1 עקרונות של סרטים אופטיים
במאמר זה, נציג את העקרונות של סרטים דקים אופטיים, תוכנות עיצוב נפוצות וטכנולוגיית ציפוי.
העיקרון הבסיסי מדוע סרטים אופטיים יכולים להשיג פונקציות ייחודיות כגון אנטי-השתקפות, השתקפות גבוהה או פיצול אור הוא הפרעות הסרט הדק של האור. סרטים דקים מורכבים בדרך כלל מקבוצה אחת או יותר של שכבות חומר עם אינדקס שבירה גבוה ושכבות חומר עם אינדקס שבירה נמוך המשולבות לסירוגין. חומרי שכבת הסרט הם בדרך כלל תחמוצות, מתכות או פלואורידים. על ידי הגדרת המספר, העובי ושכבות הסרט השונות של הסרט, ההבדל במקדם השבירה בין שכבות יכול לווסת את ההפרעות של קרני אור בין שכבות הסרט כדי להשיג את הפונקציות הנדרשות.
ניקח כדוגמה ציפוי נפוץ נגד השתקפות כדי להמחיש את התופעה. על מנת למקסם או להפחית הפרעות, העובי האופטי של שכבת הציפוי הוא בדרך כלל 1/4 (QWOT) או 1/2 (HWOT). באיור שלהלן, מקדם השבירה של המדיום הנוצר הוא n0, ומקדם השבירה של המצע הוא ns. לכן, ניתן לחשב תמונה של מקדם השבירה של חומר הסרט שיכול לייצר תנאי ביטול הפרעות. קרן האור המוחזרת על ידי המשטח העליון של שכבת הסרט היא R1, קרן האור המוחזרת על ידי המשטח התחתון של הסרט היא R2. כאשר העובי האופטי של הסרט הוא 1/4 אורך גל, הפרש הנתיב האופטי בין R1 ל-R2 הוא 1/2 אורך גל, ומתקיימים תנאי ההפרעה, ובכך מייצרים הפרעות הרסניות להפרעות. תוֹפָעָה.
בדרך זו, עוצמת האלומה המוחזרת הופכת קטנה מאוד, ובכך משיגה את מטרת האנטי-השתקפות.
2 תוכנת עיצוב סרט דק אופטי
על מנת להקל על טכנאים לתכנן מערכות סרטים העונות על פונקציות ספציפיות שונות, פותחה תוכנת עיצוב סרט דק. תוכנת העיצוב משלבת חומרי ציפוי נפוצים והפרמטרים שלהם, אלגוריתמים של הדמיית שכבת סרט ואופטימיזציה ופונקציות ניתוח, מה שמקל על טכנאים לפתח ולנתח. מערכות סרטים שונות. תוכנות עיצוב סרטים הנפוצות הן כדלקמן:
A.TFCalc
TFCalc הוא כלי אוניברסלי לעיצוב וניתוח של סרט דק אופטי. זה יכול לשמש לתכנון סוגים שונים של מערכות אנטי-רפלקציה, השתקפות גבוהה, פס-פס, ספקטרוסקופיות, פאזה ומערכות סרטים אחרות. TFCalc יכול לעצב מערכת סרט דו צדדית על מצע, עם עד 5,000 שכבות סרט על משטח בודד. היא תומכת בקלט של נוסחאות ערימת סרטים ויכולה לדמות סוגים שונים של תאורה: כגון קרני חרוט, קרני קרינה אקראיות וכו'. שנית, לתוכנה יש פונקציות אופטימיזציה מסוימות, והיא יכולה להשתמש בשיטות כגון ערכים קיצוניים ושיטות וריאציות כדי לייעל את רפלקטיביות, שידור, ספיגה, פאזה, פרמטרים אליפסומטריים ומטרות אחרות של מערכת הסרט. התוכנה משלבת פונקציות ניתוח שונות, כגון רפלקטיביות, שידור, ספיגה, ניתוח פרמטרים של אליפסומטריה, עקומת חלוקת עוצמת השדה החשמלי, השתקפות מערכת הסרט וניתוח צבעי שידור, חישוב עקומת בקרת גבישים, סובלנות ורגישות של שכבת הסרט, ניתוח תפוקה וכו'. ממשק הפעולה של TFCalc הוא כדלקמן:
בממשק התפעול המוצג לעיל, באמצעות הזנת פרמטרים ותנאי גבול ואופטימיזציה, ניתן לקבל מערכת סרטים העונה על הצרכים שלכם. הפעולה פשוטה יחסית וקלה לשימוש.
B. Essential Macleod
Essential Macleod היא חבילת תוכנה מלאה לניתוח ועיצוב סרטים אופטי עם ממשק הפעלה אמיתי של ריבוי מסמכים. זה יכול לעמוד בדרישות שונות בעיצוב ציפוי אופטי, החל מסרטים חד-שכבתיים פשוטים ועד סרטים ספקטרוסקופיים קפדניים. , הוא יכול גם להעריך מסנני ריבוי חלוקת אורך גל (WDM) ומסנני ריבוי חלוקת אורך גל צפוף (DWDM). הוא יכול לעצב מאפס או לייעל עיצובים קיימים, ויכול לסקור שגיאות בתכנון. הוא עשיר בפונקציות ורב עוצמה.
ממשק העיצוב של התוכנה מוצג באיור שלהלן:
ג. OptiLayer
תוכנת OptiLayer תומכת בכל התהליך של סרטים דקים אופטיים: פרמטרים - עיצוב - ייצור - ניתוח היפוך. הוא כולל שלושה חלקים: OptiLayer, OptiChar ו-OptiRE. קיימת גם ספריית קישורים דינמית של OptiReOpt (DLL) שיכולה לשפר את פונקציות התוכנה.
OptiLayer בוחנת את פונקציית ההערכה מתכנון ליעד, משיגה את יעד התכנון באמצעות אופטימיזציה ומבצעת ניתוח שגיאות לפני ייצור. OptiChar בוחנת את פונקציית ההבדל בין המאפיינים הספקטרליים של חומר השכבה לבין המאפיינים הספקטרליים הנמדדים שלו תחת גורמים חשובים שונים בתורת הסרט הדק, ומשיגה מודל חומרי שכבה טוב יותר ומציאותי והשפעת כל גורם על העיצוב הנוכחי, תוך שהוא מצביע על השימוש מה יש לקחת בחשבון גורמים בעת תכנון שכבת החומרים הזו? OptiRE בוחנת את המאפיינים הספקטרליים של מודל התכנון ואת המאפיינים הספקטרליים של המודל הנמדדים בניסוי לאחר הייצור. באמצעות היפוך הנדסי, אנו משיגים כמה שגיאות שנוצרו במהלך הייצור ומחזירים אותן לתהליך הייצור כדי להנחות את הייצור. ניתן לקשר את המודולים הנ"ל באמצעות פונקציית ספריית הקישורים הדינמית, ובכך לממש פונקציות כגון עיצוב, שינוי וניטור בזמן אמת בסדרה של תהליכים מעיצוב הסרט ועד להפקה.
3 טכנולוגיית ציפוי
על פי שיטות ציפוי שונות, ניתן לחלק אותו לשתי קטגוריות: טכנולוגיית ציפוי כימי וטכנולוגיית ציפוי פיזי. טכנולוגיית הציפוי הכימי מחולקת בעיקר לציפוי טבילה וציפוי בהתזה. טכנולוגיה זו מזהמת יותר ובעלת ביצועי סרט גרועים. הוא מוחלף בהדרגה בדור חדש של טכנולוגיית ציפוי פיזי. ציפוי פיזי מתבצע על ידי אידוי ואקום, ציפוי יונים וכו'. ציפוי ואקום הוא שיטה לאידוי (או התזת) מתכות, תרכובות וחומרי סרט אחרים בוואקום כדי להפקיד אותם על המצע המיועד לציפוי. בסביבת ואקום, לציוד ציפוי יש פחות זיהומים, מה שיכול למנוע חמצון של משטח החומר ולעזור להבטיח את האחידות הספקטרלית ועקביות העובי של הסרט, כך שהוא נמצא בשימוש נרחב.
בנסיבות רגילות, לחץ אטמוספרי 1 הוא כ-10 בחזקת 5 Pa, ולחץ האוויר הנדרש לציפוי ואקום הוא בדרך כלל 10 בחזקת 3 Pa ומעלה, השייך לציפוי ואקום גבוה. בציפוי ואקום, פני השטח של רכיבים אופטיים צריכים להיות נקיים מאוד, ולכן גם תא הוואקום במהלך העיבוד צריך להיות נקי מאוד. נכון לעכשיו, הדרך להשיג סביבת ואקום נקייה היא בדרך כלל שימוש בשאיבה. משאבות דיפוזיה של שמן, משאבה מולקולרית או משאבת עיבוי משמשת למיצוי ואקום ולקבלת סביבת ואקום גבוה. משאבות דיפוזיה של שמן דורשות מי קירור ומשאבת גיבוי. הם גדולים בגודלם וצורכים אנרגיה גבוהה, מה שיגרום לזיהום בתהליך הציפוי. משאבות מולקולריות לרוב דורשות משאבת גיבוי כדי לסייע בעבודתן והן יקרות. לעומת זאת, משאבות עיבוי אינן גורמות לזיהום. , אינו דורש משאבת גיבוי, בעל יעילות גבוהה ואמינות טובה, ולכן הוא מתאים ביותר לציפוי ואקום אופטי. החדר הפנימי של מכונת ציפוי ואקום נפוצה מוצג באיור שלהלן:
בציפוי ואקום, יש לחמם את חומר הסרט למצב גזי ולאחר מכן להפקיד אותו על פני המצע כדי ליצור שכבת סרט. על פי שיטות הציפוי השונות, ניתן לחלק אותו לשלושה סוגים: חימום באידוי תרמי, חימום בקישוט וציפוי יונים.
חימום אידוי תרמי משתמש בדרך כלל בחוט התנגדות או באינדוקציה בתדר גבוה כדי לחמם את כור ההיתוך, כך שחומר הסרט בכור מחומם ומאדה ליצירת ציפוי.
חימום מקרטעת מתחלק לשני סוגים: חימום מקרטעת קרן יונים וחימום מקרטעת מגנטרון. חימום קרז קרן יונים משתמש באקדח יונים כדי לפלוט קרן יונים. אלומת היונים מפגיזה את המטרה בזווית תקרית מסוימת ומקפיצה את שכבת פני השטח שלה. אטומים, אשר מפקידים על פני המצע ליצירת סרט דק. החיסרון העיקרי של קריעת קרן יונים הוא שהשטח המופגז על פני המטרה קטן מדי וקצב השקיעה בדרך כלל נמוך. חימום מקרטעת מגנטרונים פירושו שהאלקטרונים מאיצים לעבר המצע תחת פעולת שדה חשמלי. במהלך תהליך זה, אלקטרונים מתנגשים באטומי גז ארגון, ומייננים מספר רב של יוני ארגון ואלקטרונים. האלקטרונים עפים לעבר המצע, ויוני הארגון מתחממים על ידי השדה החשמלי. המטרה מואצת ומופגזת תחת פעולת המטרה, ואטומי המטרה הנייטרליים במטרה מופקדים על המצע ליצירת סרט. קפיצת מגנטרונים מאופיינת בקצב יצירת סרט גבוה, טמפרטורת מצע נמוכה, הידבקות טובה של הסרט ויכולה להשיג ציפוי בשטח גדול.
ציפוי יונים מתייחס לשיטה המשתמשת בפריקת גז ליינון חלקי של גז או חומרים שהתנדפו, ומטמיע חומרים התאדו על מצע תחת הפצצת יוני גז או יוני חומרים שהתנדפו. ציפוי יונים הוא שילוב של אידוי ואקום וטכנולוגיית קיצוץ. הוא משלב את היתרונות של תהליכי אידוי וקפיצה ויכול לצפות חלקי עבודה במערכות סרט מורכבות.
4 מסקנה
במאמר זה, אנו מציגים תחילה את העקרונות הבסיסיים של סרטים אופטיים. על ידי הגדרת מספר ועובי הסרט וההבדל במקדם השבירה בין שכבות הסרט השונות, נוכל להשיג את הפרעות קרני האור בין שכבות הסרט, ובכך להשיג את פונקציית שכבת הסרט הנדרשת. לאחר מכן, מאמר זה מציג תוכנה נפוצה לעיצוב סרטים כדי לתת לכולם הבנה ראשונית של עיצוב סרטים. בחלק השלישי של המאמר, אנו נותנים היכרות מפורטת עם טכנולוגיית הציפוי, תוך התמקדות בטכנולוגיית ציפוי הוואקום הנמצאת בשימוש נרחב בפועל. אני מאמין שדרך קריאת מאמר זה, כולם יבינו טוב יותר את הציפוי האופטי. במאמר הבא נשתף את שיטת בדיקת הציפוי של הרכיבים המצופים, אז הישארו מעודכנים.
מַגָע:
Email:info@pliroptics.com ;
טלפון/וואטסאפ/ווצ'ט:86 19013265659
אינטרנט:www.pliroptics.com
הוסף: בניין 1, מס' 1558, כביש מודיעין, צ'ינגבאיג'יאנג, צ'נגדו, סצ'ואן, סין
זמן פרסום: 10 באפריל 2024
