1 Optiliste kilede põhimõtted
Selles artiklis tutvustame optiliste õhukeste kilede põhimõtteid, enamkasutatavat projekteerimistarkvara ja kattetehnoloogiat.
Põhiprintsiip, miks optilised kiled suudavad saavutada unikaalseid funktsioone, nagu peegeldusvastane, kõrge peegeldus või valguse poolitamine, on õhukese kilega valguse interferents. Õhukesed kiled koosnevad tavaliselt ühest või mitmest kõrge murdumisnäitajaga materjalikihtide rühmast ja vaheldumisi asetatud madala murdumisnäitajaga materjalikihtidest. Need kilekihi materjalid on tavaliselt oksiidid, metallid või fluoriidid. Kile arvu, paksuse ja erinevate kilekihtide määramisega saab kihtide murdumisnäitaja erinevus reguleerida valguskiirte häireid kilekihtide vahel, et saavutada vajalikke funktsioone.
Võtame selle nähtuse illustreerimiseks näitena levinud peegeldusvastase katte. Häirete maksimeerimiseks või vähendamiseks on kattekihi optiline paksus tavaliselt 1/4 (QWOT) või 1/2 (HWOT). Alloleval joonisel on langeva keskkonna murdumisnäitaja n0 ja substraadi murdumisnäitaja on ns. Seetõttu saab arvutada pildi kilematerjali murdumisnäitaja kohta, mis võib tekitada häirete kõrvaldamise tingimusi. Kilekihi ülemiselt pinnalt peegeldunud valguskiir on R1, Kile alumiselt pinnalt peegeldunud valguskiir on R2. Kui kile optiline paksus on 1/4 lainepikkusest, on optilise tee erinevus R1 ja R2 vahel 1/2 lainepikkusest ja häiretingimused on täidetud, tekitades seega häireid hävitavaid häireid. Fenomen.
Sel viisil muutub peegeldunud kiire intensiivsus väga väikeseks, saavutades seeläbi peegeldusvastase eesmärgi.
2 Optilise õhukese kile kujundamise tarkvara
Selleks, et aidata tehnikutel projekteerida kilesüsteeme, mis vastavad erinevatele spetsiifilistele funktsioonidele, on välja töötatud õhukeste kilede kujundamise tarkvara. Disainitarkvara integreerib üldkasutatavaid kattematerjale ja nende parameetreid, kilekihi simulatsiooni- ja optimeerimisalgoritme ning analüüsifunktsioone, muutes tehnikute jaoks arendamise ja analüüsimise lihtsamaks. Erinevad kilesüsteemid. Tavaliselt kasutatav filmikujundustarkvara on järgmine:
A.TFCalc
TFCalc on universaalne tööriist optilise õhukese kile kujundamiseks ja analüüsiks. Seda saab kasutada erinevat tüüpi peegeldusvastaste, suure peegeldusvõimega, ribapääsu, spektroskoopiliste, faasiliste ja muude kilesüsteemide kujundamiseks. TFCalc suudab substraadile kujundada kahepoolse kilesüsteemi, kus ühel pinnal on kuni 5000 kilekihti. See toetab filmivirna valemite sisestamist ja võib simuleerida erinevat tüüpi valgustust: näiteks koonuskiired, juhuslikud kiirguskiired jne. Teiseks on tarkvaral teatud optimeerimisfunktsioonid ja see saab kasutada selliseid meetodeid nagu äärmuslikud väärtused ja variatsioonimeetodid, et optimeerida valgustust. peegeldusvõime, läbilaskvus, neelduvus, faas, ellipsomeetria parameetrid ja muud kilesüsteemi sihtmärgid. Tarkvara integreerib erinevaid analüüsifunktsioone, nagu peegeldusvõime, läbilaskvus, neelduvus, ellipsomeetria parameetrite analüüs, elektrivälja intensiivsuse jaotuskõver, filmisüsteemi peegeldus- ja ülekandevärvide analüüs, kristallide juhtimiskõvera arvutamine, kilekihi tolerantsi ja tundlikkuse analüüs, saagise analüüs jne. TFCalci tööliides on järgmine:
Ülal näidatud tööliideses saate parameetrite ja piirtingimuste sisestamise ning optimeerimise abil saada oma vajadustele vastava kilesüsteemi. Toiming on suhteliselt lihtne ja hõlpsasti kasutatav.
B. Essential Macleod
Essential Macleod on täielik optilise kile analüüsi ja projekteerimise tarkvarapakett tõelise mitme dokumendi tööliidesega. See võib vastata erinevatele optilise katte kujunduse nõuetele, alates lihtsatest ühekihilistest kiledest kuni rangete spektroskoopiliste kiledeni. , saab see hinnata ka lainepikkusjaotusega multipleksimise (WDM) ja tiheda lainepikkusjaotusega multipleksimise (DWDM) filtreid. See võib kujundada nullist või optimeerida olemasolevaid kujundusi ning uurida disaini vigu. See on funktsioonirikas ja võimas.
Tarkvara disainiliides on näidatud alloleval joonisel:
C. OptiLayer
OptiLayer tarkvara toetab kogu optiliste õhukeste kilede protsessi: parameetrid - disain - tootmine - inversioonianalüüs. See sisaldab kolme osa: OptiLayer, OptiChar ja OptiRE. Samuti on olemas dünaamiline lingiteek OptiReOpt (DLL), mis võib tarkvara funktsioone täiustada.
OptiLayer uurib hindamisfunktsiooni projekteerimisest eesmärgini, saavutab optimeerimise kaudu disaini eesmärgi ja teostab tootmiseelset veaanalüüsi. OptiChar uurib kihtmaterjali spektraalkarakteristikute ja selle mõõdetud spektraalkarakteristikute erinevuse funktsiooni erinevate õhukese kile teoorias oluliste tegurite juures ning saab parema ja realistlikuma kihimaterjali mudeli ning iga teguri mõju praegusele disainile, tuues välja kasutuse. mida tuleb selle materjalikihi kujundamisel arvesse võtta? OptiRE uurib disainimudeli spektraalseid omadusi ja mudeli spektraalseid omadusi, mida mõõdetakse katseliselt pärast tootmist. Tehnilise inversiooni abil saame teada mõned tootmise käigus tekkinud vead ja edastame need tootmisprotsessi suunamiseks tagasi. Ülaltoodud mooduleid saab ühendada dünaamilise lingi teegi funktsiooni kaudu, realiseerides nii selliseid funktsioone nagu projekteerimine, muutmine ja reaalajas jälgimine filmi kujundamisest kuni tootmiseni.
3 Kattetehnoloogia
Erinevate katmismeetodite järgi võib selle jagada kahte kategooriasse: keemilise katmise tehnoloogia ja füüsikalise katmise tehnoloogia. Keemilise katmise tehnoloogia jaguneb peamiselt sukeldumis- ja pihustuskatteks. See tehnoloogia on saastavam ja kile halva jõudlusega. Seda asendatakse järk-järgult uue põlvkonna füüsilise katmise tehnoloogiaga. Füüsiline katmine toimub vaakumaurustamise, ioonide katmise jne abil. Vaakumkatmine on meetod metallide, ühendite ja muude kilematerjalide vaakumis aurustamiseks (või pihustamiseks), et need kaetavale aluspinnale sadestatakse. Vaakumkeskkonnas on katmisseadmetel vähem lisandeid, mis võivad takistada materjali pinna oksüdeerumist ja aidata tagada kile spektraalse ühtluse ja paksuse konsistentsi, mistõttu seda kasutatakse laialdaselt.
Tavaolukorras on 1 atmosfäärirõhk umbes 10 kuni 5 Pa ja vaakumkatteks vajalik õhurõhk on üldiselt 10 kuni 3 Pa ja rohkem, mis kuulub kõrgvaakumkatte alla. Vaakumkatmisel peab optiliste komponentide pind olema väga puhas, seega peab ka vaakumkamber töötlemise ajal olema väga puhas. Praegu on puhas vaakumkeskkonna saavutamise viis üldiselt tolmuimemise kasutamine. Õli difusioonipumbad, Molekulaarpumpa või kondensatsioonipumpa kasutatakse vaakumi eraldamiseks ja kõrgvaakumkeskkonna saamiseks. Õli difusioonipumbad vajavad jahutusvett ja tugipumpa. Need on suured ja tarbivad palju energiat, mis põhjustab katmisprotsessi saastumist. Molekulaarpumbad vajavad tavaliselt nende töö hõlbustamiseks tugipumpa ja on kallid. Seevastu kondensatsioonipumbad ei tekita reostust. , ei vaja tugipumpa, on kõrge kasuteguri ja hea töökindlusega, seega sobib kõige paremini optilise vaakumkatte jaoks. Tavalise vaakumkatmismasina sisekamber on näidatud alloleval joonisel:
Vaakumkatmisel tuleb kilematerjal kuumutada gaasilisse olekusse ja seejärel kanda kilekihi moodustamiseks aluspinna pinnale. Erinevate plaadistusmeetodite järgi saab selle jagada kolme tüüpi: termiline aurustamine, kuumutamine pihustuskuumutusega ja ioonplaatimine.
Termilise aurustamise kuumutamisel kasutatakse tiigli kuumutamiseks tavaliselt takistustraati või kõrgsageduslikku induktsiooni, nii et tiigli kilematerjali kuumutatakse ja aurustatakse katte moodustamiseks.
Pommitamisküte jaguneb kahte tüüpi: ioonkiirega pihustuskuumutamine ja magnetroni pihustuskuumutamine. Ioonkiirega pihustuskuumutamisel kasutatakse ioonkiire väljastamiseks ioonpüstolit. Ioonikiir pommitab sihtmärki teatud langemisnurga all ja pritsib selle pinnakihi välja. aatomid, mis ladestuvad substraadi pinnale, moodustades õhukese kile. Ioonkiirega pihustamise peamiseks puuduseks on see, et sihtpinnale pommitav ala on liiga väike ja sadestamiskiirus üldiselt madal. Magnetroni pihustuskuumutamine tähendab, et elektronid kiirendavad elektrivälja toimel substraadi poole. Selle protsessi käigus põrkuvad elektronid argooni gaasiaatomitega, ioniseerides suure hulga argooniioone ja elektrone. Elektronid lendavad substraadi poole ja argooni ioone kuumutatakse elektrivälja toimel. Sihtmärki kiirendatakse ja pommitatakse sihtmärgi toimel ning sihtmärgis olevad neutraalsed sihtmärgi aatomid ladestatakse substraadile, moodustades kile. Magnetroni pihustamist iseloomustab suur kile moodustumise kiirus, madal substraadi temperatuur, hea kile adhesioon ja see võib saavutada suure pindala katmise.
Ioonplaatimine viitab meetodile, mis kasutab gaasilahendust gaasi või aurustunud ainete osaliseks ioniseerimiseks ja aurustunud ainete sadestamiseks substraadile gaasiioonide või aurustunud aineioonide pommitamise all. Ioonplaatimine on vaakumaurustamise ja pihustustehnoloogia kombinatsioon. See ühendab endas aurustamis- ja pihustusprotsesside eelised ning suudab töödeldavaid detaile katta keerukate kilesüsteemidega.
4 Järeldus
Selles artiklis tutvustame esmalt optiliste kilede põhiprintsiipe. Kile arvu ja paksuse ning erinevate kilekihtide murdumisnäitajate erinevuse määramisega saame saavutada kilekihtide vahel valguskiirte interferentsi, saavutades seeläbi vajaliku filmikihi funktsiooni. See artikkel tutvustab seejärel sageli kasutatavat filmikujundustarkvara, et anda kõigile filmikujundusest eelarvamus. Artikli kolmandas osas anname üksikasjaliku sissejuhatuse katmistehnoloogiasse, keskendudes praktikas laialdaselt kasutatavale vaakumkatte tehnoloogiale. Usun, et seda artiklit lugedes saavad kõik optilisest katmisest paremini aru. Järgmises artiklis jagame kaetud komponentide pinnakatte testimise meetodit, seega jääge lainel.
Kontakt:
Email:info@pliroptics.com ;
Telefon/Whatsapp/Wechat:86 19013265659
veeb:www.pliroptics.com
Lisa: hoone 1, nr 1558, luuretee, Qingbaijiang, Chengdu, sichuan, Hiina
Postitusaeg: 10. aprill 2024
