Анодированный алюминий с коэффициентом отражения 10,6 мкм

Интересно, как я могу смоделировать отражательную способность анодированного алюминия в оптическом моделировании на основе трассировки лучей? Я знаю, что детали, которые использует моя компания, анодированы, чтобы покрыть слоем корунда толщиной ~ 20 мкм (как указано). Я хотел бы иметь возможность правильно моделировать угловую зависимость такой отражательной способности поверхности. Я использую Zemax, но, пожалуйста, не ограничивайтесь этим. Любая подсказка приветствуется.

Я могу придумать два варианта: 1) Создать покрытие модели в Zemax, указав коэффициент отражения в зависимости от угла. Можно сделать, если я знаю значения. Я не мог найти их до сих пор. Можно было бы также измерить, но это серьезное усилие, которое я хотел бы сэкономить. 2) Укажите тонкий слой корунда поверх массивной алюминиевой детали в Zemax. Однако я не смог найти данные о дисперсии для Al 2 O 3 при 10,6 мкм и ничего не нашел в каталогах материалов Zemax. Кроме того, я предполагаю, что такой слой толщиной 20 мкм будет действовать как тонкая пленка, что приведет к свойствам AR или HR . Но я не думаю, что процесс анодирования достаточно точен с точки зрения толщины слоя, чтобы я мог полагаться на этот побочный эффект.

Любая помощь или комментарий высоко ценятся.

Ответы (2)

В сообществе оптики мы обычно ссылаемся на Аль 2 О 3 как сапфир вместо корунда, как его называют геологи. Однако когда мы говорим о сапфире в оптике, мы обычно имеем в виду его кристаллическую форму, и я не уверен, что вы 20   мю м покрытие будет кристаллическим или нет. Еще одна трудность заключается в том, что оптические свойства сапфира могут резко измениться при небольшом количестве легирования, поэтому драгоценные камни можно найти самых разных цветов.

К сожалению, мне не удалось найти много данных о Sapphire на 10,6   мю м . Все графики, которые я смог найти (например, приведенный ниже), показывают, что коэффициент пропускания на этой длине волны очень низкий. К сожалению, потери многих оптических материалов на таких больших длинах волн могут быть очень высокими. Я знаю, что у плавленого кварца коэффициент поглощения около 90%. Таким образом, низкий коэффициент пропускания не обязательно приводит к высокому коэффициенту отражения.

введите описание изображения здесь

*Изображение взято с: http://www.crystran.co.uk/optical-materials/sapphire-al2o3

Интересный. Спасибо, что объяснили про название, меня это смутило. Я сделал некоторые расчеты на основе ваших кривых. При 7,5 мкм для толщины 0,5 мм коэффициент пропускания составляет ~3 %. Тогда коэффициент поглощения составляет ~7 1/мм, что приводит к потерям 25 % при двойном проходе в слое 20 мкм. Для λ = 10 мкм она будет еще выше, если только там нет локального пика пропускания. Вы согласны с этим пониманием?
@texnic Кажется довольно разумным. Я не знаю, откуда вы взяли коэффициент поглощения при 7,5 мкм.
Из вашего сюжета. Трансмиссия составляет 3 %. я ′ "=" я 0 опыт ⁡ ( − α т ) , 0,03 "=" опыт ⁡ ( − α × 0,5 ) , α "=" − 2 п ⁡ ( 0,03 ) "=" 7.01 .
Теперь я понимаю, что не учел поверхностное отражение, которое, вероятно, отвечает за 15% потерь на коротких волнах на вашем графике: 2 * ((1,75-1)/(1,75+1))^2 = 0,15. Но результат (огромное поглощение при >8 мкм) остается прежним.

Типичная деталь из анодированного алюминия не будет иметь очень хороших оптических свойств.

10,6 мкм — это длина волны CO2-лазера. Это, как правило, мощные лазеры - 100-ваттные лучи не являются чем-то необычным. Но вы, вероятно, не используете его - вы бы расплавили анодированную деталь.

Типичное зеркало для этих лазеров изготовлено из специальной марки меди OFHC (бескислородная медь с высокой проводимостью). Высокая чистота улучшает электропроводность. Это улучшает отражательную способность и уменьшает поглощение. Это важно, так как даже небольшое поглощение вызывает нагрев, тепловое расширение, изменение формы зеркала и расфокусировку луча. Также высокой электропроводности соответствует высокая теплопроводность и лучшее охлаждение.

Чтобы быть зеркалом, самые большие неровности поверхности должны быть намного меньше длины волны. Этого гораздо легче достичь при длине волны 10,6 мкм, чем при оптических длинах волн. Но зеркала надо еще полировать. В видимом свете они выглядят как зеркала. Типичная обработанная алюминиевая деталь будет иметь диффузное отражение.

Зеркало обычно не имеет покрытия. Объектив обычно имеет просветляющее покрытие. Типичная линза изготовлена ​​из ZnSe с показателем преломления = 2,4 при 10,6 мкм.

Покрытие представляет собой один слой Thorium Floride. Напыляется в высоком вакууме. Толщина просветляющего покрытия должна составлять 1/4 длины волны. Он тщательно контролируется. Анодированный алюминий наносится недостаточно тщательно, чтобы быть оптическим покрытием.

Даже с просветляющим покрытием отражательная способность составляет ~1%, а поглощение ~0,5%. Это может вызвать проблемы. Если луч мощностью 1 Вт, отраженный от искривленной поверхности, попадет в фокус, это может вызвать пожар.

Дисперсия не является проблемой для лазера. Дисперсия — это изменение показателя преломления в зависимости от длины волны.

Спасибо за комментарии. Хотя на самом деле это не отвечает на мой вопрос. И да, я говорю о лазерном применении: корпус системы сделан из алюминия, а поскольку я говорю о многокиловаттном лазерном луче, мне нужно смоделировать радиационную нагрузку на алюминиевые детали, а также величину отраженного света. Вот почему меня интересует отражательная способность алюминия с покрытием Al2O3.
Да, ты прав. Прошло много времени с тех пор, как я был инженером-оптиком. Попробуйте спросить у инженеров на II-VI, ii-vi.com
Анодированный алюминий с коэффициентом отражения 10,6 мкм
СпросиСетьПолитика конфиденциальности1y, 0v