1 Principi optičkih filmova
U ovom ćemo članku predstaviti principe optičkih tankih filmova, često korištenog softvera za dizajn i tehnologije premazivanja.
Osnovno načelo zašto optički filmovi mogu postići jedinstvene funkcije kao što su antirefleksija, visoka refleksija ili cijepanje svjetlosti je interferencija svjetlosti tankog filma. Tanki filmovi obično se sastoje od jedne ili više skupina slojeva materijala s visokim indeksom loma i slojeva materijala s niskim indeksom loma koji se naizmjenično postavljaju. Ovi filmski slojevi su općenito oksidi, metali ili fluoridi. Postavljanjem broja, debljine i različitih slojeva filma, razlika u indeksu loma između slojeva može regulirati interferenciju svjetlosnih zraka između slojeva filma kako bi se postigle potrebne funkcije.
Uzmimo uobičajeni antirefleksni premaz kao primjer za ilustraciju ovog fenomena. Kako bi se povećala ili smanjila interferencija, optička debljina sloja premaza obično je 1/4 (QWOT) ili 1/2 (HWOT). Na donjoj slici, indeks loma upadnog medija je n0, a indeks loma supstrata je ns. Stoga se može izračunati slika indeksa loma filma koji može proizvesti uvjete za poništavanje smetnji. Svjetlosni snop reflektiran od gornje površine sloja filma je R1, svjetlosni snop reflektiran od donje površine filma je R2. Kada je optička debljina filma 1/4 valne duljine, razlika optičkog puta između R1 i R2 je 1/2 valne duljine, a uvjeti interferencije su zadovoljeni, čime se stvara interferencija destruktivna interferencija. Fenomen.
Na taj način intenzitet reflektirane zrake postaje vrlo mali, čime se postiže svrha antirefleksije.
2 Softver za dizajn optičkog tankog filma
Kako bi se tehničarima olakšalo projektiranje filmskih sustava koji ispunjavaju različite specifične funkcije, razvijen je softver za dizajn tankog filma. Softver za dizajn integrira najčešće korištene materijale za premazivanje i njihove parametre, algoritme za simulaciju sloja filma i optimizaciju te funkcije analize, što tehničarima olakšava razvoj i analizu. Razni filmski sustavi. Uobičajeno korišteni softver za dizajn filma je sljedeći:
A.TFCalc
TFCalc je univerzalni alat za dizajn i analizu optičkog tankog filma. Može se koristiti za projektiranje različitih vrsta antirefleksijskih, visokorefleksijskih, pojasnopropusnih, spektroskopskih, faznih i drugih filmskih sustava. TFCalc može dizajnirati dvostrani sustav filma na podlozi, s do 5000 slojeva filma na jednoj površini. Podržava unos formula snopa filmova i može simulirati različite vrste rasvjete: kao što su stožasti snopovi, nasumične zrake zračenja, itd. Drugo, softver ima određene optimizacijske funkcije i može koristiti metode kao što su ekstremne vrijednosti i varijacijske metode za optimizaciju reflektivnost, propusnost, apsorbancija, faza, parametri elipsometrije i drugi ciljevi filmskog sustava. Softver integrira različite funkcije analize, kao što su refleksija, propusnost, apsorbancija, analiza parametara elipsometrije, krivulja distribucije intenziteta električnog polja, refleksija filmskog sustava i analiza boja prijenosa, izračun krivulje kontrole kristala, analiza tolerancije i osjetljivosti sloja filma, analiza prinosa itd. Radno sučelje TFCalca je sljedeće:
U radnom sučelju prikazanom gore, unosom parametara i rubnih uvjeta i optimizacijom, možete dobiti filmski sustav koji zadovoljava vaše potrebe. Operacija je relativno jednostavna i laka za korištenje.
B. Bitni Macleod
Essential Macleod potpuni je softverski paket za optičku analizu filmova i dizajn s pravim radnim sučeljem za više dokumenata. Može zadovoljiti različite zahtjeve u dizajnu optičkih premaza, od jednostavnih jednoslojnih filmova do strogih spektroskopskih filmova. , također može procijeniti multipleksiranje valne duljine (WDM) i filtre multipleksiranja guste valne duljine (DWDM). Može dizajnirati od nule ili optimizirati postojeće dizajne, te može istražiti pogreške u dizajnu. Bogat je funkcijama i snažan.
Dizajn sučelja softvera prikazan je na donjoj slici:
C. OptiLayer
Softver OptiLayer podržava cijeli proces optičkih tankih filmova: parametri - dizajn - proizvodnja - analiza inverzije. Sadrži tri dijela: OptiLayer, OptiChar i OptiRE. Tu je i OptiReOpt dinamička poveznica (DLL) koja može poboljšati funkcije softvera.
OptiLayer ispituje funkciju evaluacije od dizajna do cilja, postiže cilj dizajna putem optimizacije i provodi analizu grešaka prije proizvodnje. OptiChar ispituje funkciju razlike između spektralnih karakteristika materijala sloja i njegovih izmjerenih spektralnih karakteristika pod različitim važnim čimbenicima u teoriji tankog filma i dobiva bolji i realističniji model materijala sloja i utjecaj svakog čimbenika na trenutni dizajn, ističući korištenje Što čimbenike treba uzeti u obzir pri projektiranju ovog sloja materijala? OptiRE ispituje spektralne karakteristike modela dizajna i spektralne karakteristike modela eksperimentalno izmjerene nakon proizvodnje. Inženjerskom inverzijom dobivamo neke pogreške generirane tijekom proizvodnje i vraćamo ih u proizvodni proces za usmjeravanje proizvodnje. Gore navedeni moduli mogu se povezati kroz funkciju biblioteke dinamičkog povezivanja, čime se ostvaruju funkcije kao što su dizajn, modifikacija i praćenje u stvarnom vremenu u nizu procesa od dizajna filma do produkcije.
3 Tehnologija premazivanja
Prema različitim metodama presvlačenja, može se podijeliti u dvije kategorije: tehnologija kemijskog premazivanja i tehnologija fizičkog premazivanja. Tehnologija kemijskog premazivanja uglavnom se dijeli na nanošenje uranjanjem i nanošenje prskanjem. Ova tehnologija više zagađuje okoliš i ima lošu izvedbu filma. Postupno se zamjenjuje novom generacijom tehnologije fizičkog premazivanja. Fizičko premazivanje provodi se vakuumskim isparavanjem, ionskim nanošenjem itd. Vakuumsko premazivanje je metoda isparavanja (ili raspršivanja) metala, spojeva i drugih filmskih materijala u vakuumu kako bi se taložili na podlogu koju treba premazati. U vakuumskom okruženju oprema za premazivanje ima manje nečistoća, što može spriječiti oksidaciju površine materijala i pomoći u osiguravanju spektralne ujednačenosti i konzistentnosti debljine filma, tako da se široko koristi.
Pod normalnim okolnostima, 1 atmosferski tlak je oko 10 na potenciju od 5 Pa, a tlak zraka potreban za vakuumsko premazivanje je općenito 10 na potenciju od 3 Pa i više, što pripada visokom vakuumskom premazu. Kod vakuumskog premazivanja, površina optičkih komponenti mora biti vrlo čista, tako da vakuumska komora tijekom obrade također mora biti vrlo čista. Trenutačno je usisavanje općenito način za postizanje čistog vakuumskog okruženja. Uljne difuzijske pumpe, molekularna pumpa ili kondenzacijska pumpa koriste se za izdvajanje vakuuma i dobivanje okoline visokog vakuuma. Uljne difuzijske pumpe zahtijevaju vodu za hlađenje i pomoćnu pumpu. Velike su veličine i troše mnogo energije, što će uzrokovati onečišćenje u procesu premazivanja. Molekularne pumpe obično zahtijevaju pomoćnu pumpu koja im pomaže u radu i skupe su. Nasuprot tome, kondenzacijske pumpe ne uzrokuju onečišćenje. , ne zahtijeva pomoćnu pumpu, ima visoku učinkovitost i dobru pouzdanost, tako da je najprikladniji za optičko vakuumsko premazivanje. Unutarnja komora običnog stroja za vakuumsko premazivanje prikazana je na donjoj slici:
Kod vakuumskog premazivanja, filmski materijal treba zagrijati do plinovitog stanja i zatim nanijeti na površinu supstrata kako bi se formirao filmski sloj. Prema različitim metodama nanošenja, može se podijeliti u tri tipa: zagrijavanje toplinskim isparavanjem, grijanje raspršivanjem i ionsko nanošenje.
Grijanje toplinskim isparavanjem obično koristi otpornu žicu ili visokofrekventnu indukciju za zagrijavanje lončića, tako da se filmski materijal u lončiću zagrijava i isparava kako bi se stvorio premaz.
Grijanje raspršivanjem dijeli se na dvije vrste: grijanje raspršivanjem ionskim snopom i grijanje raspršivanjem magnetronom. Grijanje raspršivanjem ionske zrake koristi ionski pištolj za emitiranje ionske zrake. Ionska zraka bombardira metu pod određenim upadnim kutom i raspršuje njen površinski sloj. atoma, koji se talože na površinu supstrata i tvore tanki film. Glavni nedostatak raspršivanja ionskim snopom je da je područje bombardirano na ciljnoj površini premalo i da je brzina taloženja općenito niska. Grijanje magnetronskim raspršivanjem znači da se elektroni ubrzavaju prema supstratu pod djelovanjem električnog polja. Tijekom ovog procesa, elektroni se sudaraju s atomima plina argona, ionizirajući veliki broj iona i elektrona argona. Elektroni lete prema podlozi, a ioni argona se zagrijavaju električnim poljem. Meta se ubrzava i bombardira pod djelovanjem mete, a atomi neutralne mete u meti talože se na podlogu kako bi formirali film. Magnetronsko raspršivanje karakterizira velika brzina stvaranja filma, niska temperatura supstrata, dobro prianjanje filma i može se postići nanošenje premaza velike površine.
Ionska obrada se odnosi na metodu koja koristi plinsko pražnjenje za djelomičnu ionizaciju plina ili isparenih tvari i taloženje isparenih tvari na podlogu pod bombardiranjem plinskih iona ili isparenih iona tvari. Ioniranje je kombinacija tehnologije vakuumskog isparavanja i raspršivanja. Kombinira prednosti procesa isparavanja i prskanja i može obložiti izratke složenim filmskim sustavima.
4 Zaključak
U ovom članku prvo predstavljamo osnovne principe optičkih filmova. Postavljanjem broja i debljine filma i razlike u indeksu loma između različitih slojeva filma, možemo postići interferenciju svjetlosnih zraka između slojeva filma, čime se postiže potrebna funkcija sloja filma. Ovaj članak zatim uvodi često korišteni softver za dizajn filma kako bi svima dao preliminarno razumijevanje dizajna filma. U trećem dijelu članka dajemo detaljan uvod u tehnologiju premazivanja, s naglaskom na tehnologiju vakuumiranja koja se široko koristi u praksi. Vjerujem da će čitanjem ovog članka svi bolje razumjeti optički premaz. U sljedećem ćemo članku podijeliti metodu testiranja premaza za obložene komponente, stoga nas pratite.
Kontakt:
Email:info@pliroptics.com ;
Telefon/Whatsapp/Wechat:86 19013265659
Dodaj: Zgrada 1, br. 1558, obavještajna cesta, qingbaijiang, Chengdu, Sichuan, Kina
Vrijeme objave: 10. travnja 2024
