In der modernen Luft- und Raumfahrt sind optische Infrarotsysteme die „Augen“ spezialisierter Satellitennutzlasten. Insbesondere angesichts der Zunahme kommerzieller Weltraumkonstellationen und Weltraumforschungsmissionen ist die Lieferqualität leistungsstarker Infrarot-Nutzlasten zu einem Schlüsselmaß für die technologische Stärke geworden. Die Forschung, Entwicklung und Produktion von Infrarotlinsen stand jedoch immer vor zwei großen Herausforderungen: den Ausrichtungsschwierigkeiten, die durch die Unsichtbarkeit des Infrarotlichts verursacht werden, und den Qualitätsunsicherheiten, die durch die inhärenten Eigenschaften von Infrarotmaterialien verursacht werden. 1. Kernaufgabe: Warum konzentrieren wir uns so sehr auf Tests der „übertragenen Wellenfront“? Im Bereich des sichtbaren Lichts garantiert die Einhaltung der Standards für Oberflächenform und -größe in der Regel die optische Leistung.
Im Infrarotbereich (insbesondere bei der Verwendung von Materialien wie Germanium und Silizium) reicht dies jedoch bei weitem nicht aus. Die Kunden von Zhixing Optics konzentrieren sich hauptsächlich auf die Bereiche kommerzielle Satellitennutzlast und hochwertige optoelektronische Systeme. Warum betonen wir angesichts dieser hochzuverlässigen Missionen die Notwendigkeit, die übertragene Wellenfront zu testen?
◆ Die „versteckte Falle“ des Brechungsindex: Im Gegensatz zu herkömmlichem optischem Glas wird die Stabilität des Brechungsindex (n) von Infrarotmaterialien stark durch den Wachstumsprozess beeinflusst. Selbst wenn die Oberflächenformgenauigkeit der verarbeiteten Komponenten extrem hoch ist, führt eine Inhomogenität des Brechungsindex innerhalb des Materials dennoch zu schwerwiegenden Systemaberrationen.
◆Umfassende Leistungsbewertung: Durch die bloße Erkennung der Oberflächenform wird nur die „Oberfläche“ sichtbar. Durch die Prüfung der übertragenen Wellenfront können wir Brechungsindexschwankungen, innere Spannungen und Oberflächenformfehler innerhalb des Materials umfassend bewerten. Dies ist eine zentrale wissenschaftliche Methode, um die endgültige Wellenfrontleistung einzelner Infrarotkomponenten und sogar des zusammengebauten Systems sicherzustellen.
◆Gewährleistung der Zuverlässigkeit von Nutzlasten im Orbit: Bei Infrarot-Nutzlasten im Weltraum können selbst kleinste Wellenfrontverzerrungen zu einer verschwommenen Erkennung entfernter Ziele führen. Die Erkennung übertragener Wellenfronten ist die letzte Qualitätsverteidigungslinie, um sicherzustellen, dass Nutzlasten in komplexen Umgebungen „deutlich sichtbar und genau gemessen“ sind. 2. Kernengpässe: Der „visuelle blinde Fleck“ bei der Infraroterkennung Obwohl die Erkennung der übertragenen Wellenfront von entscheidender Bedeutung ist, gibt es im tatsächlichen Betrieb unüberwindbare Hindernisse: „Blackout-Betrieb“ ist ineffizient: Aufgrund der unsichtbaren Arbeitswellenlänge mangelt es an intuitiver Anleitung bei der Einstellung des Interferometerfokus und der Koordinaten des Messobjekts, was zu extrem langen Einrichtungs- und Anpassungszyklen führt und die Lieferzeiten erheblich beeinträchtigt. Empfindlichkeitsverlust aufgrund langer Wellenlänge: Dies ist eine physikalische Einschränkung der Infraroterkennung. Infrarot-Interferometer haben lange Wellenlängen und die Empfindlichkeit des optischen Pfades gegenüber Lageänderungen ist viel geringer als die von sichtbarem Licht. Dies bedeutet, dass die Genauigkeit der Positions- und Lageverriegelung im Infrarotbereich naturgemäß begrenzt ist. Diese ungenaue Lageverriegelung aufgrund der Wellenlängeneigenschaften führt zu erheblichen Fehlausrichtungsfehlern, die sich auf die endgültigen Oberflächendaten übertragen, was zu Abweichungen bei den Messergebnissen führt und dazu führt, dass die tatsächlichen physikalischen Eigenschaften der Rohmaterialien nicht genau reproduziert werden können. 3. Zhixing-Lösung: CGH-Integrationstechnologie mit zwei Wellenlängen – sichtbare Führung, Infrarotmessung Um den strengen Anforderungen von Kunden mit hochpräzisen Lasten gerecht zu werden, hat Zhixing Optics eine bandübergreifende CGH-Lösung mit zwei Wellenlängen entwickelt. Wir machen sichtbares Licht (632,8 nm) zu einem „digitalen Leitfaden“ für Infrarotlicht und machen die Erkennung von Übertragungswellenfronten intuitiv und effizient.
◆ „Ein Bild, zwei Wellen“-Design auf physikalischer Ebene: Auf einem einzigen hochreinen Quarzsubstrat implantieren wir durch präzise Phasenkodierung gleichzeitig einen Ausrichtungsbereich für sichtbares Licht und einen Infrarot-Nullpositionskompensationsbereich.
Infrarot-sichtbares gemeinsames CGH-Layoutdiagramm
◆Phase 1: Schnelle Referenzverriegelung für sichtbares Licht. Unter Verwendung eines mit bloßem Auge sichtbaren roten Interferometers werden das CGH und das zu testende Infrarotelement schnell auf eine koaxiale Ausrichtung im Submikrometerbereich eingestellt. Dieser Schritt eliminiert Störungen durch geometrische Fehlausrichtungen und sorgt für eine genaue räumliche Ausrichtung für die anschließende Bewertung der Materialhomogenität.
Optisches Pfaddiagramm zur Ausrichtung des sichtbaren Lichts
◆Zweite Stufe: Nahtlose Infrarot-Wellenfrontmessung. Da der sichtbare und der Infrarotbereich denselben Satz geometrischer Zentren für Mikro-/Nanomuster aufweisen, erreicht das System nach dem Umschalten auf das Infrarot-Interferometer automatisch die ideale Ausrichtung. Die in diesem Stadium erfassten übertragenen Wellenfrontdaten können die umfassenden physikalischen Eigenschaften der Komponente genau und objektiv widerspiegeln.
Diagramm des optischen Infrarotpfads
4. Bandübergreifende Präzisionsübertragung: Unterstützung hochzuverlässiger Lasten
Unsere unabhängig entwickelte, wellenlängenübergreifende Ausrichtungsmethode gewährleistet die räumliche Ausrichtung der Rotlicht-Ausrichtungsachse und der Infrarot-Prüfachse. Dieses „Referenzrelais“ verkürzt nicht nur die Ausrichtungszeit um mehr als 80 %, sondern, was noch wichtiger ist, es liefert einen echten, geschlossenen „Wellenfront-Gesundheitsprüfbericht“ für die Qualitätsbewertung von High-End-Lasten.
Effizienzsprung:
◆Effizienzverbesserung: Die Ausrichtungszeit wurde von „Stunden“ auf „Minuten“ reduziert.
◆Qualität im geschlossenen Regelkreis: Ermöglicht tatsächlich eine volldimensionale Beurteilung der Oberflächenform, der Abmessungen und der Gleichmäßigkeit des Materialbrechungsindex, wodurch die Risiken der Systemintegration erheblich reduziert werden.
Abschluss
ZhiXing Optics versteht das Streben nach höchster Präzision für hochzuverlässige Lasten genau. Wir beleuchten den „toten Winkel“ im Infrarotbereich durch Visualisierungstechnologie und nutzen hochpräzise Lösungen zur Erkennung von Transmissionswellenfronten, um Sie vor materiellen Risiken abzuschirmen und jede Kernwellenfront zu schützen.
