Reflektivität von eloxiertem Aluminium bei 10,6 um

Ich frage mich, wie ich das Reflexionsvermögen von eloxiertem Aluminium in einer auf Raytracing basierenden optischen Simulation modellieren kann. Ich weiß, dass die Teile, die mein Unternehmen verwendet, eloxiert werden, um mit einer ~ 20 um (wie angegeben) dicken Korundschicht bedeckt zu werden. Ich würde gerne in der Lage sein, die Winkelabhängigkeit eines solchen Oberflächenreflexionsvermögens richtig zu modellieren. Ich verwende Zemax, aber beschränken Sie sich bitte nicht darauf. Jeder Hinweis ist willkommen.

Die zwei Optionen, die mir einfallen, sind 1) Erstellen Sie eine Modellbeschichtung in Zemax, indem Sie das Reflexionsvermögen gegenüber dem Winkel angeben. Kann gemacht werden, wenn ich die Werte kenne. Ich konnte sie bisher nicht finden. Könnte man auch messen, aber das ist ein großer Aufwand, den ich mir sparen möchte. 2) Spezifizieren Sie eine dünne Korundschicht auf einem massiven Aluminiumteil in Zemax. Allerdings konnte ich die Dispersionsdaten für Al 2 O 3 bei 10,6 um nicht finden und ich kann nichts in den Materialkatalogen von Zemax finden. Außerdem gehe ich davon aus, dass eine solche Schicht mit einer Dicke von 20 um als dünner Film wirken würde, was zu AR- oder HR- Eigenschaften führt. Aber ich finde das Eloxalverfahren nicht präzise genug was die Schichtdicke angeht um mich auf diesen Nebeneffekt verlassen zu können.

Jede Hilfe oder jeder Kommentar wird sehr geschätzt.

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In der Optik-Community beziehen wir uns normalerweise auf Al 2 Ö 3 als Saphir anstelle von Korund, wie die Geologen es nennen. Wenn wir jedoch in der Optik über Saphir sprechen, beziehen wir uns normalerweise auf die kristalline Form, und ich bin mir nicht sicher, ob es Ihre ist 20   μ M Beschichtung kristallin sein oder nicht. Eine weitere Schwierigkeit liegt darin, dass sich die optischen Eigenschaften von Saphiren schon bei geringer Dotierung stark verändern können, weshalb die Edelsteine ​​in den unterschiedlichsten Farben zu finden sind

Leider konnte ich unter Sapphire nicht viele Daten finden 10.6   μ M . Alle Diagramme, die ich finden konnte (wie das folgende), zeigen, dass die Durchlässigkeit bei dieser Wellenlänge sehr niedrig ist. Leider können die Verluste vieler optischer Materialien bei solch langen Wellenlängen sehr hoch sein. Ich weiß, dass der Absorptionskoeffizient in Quarzglas bei etwa 90% liegt. Die niedrige Durchlässigkeit bedeutet also nicht unbedingt eine hohe Reflexion.

Geben Sie hier die Bildbeschreibung ein

*Bild von: http://www.crystran.co.uk/optical-materials/sapphire-al2o3

Interessant. Danke für die Erklärung des Namens, das hat mich verwirrt. Ich habe anhand deiner Kurven etwas nachgerechnet. Bei 7,5 µm und 0,5 mm Dicke beträgt die Transmission ~3 %. Dann beträgt der Absorptionskoeffizient ~7 1/mm, was zu einem Verlust von 25 % für den doppelten Durchgang in einer 20-um-Schicht führt. Für λ = 10 µm wird es sogar noch höher sein, es sei denn, es gibt dort eine lokale Transmissionsspitze. Stimmen Sie diesem Verständnis zu?
@texnic Scheint ziemlich vernünftig zu sein. Ich weiß jedoch nicht, woher Sie den Absorptionskoeffizienten bei 7,5 um haben.
Von deiner Handlung. Die Transmission beträgt 3 %. ICH ' = ICH 0 exp ⁡ ( − a T ) , 0,03 = exp ⁡ ( − a × 0,5 ) , a = − 2 ln ⁡ ( 0,03 ) = 7.01 .
Mir ist jetzt klar, dass ich die Oberflächenreflexion nicht berücksichtigt habe, die wahrscheinlich für 15 % Verlust bei kurzen Wellenlängen in Ihrem Diagramm verantwortlich ist: 2 * ((1,75-1)/(1,75+1))^2 = 0,15. Aber das Ergebnis (große Absorption bei >8 um) bleibt gleich.

Ein typisches eloxiertes Aluminiumteil wird keine sehr guten optischen Eigenschaften haben.

10,6 um ist die Wellenlänge eines CO2-Lasers. Dies sind in der Regel leistungsstarke Laser – 100-Watt-Strahlen sind nicht ungewöhnlich. Aber Sie verwenden wahrscheinlich keinen - Sie würden ein eloxiertes Teil schmelzen.

Ein typischer Spiegel für diese Laser ist aus einem speziellen OFHC-Kupfer (sauerstofffrei mit hoher Leitfähigkeit) hergestellt. Hohe Reinheit verbessert die elektrische Leitfähigkeit. Dies verbessert das Reflexionsvermögen und verringert die Absorption. Dies ist wichtig, da selbst eine geringe Absorption zu Erwärmung, Wärmeausdehnung, veränderter Spiegelform und einem defokussierten Strahl führt. Auch eine hohe elektrische Leitfähigkeit entspricht einer hohen Wärmeleitfähigkeit und einer besseren Kühlung.

Um ein Spiegel zu sein, müssen die größten Oberflächenunregelmäßigkeiten viel kleiner als eine Wellenlänge sein. Dies ist bei 10,6 um viel einfacher zu erreichen als bei optischen Wellenlängen. Aber die Spiegel müssen noch poliert werden. Sie sehen im sichtbaren Licht wie Spiegel aus. Ein typisches bearbeitetes Al-Teil hat eine diffuse Reflexion.

Ein Spiegel hat normalerweise keine Beschichtung. Eine Linse hat typischerweise eine Antireflexbeschichtung. Eine typische Linse besteht aus ZnSe mit einem Brechungsindex = 2,4 bei 10,6 um.

Die Beschichtung besteht aus einer einzelnen Schicht Thorium Floride. Es wird im Hochvakuum gesputtert. Die AR-Beschichtung muss 1/4 Wellenlänge dick sein. Es wird sorgfältig kontrolliert. Anodisiertes Al wird nicht sorgfältig genug aufgebracht, um eine optische Beschichtung zu sein.

Selbst mit einer AR-Beschichtung beträgt das Reflexionsvermögen ~1 % und die Absorption ~0,5 %. Dies kann zu Problemen führen. Wenn ein 1-Watt-Strahl, der von einer gekrümmten Oberfläche reflektiert wird, fokussiert wird, kann er einen Brand auslösen.

Dispersion ist für einen Laser kein Problem. Dispersion ist die Änderung des Brechungsindex mit der Wellenlänge.

Danke für die Kommentare. Das beantwortet meine Frage aber nicht wirklich. Und ja, ich spreche von einer Laseranwendung: Der Körper des Systems besteht aus Aluminium, und da ich von einem Multi-Kilowatt-Laserstrahl spreche, muss ich die Strahlungsbelastung auf die Al-Teile modellieren, sowie die Menge von reflektiertem Licht. Deshalb interessiere ich mich für die Reflektivität von Al2O3-beschichtetem Aluminium.
Ja, du hast recht. Es ist lange her, dass ich ein optischer Ingenieur war. Fragen Sie Ingenieure unter II-VI, ii-vi.com
Reflektivität von eloxiertem Aluminium bei 10,6 um
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