1 Principis de les pel·lícules òptiques
En aquest article, presentarem els principis de les pel·lícules primes òptiques, el programari de disseny d'ús habitual i la tecnologia de recobriment.
El principi bàsic de per què les pel·lícules òptiques poden assolir funcions úniques com ara anti-reflex, alta reflexió o divisió de la llum és la interferència de la llum de pel·lícula fina. Les pel·lícules primes solen estar compostes per un o més grups de capes de material d'índex de refracció alt i capes de material d'índex de refracció baix superposades alternativament. Aquests materials de capa de pel·lícula són generalment òxids, metalls o fluorurs. En establir el nombre, el gruix i les diferents capes de pel·lícula de la pel·lícula, la diferència d'índex de refracció entre capes pot regular la interferència dels feixos de llum entre les capes de pel·lícula per obtenir les funcions necessàries.
Prenem com a exemple un recobriment antireflex comú per il·lustrar aquest fenomen. Per tal de maximitzar o reduir la interferència, el gruix òptic de la capa de recobriment sol ser 1/4 (QWOT) o 1/2 (HWOT). A la figura següent, l'índex de refracció del medi incident és n0 i l'índex de refracció del substrat és ns. Per tant, es pot calcular una imatge de l'índex de refracció del material pel·lícula que pot produir condicions de cancel·lació d'interferències. El feix de llum reflectit per la superfície superior de la capa de pel·lícula és R1, el feix de llum reflectit per la superfície inferior de la pel·lícula és R2. Quan el gruix òptic de la pel·lícula és d'1/4 de longitud d'ona, la diferència de camí òptic entre R1 i R2 és de 1/2 de longitud d'ona i es compleixen les condicions d'interferència, produint així interferències destructives. Fenomen.
D'aquesta manera, la intensitat del feix reflectit es fa molt petita, aconseguint així el propòsit d'antireflexió.
2 Programari de disseny de pel·lícula fina òptica
Per tal de facilitar als tècnics el disseny de sistemes de pel·lícules que compleixin diverses funcions específiques, s'ha desenvolupat un programari de disseny de pel·lícules primes. El programari de disseny integra materials de recobriment d'ús habitual i els seus paràmetres, algorismes de simulació i optimització de la capa de pel·lícula i funcions d'anàlisi, facilitant el desenvolupament i l'anàlisi dels tècnics. Diversos sistemes de pel·lícula. Els programes de disseny de pel·lícules que s'utilitzen habitualment són els següents:
A.TFCalc
TFCalc és una eina universal per al disseny i l'anàlisi de pel·lícules primes òptiques. Es pot utilitzar per dissenyar diversos tipus de sistemes de pel·lícules antireflexos, d'alta reflexió, passabanda, espectroscòpics, de fase i altres. TFCalc pot dissenyar un sistema de pel·lícula de doble cara sobre un substrat, amb fins a 5.000 capes de pel·lícula en una sola superfície. Admet l'entrada de fórmules de pila de pel·lícules i pot simular diversos tipus d'il·luminació: com ara feixos de con, feixos de radiació aleatòria, etc. En segon lloc, el programari té certes funcions d'optimització i pot utilitzar mètodes com el valor extrem i els mètodes variacionals per optimitzar la reflectivitat, transmitància, absorbància, fase, paràmetres d'el·lipsometria i altres objectius del sistema de pel·lícules. El programari integra diverses funcions d'anàlisi, com ara reflectivitat, transmitància, absorbància, anàlisi de paràmetres d'el·lipsometria, corba de distribució d'intensitat de camp elèctric, anàlisi de color de transmissió i reflex del sistema de pel·lícules, càlcul de corbes de control de cristalls, anàlisi de tolerància i sensibilitat de la capa de pel·lícula, anàlisi de rendiment, etc. La interfície de funcionament de TFCalc és la següent:
A la interfície d'operació que es mostra a dalt, introduint paràmetres i condicions de límit i optimitzant, podeu obtenir un sistema de pel·lícula que s'adapti a les vostres necessitats. El funcionament és relativament senzill i fàcil d'utilitzar.
B. Macleod essencial
Essential Macleod és un paquet de programari complet d'anàlisi i disseny de pel·lícules òptiques amb una veritable interfície d'operació multidocument. Pot complir diversos requisits en el disseny de recobriments òptics, des de simples pel·lícules d'una sola capa fins a estrictes pel·lícules espectroscòpiques. , també pot avaluar filtres de multiplexació per divisió de longitud d'ona (WDM) i filtres de multiplexació de longitud d'ona densa (DWDM). Pot dissenyar des de zero o optimitzar dissenys existents, i pot estudiar errors en el disseny. És ric en funcions i potent.
La interfície de disseny del programari es mostra a la figura següent:
C. OptiLayer
El programari OptiLayer admet tot el procés de pel·lícules primes òptiques: paràmetres - disseny - producció - anàlisi d'inversió. Inclou tres parts: OptiLayer, OptiChar i OptiRE. També hi ha una biblioteca d'enllaços dinàmics (DLL) OptiReOpt que pot millorar les funcions del programari.
OptiLayer examina la funció d'avaluació des del disseny fins a l'objectiu, aconsegueix l'objectiu de disseny mitjançant l'optimització i realitza una anàlisi d'errors de preproducció. OptiChar examina la funció de diferència entre les característiques espectrals del material de la capa i les seves característiques espectrals mesurades sota diversos factors importants en la teoria de la pel·lícula fina, i obté un model de material de capa millor i realista i la influència de cada factor en el disseny actual, assenyalant l'ús Què Cal tenir en compte factors a l'hora de dissenyar aquesta capa de materials? OptiRE examina les característiques espectrals del model de disseny i les característiques espectrals del model mesurades experimentalment després de la producció. Mitjançant la inversió d'enginyeria, obtenim alguns errors generats durant la producció i els retroalimentem al procés de producció per guiar la producció. Els mòduls anteriors es poden enllaçar mitjançant la funció de biblioteca d'enllaços dinàmics, realitzant així funcions com ara el disseny, la modificació i el seguiment en temps real en una sèrie de processos des del disseny de la pel·lícula fins a la producció.
3 Tecnologia de recobriment
Segons diferents mètodes de revestiment, es pot dividir en dues categories: tecnologia de recobriment químic i tecnologia de recobriment físic. La tecnologia de recobriment químic es divideix principalment en revestiment per immersió i revestiment per polvorització. Aquesta tecnologia és més contaminant i té un rendiment de pel·lícula deficient. A poc a poc s'està substituint per una nova generació de tecnologia de recobriment físic. El recobriment físic es realitza mitjançant evaporació al buit, revestiment d'ions, etc. El recobriment al buit és un mètode d'evaporació (o sputtering) de metalls, compostos i altres materials de pel·lícula al buit per dipositar-los sobre el substrat a recobrir. En un entorn de buit, l'equip de recobriment té menys impureses, cosa que pot evitar l'oxidació de la superfície del material i ajudar a garantir la uniformitat espectral i la consistència del gruix de la pel·lícula, de manera que s'utilitza àmpliament.
En circumstàncies normals, 1 pressió atmosfèrica és d'aproximadament 10 a la potència de 5 Pa, i la pressió de l'aire necessària per al recobriment al buit és generalment de 10 a la potència de 3 Pa i superior, que pertany al recobriment d'alt buit. En el recobriment al buit, la superfície dels components òptics ha d'estar molt neta, de manera que la cambra de buit durant el processament també ha d'estar molt neta. Actualment, la manera d'obtenir un entorn de buit net és generalment utilitzar l'aspiradora. Bombes de difusió d'oli, s'utilitza una bomba molecular o una bomba de condensació per extreure el buit i obtenir un ambient d'alt buit. Les bombes de difusió d'oli requereixen aigua de refrigeració i una bomba de suport. Són de grans dimensions i consumeixen molta energia, cosa que contaminarà el procés de recobriment. Les bombes moleculars solen requerir una bomba de suport per ajudar en el seu treball i són cares. En canvi, les bombes de condensació no causen contaminació. , no requereix una bomba de suport, té una alta eficiència i una bona fiabilitat, per la qual cosa és més adequat per al recobriment òptic al buit. La cambra interna d'una màquina de recobriment al buit comuna es mostra a la figura següent:
En el recobriment al buit, el material pel·lícula s'ha d'escalfar a un estat gasós i després dipositar-se a la superfície del substrat per formar una capa de pel·lícula. Segons els diferents mètodes de revestiment, es pot dividir en tres tipus: escalfament per evaporació tèrmica, calefacció per pulverització i revestiment d'ions.
L'escalfament per evaporació tèrmica sol utilitzar un cable de resistència o una inducció d'alta freqüència per escalfar el gresol, de manera que el material de pel·lícula del gresol s'escalfa i vaporitza per formar un recobriment.
L'escalfament per pulverització es divideix en dos tipus: calefacció per pols iònics i calefacció per pols de magnetrons. L'escalfament per pulverització iònica utilitza una pistola d'ions per emetre un feix d'ions. El feix d'ions bombardeja l'objectiu amb un cert angle d'incidència i expulsa la seva capa superficial. àtoms, que es dipositen a la superfície del substrat per formar una pel·lícula fina. El principal desavantatge de la pulverització del feix d'ions és que l'àrea bombardejada a la superfície objectiu és massa petita i la taxa de deposició és generalment baixa. L'escalfament per pols de magnetró significa que els electrons s'acceleren cap al substrat sota l'acció d'un camp elèctric. Durant aquest procés, els electrons xoquen amb àtoms de gas argó, ionitzant un gran nombre d'ions i electrons d'argó. Els electrons volen cap al substrat i els ions d'argó s'escalfen pel camp elèctric. L'objectiu és accelerat i bombardejat sota l'acció de l'objectiu, i els àtoms neutres de l'objectiu es dipositen al substrat per formar una pel·lícula. La polverització de magnetrons es caracteritza per una alta taxa de formació de pel·lícules, una baixa temperatura del substrat, una bona adhesió de la pel·lícula i pot aconseguir un recobriment de gran superfície.
El revestiment iònic es refereix a un mètode que utilitza la descàrrega de gas per ionitzar parcialment gas o substàncies evaporades, i diposita substàncies evaporades en un substrat sota el bombardeig d'ions de gas o ions de substàncies evaporades. El revestiment d'ions és una combinació de tecnologia d'evaporació al buit i sputtering. Combina els avantatges dels processos d'evaporació i pulverització i pot revestir peces de treball amb sistemes de pel·lícula complexos.
4 Conclusió
En aquest article, primer presentem els principis bàsics de les pel·lícules òptiques. En establir el nombre i el gruix de la pel·lícula i la diferència d'índex de refracció entre les diferents capes de pel·lícula, podem aconseguir la interferència de raigs de llum entre les capes de pel·lícula, obtenint així la funció de capa de pel·lícula necessària. A continuació, aquest article presenta el programari de disseny de pel·lícules d'ús habitual per donar a tothom una comprensió preliminar del disseny de pel·lícules. A la tercera part de l'article, donem una introducció detallada a la tecnologia de recobriment, centrant-nos en la tecnologia de recobriment al buit que s'utilitza àmpliament a la pràctica. Crec que amb la lectura d'aquest article, tothom tindrà una millor comprensió del recobriment òptic. En el següent article, compartirem el mètode de prova de recobriment dels components recoberts, així que estigueu atents.
Contacte:
Email:info@pliroptics.com ;
Telèfon/Whatsapp/Wechat: 86 19013265659
Afegiu:Edifici 1, No.1558, intelligence road, qingbaijiang, Chengdu, Sichuan, Xina
Hora de publicació: 10-abril-2024
