Фаска: Защитный <0.5 мм x 45 °
Покрытие: Диэлектрический HR
Порог повреждения: > 5 Дж / см², 20 нс, 20 Гц, @ 1064 нм

Технические характеристики 1: Wavelength Opto-Electronic Широкополосные диэлектрические зеркала

Широкополосные диэлектрические зеркала предназначены для обеспечения высокой отражательной способности в широком диапазоне длин волн электромагнитного спектра. В отличие от обычных зеркал, оптимизированных для отражения на заданной длине волны или в узком спектральном диапазоне, широкополосные диэлектрические зеркала предназначены для эффективного отражения света в широком диапазоне частот, включая ультрафиолетовый, видимый и инфракрасный (ИК) диапазоны.

Эти зеркала изготавливаются путем нанесения на подложку нескольких диэлектрических материалов с разными показателями преломления. Расположение и толщина этих материалов создают интерференционные эффекты, которые увеличивают отражательную способность зеркала в широком спектре. Это дает возможность настраивать зеркало в зависимости от конкретных применений и потребностей. Они более прочны и устойчивы к воздействию окружающей среды, чем зеркала с металлическим покрытием. Однако производственный процесс не так прост, что делает его более дорогостоящим продуктом по сравнению с его металлизированным аналогом.

3.2 Зеркала с металлическим покрытием

Материал: BK7 или плавленый кремнезем
Допуск измерения: + 0.0 / -0.2mm
Допуск толщины:  ±0.2 мм 
Качество поверхности: 20/10 SD
Чистая диафрагма: > 90%
Угол падения: 45°
плоскостности:  <λ / 10 @ 632.8 нм
Защищенный алюминий: Ravg> 90% @ 400 нм-2 мкм
Защищенное серебро: Rсредний> 97% @ 400 нм - 2 мкм
Порог повреждения: > 1 Дж / см², 20 нс, 20 Гц, @ 1064 нм

Технические характеристики 2: Wavelength Opto-Electronic Широкополосные металлические зеркала

Зеркала с металлическим покрытием для УФ-излучения изготавливаются путем нанесения тонкого слоя металлической пленки из алюминия или серебра на подходящую подложку с использованием различных методов, таких как физическое осаждение из паровой фазы (PVD) или химическое осаждение из паровой фазы (CVD). Алюминий и серебро — два распространенных металла, используемых для покрытий таких зеркал. Зеркала с алюминиевым покрытием экономически выгодны и широко используются в УФ-приложениях, поскольку обладают превосходной отражательной способностью. Однако алюминиевые покрытия со временем могут подвергаться окислению, что может повлиять на их отражательные свойства. Такие зеркала требуют частого технического обслуживания и мер предосторожности для сохранения их отражательной способности.

УФ-зеркала также могут различаться по области применения, для которой они предназначены. Часто это индивидуальные версии диэлектрических зеркал и зеркал с металлическим покрытием с различными подложками, покрытиями, толщиной и производственными процессами. Некоторые часто используемые типы зеркал — это зеркала с лазерной линией и сверхбыстрые зеркала.

3.3 Зеркала лазерной линии

Материал подложки: N-BK7 и плавленый кремнезем
Допуск измерения: + 0.0 / -0.25mm
Допуск толщины:  ±0.25 мм 
Качество поверхности: 10/5 SD
Чистая диафрагма: > 90%
Отражающая: > 99% при 45 °
Угол падения: 0-45 °
плоскостности: <λ / 10 @ 632.8 нм
Дисперсия групповой задержки: <30fs² (для s- и p-поляризованного света)
Покрытие: HR @ 350-400 нм / 510-580 нм / 950-1150 нм
Порог повреждения при 20 нс, 20 Гц: 20 Дж / см² для 1064 нм / 15 Дж / см² для 532 нм / 10 Дж / см² для 355 нм

Технические характеристики 3: Wavelength Opto-Electronic Зеркала с лазерной линией

Лазерные линейные зеркала идеально подходят для применений, требующих отражения или перенаправления лазерных лучей, особенно в таких задачах, как управление направлением луча или его свертывание. Эти зеркала разработаны с учетом более высоких порогов повреждения для мощных лазеров. Такие зеркала обычно используются в неодимовых YAG-лазерах, но могут быть также адаптированы для лазеров в УФ-спектре.

3.4 Сверхбыстрые зеркала

Материал: Плавленый кремнезем
Допуск измерения: + 0.0 / -0.2mm
Допуск толщины:  ±0.2 мм 
Качество поверхности: 20/10 SD
Чистая диафрагма: > 80%
Отражающая: > 99%
Угол падения: 45°
плоскостности: <λ / 10 @ 632.8 нм
Дисперсия групповой задержки: <30fs² (для s- и p-поляризованного света)
Покрытие: HR
Порог повреждения: > 100 мДж / см² при 800 нм, 50 фс, 50 ​​Гц

Технические характеристики 4: Wavelength Opto-Electronic Сверхбыстрые зеркала

Сверхбыстрые зеркала предназначены для работы со сверхбыстрыми лазерами. Это лазеры, излучающие сверхкороткие импульсы, то есть световые импульсы длительностью в фемтосекунды или пикосекунды. Такие зеркала обладают высоким порогом повреждения и низкой групповой дисперсионной задержкой (ГДЗ). ГДЗ — это показатель того, насколько различные частоты внутри импульса задерживаются относительно друг друга. Зеркало с низкой ГДЗ крайне важно, когда управление временными характеристиками сверхкоротких лазерных импульсов имеет решающее значение.

График, показанный выше, относится к сверхбыстрому зеркалу из плавленого кварца. Как показано, зеркало имеет GDD менее 30 фс² (для света с s и p-поляризацией), между 370 и 420 нм. Это свойство делает такие зеркала очень полезными в таких областях, как спектроскопия, обработка материалов и медицинская промышленность.

4. Ищете надежного поставщика УФ-зеркал?

Благодаря нашему современному оборудованию и богатому опыту, Wavelength Opto-Electronic проектирует и производит качество оптические зеркала включая УФ-зеркала различной геометрии и вариантов покрытия. Хотя готовые решения легко доступны (как показано в таблицах продуктов выше), мы также можем настроить В УФ-зеркалах от стандартных до высокоточных спецификаций используются различные оптические материалы: от стекла, хрусталя до металла.