من وحدات ToF الأولى إلى LiDAR إلى DMS الحالية، تستخدم جميعها نطاق الأشعة تحت الحمراء القريبة:
وحدة TOF (850 نانومتر/940 نانومتر)
ليدار (905 نانومتر/1550 نانومتر)
DMS/OMS (940 نانومتر)
في الوقت نفسه، تُعدّ النافذة الضوئية جزءًا من المسار الضوئي للكاشف/المستقبل. وتتمثل وظيفتها الرئيسية في حماية المنتج أثناء نقل شعاع الليزر ذي الطول الموجي المحدد المنبعث من مصدر الليزر، وجمع موجات الضوء المنعكسة المقابلة عبر النافذة.
يجب أن تحتوي هذه النافذة على الوظائف الأساسية التالية:
1. يظهر بصريًا باللون الأسود لتغطية الأجهزة البصرية الإلكترونية خلف النافذة؛
2. الانعكاسية السطحية الشاملة للنافذة البصرية منخفضة ولن تسبب انعكاسًا واضحًا؛
٣. يتميز بنفاذية جيدة لنطاق الليزر. على سبيل المثال، في كاشف الليزر ٩٠٥ نانومتر الأكثر شيوعًا، يمكن أن تصل نفاذية النافذة في نطاق ٩٠٥ نانومتر إلى أكثر من ٩٥٪.
4. تصفية الضوء الضار، وتحسين نسبة الإشارة إلى الضوضاء في النظام، وتعزيز قدرة الكشف عن الليدار.
ومع ذلك، فإن كل من LiDAR وDMS عبارة عن منتجات للسيارات، وبالتالي فإن كيفية قدرة منتجات النوافذ على تلبية متطلبات الموثوقية الجيدة، والنفاذية العالية لنطاق مصدر الضوء، والمظهر الأسود أصبحت مشكلة.
01. ملخص حلول النوافذ المتوفرة حاليًا في السوق
هناك ثلاثة أنواع رئيسية:
النوع الأول: الركيزة مصنوعة من مادة تخترق الأشعة تحت الحمراء
هذا النوع من المواد أسود اللون لأنه قادر على امتصاص الضوء المرئي ونقل نطاقات الأشعة تحت الحمراء القريبة، مع نفاذية تبلغ حوالي 90% (مثل 905 نانومتر في نطاق الأشعة تحت الحمراء القريبة) وانعكاسية إجمالية تبلغ حوالي 10%.
يمكن لهذا النوع من المواد استخدام ركائز راتنجية شفافة للغاية بالأشعة تحت الحمراء، مثل Bayer Makrolon PC 2405، ولكن ركيزة الراتنج لديها قوة ربط ضعيفة مع الفيلم البصري، ولا يمكنها تحمل تجارب الاختبار البيئية القاسية، ولا يمكن طلائها بغشاء موصل شفاف ITO عالي الموثوقية (يستخدم للكهرباء وإزالة الضباب)، لذلك عادة ما يكون هذا النوع من الركيزة غير مطلي ويستخدم في نوافذ منتجات الرادار غير المخصصة للمركبات والتي لا تتطلب التسخين.
يمكنك أيضًا اختيار زجاج SCHOTT RG850 أو زجاج HWB850 الأسود الصيني، إلا أن تكلفته مرتفعة. على سبيل المثال، يتجاوز سعر زجاج HWB850 ثمانية أضعاف تكلفة الزجاج البصري العادي من نفس الحجم، ومعظم هذا النوع من المنتجات لا يفي بمعايير ROHS، وبالتالي لا يمكن استخدامه في نوافذ الليدار المُنتجة بكميات كبيرة.
النوع الثاني: استخدام الحبر الناقل للأشعة تحت الحمراء
يمتص هذا النوع من حبر الأشعة تحت الحمراء النافذ الضوء المرئي، ويمكنه نقل نطاقات الأشعة تحت الحمراء القريبة، بنفاذية تتراوح بين 80% و90%، ومستوى نفاذيته الإجمالي منخفض. علاوة على ذلك، بعد دمج الحبر مع الركيزة البصرية، لا تجتاز مقاومة الطقس المتطلبات الصارمة لمقاومة الطقس في السيارات (مثل اختبارات درجات الحرارة العالية)، لذلك تُستخدم أحبار الأشعة تحت الحمراء النافذة بشكل رئيسي في المنتجات الأخرى ذات متطلبات مقاومة الطقس المنخفضة، مثل الهواتف الذكية وكاميرات الأشعة تحت الحمراء.
النوع 3: استخدام مرشح بصري مطلي باللون الأسود
الفلتر المغطى باللون الأسود هو فلتر يمكنه حجب الضوء المرئي وله نفاذية عالية في نطاق الأشعة تحت الحمراء القريبة (مثل 905 نانومتر).
صُمم هذا المرشح المغطى بالأسود باستخدام هيدريد السيليكون وأكسيد السيليكون ومواد أغشية رقيقة أخرى، ويُحضّر بتقنية الرش المغناطيسي. يتميز هذا المرشح بأداء مستقر وموثوق، ويمكن إنتاجه بكميات كبيرة. حاليًا، تعتمد أغشية المرشح الضوئي الأسود التقليدية عادةً على بنية مشابهة لأغشية قطع الضوء. في عملية تشكيل أغشية الرش المغناطيسي التقليدية باستخدام هيدريد السيليكون، يُراعى عادةً تقليل امتصاص هيدريد السيليكون، وخاصةً امتصاص نطاق الأشعة تحت الحمراء القريبة، لضمان نفاذية عالية نسبيًا في نطاق 905 نانومتر أو نطاقات ليدار أخرى مثل 1550 نانومتر.
وقت النشر: ٢٢ نوفمبر ٢٠٢٤
