新的光学涂层技术帮助激光雷达和摄像头防雾和抗反射
2023-01-24 11:50:39 来源：麦姆斯咨询 评论：0 点击：
德国的研究人员开发了一种结合防雾和抗反射特性的光学涂层系统。这项新的技术可以帮助提高激光雷达（LiDAR）和摄像头的性能。研究人员现在正在探索如何将该涂层系统应用到其他领域，例如汽车自适应照明系统或量子计算机的开发。
据麦姆斯咨询报道，近期，德国的研究人员开发了一种结合防雾和抗反射特性的光学涂层系统。这项新的技术可以帮助提高激光雷达（LiDAR）和摄像头的性能。
“从寒冷的室外走进温暖的房间可能会导致眼镜起雾，从而使用户‘失明’。”德国弗劳恩霍夫应用光学与精密工程研究所（IOF）和耶拿市弗里德里希·席勒大学（Friedrich Schiller University Jena）的研究团队负责人Anne Gärtner说道。
Anne Gärtner补充说：“自动驾驶汽车中使用的激光雷达等传感器也会发生上述类似情况。重要的是，即使出现雾化，传感器镜头表面也须保持高度透明，这样才能保障传感功能和驾驶安全。”
Anne Gärtner及其同事在Applied Optics期刊论文中介绍了他们如何将防止起雾的聚合物涂层与减少反射的多孔二氧化硅纳米结构相结合。尽管该论文中描述的涂层是专门为激光雷达设计的，但是该技术可以针对许多不同的光学应用进行定制。
“在我们的涂层系统中，防雾和抗反射完美结合，这在以前是不可行的。”Anne Gärtner表示，“采用这种新的光学涂层技术制造的样品已经在全球各种气候条件下运行的多个机载激光雷达原型中成功使用了一年。”
看得更清楚
论文中描述的光学涂层系统是根据瑞士Leica Geosystems公司确定的需求而开发的。Leica Geosystems开发了用于地形和城市测绘的机载激光雷达测量系统。
当环境与测量系统之间存在一定的温度差异时，光学表面有时会出现雾化，从而影响功能。为此，Anne Gärtner的研究团队与Leica Geosystems合作开发了一种光学涂层解决方案，可以解决雾化和不良光反射的问题。
“我们使用了一种聚合物材料，其可以充当‘储水器’来防止光学表面起雾。”Anne Gärtner说，“然而，聚合物材料和周围空气折射率的差异会导致不必要的反射和重影。为了防止反射，我们将防雾涂层与多层纳米结构结合在一起，以产生防反射和透水性。”
为了制造多功能涂层系统，研究人员采用了德国弗劳恩霍夫应用光学与精密工程研究所开发的“AR-plas2”技术，其使得多个纳米结构可以相互叠加。该技术涉及将纳米结构蚀刻到防雾涂层中，然后在顶部制造第二层纳米结构。
采用“AR-plas2”技术在塑料上实现双层纳米结构
利用这项技术，可以调整纳米结构的折射率以定制双层纳米结构的设计，从而在宽光谱范围内实现非常低的反射。
实验室测试表明，由此产生的多层纳米涂层系统在很宽的光谱范围内表现出非常低的反射，这对于单层纳米结构是不可能实现的。此外，该多层纳米结构不会影响涂层的防雾性能。
实际应用
由于这些纳米结构是在业界标准的等离子IAD设备中制造而成的，因此这种新的技术可以很容易地融入商业化制造工艺中。除了应用于多个激光雷达原型系统，该涂层技术还已用于高端智能手机摄像头。
研究人员现在正在探索如何将该涂层系统应用到其他领域，例如汽车自适应照明系统或量子计算机的开发。
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