Сложная оптика станет дешевле: немцы научились струйной печати брэгговских зеркал

Исследователи из Технологического института Карлсруэ (KIT) первыми с помощью струйных принтеров напечатали зеркала Брэгга высокого качества. Это может проложить путь к цифровому производству зеркал по индивидуальным заказам, что сделает микро- и макрооптические системы намного дешевле и преобразит мир камер и датчиков.

Источник изображения: KIT

Традиционно многослойные распределённые брэгговские отражатели (РБО), которые широко используются в камерах и датчиках как медицинского, так промышленного и общего назначения, изготавливаются на сложном оборудовании, включая осаждение в вакууме из газовой фазы. Немецкие учёные разработали технологию послойной струйной печати РБО, которая позволяет быстро и сравнительно недорого напечатать многослойные зеркала едва ли не на любой поверхности с сохранением более 99 % отражательной способности.

Брэгговские зеркала могут улучшить как качество микросъёмки, так и эффективность солнечных или телевизионных панелей. Предложенная технология равно хорошо подходит для печати зеркал микронного размера и зеркал площадью в несколько квадратных метров.

«Брэгговские зеркала изготавливаются путем нанесения нескольких тонких слоев материалов на носитель. Полученное оптическое зеркало специфически отражает свет определенной длины волны. Отражательная способность брэгговского зеркала зависит от материалов, количества нанесенных слоев и их толщины. До сих пор зеркала Брэгга производились на дорогостоящих вакуумных установках. Теперь исследователи KIT первыми стали печатать их на различных носителях. Это значительно облегчает производство», — сообщается в пресс-релизе на сайте института Карлсруэ.

Самой большой проблемой было разработать подходящие краски и создать надёжный процесс для производства нескольких тонких слоев. Составляющие краски должны обладать подходящими оптическими свойствами и быть растворимыми. Кроме того, каждый слой должен быть как можно более однородным, чтобы получить последовательную «стопку» слоёв. Также должно точно контролироваться давление, а результаты должны быть воспроизводимыми, чтобы гарантировать отличные оптические свойства и высокую отражательную способность РБО при массовом производстве.

Прорывом стало использование в качестве «оптического» состава красок смеси двух различных материалов: оксида титана и полиметилметакрилата. Выбранные наночастицы показали необходимый результат, позволив добиться отражающей способности красок более 99 %, о чём исследователи рассказали в статье в журнале Advanced Materials.