1 Принципи на оптичните филми
В тази статия ще представим принципите на оптичните тънки филми, често използван софтуер за проектиране и технология за покритие.
Основният принцип защо оптичните филми могат да постигнат уникални функции като антирефлекс, високо отражение или разделяне на светлината е интерференцията на тънък слой на светлината. Тънките филми обикновено са съставени от една или повече групи от слоеве от материали с висок индекс на пречупване и слоеве от материали с нисък индекс на пречупване, последователно насложени. Тези материали на филмовия слой обикновено са оксиди, метали или флуориди. Чрез задаване на броя, дебелината и различните филмови слоеве на филма, разликата в индекса на пречупване между слоевете може да регулира интерференцията на светлинните лъчи между филмовите слоеве, за да се получат необходимите функции.
Нека вземем обикновено антирефлексно покритие като пример, за да илюстрираме това явление. За да се увеличи или намали максимално смущението, оптичната дебелина на покриващия слой обикновено е 1/4 (QWOT) или 1/2 (HWOT). На фигурата по-долу индексът на пречупване на падащата среда е n0, а индексът на пречупване на субстрата е ns. Следователно може да се изчисли картина на индекса на пречупване на филмовия материал, който може да създаде условия за премахване на смущенията. Светлинният лъч, отразен от горната повърхност на филмовия слой, е R1, светлинният лъч, отразен от долната повърхност на филма, е R2. Когато оптичната дебелина на филма е 1/4 дължина на вълната, разликата в оптичния път между R1 и R2 е 1/2 дължина на вълната и условията за смущение са изпълнени, като по този начин се създават разрушителни смущения. Феномен.
По този начин интензитетът на отразения лъч става много малък, като по този начин се постига целта на антиотражението.
2 Софтуер за проектиране на оптичен тънък филм
За да се улеснят техниците при проектирането на филмови системи, които отговарят на различни специфични функции, е разработен софтуер за проектиране на тънък филм. Софтуерът за проектиране интегрира често използвани материали за покритие и техните параметри, симулация на филмов слой и алгоритми за оптимизация и функции за анализ, което улеснява техниците при разработването и анализа. Различни филмови системи. Често използваният софтуер за проектиране на филми е както следва:
A.TFCalc
TFCalc е универсален инструмент за проектиране и анализ на оптичен тънък филм. Може да се използва за проектиране на различни видове антиотражателни, високоотражателни, лентови, спектроскопични, фазови и други филмови системи. TFCalc може да проектира двустранна филмова система върху субстрат с до 5000 филмови слоя на една повърхност. Той поддържа въвеждането на формули за стек филми и може да симулира различни типове осветление: като конусовидни лъчи, произволни радиационни лъчи и т.н. Второ, софтуерът има определени функции за оптимизация и може да използва методи като екстремни стойности и вариационни методи за оптимизиране на отражателна способност, пропускливост, абсорбция, фаза, елипсометрични параметри и други цели на филмовата система. Софтуерът интегрира различни функции за анализ, като отражателна способност, пропускливост, абсорбция, елипсометричен анализ на параметрите, крива на разпределение на интензитета на електрическото поле, анализ на отражението на филмовата система и цвета на предаването, изчисляване на кривата на контрол на кристала, толерантност на филмовия слой и анализ на чувствителността, анализ на добива и др. Операционният интерфейс на TFCalc е както следва:
В операционния интерфейс, показан по-горе, чрез въвеждане на параметри и гранични условия и оптимизиране, можете да получите филмова система, която отговаря на вашите нужди. Операцията е относително проста и лесна за използване.
Б. Есенциален Маклеод
Essential Macleod е пълен софтуерен пакет за оптичен филмов анализ и проектиране с истински интерфейс за работа с множество документи. Той може да отговори на различни изисквания в дизайна на оптични покрития, от прости еднослойни филми до строги спектроскопични филми. , той може също така да оцени мултиплексиране с разделяне на дължина на вълната (WDM) и филтри с разделяне на дължина на вълната (DWDM). Той може да проектира от нулата или да оптимизира съществуващи проекти и може да изследва грешките в дизайна. Той е богат на функции и мощен.
Дизайнерският интерфейс на софтуера е показан на фигурата по-долу:
C. OptiLayer
Софтуерът OptiLayer поддържа целия процес на оптични тънки филми: параметри - дизайн - производство - инверсионен анализ. Той включва три части: OptiLayer, OptiChar и OptiRE. Има и OptiReOpt динамична библиотека за връзки (DLL), която може да подобри функциите на софтуера.
OptiLayer изследва функцията за оценка от дизайна до целта, постига целта на дизайна чрез оптимизиране и извършва анализ на грешките преди производството. OptiChar изследва функцията на разликата между спектралните характеристики на материала на слоя и неговите измерени спектрални характеристики при различни важни фактори в теорията на тънкия слой и получава по-добър и реалистичен модел на материала на слоя и влиянието на всеки фактор върху текущия дизайн, посочвайки употребата Какво фактори трябва да се вземат предвид при проектирането на този слой от материали? OptiRE изследва спектралните характеристики на проектния модел и спектралните характеристики на модела, измерени експериментално след производството. Чрез инженерна инверсия получаваме някои грешки, генерирани по време на производството, и ги подаваме обратно към производствения процес, за да ръководим производството. Горните модули могат да бъдат свързани чрез функцията на библиотеката с динамични връзки, като по този начин се реализират функции като проектиране, модификация и наблюдение в реално време в поредица от процеси от дизайна на филма до производството.
3 Технология на нанасяне на покритие
Според различните методи на покритие, той може да бъде разделен на две категории: технология за химическо покритие и технология за физическо покритие. Технологията за химическо покритие се разделя главно на потапяне и нанасяне чрез напръскване. Тази технология е по-замърсяваща и има лошо представяне на филма. Постепенно се заменя от ново поколение технология за физическо покритие. Физическото покритие се извършва чрез вакуумно изпаряване, йонно покритие и др. Вакуумното покритие е метод за изпаряване (или разпръскване) на метали, съединения и други филмови материали във вакуум, за да се отложат върху субстрата, който ще бъде покрит. Във вакуумна среда оборудването за нанасяне на покритие има по-малко примеси, което може да предотврати окисляването на повърхността на материала и да помогне да се осигури спектралната еднородност и консистенцията на дебелината на филма, така че се използва широко.
При нормални обстоятелства 1 атмосферно налягане е около 10 на степен 5 Pa, а въздушното налягане, необходимо за вакуумно покритие, обикновено е 10 на степен 3 Pa и повече, което принадлежи към високо вакуумно покритие. При вакуумното покритие повърхността на оптичните компоненти трябва да бъде много чиста, така че вакуумната камера по време на обработка също трябва да бъде много чиста. Понастоящем начинът за получаване на чиста вакуумна среда обикновено е използването на вакуумиране. Маслени дифузионни помпи, Молекулярна помпа или кондензационна помпа се използва за извличане на вакуум и получаване на среда с висок вакуум. Маслените дифузионни помпи изискват охлаждаща вода и поддържаща помпа. Те са големи по размер и консумират много енергия, което ще доведе до замърсяване на процеса на нанасяне на покритие. Молекулярните помпи обикновено изискват помощна помпа, която да подпомага работата им и са скъпи. За разлика от тях, кондензационните помпи не причиняват замърсяване. , не изисква поддържаща помпа, има висока ефективност и добра надеждност, така че е най-подходящ за оптично вакуумно покритие. Вътрешната камера на обикновена машина за вакуумно покритие е показана на фигурата по-долу:
При вакуумно покритие филмовият материал трябва да се нагрее до газообразно състояние и след това да се нанесе върху повърхността на субстрата, за да се образува филмов слой. Според различните методи на покритие, той може да бъде разделен на три вида: нагряване чрез термично изпаряване, нагряване с разпрашване и йонно покритие.
Нагряването чрез термично изпаряване обикновено използва съпротивителна жица или високочестотна индукция за нагряване на тигела, така че филмовият материал в тигела да се нагрява и изпарява, за да образува покритие.
Разпрашващото нагряване се разделя на два вида: нагряване с разпрашване с йонен лъч и нагряване с магнетронно разпрашаване. Нагряването чрез разпрашаване с йонен лъч използва йонен пистолет за излъчване на йонен лъч. Йонният лъч бомбардира целта под определен ъгъл на падане и разпръсква нейния повърхностен слой. атоми, които се отлагат върху повърхността на субстрата, за да образуват тънък филм. Основният недостатък на разпрашването с йонен лъч е, че зоната, бомбардирана върху целевата повърхност, е твърде малка и скоростта на отлагане обикновено е ниска. Нагряването чрез магнетронно разпръскване означава, че електроните се ускоряват към субстрата под действието на електрическо поле. По време на този процес електроните се сблъскват с атоми на газ аргон, йонизирайки голям брой аргонови йони и електрони. Електроните летят към субстрата, а аргоновите йони се нагряват от електрическото поле. Целта се ускорява и бомбардира под действието на целта, а неутралните целеви атоми в целта се отлагат върху субстрата, за да образуват филм. Магнетронното разпрашване се характеризира с висока скорост на образуване на филм, ниска температура на субстрата, добра адхезия на филма и може да постигне покритие на голяма площ.
Йонното покритие се отнася до метод, който използва газов разряд за частично йонизиране на газ или изпарени вещества и отлагане на изпарени вещества върху субстрат под бомбардировката на газови йони или йони на изпарено вещество. Йонното покритие е комбинация от технология за вакуумно изпаряване и разпрашване. Той съчетава предимствата на процесите на изпаряване и разпрашване и може да покрива детайлите със сложни филмови системи.
4 Заключение
В тази статия първо представяме основните принципи на оптичните филми. Чрез задаване на броя и дебелината на филма и разликата в индекса на пречупване между различните филмови слоеве, можем да постигнем интерференция на светлинни лъчи между филмовите слоеве, като по този начин получаваме необходимата функция на филмовия слой. След това тази статия въвежда често използван софтуер за филмов дизайн, за да даде на всеки предварително разбиране за филмовия дизайн. В третата част на статията даваме подробно въведение в технологията за нанасяне на покрития, като се фокусираме върху технологията за вакуумно покритие, която е широко използвана в практиката. Вярвам, че като прочете тази статия, всеки ще има по-добро разбиране за оптичното покритие. В следващата статия ще споделим метода за тестване на покритието на покритите компоненти, така че оставайте на линия.
Контакт:
Email:info@pliroptics.com ;
Телефон/Whatsapp/Wechat:86 19013265659
Добавяне: Сграда 1, No.1558, разузнавателен път, qingbaijiang, Чънду, Съчуан, Китай
Време на публикуване: 10 април 2024 г
