1 Principios das películas ópticas
Neste artigo, presentaremos os principios das películas finas ópticas, o software de deseño de uso común e a tecnoloxía de revestimento.
O principio básico de por que as películas ópticas poden acadar funcións únicas como anti-reflexión, alta reflexión ou división da luz é a interferencia da luz de película fina. As películas finas adoitan estar compostas por un ou máis grupos de capas de material de alto índice de refracción e capas de materiais de baixo índice de refracción superpostas alternativamente. Estes materiais de capa de película son xeralmente óxidos, metais ou fluoruros. Ao establecer o número, o grosor e as diferentes capas de película da película, a diferenza no índice de refracción entre as capas pode regular a interferencia dos raios de luz entre as capas de película para obter as funcións necesarias.
Tomemos un revestimento antirreflexo común como exemplo para ilustrar este fenómeno. Para maximizar ou reducir a interferencia, o grosor óptico da capa de revestimento adoita ser de 1/4 (QWOT) ou 1/2 (HWOT). Na figura seguinte, o índice de refracción do medio incidente é n0 e o índice de refracción do substrato é ns. Polo tanto, pódese calcular unha imaxe do índice de refracción do material da película que pode producir condicións de cancelación de interferencias. O feixe de luz reflectido pola superficie superior da capa de película é R1, o feixe de luz reflectido pola superficie inferior da película é R2. Cando o espesor óptico da película é de 1/4 de lonxitude de onda, a diferenza do camiño óptico entre R1 e R2 é de 1/2 de lonxitude de onda e cúmprense as condicións de interferencia, producindo así interferencias destrutivas. Fenómeno.
Deste xeito, a intensidade do feixe reflectido faise moi pequena, conseguindo así o propósito de anti-reflexión.
2 Software de deseño de película fina óptica
Co fin de facilitar aos técnicos o deseño de sistemas de película que cumpran varias funcións específicas, desenvolveuse un software de deseño de película fina. O software de deseño integra materiais de revestimento de uso común e os seus parámetros, algoritmos de simulación e optimización de capas de película e funcións de análise, facilitando o desenvolvemento e análise dos técnicos. Varios sistemas de película. Os programas de deseño de películas de uso común son os seguintes:
A.TFCalc
TFCalc é unha ferramenta universal para o deseño e análise de películas finas ópticas. Pódese usar para deseñar varios tipos de sistemas de película antirreflexión, de alta reflexión, de paso de banda, espectroscópicos, de fase e outros. TFCalc pode deseñar un sistema de película de dobre cara nun substrato, con ata 5.000 capas de película nunha única superficie. Admite a entrada de fórmulas de pila de películas e pode simular varios tipos de iluminación: como feixes cónicos, feixes de radiación aleatorios, etc. En segundo lugar, o software ten certas funcións de optimización e pode utilizar métodos como valores extremos e métodos variacionais para optimizar reflectividade, transmitancia, absorbancia, fase, parámetros de elipsometría e outros obxectivos do sistema de película. O software integra varias funcións de análise, como reflectividade, transmitancia, absorbancia, análise de parámetros de elipsometría, curva de distribución de intensidade do campo eléctrico, reflexión do sistema de película e análise da cor de transmisión, cálculo da curva de control de cristal, análise de tolerancia e sensibilidade da capa de película, análise de rendemento, etc. A interface de operación de TFCalc é a seguinte:
Na interface de operación que se mostra arriba, introducindo parámetros e condicións de contorno e optimizando, pode obter un sistema de película que satisfaga as súas necesidades. A operación é relativamente sinxela e fácil de usar.
B. Imprescindible Macleod
Essential Macleod é un paquete completo de software de deseño e análise de películas ópticas cunha verdadeira interface de operación de varios documentos. Pode cumprir varios requisitos no deseño de revestimentos ópticos, desde simples películas dunha soa capa ata estritas películas espectroscópicas. , tamén pode avaliar os filtros de multiplexación por división de lonxitude de onda (WDM) e de multiplexación por división de lonxitude de onda densa (DWDM). Pode deseñar desde cero ou optimizar deseños existentes e pode analizar os erros no deseño. É rico en funcións e poderoso.
A interface de deseño do software móstrase na seguinte figura:
C. OptiLayer
O software OptiLayer admite todo o proceso de películas finas ópticas: parámetros - deseño - produción - análise de inversión. Inclúe tres partes: OptiLayer, OptiChar e OptiRE. Tamén hai unha biblioteca de ligazóns dinámicas (DLL) OptiReOpt que pode mellorar as funcións do software.
OptiLayer examina a función de avaliación dende o deseño ata o obxectivo, consegue o obxectivo de deseño mediante a optimización e realiza unha análise de erros previos á produción. OptiChar examina a función de diferenza entre as características espectrais do material da capa e as súas características espectrais medidas baixo varios factores importantes na teoría da película delgada, e obtén un modelo de material de capa mellor e realista e a influencia de cada factor no deseño actual, sinalando o uso Que factores que hai que ter en conta ao deseñar esta capa de materiais? OptiRE examina as características espectrais do modelo de deseño e as características espectrais do modelo medidas experimentalmente despois da produción. A través da inversión da enxeñaría, obtemos algúns erros xerados durante a produción e devolvémolos ao proceso de produción para guiar a produción. Os módulos anteriores pódense vincular a través da función de biblioteca de ligazóns dinámicas, realizando así funcións como deseño, modificación e seguimento en tempo real nunha serie de procesos desde o deseño da película ata a produción.
3 Tecnoloxía de revestimento
Segundo os diferentes métodos de revestimento, pódese dividir en dúas categorías: tecnoloxía de revestimento químico e tecnoloxía de revestimento físico. A tecnoloxía de revestimento químico divídese principalmente en placas por inmersión e placas por pulverización. Esta tecnoloxía é máis contaminante e ten un rendemento cinematográfico pobre. Está sendo substituído gradualmente por unha nova xeración de tecnoloxía de revestimento físico. O recubrimento físico realízase mediante evaporación ao baleiro, recubrimento iónico, etc. O recubrimento ao baleiro é un método de evaporación (ou pulverización catódica) de metais, compostos e outros materiais de película ao baleiro para depositalos no substrato a revestir. Nun ambiente de baleiro, o equipo de revestimento ten menos impurezas, o que pode evitar a oxidación da superficie do material e axudar a garantir a uniformidade espectral e a consistencia do grosor da película, polo que é amplamente utilizado.
En circunstancias normais, 1 presión atmosférica é de aproximadamente 10 á potencia de 5 Pa, e a presión do aire necesaria para o revestimento ao baleiro é xeralmente de 10 á potencia de 3 Pa e superior, que pertence ao revestimento de alto baleiro. No revestimento ao baleiro, a superficie dos compoñentes ópticos debe estar moi limpa, polo que a cámara de baleiro durante o procesamento tamén debe estar moi limpa. Actualmente, a forma de obter un ambiente de baleiro limpo é xeralmente mediante o aspirador. Bombas de difusión de aceite, unha bomba molecular ou bomba de condensación utilízase para extraer o baleiro e obter un ambiente de alto baleiro. As bombas de difusión de aceite requiren auga de refrixeración e unha bomba de respaldo. Son de gran tamaño e consomen moita enerxía, o que contaminará o proceso de revestimento. As bombas moleculares adoitan necesitar unha bomba de apoio para axudar no seu traballo e son caras. Pola contra, as bombas de condensación non causan contaminación. , non require unha bomba de respaldo, ten unha alta eficiencia e unha boa fiabilidade, polo que é o máis adecuado para o revestimento óptico ao baleiro. A cámara interna dunha máquina de revestimento ao baleiro común móstrase na seguinte figura:
No recubrimento ao baleiro, o material da película debe ser quentado ata un estado gasoso e despois depositado na superficie do substrato para formar unha capa de película. Segundo os diferentes métodos de recubrimento, pódese dividir en tres tipos: calefacción por evaporación térmica, quecemento por pulverización catódica e recubrimento iónico.
A calefacción por evaporación térmica adoita usar fío de resistencia ou indución de alta frecuencia para quentar o crisol, de xeito que o material da película no crisol quéntase e vaporízase para formar un revestimento.
O quecemento por pulverización catódica divídese en dous tipos: quecemento por pulverización catódica con feixe iónico e quecemento por pulverización catódica con magnetrón. O quecemento por pulverización catódica con feixe iónico utiliza unha pistola iónica para emitir un feixe iónico. O feixe iónico bombardea o obxectivo cun certo ángulo de incidencia e expulsa a súa capa superficial. átomos, que se depositan na superficie do substrato formando unha película fina. A principal desvantaxe da pulverización catódica con feixe iónico é que a área bombardeada na superficie do obxectivo é demasiado pequena e a taxa de deposición xeralmente é baixa. O quecemento por pulverización catódica con magnetrón significa que os electróns aceleran cara ao substrato baixo a acción dun campo eléctrico. Durante este proceso, os electróns chocan cos átomos de gas argón, ionizando un gran número de ións e electróns de argón. Os electróns voan cara ao substrato e os ións de argón quéntanse polo campo eléctrico. O obxectivo é acelerado e bombardeado baixo a acción do obxectivo, e os átomos obxectivo neutro do obxectivo son depositados no substrato para formar unha película. A pulverización catódica con magnetrón caracterízase por unha alta taxa de formación de películas, baixa temperatura do substrato, boa adhesión á película e pode lograr un revestimento de gran área.
O revestimento iónico refírese a un método que utiliza descarga de gas para ionizar parcialmente gas ou substancias evaporadas, e deposita substancias evaporadas nun substrato baixo o bombardeo de ións gaseosos ou ións de substancias evaporadas. O revestimento iónico é unha combinación de tecnoloxía de evaporación ao baleiro e pulverización catódica. Combina as vantaxes dos procesos de evaporación e pulverización catódica e pode recubrir pezas con complexos sistemas de película.
4 Conclusión
Neste artigo, primeiro presentamos os principios básicos das películas ópticas. Ao establecer o número e o grosor da película e a diferenza no índice de refracción entre as diferentes capas de película, podemos conseguir a interferencia de raios de luz entre as capas de película, obtendo así a función de capa de película necesaria. Este artigo preséntase entón o software de deseño de películas de uso común para darlle a todos unha comprensión preliminar do deseño de películas. Na terceira parte do artigo, damos unha introdución detallada á tecnoloxía de revestimento, centrándonos na tecnoloxía de revestimento ao baleiro que se usa amplamente na práctica. Creo que ao ler este artigo, todos entenderán mellor o revestimento óptico. No seguinte artigo, compartiremos o método de proba de revestimento dos compoñentes revestidos, así que estade atentos.
Contacto:
Email:info@pliroptics.com ;
Teléfono/Whatsapp/Wechat: 86 19013265659
Engadir:Edificio 1, No.1558, intelligence road, qingbaijiang, chengdu, sichuan, china
Hora de publicación: 10-Abr-2024
