1 Principi di i filmi ottichi
In questu articulu, presenteremu i principii di i filmi sottili ottici, u software di cuncepimentu cumuni è a tecnulugia di rivestimentu.
U principiu di basa di perchè i filmi ottici ponu ottene funzioni uniche cum'è anti-riflessione, alta riflessione o splitting di luce hè l'interferenza di a luce di film sottile. I filmi sottili sò generalmente cumposti da unu o più gruppi di strati di materiale d'indice di rifrazione elevatu è strati di materiale d'indice di rifrazione bassu alternamente sovrapposti. Questi materiali di strati di film sò generalmente ossidi, metalli o fluoruri. Fixendu u numeru, u spessore è e diverse strati di film di a film, A diferenza di l'indice di rifrazione trà i strati pò regulà l'interferenza di i fasci di luce trà i strati di film per ottene e funzioni richieste.
Pigliemu un revestimentu antiriflessu cumuni cum'è un esempiu per illustrà stu fenominu. Per maximizà o riduce l'interferenza, u spessore otticu di a capa di revestimentu hè di solitu 1/4 (QWOT) o 1/2 (HWOT). In a figura sottu, l'indice di rifrazione di u mediu incidente hè n0, è l'indice di rifrazione di u sustrato hè ns. Dunque, una stampa di l'indice di rifrazione di u materiale di film chì pò pruduce e cundizioni di annullamentu di interferenza pò esse calculata. U fasciu di luce riflessu da a superficia superiore di a film hè R1, U fasciu di luce riflessu da a superficia più bassa di a film hè R2. Quandu u spessore otticu di a film hè 1/4 di lunghezza d'onda, a differenza di u percorsu otticu trà R1 è R2 hè di 1/2 di lunghezza d'onda, è e cundizioni di interferenza sò soddisfatte, producendu cusì interferenza distruttiva. Fenominu.
In questu modu, l'intensità di u fasciu riflessu diventa assai chjuca, ottenendu cusì u scopu di anti-riflessione.
2 Software di cuncepimentu di film sottile otticu
Per facilità i tecnichi à cuncepisce sistemi di film chì scontranu diverse funzioni specifiche, hè statu sviluppatu un software di cuncepimentu di film sottile. U software di cuncepimentu integra materiali di rivestimentu cumunimenti usati è i so parametri, simulazione di strati di film è algoritmi di ottimisazione è funzioni di analisi, facenu più faciule per i tecnichi di sviluppà è analizà. Diversi sistemi di film. U software di cuncepimentu di filmu cumunimenti utilizatu sò i seguenti:
A.TFCalc
TFCalc hè un strumentu universale per u disignu è l'analisi di film sottili ottici. Pò esse usatu per cuncepisce diversi tipi di sistemi di film anti-riflessione, alta riflessione, bandpass, spettroscopici, fasi è altri. TFCalc pò disignà un sistema di film à doppia faccia nantu à un sustrato, cù finu à 5 000 strati di film nantu à una sola superficia. Supporta l'ingaghjamentu di formule di stack di film è pò simule diversi tipi di illuminazione: cum'è raghji di coni, raghji di radiazioni aleatorii, etc. In segundu, u software hà certe funzioni di ottimisazione, è ponu utilizà metudi cum'è u valore estremu è i metudi variational per ottimisà u riflettività, trasmittanza, assorbanza, fasa, paràmetri di ellisometria è altri obiettivi di u sistema di film. U software integra diverse funzioni di analisi, cum'è a riflettività, a trasmittanza, l'assorbanza, l'analisi di parametri di ellissometria, a curva di distribuzione di l'intensità di u campu elettricu, a riflessione di u sistema di film è l'analisi di u culore di trasmissione, u calculu di a curva di cuntrollu di cristalli, a tolleranza di a capa di film è l'analisi di sensibilità, analisi di rendiment, etc. L'interfaccia di operazione di TFCalc hè a siguenti:
In l'interfaccia di operazione mostrata sopra, inserendu parametri è cundizioni di cunfini è ottimizendu, pudete ottene un sistema di film chì risponde à i vostri bisogni. L'operazione hè relativamente simplice è faciule d'utilizà.
B. Macleod essenziale
Essential Macleod hè un pacchettu di software di cuncepimentu è analisi di film otticu cumpletu cù una vera interfaccia di operazione multi-documentu. Pò risponde à diverse esigenze in u disignu di u revestimentu otticu, da semplici filmi monostrati à filmi spettroscopici stretti. , pò ancu valutà i filtri di multiplexing di divisione di lunghezza d'onda (WDM) è di filtri di multiplexing di divisione di lunghezza d'onda densa (DWDM). Pò cuncepisce da zero o ottimisà i disinni esistenti, è pò studià l'errori in u disignu. Hè riccu in funzioni è putente.
L'interfaccia di cuncepimentu di u software hè mostrata in a figura sottu:
C. OptiLayer
U software OptiLayer sustene u prucessu tutale di filmi sottili ottici: parametri - cuncepimentu - pruduzzione - analisi d'inversione. Include trè parti: OptiLayer, OptiChar è OptiRE. Ci hè ancu una biblioteca di ligami dinamichi OptiReOpt (DLL) chì pò rinfurzà e funzioni di u software.
OptiLayer esamina a funzione di valutazione da u disignu à u scopu, ghjunghje à u scopu di cuncepimentu attraversu l'ottimisazione, è eseguisce l'analisi di errore di pre-produzione. OptiChar esamina a funzione diffarenza trà e caratteristiche spettrali di u materiale di strati è e so caratteristiche spettrali misurate sottu à parechji fatturi impurtanti in a teoria di film sottili, è ottene un mudellu di materiale di strati megliu è realisticu è l'influenza di ogni fattore nantu à u disignu attuale, indicà l'usu Cosa fattori deve esse cunsideratu quandu u disignu di sta strata di materiali? OptiRE esamina e caratteristiche spettrali di u mudellu di designu è e caratteristiche spettrali di u mudellu misurate sperimentalmente dopu a produzzione. Attraversu l'inversione di l'ingegneria, ottenemu alcuni errori generati durante a produzzione è li rimettenu à u prucessu di produzzione per guidà a produzzione. I moduli sopra ponu esse ligati à traversu a funzione di biblioteca di ligami dinamichi, rializendu cusì funzioni cum'è u disignu, a mudificazione è u monitoraghju in tempu reale in una seria di prucessi da u disignu di film à a produzzione.
3 Tecnulugia di rivestimentu
Sicondu i metudi di plating differente, pò esse divisu in duie categorie: tecnulugia di rivestimentu chimicu è tecnulugia di rivestimentu fisicu. A tecnulugia di rivestimentu chimicu hè principalmente divisa in immersione è spray plating. Sta tecnulugia hè più contaminante è hà un rendimentu di filmu poviru. Hè gradualmente rimpiazzatu da una nova generazione di tecnulugia di rivestimentu fisicu. U revestimentu fisicu hè realizatu da l'evaporazione in vacuum, i ion plating, etc. U vacuum coating hè un metudu di evaporazione (o sputtering) di metalli, cumposti è altri materiali di film in un vacuum per dipositu nantu à u sustrato da esse rivestitu. In un ambiente di vacuum, l'equipaggiu di rivestimentu hà menu impurità, chì ponu impedisce l'ossidazione di a superficia di u materiale è aiutanu à assicurà l'uniformità spettrale è a consistenza di u spessore di a film, cusì hè largamente utilizatu.
In circustanze nurmali, a pressione atmosferica 1 hè di circa 10 à a putenza di 5 Pa, è a pressione di l'aria necessaria per u revestimentu di vacuum hè generalmente 10 à u putere di 3 Pa è sopra, chì appartene à u revestimentu di vacuum altu. In u vacuum coating, a superficia di cumpunenti ottichi deve esse assai pulita, cusì a camera di vacuum durante u processu deve esse ancu assai pulita. Attualmente, u modu per ottene un ambiente di vacuum pulito hè generalmente di utilizà l'aspiratore. Pompe di diffusione di l'oliu, una pompa molekulari o una pompa di condensazione hè aduprata per caccià u vacuum è ottene un ambiente altu vacuum. I pompi di diffusione d'oliu necessitanu acqua di rinfrescante è una pompa di sustegnu. Sò grande in grandezza è cunsuma alta energia, chì pruvucarà a contaminazione à u prucessu di revestimentu. I pompi moleculari generalmente necessitanu una pompa di sustegnu per aiutà in u so travagliu è sò caru. In cuntrastu, i pumps di condensazione ùn causanu micca contaminazione. , ùn hà micca bisognu di una pompa di supportu, hà una alta efficienza è una bona affidabilità, cusì hè più adattatu per u revestimentu di vacu otticu. A camera interna di una macchina di rivestimentu di vacuum cumuni hè mostrata in a figura sottu:
In u vacuum coating, u materiale di film deve esse riscaldatu à un statu gasu è poi dipositu nantu à a superficia di u sustrato per furmà una capa di film. Sicondu i diversi metudi di placcatura, pò esse divisu in trè tippi: riscaldamentu per evaporazione termale, riscaldamentu sputtering è placcatura ionica.
U riscaldamentu di l'evaporazione termale generalmente usa un filu di resistenza o induzione d'alta freccia per riscalda u crucible, perchè u materiale di film in u crucible hè riscaldatu è vaporizatu per furmà un revestimentu.
U riscaldamentu sputtering hè divisu in dui tipi: riscaldamentu sputtering fasciu di ioni è magnetron sputtering heating. U riscaldamentu di sputtering di fasciu di ioni usa una pistola di ioni per emette un fasciu di ioni. U fasciu di ioni bombardeghja u mira à un certu angulu incidente è sputteghja a so capa superficiale. atomi, chì si depositanu nantu à a superficia di u sustrato per furmà una film fina. U principale svantaghju di u sputtering di fasciu di ioni hè chì l'area bombardata nantu à a superficia di destinazione hè troppu chjuca è a tarifa di depositu hè generalmente bassa. Magnetron sputtering heating significa chì l'elettroni acceleranu versu u sustrato sottu l'azzione di un campu elettricu. Duranti stu prucessu, l'elettroni scontranu cù l'atomi di gas argon, ionizing un gran numaru di ioni di argon è elettroni. L'elettroni volanu versu u sustrato, è l'ioni d'argon sò riscaldati da u campu elettricu. U mira hè acceleratu è bombardatu sottu l'azzione di u mira, è l'atomi di u mira neutrali in u mira sò dipositati nantu à u sustrato per furmà una film. Magnetron sputtering hè carattarizatu da un altu ritmu di furmazione di film, una bassa temperatura di u sustrato, una bona adesione di film, è pò ottene un revestimentu di grande superficie.
Ion plating si riferisce à un metudu chì usa a scarica di gasu per ionizà parzialmente u gasu o sustanzi evaporati, è deposita sustanzi evaporati nantu à un sustrato sottu u bumbardamentu di ioni di gas o ioni di sustanzi evaporati. Ion plating hè una cumminazione di l'evaporazione in vacuum è a tecnulugia di sputtering. Unisce i vantaghji di i prucessi di evaporazione è sputtering è ponu rivestire i pezzi cù sistemi di film cumplessi.
4 Cunclusioni
In questu articulu, avemu prima introduttu i principii basi di film otticu. Fixendu u numeru è u spessore di a film è a diffarenza di l'indice di rifrazione trà e diverse strati di film, pudemu ottene l'interferenza di fasci di luce trà i strati di film, ottenendu cusì a funzione di strata di film necessaria. Questu articulu introduce poi un software di cuncepimentu di film cumunimenti utilizatu per dà à tutti una cunniscenza preliminare di u disignu di film. In a terza parte di l'articulu, demu una introduzione dettagliata à a tecnulugia di revestimentu, cuncintratu nantu à a tecnulugia di revestimentu di vacuum chì hè largamente utilizata in a pratica. Credu chì à leghje stu articulu, ognunu avarà una megliu comprensione di u revestimentu otticu. In u prossimu articulu, sparteremu u metudu di prova di rivestimentu di i cumpunenti rivestiti, cusì stà cunnessu.
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