UV zrkadlá: Odrážajú budúcnosť optických systémov

Autor: Bryan Ng – marketingový manažér

Strih: Qu Yingli – riaditeľ výskumu a vývoja

1. Pochopenie UV zrkadiel

Optické zrkadlá majú reflexné povrchy, ktoré dokážu odrážať svetlo a zvyčajne sa používajú na skladanie alebo stlačenie optického systému. UV zrkadlá sú špecializované zrkadlá vyrobené na odrážanie ultrafialového (UV) svetla. Tieto typy zrkadiel sa bežne používajú v rôznych aplikáciách, ako je lekárske zobrazovanie, výroba polovodičov, fluorescenčná mikroskopia a dokonca aj astronómia.

UV zrkadlá vyžadujú výber špecifických materiálov a náterov. Rôzne aplikácie UV odrazivosti zrkadiel sa líšia pri rôznych vlnových dĺžkach v dôsledku kombinácie faktorov, ako je materiál substrátu, hrúbka a zloženie povlakov a uhol dopadu. Pochopenie a posúdenie toho, ako tieto faktory ovplyvňujú vlastnosti UV svetla, je rozhodujúce pre navrhovanie zrkadiel pre konkrétne aplikácie.

2. Aplikácie UV zrkadiel

2.1 Lekársky priemysel

UV zrkadlá majú široké uplatnenie v lekárskej oblasti. V medicínskom zobrazovaní existujú rôzne zobrazovacie techniky, ako je fluorescenčná mikroskopia, ktoré sa spoliehajú na UV fluorescenciu. To zlepšuje vizualizáciu špecifických biologických markerov a pomáha pri diagnostike chorôb. Iné použitia takýchto zrkadiel zahŕňajú UV sterilizáciu lekárskeho vybavenia a vytvrdzovanie dentálnych materiálov v zubnom lekárstve.

2.2 Výroba polovodičov

Polovodičový priemysel sa pri fotolitografických procesoch spolieha na UV zrkadlá, čo je zásadný krok pri výrobe integrovaných obvodov. UV zrkadlá sa používajú na presné vzorovanie kremíkových čipov smerovaním a zaostrovaním ultrafialového svetla na polovodičové doštičky potiahnuté fotorezistom. To zabezpečuje výrobu menších a efektívnejších elektronických súčiastok.

2.3 Laserové systémy

Rôzne UV laserové systémy využívajú UV zrkadlá na riadenie UV svetla. Tieto lasery siahajú od laserov s relatívne nízkym výkonom používaných v chirurgii LASIK až po lasery s oveľa vyšším výkonom používané v oblasti bezpečnosti. V závislosti od výkonu a frekvencie lasera môžu byť pre takéto aplikácie potrebné špecializované UV zrkadlá. Napríklad laser s vyšším výkonom môže vyžadovať zrkadlo, ktoré má vyššiu tepelnú toleranciu a dokáže teplo rýchlo rozptýliť, zatiaľ čo zrkadlo používané v presnejších aplikáciách, ako je očná chirurgia LASIK, by vyžadovalo vyššiu kvalitu povrchu.

3. Typy UV zrkadiel

Rôzne typy UV zrkadiel je možné odlíšiť podľa ich základných materiálov a výrobných procesov. Najbežnejšie UV zrkadlá sú dielektrické zrkadlá alebo zrkadlá s kovovým povrchom. UV zrkadlá sa môžu odlišovať aj aplikáciou, na ktorú sú určené. Často ide o prispôsobené verzie dielektrických zrkadiel a zrkadiel s kovovým povlakom s rôznymi substrátmi, povlakmi, hrúbkami a výrobnými procesmi. Niektoré bežne používané typy zrkadiel sú laserové zrkadlá a ultrarýchle zrkadlá.

3.1 Širokopásmové dielektrické zrkadlá

materiál: BK7 alebo tavený oxid kremičitý
Tolerancia rozmerov: + 0.0 / -0.2mm
Tolerancia hrúbky: ± 0.2mm
Kvalita povrchu: 20/10 SD
Jasná clona: > 90%
Odrazivosť: > 99%
Uhol dopadu: 45 °
Rovinnosť: < λ/10 @ 632.8 nm na rozsah 25 mm
skosenie: Ochranný <0.5mm x 45°
povlak: Dielektrické HR
Hranica poškodenia: >5J/cm², 20ns, 20Hz, @1064nm

Špecifikácie 1: Wavelength Opto-Electronic Širokopásmové dielektrické zrkadlá

Širokopásmové dielektrické zrkadlá sú navrhnuté tak, aby vykazovali vysokú odrazivosť v širokom rozsahu vlnových dĺžok v rámci elektromagnetického spektra. Na rozdiel od konvenčných zrkadiel, ktoré sú optimalizované pre odraz pri danej vlnovej dĺžke alebo v úzkom spektrálnom pásme, sú širokopásmové dielektrické zrkadlá navrhnuté tak, aby efektívne odrážali svetlo v širokom rozsahu frekvencií vrátane UV, viditeľného a infračerveného (IR) žiarenia.

Tieto zrkadlá sa vyrábajú ukladaním viacerých dielektrických materiálov s rôznymi indexmi lomu na substrát. Usporiadanie a hrúbka týchto materiálov vytvára interferenčné efekty, ktoré zvyšujú odrazivosť zrkadla v širokom spektre. To umožňuje prispôsobiť zrkadlo v závislosti od konkrétnych aplikácií a potrieb. Sú robustnejšie a odolnejšie voči vplyvom prostredia ako zrkadlá s kovovým povrchom. Výrobný proces však nie je taký jednoduchý, čo z neho robí nákladnejší produkt vo výrobe v porovnaní s jeho pokovovaným náprotivkom.

3.2 Kovové zrkadlá

materiál: BK7 alebo tavený oxid kremičitý
Tolerancia rozmerov: + 0.0 / -0.2mm
Tolerancia hrúbky: ± 0.2mm
Kvalita povrchu: 20/10 SD
Jasná clona: > 90%
Uhol dopadu: 45 °
Rovinnosť:  < λ/10 @ 632.8 nm
Chránený hliník: Ravg > 90 % @ 400 nm-2 um
Chránené striebro: Ravg>97 % @ 400 nm-2 um
Hranica poškodenia: >1 J/cm², 20ns, 20Hz, @1064nm

Špecifikácie 2: Wavelength Opto-Electronic Širokopásmové kovové zrkadlá

Kovové UV zrkadlá sa vyrábajú potiahnutím vhodného substrátu tenkou vrstvou kovového filmu z hliníka alebo striebra pomocou rôznych techník, ako je fyzikálne nanášanie z pár (PVD) alebo chemické nanášanie z pár (CVD). Hliník a striebro sú dva bežne používané kovy na povlaky v takýchto zrkadlách. Zrkadlá s hliníkovým povlakom sú cenovo dostupné a široko používané pre UV aplikácie, pretože vykazujú vynikajúcu odrazivosť. Hliníkové povlaky však môžu byť časom náchylné na oxidáciu, čo môže ovplyvniť ich odrazivosť. Takéto zrkadlá si vyžadujú častú údržbu a preventívne opatrenia, aby sa zachovala ich odrazivosť.

UV zrkadlá sa môžu odlišovať aj aplikáciou, na ktorú sú určené. Často ide o prispôsobené verzie dielektrických zrkadiel a zrkadiel s kovovým povlakom s rôznymi substrátmi, povlakmi, hrúbkami a výrobnými procesmi. Niektoré bežne používané typy zrkadiel sú laserové zrkadlá a ultrarýchle zrkadlá.

3.3 Laserové zrkadlá

Materiál podkladu: N-BK7 a tavený oxid kremičitý
Tolerancia rozmerov: + 0.0 / -0.25mm
Tolerancia hrúbky: ± 0.25mm
Kvalita povrchu: 10/5 SD
Jasná clona: > 90%
Odrazivosť: >99% pri 45°
Uhol dopadu: 0-45 °
Rovinnosť: < λ/10 @ 632.8 nm
Disperzia oneskorenia skupiny: < 30fs² (pre s a p-polarizované svetlo)
povlak: HR @ 350-400nm / 510-580nm / 950-1150nm
Prah poškodenia @ 20ns, 20Hz: 20 J/cm² pre 1064 nm / 15 J/cm² pre 532 nm / 10 J/cm² pre 355nm

Špecifikácie 3: Wavelength Opto-Electronic Laserové líniové zrkadlá

Zrkadlá laserových čiar sú ideálne pre aplikácie, ktoré vyžadujú odraz alebo presmerovanie laserových lúčov, najmä pri úlohách, ako je riadenie lúča alebo ohýbanie lúča. Tieto zrkadlá sú navrhnuté s vyššími prahmi poškodenia pre vysokovýkonné lasery. Tieto zrkadlá sa bežne používajú pre neodýmové YAG lasery, ale môžu byť prispôsobené aj pre lasery v UV spektre.

3.4 Ultrarýchle zrkadlá

materiál: Kondenzovaná silika
Tolerancia rozmerov: + 0.0 / -0.2mm
Tolerancia hrúbky: ± 0.2mm
Kvalita povrchu: 20/10 SD
Jasná clona: > 80%
Odrazivosť: > 99%
Uhol dopadu: 45 °
Rovinnosť: < λ/10 @ 632.8 nm
Disperzia oneskorenia skupiny: < 30fs² (pre s a p-polarizované svetlo)
povlak: HR
Hranica poškodenia: > 100 mJ/cm² @ 800 nm, 50 fs, 50 Hz

Špecifikácie 4: Wavelength Opto-Electronic Ultrarýchle zrkadlá

Ultrarýchle zrkadlá sú navrhnuté tak, aby vyhovovali ultrarýchlym laserom. Ide o lasery, ktoré vyžarujú ultrakrátke impulzy, t. j. svetelné impulzy s trvaním femtosekúnd alebo pikosekúnd. Tieto zrkadlá majú vysoké prahy poškodenia a nízke skupinové disperzné oneskorenie (GDD). GDD je mierou, o koľko sú rôzne frekvencie v rámci impulzu oneskorené voči sebe navzájom. Zrkadlo s nízkym GDD je nevyhnutné, keď je kritické riadenie časových charakteristík ultrakrátkych laserových impulzov.

Vyššie uvedený graf je pre ultrarýchle zrkadlo z taveného oxidu kremičitého. Ako je znázornené, zrkadlo má GDD menej ako 30 fs² (pre polarizované svetlo s & p), medzi 370 nm a 420 nm. Táto vlastnosť robí takéto zrkadlá veľmi užitočnými v oblastiach, ako je spektroskopia, spracovanie materiálov a lekársky priemysel.

4. Hľadáte spoľahlivého dodávateľa UV zrkadiel?

S našimi najmodernejšími zariadeniami a rozsiahlymi skúsenosťami, Wavelength Opto-Electronic navrhuje a vyrába kvalitu optické zrkadlá vrátane UV zrkadiel, ktoré sa dodávajú v rôznych geometriách a možnostiach povrchovej úpravy. Aj keď sú bežne dostupné riešenia (ako je uvedené vo vyššie uvedených tabuľkách produktov), ​​dokážeme prispôsobiť UV zrkadlá od štandardných až po vysoko presné špecifikácie a využívajú rôzne optické materiály od skla, krištáľu až po kov.