Notizie - Finestra nera a infrarossi per modulo LiDAR/DMS/OMS/ToF (1)

Dai primi moduli ToF al lidar fino all'attuale DMS, tutti utilizzano la banda del vicino infrarosso:

Modulo TOF (850nm/940nm)

LiDAR (905nm/1550nm)

DMS/OMS (940 nm)

Allo stesso tempo, la finestra ottica fa parte del percorso ottico del rivelatore/ricevitore. La sua funzione principale è proteggere il prodotto durante la trasmissione del laser a una specifica lunghezza d'onda emessa dalla sorgente laser e la raccolta delle corrispondenti onde luminose riflesse attraverso la finestra.

Questa finestra deve avere le seguenti funzioni di base:

1. Appare visivamente nero per coprire i dispositivi optoelettronici dietro la finestra;

2. La riflettività complessiva della superficie della finestra ottica è bassa e non causerà riflessi evidenti;

3. Ha una buona trasmittanza per la banda laser. Ad esempio, per il più comune rilevatore laser a 905 nm, la trasmittanza della finestra nella banda a 905 nm può superare il 95%.

4. Filtrare la luce dannosa, migliorare il rapporto segnale/rumore del sistema e potenziare la capacità di rilevamento del lidar.

Tuttavia, LiDAR e DMS sono entrambi prodotti per l'industria automobilistica, quindi è diventato un problema come i prodotti per finestre possano soddisfare i requisiti di buona affidabilità, elevata trasmittanza della banda della sorgente luminosa e aspetto nero.

01. Riepilogo delle soluzioni per finestre attualmente presenti sul mercato

Esistono principalmente tre tipi:

Tipo 1: Il substrato è costituito da materiale penetrante nell'infrarosso

Questo tipo di materiale è nero perché può assorbire la luce visibile e trasmettere le bande del vicino infrarosso, con una trasmittanza di circa il 90% (ad esempio 905 nm nella banda del vicino infrarosso) e una riflettività complessiva di circa il 10%.

Questo tipo di materiale può utilizzare substrati di resina altamente trasparenti agli infrarossi, come Bayer Makrolon PC 2405, ma il substrato di resina ha una scarsa forza di adesione con la pellicola ottica, non può resistere a esperimenti di test ambientali difficili e non può essere rivestito con una pellicola conduttiva trasparente ITO altamente affidabile (utilizzata per l'elettrificazione e la disappannamento), quindi questo tipo di substrato è solitamente non rivestito e utilizzato nei finestrini di prodotti radar non veicolari che non richiedono riscaldamento.

È possibile scegliere anche il vetro nero SCHOTT RG850 o il vetro nero cinese HWB850, ma il costo di questo tipo di vetro nero è elevato. Prendendo ad esempio il vetro HWB850, il suo costo è oltre 8 volte superiore a quello del normale vetro ottico delle stesse dimensioni, e la maggior parte di questo tipo di prodotto non soddisfa la norma ROHS e pertanto non può essere utilizzato per le finestre lidar prodotte in serie.

Tipo 2: utilizzo di inchiostro trasmissivo a infrarossi

Questo tipo di inchiostro a penetrazione infrarossa assorbe la luce visibile e può trasmettere bande del vicino infrarosso, con una trasmittanza compresa tra l'80% e il 90%, e il livello di trasmittanza complessivo è basso. Inoltre, una volta che l'inchiostro si è combinato con il substrato ottico, la resistenza agli agenti atmosferici non può superare i rigorosi requisiti di resistenza agli agenti atmosferici del settore automobilistico (come i test ad alta temperatura), quindi gli inchiostri a penetrazione infrarossa sono principalmente utilizzati in altri prodotti con bassi requisiti di resistenza agli agenti atmosferici, come smartphone e telecamere a infrarossi.
Tipo 3: utilizzando un filtro ottico rivestito di nero
Il filtro rivestito di nero è un filtro che può bloccare la luce visibile e ha un'elevata trasmittanza nella banda NIR (ad esempio 905 nm).

Il filtro con rivestimento nero è progettato con idruro di silicio, ossido di silicio e altri materiali a film sottile ed è realizzato utilizzando la tecnologia di sputtering magnetron. È caratterizzato da prestazioni stabili e affidabili e può essere prodotto in serie. Attualmente, i film per filtri ottici neri convenzionali adottano generalmente una struttura simile a quella di un film a luce di taglio. Nel processo di formazione del film con sputtering magnetron convenzionale con idruro di silicio, la considerazione comune è quella di ridurre l'assorbimento dell'idruro di silicio, in particolare l'assorbimento della banda del vicino infrarosso, per garantire una trasmittanza relativamente elevata nella banda dei 905 nm o in altre bande lidar come i 1550 nm.