1 Optisten kalvojen periaatteet
Tässä artikkelissa esittelemme optisten ohutkalvojen periaatteet, yleisesti käytetyt suunnitteluohjelmistot ja pinnoitustekniikan.
Perusperiaate, miksi optisilla kalvoilla voidaan saavuttaa ainutlaatuisia toimintoja, kuten heijastuksenesto, voimakas heijastus tai valon jakaminen, on valon ohutkalvointerferenssi. Ohutkalvot koostuvat yleensä yhdestä tai useammasta ryhmästä korkean taitekertoimen materiaalikerroksia ja matalan taitekertoimen materiaalikerroksia vuorotellen päällekkäin. Nämä kalvokerrosmateriaalit ovat yleensä oksideja, metalleja tai fluorideja. Asettamalla kalvon lukumäärän, paksuuden ja eri kalvokerrosten erot kerrosten välillä voivat säädellä valonsäteiden häiriöitä kalvokerrosten välillä tarvittavien toimintojen saavuttamiseksi.
Otetaan esimerkkinä yleinen heijastuksenestopinnoite tämän ilmiön havainnollistamiseksi. Häiriöiden maksimoimiseksi tai vähentämiseksi pinnoitekerroksen optinen paksuus on yleensä 1/4 (QWOT) tai 1/2 (HWOT). Alla olevassa kuvassa tulevan väliaineen taitekerroin on n0 ja substraatin taitekerroin ns. Siksi voidaan laskea kuva kalvomateriaalin taitekertoimesta, joka voi tuottaa häiriönpoistoolosuhteita. Kalvokerroksen yläpinnan heijastama valonsäde on R1, kalvon alapinnan heijastama valonsäde on R2. Kun kalvon optinen paksuus on 1/4 aallonpituudesta, optisen polun ero R1:n ja R2:n välillä on 1/2 aallonpituudesta ja häiriöehdot täyttyvät, mikä tuottaa häiriöitä tuhoavaa häiriötä. Ilmiö.
Tällä tavalla heijastuneen säteen intensiteetti tulee hyvin pieneksi, jolloin saavutetaan heijastukseneston tarkoitus.
2 Optinen ohutkalvosuunnitteluohjelmisto
Ohutkalvosuunnitteluohjelmisto on kehitetty, jotta teknikot voisivat suunnitella erilaisia erityistoimintoja vastaavia kalvojärjestelmiä. Suunnitteluohjelmisto integroi yleisesti käytetyt pinnoitemateriaalit ja niiden parametrit, kalvokerroksen simulointi- ja optimointialgoritmit sekä analyysitoiminnot, mikä helpottaa teknikkojen kehittämistä ja analysointia. Erilaisia elokuvajärjestelmiä. Yleisesti käytetyt elokuvasuunnitteluohjelmistot ovat seuraavat:
A.TFCalc
TFCalc on universaali työkalu optisen ohutkalvon suunnitteluun ja analysointiin. Sitä voidaan käyttää suunnittelemaan erilaisia heijastuksenesto-, korkeaheijastus-, kaistanpäästö-, spektroskooppisia, vaihe- ja muita kalvojärjestelmiä. TFCalc voi suunnitella kaksipuolisen kalvojärjestelmän alustalle, jossa on jopa 5 000 kalvokerrosta yhdellä pinnalla. Se tukee filmipinokaavojen syöttöä ja voi simuloida erilaisia valaistustyyppejä: kuten kartiokäteitä, satunnaisia säteilysäteitä jne. Toiseksi ohjelmistolla on tiettyjä optimointitoimintoja, ja se voi käyttää menetelmiä, kuten ääriarvo- ja variaatiomenetelmiä optimoidakseen heijastavuus, läpäisy, absorbanssi, vaihe, ellipsometriaparametrit ja muut kalvojärjestelmän kohteet. Ohjelmisto integroi erilaisia analyysitoimintoja, kuten heijastavuuden, läpäisevyyden, absorbanssin, ellipsometriaparametrianalyysin, sähkökentän voimakkuuden jakautumiskäyrän, kalvojärjestelmän heijastus- ja lähetysvärianalyysin, kiteen ohjauskäyrän laskennan, kalvokerroksen toleranssi- ja herkkyysanalyysin, tuottoanalyysin jne. TFCalcin käyttöliittymä on seuraava:
Yllä näkyvässä käyttöliittymässä parametreja ja reunaehtoja syöttämällä ja optimoimalla saat tarpeisiisi sopivan kalvojärjestelmän. Toiminta on suhteellisen yksinkertainen ja helppokäyttöinen.
B. Essential Macleod
Essential Macleod on täydellinen optisen kalvon analysointi- ja suunnitteluohjelmistopaketti, jossa on todellinen usean asiakirjan käyttöliittymä. Se voi täyttää erilaisia optisen pinnoitteen suunnittelun vaatimuksia yksinkertaisista yksikerroksisista kalvoista tiukoihin spektroskooppisiin kalvoihin. , se voi myös arvioida aallonpituusjakokanavointi (WDM) ja tiheä aallonpituusjakoinen multipleksointi (DWDM) suodattimet. Se voi suunnitella alusta alkaen tai optimoida olemassa olevia malleja ja tutkia suunnitteluvirheitä. Se on runsaasti toimintoja ja tehokas.
Ohjelmiston suunnitteluliittymä näkyy alla olevassa kuvassa:
C. OptiLayer
OptiLayer-ohjelmisto tukee koko optisten ohutkalvojen prosessia: parametrit - suunnittelu - tuotanto - inversioanalyysi. Se sisältää kolme osaa: OptiLayer, OptiChar ja OptiRE. On myös OptiReOpt dynaaminen linkkikirjasto (DLL), joka voi parantaa ohjelmiston toimintoja.
OptiLayer tutkii arviointitoiminnon suunnittelusta kohteeseen, saavuttaa suunnittelutavoitteen optimoinnin avulla ja suorittaa tuotantoa edeltävän virheanalyysin. OptiChar tutkii kerrosmateriaalin spektriominaisuuksien ja sen mitattujen spektriominaisuuksien erofunktiota eri ohutkalvoteorian kannalta tärkeiden tekijöiden alla ja saa paremman ja realistisemman kerrosmateriaalimallin ja kunkin tekijän vaikutuksen nykyiseen suunnitteluun osoittaen käytön Mitä tekijät on otettava huomioon tätä materiaalikerrosta suunniteltaessa? OptiRE tutkii suunnittelumallin spektriominaisuudet ja mallin spektriominaisuudet kokeellisesti mitattuna valmistuksen jälkeen. Teknisen inversion avulla saamme joitain tuotannon aikana syntyneitä virheitä ja syötämme ne takaisin tuotantoprosessiin ohjaamaan tuotantoa. Yllä olevat moduulit voidaan linkittää dynaamisen linkkikirjastotoiminnon kautta, jolloin voidaan toteuttaa toimintoja, kuten suunnittelu, muokkaus ja reaaliaikainen seuranta sarjassa elokuvan suunnittelusta tuotantoon.
3 Päällystystekniikka
Eri pinnoitusmenetelmien mukaan se voidaan jakaa kahteen luokkaan: kemiallinen pinnoitustekniikka ja fyysinen pinnoitustekniikka. Kemiallinen pinnoitustekniikka jaetaan pääasiassa upotuspinnoitukseen ja ruiskupinnoitukseen. Tämä tekniikka on saastuttavampaa ja sen kalvon suorituskyky on huono. Se korvataan vähitellen uuden sukupolven fyysisellä pinnoitustekniikalla. Fysikaalinen pinnoitus suoritetaan tyhjöhaihduttamalla, ionipinnoituksella jne. Tyhjiöpinnoitus on menetelmä metallien, yhdisteiden ja muiden kalvomateriaalien haihduttamiseksi (tai sputteroimiseksi) tyhjiössä niiden kerrostamiseksi pinnoitettavalle alustalle. Tyhjiöympäristössä päällystyslaitteissa on vähemmän epäpuhtauksia, mikä voi estää materiaalin pinnan hapettumisen ja auttaa varmistamaan kalvon spektrin tasaisuuden ja paksuuden yhtenäisyyden, joten sitä käytetään laajasti.
Normaalioloissa 1 ilmakehän paine on noin 10 tehoon 5 Pa ja tyhjiöpinnoitukseen vaadittava ilmanpaine on yleensä 10 tehoon 3 Pa ja sitä enemmän, mikä kuuluu suurtyhjiöpinnoitukseen. Tyhjiöpinnoituksessa optisten komponenttien pinnan tulee olla erittäin puhdas, joten myös alipainekammion tulee olla käsittelyn aikana erittäin puhdas. Tällä hetkellä tapa saada puhdas tyhjiöympäristö on yleensä imurointi. Öljydiffuusiopumput, Molekyylipumppua tai kondensaatiopumppua käytetään tyhjiön poistamiseen ja korkean tyhjiöympäristön aikaansaamiseen. Öljydiffuusiopumput vaativat jäähdytysveden ja taustapumpun. Ne ovat kooltaan suuria ja kuluttavat paljon energiaa, mikä saastuttaa pinnoitusprosessia. Molekyylipumput vaativat yleensä tukipumpun auttamaan työssään ja ovat kalliita. Sitä vastoin kondenssivesipumput eivät aiheuta saasteita. , ei vaadi tukipumppua, sillä on korkea hyötysuhde ja hyvä luotettavuus, joten se soveltuu parhaiten optiseen tyhjiöpinnoitukseen. Yleisen tyhjiöpäällystyskoneen sisäkammio on esitetty alla olevassa kuvassa:
Tyhjiöpinnoituksessa kalvomateriaali on kuumennettava kaasumaiseen tilaan ja kerrostettava sitten alustan pinnalle kalvokerroksen muodostamiseksi. Eri pinnoitusmenetelmien mukaan se voidaan jakaa kolmeen tyyppiin: lämpöhaihdutuslämmitys, sputterointilämmitys ja ionipinnoitus.
Lämpöhaihdutuskuumennus käyttää yleensä vastuslankaa tai suurtaajuista induktiota upokkaan lämmittämiseen, jolloin upokkaan kalvomateriaali kuumennetaan ja höyrystetään muodostaen pinnoitteen.
Sputterointilämmitys on jaettu kahteen tyyppiin: ionisuihkusputterointilämmitys ja magnetronisputterointilämmitys. Ionisäteen sputterointilämmitys käyttää ionipistoolia ionisuihkun lähettämiseen. Ionisäde pommittaa kohdetta tietyssä kohtauskulmassa ja sputteroi sen pintakerroksen. atomeja, jotka saostuvat substraatin pinnalle muodostaen ohuen kalvon. Ionisuihkusputteroinnin suurin haittapuoli on, että kohdepinnalla pommitettu alue on liian pieni ja pinnoitusnopeus on yleensä alhainen. Magnetronisputterointilämmitys tarkoittaa, että elektronit kiihtyvät kohti substraattia sähkökentän vaikutuksesta. Tämän prosessin aikana elektronit törmäävät argonkaasuatomeihin ja ionisoivat suuren määrän argonioneja ja elektroneja. Elektronit lentävät kohti substraattia, ja argon-ionit kuumenevat sähkökentän vaikutuksesta. Kohdetta kiihdytetään ja pommitetaan kohteen vaikutuksesta, ja kohteen neutraalit kohdeatomit kerrostuvat alustalle kalvon muodostamiseksi. Magnetronisputteroinnille on ominaista korkea kalvonmuodostusnopeus, alhainen alustan lämpötila, hyvä kalvon tarttuvuus ja sillä voidaan saavuttaa suuri pinta-ala.
Ionipinnoituksella tarkoitetaan menetelmää, joka käyttää kaasupurkausta kaasun tai haihtuneiden aineiden osittaiseen ionisointiin ja haihtuneet aineet kerrostetaan substraatille kaasu-ionien tai haihtuneiden aine-ionien pommituksen alaisena. Ionipinnoitus on yhdistelmä tyhjöhaihdutus- ja sputterointitekniikkaa. Siinä yhdistyvät haihdutus- ja sputterointiprosessien edut ja se voi pinnoittaa työkappaleita monimutkaisilla kalvojärjestelmillä.
4 Johtopäätös
Tässä artikkelissa esittelemme ensin optisten kalvojen perusperiaatteet. Asettamalla kalvon lukumäärän ja paksuuden sekä eri kalvokerrosten välisen taitekertoimen eron, voimme saavuttaa valonsäteiden häiriön kalvokerrosten välillä, jolloin saadaan tarvittava kalvokerrostoiminto. Tässä artikkelissa esitellään sitten yleisesti käytetty elokuvasuunnitteluohjelmisto, joka antaa kaikille alustavan käsityksen elokuvasuunnittelusta. Artikkelin kolmannessa osassa esitellään yksityiskohtaisesti pinnoitustekniikkaa keskittyen käytännössä laajalti käytettyyn tyhjiöpinnoitustekniikkaan. Uskon, että lukemalla tämän artikkelin jokainen ymmärtää paremmin optisen pinnoitteen. Seuraavassa artikkelissa kerromme pinnoitettujen komponenttien pinnoitetestausmenetelmän, joten pysy kuulolla.
Ota yhteyttä:
Email:info@pliroptics.com ;
Puhelin/Whatsapp/Wechat: 86 19013265659
netti:www.pliroptics.com
Lisää: Rakennus 1, nro 1558, tiedustelutie, Qingbaijiang, Chengdu, Sichuan, Kiina
Postitusaika: 10.4.2024
