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Con la continua penetrazione della tecnologia a infrarossi nella sicurezza, nella medicina, nell'industria, nella guida autonoma e in altri campi, i sistemi di rilevamento multibanda (come SWIR + MWIR, 850nm + 1550nm e altre combinazioni) stanno diventando la tendenza principale della nuova generazione di moduli sensore. Tuttavia, nel processo di atterraggio effettivo, il sottosistema ottico diventa spesso uno dei "colli di bottiglia" delle prestazioni dell'intera macchina, in particolare il conflitto naturale tra la risposta spettrale del materiale dell'obiettivo, il design della superficie e il processo di rivestimento.

Da un punto di vista ingegneristico, questo documento analizza tre sfide tecniche fondamentali attorno all'attuale sistema di lenti a infrarossi polimeriche mainstream.

In primo luogo, le prestazioni di trasmittanza dei materiali polimerici nella banda multipla infrarossa 217284001402 Quando si progetta un sistema a infrarossi multibanda multibanda multibanda multibanda, la prima considerazione, la prima considerazione non è la struttura.

Diversi materiali plastici hanno grandi differenze nella trasmittanza, nell'indice di rifrazione e nella posizione del picco di assorbimento nel vicino infrarosso al medio infrarosso (700nm ~ 14μm). Ad esempio:

Gamma di banda di trasmittanza del materiale 940nm Trasmittanza 1550nm Indice di rifrazione della trasmittanza (940nm) Picco di assorbimento HDPE2 ~ 12μm1400nmZeonex E48R400 ~ 1550nm> 90%> 85% ~ 1,53 COP / COC stabile Materiali modificati 400 ~ 1650nm85 ~ 95% Picco di assorbimento medio regolabile

Riassunto:

Materiali PMMA e HDPE comuni sul mercato, sebbene l'elaborazione sia difficile da utilizzare per i sistemi di trasmissione ad alta banda di 15m / bassa velocità.

Si raccomandano materiali Zeonex, Cyclo Olefin Copolymer (COC), che hanno migliori prestazioni di trasmissione nel segmento NIR / SWIR e supportano l'alto refr

Nei progetti reali, di solito dobbiamo fare "pre-screening del materiale + test spettrale effettivo" in base ai requisiti della banda del cliente per garantire l'efficienza del sistema di lenti.

2. Limitazioni geometriche delle superfici non sferiche / a forma libera nei grandi sistemi a infrarossi FOV I moduli del sensore a infrarossi si evolvono gradualmente dal rilevamento del centro del piccolo angolo alla "copertura completa del campo visivo + compensazione del bordo", il che pone requisiti più elevati per la struttura dell'obiettivo. Aubor riassume le seguenti tendenze attraverso la simulazione congiunta Zemax e CodeV:

Tradizionale struttura sferica di Fresnel FOV: facile da una distorsione di energia e un bordo 90

Design asferico: supporta un'illuminazione più uniforme e una minore perdita MTF, adatto per 65 ~ 100 scenari applicativi; ma i requisiti di tolleranza di produzione sono migliorati e lo stampo deve supportare un'accuratezza inferiore al micron.

Ottica a forma libera: la distribuzione del campo visivo può essere personalizzata in base al layout del rilevatore di array di aree, ma la difficoltà risiede in:

La progettazione di superfici asimmetriche richiede una rotazione multiasse CNC o diamantata;

Il rilevamento della forma della superficie può fare affidamento solo sull'analisi composita dell'interferometro + profilatore di superficie;

La difficoltà di controllo della pagina è notevolmente migliorata durante lo stampaggio a più cavità.

Esempio:
In un sistema di rilevamento a doppia modalità ToF + PIR, progettato per un sistema di rilevamento a forma libera, un cliente, un sistema di rilevamento a forma di un sistema a forma di lente ad angolo 135. La deviazione FWHM era del 23% quando si utilizzava il PMMA standard. Dopo la sostituzione con materiale COC, la stabilità termica del sistema è stata migliorata del 47% e l'uniformità MTF è stata migliorata del 18,6%.

3. Limitazioni di compatibilità del processo di rivestimento in un sistema a banda larga Le lenti a infrarossi devono supportare due bande contemporaneamente (come 940nm + 1550nm) e devono fare un compromesso nel controllo della riflessione spettrale:

AR monostrato: Basso costo, ma solo una banda principale può essere ottimizzata, come il centro lambda = 940nm.

AR a banda larga multistrato: La larghezza della banda può essere ampliata, ma il numero di strati (> 6 strati) è soggetto a stress fission strates, specialmente su substampati ad alta temperatura.

Nanostruttura antiriflesso (Falena-occhio): Soluzione ideale, ma ha requisiti estremamente elevati per la precisione dello stampaggio a iniezione e la protezione del film post-trattamento e non è ancora stata resa popolare negli obiettivi su larga scala.

Strategia di coping Aubor:

Personalizza la curva di rivestimento in base alla priorità della banda del cliente, utilizzando il metodo "compatibilità dual-band + regolazione del peso".

Nel progetto ToF, il rivestimento AR a banda principale 940nm è sovrapposto al supporto del filtro passa-banda; nel progetto di comunicazione laser (1550nm), la perdita di inserzione è controllata preferenzialmente <0,5 dB.

Tutti i processi di rivestimento a infrarossi sono rilevati dal sistema di rilevamento automatico AOI per la deviazione dello spessore del film <5%.

Riepilogo e consigli Per gli ingegneri e gli sviluppatori di prodotti, si consiglia che quando si avvia qualsiasi progetto a infrarossi medio-lontani, lavorare dalle seguenti tre prospettive frontali:

Prima il materiale: Testare l'effettiva risposta spettrale del materiale nella banda di destinazione per evitare "design ragionevole ma assorbimento del materiale" con conseguente perdita di prestazioni. Sinergia di segmentazione superficiale: Soprattutto per la struttura ad angolo ultra ampio e multi-lontano infrarosso dovrebbero essere valutate e i sistemi di messa a fuoco, i sistemi di superficie dovrebbero essere stimati, e la loro priorità, i sistemi di forma non sferica, i sistemi dovrebbero essere stimati, i sistemi di forma,

Integrazione della strategia di rivestimento spettrale: incorporare la progettazione del rivestimento nella pianificazione iniziale di strutture e sistemi per evitare rischi di costi e tempi causati da regolazioni successive.

Aubor si impegna ad essere un co-sviluppatore di lenti a infrarossi polimeriche e sistemi micro ottici. Non solo produciamo lenti, ma partecipiamo anche più profondamente alle "prime decisioni ottiche" dei sistemi dei clienti.

Se hai esigenze di sviluppo di sistemi a infrarossi che coinvolgono bande come 850nm / 940nm / 1550nm / 1650nm, accogliamo con favore un dialogo tecnico approfondito tra ingegneri.