금속화 광학 창: 정밀 광학 분야의 숨겨진 잠재력

정밀 광학 및 광전자 시스템에서는 다양한 부품이 각각 특정 역할을 수행하며, 복잡한 작업을 수행하기 위해 함께 작동합니다. 이러한 부품은 서로 다른 방식으로 제조되므로 표면 처리 방식 또한 다양합니다. 널리 사용되는 부품 중광학 창다양한 프로세스 변형이 있습니다. 겉보기에 간단하지만 중요한 하위 집합은 다음과 같습니다.금속화 광학 창—광학 경로의 "게이트키퍼"일 뿐만 아니라 진정한활성화자시스템 기능에 대해 자세히 살펴보겠습니다.

금속화 광학 창이란 무엇이고, 왜 금속화하는가?

1) 정의

간단히 말해서,금속화 광학 창기판(일반적으로 유리, 용융 실리카, 사파이어 등)의 가장자리나 지정된 표면에 고정밀 진공 공정(예: 증발 또는 스퍼터링)을 통해 금속(예: Cr, Au, Ag, Al, Ni)의 얇은 층(또는 다층)이 증착된 광학 부품입니다.

광범위한 필터링 분류에서 금속화 창은 다음과 같습니다.~ 아니다전통적인 "광학 필터." 고전적인 필터(예: 대역 통과 필터, 장파장 통과 필터)는 특정 스펙트럼 대역을 선택적으로 투과 또는 반사하여 빛의 스펙트럼을 변경하도록 설계되었습니다.광학 창대조적으로, 주로 보호적입니다. 유지해야 합니다.높은 전송률넓은 대역(예: VIS, IR 또는 UV)을 제공하면서환경적 격리 및 밀봉.

더 정확하게 말하면 금속화 창은특수 하위 클래스광학 창의. 그 독특함은 다음과 같습니다.금속화일반 창에서는 제공할 수 없는 기능을 부여합니다.

2) 금속화의 핵심 목적과 이점

명목상 투명한 부품을 불투명한 금속으로 코팅하는 것은 직관에 어긋나는 것처럼 들릴 수 있지만, 현명하고 목적 지향적인 선택입니다. 금속화는 일반적으로 다음 중 하나 이상을 가능하게 합니다.

(a) 전자파 간섭(EMI) 차폐
많은 전자 및 광전자 시스템에서 민감한 센서(예: CCD/CMOS)와 레이저는 외부 EMI에 취약하며, 자체적으로 간섭을 방출할 수도 있습니다. 창문에 있는 연속적인 전도성 금속층은패러데이 케이지불필요한 RF/EM 필드를 차단하면서 빛을 통과시켜 장치 성능을 안정화합니다.

(b) 전기 연결 및 접지
금속층은 전도성을 갖습니다. 리드를 납땜하거나 금속 하우징에 접촉시켜 창문 안쪽에 장착된 부품(예: 히터, 온도 센서, 전극)에 전기 경로를 만들거나, 창문을 접지에 연결하여 정전기를 분산시키고 차폐력을 강화할 수 있습니다.

(c) 밀폐 밀봉
이는 핵심적인 사용 사례입니다. 고진공 또는 불활성 분위기가 필요한 장치(예: 레이저 튜브, 광전증배관, 항공우주 센서)의 경우, 창을 금속 패키지에 연결해야 합니다.영구적이고 매우 신뢰할 수 있는 씰. 사용브레이징창문의 금속화된 테두리는 금속 하우징에 결합되어 접착제 결합보다 훨씬 뛰어난 기밀성을 달성하여 장기적인 환경적 안정성을 보장합니다.

(d) 조리개 및 마스크
금속화는 표면 전체를 덮을 필요는 없으며, 패턴화할 수 있습니다. 맞춤형 금속 마스크(예: 원형 또는 정사각형)를 증착하면명확한 조리개, 외부 빛을 차단하고, SNR과 이미지 품질을 향상시킵니다.

금속 창문이 사용되는 곳

이러한 기능 덕분에 금속 창문은 다음과 같은 요구 사항이 있는 환경에 널리 사용됩니다.

• 방위 및 항공우주:미사일 추적 장치, 위성 탑재체, 공중 적외선 시스템 등 진동, 극한 온도, 그리고 강한 전자파 간섭(EMI)이 빈번하게 발생하는 환경에서 금속화는 보호, 밀봉, 그리고 차폐 기능을 제공합니다.

• 고급 산업 및 연구:고출력 레이저, 입자 검출기, 진공 뷰포트, 극저온 저장 장치 등 견고한 진공 무결성, 방사선 내성, 안정적인 전기 인터페이스가 필요한 응용 분야입니다.

• 의학 및 생명 과학:빔을 방출하는 동안 레이저 공동을 밀봉해야 하는 통합 레이저가 장착된 기기(예: 유세포 분석기).

• 통신 및 감지:신호 순도를 위해 EMI 차폐가 필요한 광섬유 모듈과 가스 센서.

주요 사양 및 선택 기준

금속화 광학 창을 지정하거나 평가할 때 다음 사항에 중점을 두십시오.

1. 기판 재료– 광학적 및 물리적 성능을 결정합니다.

• BK7/K9 유리:경제적이며, 눈에 보이는 것에 적합합니다.

• 용융 실리카:자외선에서 근적외선까지 높은 투과율, 낮은 CTE 및 뛰어난 안정성.

• 사파이어:매우 단단하고 긁힘에 강하며 고온에도 견딜 수 있으며, 혹독한 환경에서도 광범위한 자외선-중적외선에 활용 가능합니다.

• Si/Ge:주로 IR 대역용입니다.

2. 클리어 조리개(CA)– 광학 사양을 충족하는 것으로 보장되는 영역입니다. 금속화된 영역은 일반적으로 CA 외부(그리고 CA보다 더 넓음)에 위치합니다.

3. 금속화 유형 및 두께–

• Cr종종 빛 차단 조리개와 접착/납땜 기반으로 사용됩니다.

• Au납땜/납땜에 높은 전도성과 산화 저항성을 제공합니다.
  일반적인 두께: 수십에서 수백 나노미터로 기능에 맞게 조정됩니다.

4. 전염– 대상 대역(λ₁–λ₂)에 대한 처리량 백분율. 고성능 윈도우는 다음을 초과할 수 있습니다.99%설계 대역 내(투명 조리개에 적절한 AR 코팅 포함).

5. 밀폐성– 납땜 창문에 필수적입니다. 일반적으로 헬륨 누출 테스트를 통해 검증되며 누출률은 다음과 같습니다.< 1 × 10⁻⁸ cc/초(현재 그는).

6. 브레이징 호환성– 금속 스택은 선택된 필러(예: AuSn, AgCu 공융)에 잘 젖고 결합되어야 하며 열 사이클과 기계적 응력을 견뎌야 합니다.

7. 표면 품질– 스크래치 디그(예:60-40또는 그 이상); 숫자가 작을수록 결함이 적거나 가볍다는 것을 나타냅니다.

8. 표면 형상– 평탄도 편차는 일반적으로 주어진 파장의 파동에서 지정됩니다(예:λ/4, λ/10 @ 632.8nm); 값이 작을수록 평탄도가 좋아집니다.

결론

금속화된 광학 창은 다음과 같은 연결점에 위치합니다.광학 성능그리고기계/전기 기능. 그들은 단순한 전송을 넘어 다음과 같은 역할을 합니다.보호 장벽, EMI 차폐, 밀폐형 인터페이스 및 전기 브리지적절한 솔루션을 선택하려면 시스템 수준의 트레이드 연구가 필요합니다. 전도성이 필요한가요? 브레이징 기밀성이 필요한가요? 작동 대역은 어떻게 되나요? 환경 부하가 얼마나 심각한가요? 이러한 질문에 대한 답을 바탕으로 기판, 금속화 스택, 그리고 가공 경로를 선택합니다.

바로 이 조합입니다마이크로 스케일 정밀도(수십 나노미터의 엔지니어링된 금속 필름) 및거시적 견고성(압력 차이와 극심한 열 변화에도 견뎌내는) 금속화된 광학 창을 필수품으로 만듭니다."슈퍼 윈도우"—섬세한 광학 영역을 현실 세계의 가장 혹독한 조건과 연결합니다.