ປ່ອງຢ້ຽມແສງໂລຫະ: ຕົວກະຕຸ້ນທີ່ບໍ່ໄດ້ຮັບການຍ້ອງຍໍໃນທັດສະນະທີ່ມີຄວາມແມ່ນຍໍາສູງ

ໃນລະບົບ optical ແລະ optoelectronic ແບບຄວາມແມ່ນຍໍາ, ອົງປະກອບທີ່ແຕກຕ່າງກັນແຕ່ລະອັນມີບົດບາດສະເພາະ, ເຮັດວຽກຮ່ວມກັນເພື່ອເຮັດສໍາເລັດວຽກງານທີ່ສັບສົນ. ເນື່ອງຈາກອົງປະກອບເຫຼົ່ານີ້ຖືກຜະລິດໃນວິທີທີ່ແຕກຕ່າງກັນ, ການປະຕິບັດພື້ນຜິວຂອງພວກມັນຈຶ່ງແຕກຕ່າງກັນ. ໃນບັນດາອົງປະກອບທີ່ໃຊ້ກັນຢ່າງກວ້າງຂວາງ,ປ່ອງຢ້ຽມທາງແສງມາໃນຫຼາຍຮູບແບບຂະບວນການ. ຊຸດຍ່ອຍທີ່ເບິ່ງຄືວ່າງ່າຍດາຍແຕ່ສຳຄັນແມ່ນປ່ອງຢ້ຽມແສງໂລຫະ- ບໍ່ພຽງແຕ່ເປັນ "ຜູ້ຮັກສາປະຕູ" ຂອງເສັ້ນທາງແສງເທົ່ານັ້ນ, ແຕ່ຍັງເປັນຄວາມຈິງຕົວເປີດໃຊ້ງານຂອງໜ້າທີ່ຂອງລະບົບ. ລອງມາພິຈາລະນາເບິ່ງໃຫ້ລະອຽດກວ່ານີ້.

ປ່ອງຢ້ຽມແສງທີ່ເປັນໂລຫະແມ່ນຫຍັງ - ແລະເປັນຫຍັງຕ້ອງເປັນໂລຫະ?

1) ຄຳນິຍາມ

ເວົ້າງ່າຍໆ, ກປ່ອງຢ້ຽມແສງໂລຫະເປັນອົງປະກອບທາງແສງທີ່ຊັ້ນຮອງພື້ນຂອງມັນ - ໂດຍປົກກະຕິແລ້ວແມ່ນແກ້ວ, ຊິລິກາປະສົມ, ແຊຟໄພລິນ, ແລະອື່ນໆ - ມີຊັ້ນບາງໆ (ຫຼືຫຼາຍຊັ້ນ) ຂອງໂລຫະ (ເຊັ່ນ: Cr, Au, Ag, Al, Ni) ທີ່ວາງໄວ້ເທິງຂອບຂອງມັນ ຫຼື ເທິງພື້ນທີ່ຜິວໜ້າທີ່ກຳນົດໄວ້ຜ່ານຂະບວນການສູນຍາກາດທີ່ມີຄວາມແມ່ນຍໍາສູງເຊັ່ນ: ການລະເຫີຍ ຫຼື ການສີດພົ່ນ.

ຈາກການຈັດປະເພດການກັ່ນຕອງທີ່ກວ້າງຂວາງ, ປ່ອງຢ້ຽມໂລຫະແມ່ນບໍ່“ຕົວກອງແສງ” ແບບດັ້ງເດີມ. ຕົວກອງແບບຄລາສສິກ (ເຊັ່ນ: ແບນພາສ, ໄລນ໌-ພາສ) ຖືກອອກແບບມາເພື່ອສົ່ງຕໍ່ ຫຼື ສະທ້ອນແຖບສະເປກຕຣຳສະເພາະໃດໜຶ່ງ, ປ່ຽນແປງສະເປກຕຣຳຂອງແສງ.ປ່ອງຢ້ຽມແສງໃນທາງກົງກັນຂ້າມ, ມັນຕ້ອງຮັກສາການສົ່ງສັນຍານສູງໃນແຖບກວ້າງ (ເຊັ່ນ: VIS, IR, ຫຼື UV) ໃນຂະນະທີ່ສະໜອງການແຍກສິ່ງແວດລ້ອມ ແລະ ການປະທັບຕາ.

ຢ່າງຊັດເຈນກວ່ານັ້ນ, ປ່ອງຢ້ຽມໂລຫະແມ່ນຊັ້ນຍ່ອຍພິເສດຂອງປ່ອງຢ້ຽມທາງແສງ. ຄວາມໂດດເດັ່ນຂອງມັນຢູ່ໃນການຫລໍ່ໂລຫະ, ເຊິ່ງມອບໜ້າທີ່ທີ່ໜ້າຕ່າງທຳມະດາບໍ່ສາມາດສະໜອງໄດ້.

2) ເປັນຫຍັງຕ້ອງເຮັດໂລຫະປະສົມ? ຈຸດປະສົງຫຼັກ ແລະ ຜົນປະໂຫຍດ

ການເຄືອບອົງປະກອບທີ່ໂປ່ງໃສດ້ວຍໂລຫະທີ່ຂຸ່ນອາດຟັງແລ້ວຂັດກັບສະຕິປັນຍາ, ແຕ່ມັນເປັນທາງເລືອກທີ່ສະຫຼາດ ແລະ ມີຈຸດປະສົງຫຼັກ. ໂດຍທົ່ວໄປແລ້ວການເຄືອບໂລຫະຈະເຮັດໃຫ້ມີໜຶ່ງ ຫຼື ຫຼາຍຢ່າງຕໍ່ໄປນີ້:

(ກ) ການປ້ອງກັນການລົບກວນທາງໄຟຟ້າແມ່ເຫຼັກ (EMI)
ໃນລະບົບເອເລັກໂຕຣນິກ ແລະ ອອບໂຕເອເລັກໂຕຣນິກຫຼາຍລະບົບ, ເຊັນເຊີທີ່ລະອຽດອ່ອນ (ເຊັ່ນ: CCD/CMOS) ແລະ ເລເຊີ ມີຄວາມສ່ຽງຕໍ່ EMI ພາຍນອກ - ແລະ ຍັງສາມາດປ່ອຍສັນຍານລົບກວນໄດ້ເອງ. ຊັ້ນໂລຫະທີ່ນຳໄຟຟ້າໄດ້ຢ່າງຕໍ່ເນື່ອງຢູ່ເທິງປ່ອງຢ້ຽມສາມາດເຮັດໜ້າທີ່ຄືກັບກົງຟາຣາເດ, ອະນຸຍາດໃຫ້ແສງຜ່ານໄດ້ໃນຂະນະທີ່ກີດຂວາງສະໜາມ RF/EM ທີ່ບໍ່ຕ້ອງການ, ດັ່ງນັ້ນຈຶ່ງເຮັດໃຫ້ປະສິດທິພາບຂອງອຸປະກອນມີຄວາມໝັ້ນຄົງ.

(ຂ) ການເຊື່ອມຕໍ່ໄຟຟ້າ ແລະ ການຕໍ່ສາຍດິນ
ຊັ້ນໂລຫະແມ່ນເປັນຕົວນຳໄຟຟ້າ. ໂດຍການຕໍ່ສາຍໄຟໃສ່ມັນ ຫຼື ໂດຍການຕິດຕໍ່ມັນກັບຕົວເຮືອນໂລຫະ, ທ່ານສາມາດສ້າງເສັ້ນທາງໄຟຟ້າສຳລັບອົງປະກອບທີ່ຕິດຕັ້ງຢູ່ດ້ານໃນຂອງປ່ອງຢ້ຽມ (ເຊັ່ນ: ເຄື່ອງເຮັດຄວາມຮ້ອນ, ເຊັນເຊີອຸນຫະພູມ, ຂົ້ວໄຟຟ້າ) ຫຼື ມັດປ່ອງຢ້ຽມກັບພື້ນດິນເພື່ອກະຈາຍໄຟຟ້າສະຖິດ ແລະ ເສີມຂະຫຍາຍການປ້ອງກັນ.

(ຄ) ການຜະນຶກແບບປິດສະໜິດ
ນີ້ແມ່ນກໍລະນີການນຳໃຊ້ທີ່ສຳຄັນ. ໃນອຸປະກອນທີ່ຕ້ອງການສູນຍາກາດສູງ ຫຼື ບັນຍາກາດທີ່ບໍ່ມີປະຕິກິລິຍາ (ເຊັ່ນ: ທໍ່ເລເຊີ, ທໍ່ໂຟໂຕຄູນພລີເມີ, ເຊັນເຊີການບິນອະວະກາດ), ປ່ອງຢ້ຽມຕ້ອງໄດ້ເຊື່ອມຕໍ່ກັບຊຸດໂລຫະທີ່ມີປະທັບຕາຖາວອນ ແລະ ໜ້າເຊື່ອຖືທີ່ສຸດ. ການໃຊ້ການເຊື່ອມໂລຫະ, ຂອບປ່ອງຢ້ຽມທີ່ເຮັດດ້ວຍໂລຫະຖືກເຊື່ອມຕໍ່ກັບຕົວເຮືອນໂລຫະເພື່ອໃຫ້ໄດ້ຄວາມສະໝໍ່າສະເໝີທີ່ດີກ່ວາການຕິດກາວ, ຮັບປະກັນຄວາມໝັ້ນຄົງດ້ານສິ່ງແວດລ້ອມໃນໄລຍະຍາວ.

(ງ) ຮູຮັບແສງ ແລະ ໜ້າກາກ
ການເຄືອບໂລຫະບໍ່ຈຳເປັນຕ້ອງປົກຄຸມພື້ນຜິວທັງໝົດ; ມັນສາມາດມີລວດລາຍໄດ້. ການວາງໜ້າກາກໂລຫະທີ່ຕັດແຕ່ງຕາມຄວາມຕ້ອງການ (ເຊັ່ນ: ວົງມົນ ຫຼື ສີ່ຫຼ່ຽມ) ກຳນົດຢ່າງຊັດເຈນເຖິງຮູຮັບແສງທີ່ຈະແຈ້ງ, ສະກັດກັ້ນແສງທີ່ສ່ອງຜ່ານ, ແລະ ປັບປຸງ SNR ແລະ ຄຸນນະພາບຂອງຮູບພາບ.

ບ່ອນທີ່ໃຊ້ປ່ອງຢ້ຽມໂລຫະ

ຂໍຂອບໃຈກັບຄວາມສາມາດເຫຼົ່ານີ້, ປ່ອງຢ້ຽມໂລຫະໄດ້ຖືກນໍາໃຊ້ຢ່າງກວ້າງຂວາງທຸກບ່ອນທີ່ສະພາບແວດລ້ອມມີຄວາມຕ້ອງການ:

• ປ້ອງກັນປະເທດ ແລະ ອາວະກາດ:ເຄື່ອງຄົ້ນຫາລູກສອນໄຟ, ອຸປະກອນດາວທຽມ, ລະບົບອິນຟາເຣດທາງອາກາດ - ບ່ອນທີ່ການສັ່ນສະເທືອນ, ຄວາມຮ້ອນທີ່ຮຸນແຮງ, ແລະ EMI ທີ່ແຂງແຮງແມ່ນມາດຕະຖານ. ການເຄືອບດ້ວຍໂລຫະນຳມາເຊິ່ງການປົກປ້ອງ, ການປະທັບຕາ, ແລະ ການປ້ອງກັນ.

• ອຸດສາຫະກຳ ແລະ ການຄົ້ນຄວ້າລະດັບສູງ:ເລເຊີພະລັງງານສູງ, ເຄື່ອງກວດຈັບອະນຸພາກ, ຊ່ອງວິວສູນຍາກາດ, ເຄື່ອງ cryostat - ແອັບພລິເຄຊັນທີ່ຕ້ອງການຄວາມສົມບູນຂອງສູນຍາກາດທີ່ແຂງແຮງ, ຄວາມທົນທານຕໍ່ລັງສີ, ແລະ ການໂຕ້ຕອບທາງໄຟຟ້າທີ່ເຊື່ອຖືໄດ້.

• ວິທະຍາສາດການແພດ ແລະ ວິທະຍາສາດຊີວິດ:ເຄື່ອງມືທີ່ມີເລເຊີປະສົມປະສານ (ເຊັ່ນ: flow cytometers) ເຊິ່ງຕ້ອງປິດຊ່ອງເລເຊີໃນຂະນະທີ່ປ່ອຍລຳແສງອອກມາ.

• ການສື່ສານ ແລະ ການຮັບຮູ້:ໂມດູນເສັ້ນໄຍແກ້ວນຳແສງ ແລະ ເຊັນເຊີອາຍແກັສທີ່ໄດ້ຮັບຜົນປະໂຫຍດຈາກການປ້ອງກັນ EMI ເພື່ອຄວາມບໍລິສຸດຂອງສັນຍານ.

ລາຍລະອຽດຫຼັກ ແລະ ເງື່ອນໄຂການຄັດເລືອກ

ເມື່ອລະບຸ ຫຼື ປະເມີນປ່ອງຢ້ຽມແສງທີ່ເປັນໂລຫະ, ໃຫ້ສຸມໃສ່:

1. ວັດສະດຸພື້ນຜິວ- ກຳນົດປະສິດທິພາບທາງດ້ານແສງ ແລະ ທາງກາຍະພາບ:

• ແກ້ວ BK7/K9:ປະຫຍັດ; ເໝາະສົມກັບສິ່ງທີ່ເບິ່ງເຫັນໄດ້.

• ຊິລິກາປະສົມ:ການສົ່ງຜ່ານສູງຈາກ UV ໄປຫາ NIR; CTE ຕ່ຳ ແລະ ມີຄວາມໝັ້ນຄົງດີເລີດ.

• ແກ້ວໄພລິນ:ແຂງຫຼາຍ, ທົນທານຕໍ່ຮອຍຂີດຂ່ວນ, ທົນທານຕໍ່ອຸນຫະພູມສູງ; ມີປະໂຫຍດຢ່າງກວ້າງຂວາງຕໍ່ UV–ກາງອິນຟາເຣດໃນສະພາບແວດລ້ອມທີ່ຮຸນແຮງ.

• Si/Ge:ສ່ວນໃຫຍ່ແມ່ນສຳລັບຄື້ນ IR.

2. ຮູຮັບແສງ (CA)- ພື້ນທີ່ຮັບປະກັນວ່າຈະຕອບສະໜອງສະເປັກທາງດ້ານ optical. ພື້ນທີ່ໂລຫະໂດຍທົ່ວໄປແລ້ວແມ່ນຢູ່ນອກ (ແລະໃຫຍ່ກວ່າ) CA.

3. ປະເພດ ແລະ ຄວາມໜາຂອງໂລຫະ–

• Crມັກຖືກໃຊ້ສຳລັບຮູຮັບແສງ ແລະ ເປັນພື້ນຖານການຍຶດຕິດ/ການເຊື່ອມໂລຫະ.

• Auໃຫ້ຄວາມນຳໄຟຟ້າສູງ ແລະ ທົນທານຕໍ່ການຜຸພັງສຳລັບການເຊື່ອມ/ການເຊື່ອມໂລຫະ.
  ຄວາມໜາປົກກະຕິ: ຫຼາຍສິບຫາຫຼາຍຮ້ອຍນາໂນແມັດ, ປັບແຕ່ງໃຫ້ເໝາະສົມກັບໜ້າທີ່ການໃຊ້ງານ.

4. ການສົ່ງຜ່ານ- ເປີເຊັນຂອງປະລິມານວຽກຜ່ານແຖບເປົ້າໝາຍ (λ₁–λ₂). ປ່ອງຢ້ຽມປະສິດທິພາບສູງສາມາດເກີນ99%ພາຍໃນແຖບການອອກແບບ (ດ້ວຍການເຄືອບ AR ທີ່ເໝາະສົມໃນຮູຮັບແສງທີ່ຊັດເຈນ).

5. ຄວາມລຶກລັບ- ສຳຄັນສຳລັບປ່ອງຢ້ຽມທີ່ມີການເຊື່ອມໂລຫະ; ໂດຍທົ່ວໄປແລ້ວໄດ້ຮັບການຢັ້ງຢືນຜ່ານການທົດສອບການຮົ່ວໄຫຼຂອງຮີລຽມ, ດ້ວຍອັດຕາການຮົ່ວໄຫຼທີ່ເຂັ້ມງວດເຊັ່ນ:< 1 × 10⁻⁸ ຊີຊີ/ວິນາທີ(ແອດມ໌ ລາວ).

6. ຄວາມເຂົ້າກັນໄດ້ຂອງການເຊື່ອມໂລຫະ- ກອງໂລຫະຕ້ອງປຽກ ແລະ ຕິດຕົວໄດ້ດີກັບຕົວເຕີມເຕັມທີ່ເລືອກໄວ້ (ເຊັ່ນ: AuSn, AgCu eutectic) ແລະ ທົນທານຕໍ່ກັບວົງຈອນຄວາມຮ້ອນ ແລະ ຄວາມກົດດັນທາງກົນຈັກ.

7. ຄຸນນະພາບພື້ນຜິວ– ຂູດ-ຂຸດ (ຕົວຢ່າງ,60-40ຫຼືດີກວ່າ); ຕົວເລກທີ່ນ້ອຍກວ່າຊີ້ບອກເຖິງຂໍ້ບົກຜ່ອງໜ້ອຍລົງ/ເບົາກວ່າ.

8. ຮູບຊົງພື້ນຜິວ- ຄວາມບ່ຽງເບນຂອງຄວາມຮາບພຽງ, ໂດຍປົກກະຕິແລ້ວຈະລະບຸໄວ້ໃນຄື້ນທີ່ມີຄວາມຍາວຄື້ນທີ່ກຳນົດໃຫ້ (ຕົວຢ່າງ,λ/4, λ/10 @ 632.8 nm); ຄ່າທີ່ນ້ອຍກວ່າໝາຍເຖິງຄວາມຮາບພຽງທີ່ດີກວ່າ.

ສະຫຼຸບແລ້ວ

ປ່ອງຢ້ຽມແສງທີ່ເຮັດດ້ວຍໂລຫະຕັ້ງຢູ່ຈຸດເຊື່ອມຕໍ່ຂອງປະສິດທິພາບທາງແສງແລະໜ້າທີ່ກົນຈັກ/ໄຟຟ້າພວກມັນໄປໄກກວ່າການສົ່ງຕໍ່, ເຮັດໜ້າທີ່ເປັນສິ່ງກີດຂວາງປ້ອງກັນ, ໄສ້ປ້ອງກັນ EMI, ການເຊື່ອມຕໍ່ແບບປິດສະໜິດ, ແລະ ຂົວໄຟຟ້າການເລືອກວິທີແກ້ໄຂທີ່ຖືກຕ້ອງຮຽກຮ້ອງໃຫ້ມີການສຶກສາການຄ້າໃນລະດັບລະບົບ: ທ່ານຕ້ອງການຄວາມນຳໄຟຟ້າບໍ? ຄວາມສະໝ່ຳສະເໝີທີ່ຖືກປະສານ? ແຖບປະຕິບັດການແມ່ນຫຍັງ? ພາລະສິ່ງແວດລ້ອມຮຸນແຮງປານໃດ? ຄຳຕອບແມ່ນຂັບເຄື່ອນການເລືອກຊັ້ນຮອງ, ການວາງຊັ້ນໂລຫະ, ແລະເສັ້ນທາງການປຸງແຕ່ງ.

ມັນແມ່ນການປະສົມປະສານຂອງຄວາມແມ່ນຍຳຂະໜາດຈຸນລະພາກ(ຟິມໂລຫະວິສະວະກຳຫຼາຍສິບນາໂນແມັດ) ແລະຄວາມທົນທານໃນລະດັບມະຫາພາກ(ທົນທານຕໍ່ຄວາມແຕກຕ່າງຂອງຄວາມກົດດັນ ແລະ ການປ່ຽນແປງຄວາມຮ້ອນທີ່ຮຸນແຮງ) ເຊິ່ງເຮັດໃຫ້ປ່ອງຢ້ຽມແສງທີ່ເຮັດດ້ວຍໂລຫະເປັນສິ່ງທີ່ຂາດບໍ່ໄດ້“ປ່ອງຢ້ຽມສຸດຍອດ”—ເຊື່ອມໂຍງໂດເມນທາງສາຍຕາທີ່ລະອຽດອ່ອນກັບສະພາບທີ່ໂຫດຮ້າຍທີ່ສຸດຂອງໂລກຕົວຈິງ.