1 Beginsels van optiese films
In hierdie artikel sal ons die beginsels van optiese dun films, algemeen gebruikte ontwerpsagteware en deklaagtegnologie bekendstel.
Die basiese beginsel van hoekom optiese films unieke funksies soos anti-refleksie, hoë refleksie of ligsplitsing kan bereik, is die dunfilminterferensie van lig. Dun films is gewoonlik saamgestel uit een of meer groepe hoë brekingsindeks materiaal lae en lae brekings indeks materiaal lae afwisselend op mekaar geplaas. Hierdie filmlaagmateriale is oor die algemeen oksiede, metale of fluoriede. Deur die aantal, dikte en verskillende filmlae van die film in te stel, kan Die verskil in brekingsindeks tussen lae die interferensie van ligstrale tussen filmlae reguleer om die vereiste funksies te verkry.
Kom ons neem 'n algemene anti-reflektiewe laag as 'n voorbeeld om hierdie verskynsel te illustreer. Om interferensie te maksimeer of te verminder, is die optiese dikte van die deklaag gewoonlik 1/4 (QWOT) of 1/2 (HWOT). In die figuur hieronder is die brekingsindeks van die invallende medium n0, en die brekingsindeks van die substraat is ns. Daarom kan 'n prentjie van die brekingsindeks van die filmmateriaal wat interferensiekansellasietoestande kan produseer, bereken word. Die ligstraal wat deur die boonste oppervlak van die filmlaag gereflekteer word, is R1, Die ligstraal wat deur die onderste oppervlak van die film gereflekteer word, is R2. Wanneer die optiese dikte van die film 1/4 golflengte is, is die optiese padverskil tussen R1 en R2 1/2 golflengte, en daar word aan die interferensievoorwaardes voldoen, wat dus interferensie vernietigende interferensie veroorsaak. Verskynsel.
Op hierdie manier word die intensiteit van die gereflekteerde straal baie klein, waardeur die doel van anti-refleksie bereik word.
2 Optiese dunfilm-ontwerpsagteware
Ten einde tegnici te fasiliteer om filmstelsels te ontwerp wat aan verskeie spesifieke funksies voldoen, is dunfilmontwerpsagteware ontwikkel. Die ontwerpsagteware integreer algemeen gebruikte deklaagmateriale en hul parameters, filmlaagsimulasie- en optimeringsalgoritmes en ontledingsfunksies, wat dit makliker maak vir tegnici om te ontwikkel en te ontleed. Verskeie filmstelsels. Die algemeen gebruikte filmontwerpsagteware is soos volg:
A.TFCalc
TFCalc is 'n universele hulpmiddel vir optiese dunfilmontwerp en -analise. Dit kan gebruik word om verskeie tipes anti-refleksie-, hoë-refleksie-, banddoorlaat-, spektroskopiese, fase- en ander filmstelsels te ontwerp. TFCalc kan 'n dubbelzijdige filmstelsel op 'n substraat ontwerp, met tot 5 000 filmlae op 'n enkele oppervlak. Dit ondersteun die invoer van filmstapelformules en kan verskeie tipes beligting simuleer: soos keëlstrale, ewekansige stralingsstrale, ens. Tweedens het die sagteware sekere optimaliseringsfunksies, en kan metodes soos uiterste waarde en variasiemetodes gebruik om die reflektiwiteit, transmissie, absorpsie, fase, ellipsometrie parameters en ander teikens van die film sisteem. Die sagteware integreer verskeie analise funksies, soos reflektiwiteit, transmissie, absorpsie, ellipsometrie parameter analise, elektriese veld intensiteit verspreiding kurwe, film stelsel refleksie en transmissie kleur analise, kristal beheer kurwe berekening, film laag toleransie en sensitiwiteit analise, opbrengs analise, ens. Die operasie-koppelvlak van TFCalc is soos volg:
In die operasie-koppelvlak wat hierbo gewys word, kan u 'n filmstelsel kry wat aan u behoeftes voldoen deur parameters en grensvoorwaardes in te voer en te optimaliseer. Die operasie is relatief eenvoudig en maklik om te gebruik.
B. Noodsaaklike Macleod
Essential Macleod is 'n volledige optiese film analise en ontwerp sagteware pakket met 'n ware multi-dokument operasie koppelvlak. Dit kan aan verskeie vereistes voldoen in optiese deklaagontwerp, van eenvoudige enkellaagfilms tot streng spektroskopiese films. , kan dit ook golflengtedeling multipleksing (WDM) en digte golflengte deling multipleksing (DWDM) filters evalueer. Dit kan van nuuts af ontwerp of bestaande ontwerpe optimaliseer, en kan foute in die ontwerp ondersoek. Dit is ryk aan funksies en kragtig.
Die ontwerp-koppelvlak van die sagteware word in die onderstaande figuur getoon:
C. OptiLayer
OptiLayer-sagteware ondersteun die hele proses van optiese dun films: parameters - ontwerp - produksie - inversie-analise. Dit bevat drie dele: OptiLayer, OptiChar en OptiRE. Daar is ook 'n OptiReOpt-dinamiese skakelbiblioteek (DLL) wat die funksies van die sagteware kan verbeter.
OptiLayer ondersoek die evalueringsfunksie van ontwerp tot teiken, bereik die ontwerpteiken deur middel van optimalisering, en voer voorproduksiefoutanalise uit. OptiChar ondersoek die verskilfunksie tussen die spektrale eienskappe van die laagmateriaal en die gemete spektrale eienskappe daarvan onder verskeie belangrike faktore in dunfilmteorie, en verkry 'n beter en realistiese laagmateriaalmodel en die invloed van elke faktor op die huidige ontwerp, en wys op die gebruik Wat faktore in ag geneem moet word wanneer hierdie laag materiaal ontwerp word? OptiRE ondersoek die spektrale eienskappe van die ontwerpmodel en die spektrale eienskappe van die model wat eksperimenteel gemeet word na produksie. Deur ingenieursinversie kry ons 'n paar foute wat tydens produksie gegenereer word en voer dit terug na die produksieproses om produksie te lei. Bogenoemde modules kan deur die dinamiese skakelbiblioteekfunksie gekoppel word, en sodoende funksies soos ontwerp, modifikasie en intydse monitering in 'n reeks prosesse van filmontwerp tot produksie verwesenlik.
3 Coating tegnologie
Volgens verskillende plateringsmetodes kan dit in twee kategorieë verdeel word: chemiese coating tegnologie en fisiese coating tegnologie. Chemiese deklaagtegnologie word hoofsaaklik verdeel in onderdompeling en spuitplatering. Hierdie tegnologie is meer besoedelend en het swak filmprestasie. Dit word geleidelik vervang deur 'n nuwe generasie fisiese coating tegnologie. Fisiese coating word uitgevoer deur vakuumverdamping, ioonplatering, ens. Vakuumcoating is 'n metode om metale, verbindings en ander filmmateriaal in 'n vakuum te verdamp (of sputtering) om dit op die substraat wat bedek moet word neer te sit. In 'n vakuumomgewing het coatingtoerusting minder onsuiwerhede, wat oksidasie van die materiaaloppervlak kan voorkom en help om die spektrale eenvormigheid en dikte-konsekwentheid van die film te verseker, dus word dit wyd gebruik.
Onder normale omstandighede is 1 atmosferiese druk ongeveer 10 tot die krag van 5 Pa, en die lugdruk wat benodig word vir vakuumbedekking is oor die algemeen 10 tot die krag van 3 Pa en hoër, wat tot hoë vakuumbedekking behoort. In vakuumbedekking moet die oppervlak van optiese komponente baie skoon wees, dus moet die vakuumkamer tydens verwerking ook baie skoon wees. Tans is die manier om 'n skoon vakuumomgewing te verkry gewoonlik deur stofsuig te gebruik. Oliediffusiepompe, 'n Molekulêre pomp of kondensasiepomp word gebruik om vakuum te onttrek en 'n hoë vakuum omgewing te verkry. Oliediffusiepompe benodig koelwater en 'n rugpomp. Hulle is groot in grootte en verbruik hoë energie, wat besoedeling van die deklaagproses sal veroorsaak. Molekulêre pompe benodig gewoonlik 'n steunpomp om te help met hul werk en is duur. Daarteenoor veroorsaak kondensasiepompe nie besoedeling nie. , benodig nie 'n rugpomp nie, het 'n hoë doeltreffendheid en goeie betroubaarheid, so dit is die beste geskik vir optiese vakuumbedekking. Die interne kamer van 'n algemene vakuumbedekkingsmasjien word in die onderstaande figuur getoon:
In vakuumbedekking moet die filmmateriaal tot 'n gasvormige toestand verhit word en dan op die oppervlak van die substraat neergesit word om 'n filmlaag te vorm. Volgens die verskillende plateringsmetodes kan dit in drie tipes verdeel word: termiese verdampingsverhitting, sputterverhitting en ioonplatering.
Termiese verdampingsverhitting gebruik gewoonlik weerstandsdraad of hoëfrekwensie-induksie om die smeltkroes te verhit, sodat die filmmateriaal in die smeltkroes verhit en verdamp word om 'n deklaag te vorm.
Sputterverhitting word in twee tipes verdeel: ioonstraalverstuivingsverhitting en magnetronsputterverwarming. Ioonstraal-sputterverwarming gebruik 'n ioongeweer om 'n ioonstraal uit te straal. Die ioonstraal bombardeer die teiken teen 'n sekere invalshoek en sputter sy oppervlaklaag uit. atome, wat op die oppervlak van die substraat neerslaan om 'n dun film te vorm. Die grootste nadeel van ioonstraal-sputtering is dat die area wat op die teikenoppervlak gebombardeer word te klein is en die neerslagtempo oor die algemeen laag is. Magnetron sputtering verhitting beteken dat elektrone versnel na die substraat onder die werking van 'n elektriese veld. Tydens hierdie proses bots elektrone met argongasatome, wat 'n groot aantal argonione en elektrone ioniseer. Die elektrone vlieg na die substraat, en die argon-ione word deur die elektriese veld verhit. Die teiken word versnel en gebombardeer onder die werking van die teiken, en die neutrale teikenatome in die teiken word op die substraat neergesit om 'n film te vorm. Magnetron sputtering word gekenmerk deur 'n hoë film vorming tempo, lae substraat temperatuur, goeie film adhesie, en kan 'n groot-area coating bereik.
Ioonplatering verwys na 'n metode wat gasontlading gebruik om gas of verdampte stowwe gedeeltelik te ioniseer, en verdampte stowwe op 'n substraat neerlê onder die bombardement van gasione of verdampte stofione. Ioonplatering is 'n kombinasie van vakuumverdamping en sputtertegnologie. Dit kombineer die voordele van verdampings- en sputterprosesse en kan werkstukke met komplekse filmstelsels bedek.
4 Gevolgtrekking
In hierdie artikel stel ons eers die basiese beginsels van optiese films bekend. Deur die aantal en dikte van die film en die verskil in brekingsindeks tussen verskillende filmlae in te stel, kan ons die interferensie van ligstrale tussen die filmlae bewerkstellig en sodoende die vereiste Filmlaagfunksie verkry. Hierdie artikel stel dan algemeen gebruikte filmontwerpsagteware bekend om almal 'n voorlopige begrip van filmontwerp te gee. In die derde deel van die artikel gee ons 'n gedetailleerde inleiding tot coating tegnologie, met die fokus op die vakuum coating tegnologie wat wyd gebruik word in die praktyk. Ek glo dat almal 'n beter begrip van optiese deklaag sal hê deur hierdie artikel te lees. In die volgende artikel sal ons die coating-toetsmetode van die bedekte komponente deel, so bly ingeskakel.
Kontak:
Email:info@pliroptics.com ;
Foon/Whatsapp/Wechat:86 19013265659
Voeg by:gebou 1, nr. 1558, intelligensiepad, qingbaijiang, chengdu, sichuan, China
Postyd: 10-Apr-2024
