1 Principi optičkih filmova
U ovom članku ćemo predstaviti principe optičkih tankih filmova, najčešće korišteni softver za dizajn i tehnologiju premaza.
Osnovni princip zašto optički filmovi mogu postići jedinstvene funkcije kao što su antirefleksija, visoka refleksija ili cijepanje svjetlosti je interferencija svjetlosti tankog filma. Tanki filmovi se obično sastoje od jedne ili više grupa slojeva materijala sa visokim indeksom prelamanja i slojeva materijala sa niskim indeksom prelamanja koji se naizmenično preklapaju. Ovi materijali za slojeve filma su uglavnom oksidi, metali ili fluoridi. Postavljanjem broja, debljine i različitih slojeva filma na filmu, razlika u indeksu prelamanja između slojeva može regulirati interferenciju svjetlosnih zraka između slojeva filma kako bi se postigle potrebne funkcije.
Uzmimo uobičajeni antirefleksni premaz kao primjer da ilustriramo ovaj fenomen. Kako bi se maksimizirale ili smanjile smetnje, optička debljina sloja premaza je obično 1/4 (QWOT) ili 1/2 (HWOT). Na slici ispod, indeks loma upadne sredine je n0, a indeks loma supstrata je ns. Stoga se može izračunati slika indeksa prelamanja filmskog materijala koji može proizvesti uvjete poništavanja interferencije. Svjetlosni snop reflektiran od gornje površine sloja filma je R1, svjetlosni snop reflektiran od donje površine filma je R2. Kada je optička debljina filma 1/4 talasne dužine, razlika optičkog puta između R1 i R2 je 1/2 talasne dužine, a uslovi interferencije su ispunjeni, stvarajući tako destruktivnu interferenciju. Fenomen.
Na taj način, intenzitet reflektovanog zraka postaje vrlo mali, čime se postiže svrha antirefleksije.
2 Softver za dizajn optičkog tankog filma
Kako bi se olakšalo tehničarima da dizajniraju filmske sisteme koji ispunjavaju različite specifične funkcije, razvijen je softver za dizajn tankog filma. Softver za dizajn integriše najčešće korištene materijale za premazivanje i njihove parametre, simulaciju sloja filma i algoritme optimizacije i funkcije analize, što tehničarima olakšava razvoj i analizu. Razni filmski sistemi. Uobičajeni softver za dizajn filma je sljedeći:
A.TFCalc
TFCalc je univerzalni alat za dizajn i analizu optičkog tankog filma. Može se koristiti za dizajniranje različitih tipova antirefleksnih, visokorefleksnih, propusnih, spektroskopskih, faznih i drugih filmskih sistema. TFCalc može dizajnirati dvostrani filmski sistem na podlozi, sa do 5.000 slojeva filma na jednoj površini. Podržava unos formula za snop filmova i može simulirati različite vrste osvjetljenja: kao što su konusni snopovi, nasumični snopovi zračenja, itd. Drugo, softver ima određene funkcije optimizacije i može koristiti metode kao što su ekstremne vrijednosti i varijacione metode za optimizaciju reflektivnost, propusnost, apsorbancija, parametri faze, elipsometrije i drugi ciljevi filmskog sistema. Softver integriše različite funkcije analize, kao što su reflektivnost, propusnost, apsorpcija, analiza parametara elipsometrije, kriva distribucije intenziteta električnog polja, analiza refleksije sistema filma i transmisione boje, izračunavanje krive kontrole kristala, analiza tolerancije i osjetljivosti sloja filma, analiza prinosa itd. Operativni interfejs TFCalc-a je sljedeći:
U radnom interfejsu prikazanom iznad, unosom parametara i graničnih uslova i optimizacijom, možete dobiti filmski sistem koji zadovoljava vaše potrebe. Operacija je relativno jednostavna i laka za korištenje.
B. Essential Macleod
Essential Macleod je kompletan softverski paket za analizu i dizajn optičkog filma sa pravim interfejsom za rad sa više dokumenata. Može ispuniti različite zahtjeve u dizajnu optičkih premaza, od jednostavnih jednoslojnih filmova do strogih spektroskopskih filmova. , takođe može procijeniti filtere multipleksiranja s podjelom talasnih dužina (WDM) i multipleksiranja guste talasne dužine (DWDM). Može dizajnirati od nule ili optimizirati postojeće dizajne, te može istražiti greške u dizajnu. Bogat je funkcijama i moćan.
Dizajn sučelje softvera je prikazano na donjoj slici:
C. OptiLayer
OptiLayer softver podržava cjelokupni proces optičkih tankih filmova: parametri - dizajn - proizvodnja - inverzijska analiza. Sadrži tri dijela: OptiLayer, OptiChar i OptiRE. Tu je i OptiReOpt biblioteka dinamičke veze (DLL) koja može poboljšati funkcije softvera.
OptiLayer ispituje funkciju evaluacije od dizajna do cilja, postiže cilj dizajna kroz optimizaciju i vrši analizu grešaka prije proizvodnje. OptiChar ispituje funkciju razlike između spektralnih karakteristika materijala sloja i njegovih izmjerenih spektralnih karakteristika pod različitim važnim faktorima u teoriji tankog filma, te dobija bolji i realističniji model materijala sloja i utjecaj svakog faktora na trenutni dizajn, ukazujući na korištenje Što faktore koje treba uzeti u obzir pri dizajniranju ovog sloja materijala? OptiRE ispituje spektralne karakteristike projektnog modela i spektralne karakteristike modela izmjerene eksperimentalno nakon proizvodnje. Kroz inženjersku inverziju, dobijamo neke greške nastale tokom proizvodnje i vraćamo ih proizvodnom procesu kako bismo vodili proizvodnju. Gore navedeni moduli mogu se povezati kroz funkciju biblioteke dinamičkih veza, čime se realizuju funkcije kao što su dizajn, modifikacija i praćenje u realnom vremenu u nizu procesa od dizajna filma do proizvodnje.
3 Tehnologija premaza
Prema različitim metodama premazivanja, može se podijeliti u dvije kategorije: tehnologija kemijskog premaza i tehnologija fizičkog premaza. Tehnologija kemijskog premaza uglavnom se dijeli na potapanje i nanošenje sprejom. Ova tehnologija više zagađuje okoliš i ima loše performanse filma. Postupno se zamjenjuje novom generacijom tehnologije fizičkog premaza. Fizičko premazivanje se izvodi vakuumskim isparavanjem, ionskim prevlačenjem itd. Vakuumsko premazivanje je metoda isparavanja (ili raspršivanja) metala, spojeva i drugih filmskih materijala u vakuumu kako bi se taložili na podlogu koja se oblaže. U vakuumskom okruženju, oprema za premazivanje ima manje nečistoća, što može spriječiti oksidaciju površine materijala i pomoći u osiguravanju spektralne uniformnosti i konzistentnosti debljine filma, tako da se široko koristi.
U normalnim okolnostima, 1 atmosferski pritisak je oko 10 na snagu od 5 Pa, a pritisak vazduha potreban za vakuumsko oblaganje je generalno 10 na snagu od 3 Pa i više, što pripada visokovakuumskom premazivanju. U vakuumskom premazivanju površina optičkih komponenti mora biti vrlo čista, tako da i vakuumska komora tokom obrade također mora biti vrlo čista. Trenutno je način za postizanje čistog vakuumskog okruženja općenito korištenje usisavanja. Uljne difuzijske pumpe, Molekularna pumpa ili kondenzaciona pumpa se koristi za izdvajanje vakuuma i postizanje okruženja visokog vakuuma. Uljne difuzijske pumpe zahtijevaju rashladnu vodu i pomoćnu pumpu. Velike su veličine i troše veliku energiju, što će uzrokovati zagađenje procesa premaza. Molekularne pumpe obično zahtijevaju pomoćnu pumpu koja pomaže u svom radu i skupe su. Nasuprot tome, kondenzacijske pumpe ne uzrokuju zagađenje. , ne zahtijeva pomoćnu pumpu, ima visoku efikasnost i dobru pouzdanost, pa je najpogodniji za optičko vakuumsko nanošenje. Unutrašnja komora uobičajene mašine za vakuumsko premazivanje prikazana je na slici ispod:
U vakuumskom premazivanju, filmski materijal treba zagrijati do plinovitog stanja, a zatim nanijeti na površinu podloge kako bi se formirao sloj filma. Prema različitim metodama oblaganja, može se podijeliti u tri tipa: zagrijavanje termičkim isparavanjem, grijanje raspršivanjem i ionsko polaganje.
Zagrijavanje toplinskim isparavanjem obično koristi otpornu žicu ili visokofrekventnu indukciju za zagrijavanje lončića, tako da se filmski materijal u lončiću zagrijava i isparava kako bi se formirao premaz.
Grijanje raspršivanjem dijeli se na dvije vrste: grijanje raspršivanjem jonskim snopom i grijanje raspršivanjem magnetronom. Zagrijavanje raspršivanjem jonskim snopom koristi jonski pištolj za emitovanje jonskog snopa. Jonski snop bombarduje metu pod određenim upadnim uglom i raspršuje njen površinski sloj. atomi, koji se talože na površinu supstrata i formiraju tanak film. Glavni nedostatak raspršivanja jonskim snopom je taj što je površina bombardovana na površini mete premala i stopa taloženja je općenito niska. Magnetron raspršivanje grijanja znači da se elektroni ubrzavaju prema podlozi pod djelovanjem električnog polja. Tokom ovog procesa, elektroni se sudaraju sa atomima gasa argona, ionizirajući veliki broj jona i elektrona argona. Elektroni lete prema podlozi, a ioni argona se zagrijavaju električnim poljem. Meta se ubrzava i bombarduje pod dejstvom mete, a neutralni atomi mete u meti se talože na podlogu i formiraju film. Magnetronsko raspršivanje karakterizira visoka brzina formiranja filma, niska temperatura podloge, dobra adhezija filma i može postići premaz velike površine.
Ionsko polaganje odnosi se na metodu koja koristi plinsko pražnjenje za djelimično jonizaciju gasa ili isparenih supstanci i taloži isparene supstance na podlogu pod bombardovanjem jona gasa ili iona isparene supstance. Ionsko polaganje je kombinacija tehnologije vakuumskog isparavanja i raspršivanja. Kombinira prednosti procesa isparavanja i raspršivanja i može obložiti obradak složenim sistemima filma.
4 Zaključak
U ovom članku prvo predstavljamo osnovne principe optičkih filmova. Postavljanjem broja i debljine filma i razlike u indeksu prelamanja između različitih slojeva filma, možemo postići interferenciju svjetlosnih snopova između slojeva filma, čime se postiže potrebna funkcija sloja filma. Ovaj članak zatim predstavlja uobičajeni softver za dizajn filmova kako bi svima dao preliminarno razumijevanje filmskog dizajna. U trećem dijelu članka dajemo detaljan uvod u tehnologiju nanošenja premaza, fokusirajući se na tehnologiju vakuumskog premaza koja se široko koristi u praksi. Vjerujem da će kroz čitanje ovog članka svi bolje razumjeti optički premaz. U sljedećem članku ćemo podijeliti metodu testiranja premaza obloženih komponenti, pa ostanite sa nama.
Kontakt:
Email:info@pliroptics.com ;
Telefon/Whatsapp/Wechat:86 19013265659
Dodaj: zgrada 1, br. 1558, obavještajni put, qingbaijiang, chengdu, sichuan, kina
Vrijeme objave: Apr-10-2024
