Design optischer Fenster – Wie wählt man Materialien für die „Augen“ optoelektronischer Geräte aus?

I. Fenstermaterialien: Vergleich von Saphir, Germanium und Quarzglas

Optoelektronische Geräte müssen die Außenwelt „sehen“, aber eine hermetische Verpackung kann nicht einfach ein Loch darin haben – die Antwort ist das optische Fenster: Versiegeln Sie die Öffnung mit einem transparenten Material, damit Licht durchdringt, während Gase nicht eindringen können. Die drei gängigen Fenstermaterialien haben jeweils ihr Territorium:

Saphir – höchste Härte nach Diamant, Transmissionsbereich 0,15–5,5 μm (ultraviolett bis mittleres Infrarot), kratz- und hitzebeständig. Die Standardauswahl für Laserverpackungen.

Germanium – Übertragungsbereich 2–14 μm, die Hauptstütze für mittleres und fernes Infrarot und der Standard für Infrarotdetektoren und Gassensoren. Undurchsichtig für sichtbares Licht – mit bloßem Auge sieht es aus wie ein „schwarzer Spiegel“.

Quarzglas – hervorragend von Ultraviolett bis Nahinfrarot mit hervorragender optischer Gleichmäßigkeit, ideal für präzise optische Messanwendungen.

II. Fensterkonfigurationen: Flache, kugelförmige und geneigte Fenster

Nach der Wahl des Materials kommt als nächstes die Struktur – die Fensterkonfiguration bestimmt die optische Leistung:

Flaches Fenster – das einfachste; Licht dringt direkt durch, ohne den optischen Weg zu ändern, und wird in Detektorpaketen verwendet. Die flache Fensterrohrschale H:6.1 TO39 von Xuri ist genau dieses Design.

Kugelfenster – dient gleichzeitig als Linse, fokussiert den Strahl und verbessert die Kopplung, während externe Linsen überflüssig werden; eine übliche Form der TO-Kappe. Die Kugelfensterkappe TO56-φ1,5 von Xuri ist genau dieses Design.

Geneigtes Fenster – das Fenster ist in einem Winkel geneigt (üblicherweise 8°), um zu verhindern, dass der Laser seinen Weg zurückverfolgt und eine optische Rückkopplung erzeugt; Wird für Hochgeschwindigkeitslaser verwendet. Das TO46-Schrägfenster von Xuri ist genau dieses Design.

Das Fenster wird mit dem GTMS-Verfahren mit dem Metallgehäuse abgedichtet – Transmission, Hermetik und mechanische Festigkeit in einem; Genau darin liegt die technische Hürde optischer Fensterprodukte.

[Nächste Folge] Nächstes Mal: ​​ein Rundgang durch die TO-Paketfamilie – von TO5 bis TO56, was ist die Geschichte hinter den Dimensionen?

[Glossar]

1. Saphir : einkristallines Aluminiumoxid, Mohs-Härte 9, Transmissionsbereich 0,15–5,5 μm; die erste Wahl für hochwertige optische Fenster

2. Germaniumfenster : ein infrarotoptisches Material mit einem Transmissionsbereich von 2–14 μm; Standard für die Verpackung von Infrarotdetektoren

3. Optische Rückkopplung : Das Phänomen, dass Laserlicht auf seinem ursprünglichen Weg in den Resonanzhohlraum zurückkehrt und die Laserleistung destabilisiert

4. Transmissionsgrad : das Verhältnis der Intensität des durchgelassenen Lichts zur Intensität des einfallenden Lichts; die Kernmetrik eines optischen Fensters