1 Principy optických filmů
V tomto článku si představíme principy optických tenkých vrstev, běžně používaný návrhový software a technologii povlakování.
Základním principem, proč mohou optické fólie dosahovat jedinečných funkcí, jako je antireflexe, vysoký odraz nebo štěpení světla, je tenkovrstvá interference světla. Tenké filmy se obvykle skládají z jedné nebo více skupin vrstev materiálu s vysokým indexem lomu a vrstev materiálu s nízkým indexem lomu, které se střídavě překrývají. Tyto materiály filmové vrstvy jsou obecně oxidy, kovy nebo fluoridy. Nastavením počtu, tloušťky a různých vrstev filmu může Rozdíl v indexu lomu mezi vrstvami regulovat interferenci světelných paprsků mezi vrstvami filmu pro získání požadovaných funkcí.
Pro ilustraci tohoto jevu si jako příklad uveďme běžnou antireflexní vrstvu. Za účelem maximalizace nebo snížení interference je optická tloušťka potahové vrstvy obvykle 1/4 (QWOT) nebo 1/2 (HWOT). Na obrázku níže je index lomu dopadajícího média n0 a index lomu substrátu je ns. Proto lze vypočítat obraz indexu lomu filmového materiálu, který může vytvářet podmínky pro zrušení interference. Světelný paprsek odražený horním povrchem filmové vrstvy je R1, Světelný paprsek odražený spodním povrchem filmu je R2. Když je optická tloušťka filmu 1/4 vlnové délky, rozdíl optické dráhy mezi R1 a R2 je 1/2 vlnové délky a podmínky interference jsou splněny, čímž vzniká interference destruktivní interference. Jev.
Tímto způsobem se intenzita odraženého paprsku stane velmi malou, čímž se dosáhne účelu antireflexe.
2 Software pro návrh tenkého optického filmu
Aby se technikům usnadnilo navrhování filmových systémů, které splňují různé specifické funkce, byl vyvinut software pro navrhování tenkých vrstev. Konstrukční software integruje běžně používané nátěrové materiály a jejich parametry, algoritmy pro simulaci a optimalizaci filmové vrstvy a analytické funkce, což technikům usnadňuje vývoj a analýzu. Různé filmové systémy. Běžně používaný software pro návrh filmů je následující:
A.TFCalc
TFCalc je univerzální nástroj pro návrh a analýzu optických tenkých vrstev. Lze s ním navrhovat různé typy antireflexních, vysokoreflexních, pásmových, spektroskopických, fázových a dalších filmových systémů. TFCalc dokáže navrhnout oboustranný filmový systém na substrátu s až 5 000 vrstvami filmu na jednom povrchu. Podporuje zadávání vzorců zásobníku filmů a může simulovat různé typy osvětlení: jako kuželové paprsky, paprsky náhodného záření atd. Za druhé, software má určité optimalizační funkce a může používat metody jako extrémní hodnoty a variační metody k optimalizaci odrazivost, propustnost, absorbance, fáze, parametry elipsometrie a další cíle filmového systému. Software integruje různé analytické funkce, jako je odrazivost, propustnost, absorbance, analýza parametrů elipsometrie, křivka rozložení intenzity elektrického pole, analýza odrazu a propustnosti barev filmového systému, výpočet kontrolní křivky krystalu, analýza tolerance a citlivosti vrstvy filmu, analýza výnosu atd. Operační rozhraní TFCalc je následující:
Ve výše uvedeném operačním rozhraní můžete zadáním parametrů a okrajových podmínek a optimalizací získat filmový systém, který vyhovuje vašim potřebám. Obsluha je poměrně jednoduchá a snadno použitelná.
B. Esenciální Macleod
Essential Macleod je kompletní softwarový balík pro analýzu a návrh optických filmů se skutečným operačním rozhraním pro více dokumentů. Může splňovat různé požadavky v designu optických povlaků, od jednoduchých jednovrstvých filmů až po přísné spektroskopické filmy. může také vyhodnocovat filtry s vlnovým dělením (WDM) a hustým dělením vlnové délky (DWDM). Může navrhovat od začátku nebo optimalizovat stávající návrhy a může zkoumat chyby v návrhu. Je bohatý na funkce a výkonný.
Návrhové rozhraní softwaru je znázorněno na obrázku níže:
C. OptiLayer
Software OptiLayer podporuje celý proces optických tenkých vrstev: parametry - návrh - výroba - inverzní analýza. Obsahuje tři části: OptiLayer, OptiChar a OptiRE. K dispozici je také dynamická knihovna OptiReOpt (DLL), která může vylepšit funkce softwaru.
OptiLayer zkoumá funkci hodnocení od návrhu k cíli, dosahuje cíle návrhu prostřednictvím optimalizace a provádí předprodukční analýzu chyb. OptiChar zkoumá rozdílovou funkci mezi spektrálními charakteristikami materiálu vrstvy a jeho naměřenými spektrálními charakteristikami pod různými důležitými faktory v teorii tenkých vrstev a získává lepší a realistický model materiálu vrstvy a vliv každého faktoru na aktuální design, přičemž poukazuje na použití Co faktory, které je třeba vzít v úvahu při navrhování této vrstvy materiálů? OptiRE zkoumá spektrální charakteristiky designového modelu a spektrální charakteristiky modelu měřené experimentálně po výrobě. Prostřednictvím inženýrské inverze získáváme některé chyby generované během výroby a vracíme je zpět do výrobního procesu, abychom řídili výrobu. Výše uvedené moduly lze propojit pomocí funkce dynamicky propojované knihovny, čímž lze realizovat funkce, jako je návrh, modifikace a monitorování v reálném čase v řadě procesů od návrhu filmu až po produkci.
3 Technologie povlakování
Podle různých metod pokovování ji lze rozdělit do dvou kategorií: technologie chemického povlakování a technologie fyzikálního povlakování. Technologie chemického nanášení se dělí především na pokovování ponorem a pokovování stříkáním. Tato technologie je více znečišťující a má špatný výkon filmu. Postupně je nahrazována novou generací technologie fyzikálního povlakování. Fyzikální potahování se provádí vakuovým napařováním, iontovým pokovováním atd. Vakuové potahování je metoda odpařování (nebo naprašování) kovů, sloučenin a dalších filmových materiálů ve vakuu za účelem jejich nanesení na substrát, který má být potažen. Ve vakuovém prostředí má povlakovací zařízení méně nečistot, což může zabránit oxidaci povrchu materiálu a pomoci zajistit spektrální rovnoměrnost a konzistenci tloušťky filmu, takže je široce používáno.
Za normálních okolností je 1 atmosférický tlak asi 10 až 5 Pa a tlak vzduchu potřebný pro vakuové potahování je obecně 10 až 3 Pa a více, což patří k vysokovakuovému potahování. Při vakuovém lakování musí být povrch optických součástí velmi čistý, takže vakuová komora během zpracování musí být také velmi čistá. V současné době je způsobem, jak získat čisté vakuové prostředí, obecně použití vysávání. Olejová difúzní čerpadla, Molekulární čerpadlo nebo kondenzační čerpadlo se používá k extrakci vakua a získání prostředí s vysokým vakuem. Olejová difúzní čerpadla vyžadují chladicí vodu a podpůrné čerpadlo. Jsou velké a spotřebovávají vysokou energii, což způsobí znečištění procesu potahování. Molekulární čerpadla obvykle vyžadují podpůrné čerpadlo, které jim pomáhá při jejich práci, a jsou drahé. Naproti tomu kondenzační čerpadla nezpůsobují znečištění. , nevyžaduje podpůrnou pumpu, má vysokou účinnost a dobrou spolehlivost, proto je nejvhodnější pro optické vakuové lakování. Vnitřní komora běžného vakuového lakovacího stroje je znázorněna na obrázku níže:
Při vakuovém potahování je potřeba filmový materiál zahřát do plynného stavu a poté nanést na povrch substrátu, aby se vytvořila filmová vrstva. Podle různých metod pokovování je možné jej rozdělit do tří typů: ohřev tepelným odpařováním, ohřev naprašováním a iontové pokovování.
Tepelný odpařovací ohřev obvykle používá k ohřevu kelímku odporový drát nebo vysokofrekvenční indukci, takže filmový materiál v kelímku se zahřívá a odpařuje za vzniku povlaku.
Ohřev naprašováním se dělí na dva typy: ohřev iontovým naprašováním a ohřev magnetronovým naprašováním. Zahřívání iontovým rozprašováním využívá iontovou pistoli k vyzařování iontového paprsku. Iontový paprsek bombarduje cíl pod určitým úhlem dopadu a rozpráší jeho povrchovou vrstvu. atomy, které se ukládají na povrch substrátu a vytvářejí tenký film. Hlavní nevýhodou naprašování iontovým paprskem je, že plocha ostřelovaná na povrchu cíle je příliš malá a rychlost nanášení je obecně nízká. Zahřívání magnetronovým naprašováním znamená, že elektrony se působením elektrického pole urychlují směrem k substrátu. Během tohoto procesu se elektrony srážejí s atomy plynu argonu, přičemž dochází k ionizaci velkého množství argonových iontů a elektronů. Elektrony létají směrem k substrátu a ionty argonu jsou zahřívány elektrickým polem. Cíl je urychlován a bombardován působením cíle a atomy neutrálního cíle v cíli jsou ukládány na substrát za vzniku filmu. Magnetronové naprašování se vyznačuje vysokou rychlostí tvorby filmu, nízkou teplotou substrátu, dobrou adhezí filmu a může dosáhnout velkoplošného povlaku.
Iontové pokovování označuje metodu, která využívá plynový výboj k částečné ionizaci plynu nebo odpařených látek a ukládá odpařené látky na substrát pod bombardováním plynovými ionty nebo ionty odpařených látek. Iontové pokovování je kombinací technologie vakuového napařování a naprašování. Spojuje výhody procesu napařování a naprašování a může potahovat obrobky komplexními filmovými systémy.
4 Závěr
V tomto článku nejprve představíme základní principy optických filmů. Nastavením počtu a tloušťky fólie a rozdílu indexu lomu mezi různými vrstvami fólie můžeme dosáhnout interference světelných paprsků mezi vrstvami fólie, čímž získáme požadovanou funkci vrstvy fólie. Tento článek pak představuje běžně používaný software pro návrh filmů, aby každý mohl předběžně porozumět filmovému designu. Ve třetí části článku podrobně představíme technologii lakování se zaměřením na technologii vakuového lakování, která je v praxi široce používána. Věřím, že přečtením tohoto článku každý lépe porozumí optickému povlaku. V příštím článku se podělíme o metodu testování povlaků povlakovaných součástí, takže zůstaňte naladěni.
Kontakt:
Email:info@pliroptics.com ;
Telefon/Whatsapp/Wechat:86 19013265659
Přidat:Building 1, No.1558, Intelligence Road, Qingbaijiang, Chengdu, Sichuan, China
Čas odeslání: 10. dubna 2024
