1 Optinių plėvelių principai
Šiame straipsnyje supažindinsime su optinių plonų plėvelių principais, dažniausiai naudojama projektavimo programine įranga ir dengimo technologija.
Pagrindinis principas, kodėl optinėmis plėvelėmis galima pasiekti unikalių funkcijų, tokių kaip antirefleksija, didelis atspindys ar šviesos skaidymas, yra plonasluoksnės šviesos trukdžiai. Plonos plėvelės paprastai susideda iš vienos ar kelių grupių aukšto lūžio rodiklio medžiagos sluoksnių ir žemo lūžio rodiklio medžiagų sluoksnių, pakaitomis uždėtų viena ant kitos. Šios plėvelės sluoksnio medžiagos paprastai yra oksidai, metalai arba fluoridai. Nustatant plėvelės skaičių, storį ir skirtingus plėvelės sluoksnius, lūžio rodiklio skirtumas tarp sluoksnių gali reguliuoti šviesos spindulių trukdžius tarp plėvelės sluoksnių, kad būtų gautos reikiamos funkcijos.
Paimkime įprastą antirefleksinę dangą kaip pavyzdį šiam reiškiniui iliustruoti. Siekiant maksimaliai padidinti arba sumažinti trukdžius, optinis dangos sluoksnio storis paprastai yra 1/4 (QWOT) arba 1/2 (HWOT). Žemiau esančiame paveikslėlyje krintančios terpės lūžio rodiklis yra n0, o substrato lūžio rodiklis yra ns. Todėl galima apskaičiuoti plėvelės medžiagos lūžio rodiklio vaizdą, kuris gali sukelti trukdžių panaikinimo sąlygas. Šviesos spindulys, kurį atspindi viršutinis plėvelės sluoksnio paviršius, yra R1, o šviesos spindulys, kurį atspindi apatinis plėvelės paviršius, yra R2. Kai optinis plėvelės storis yra 1/4 bangos ilgio, optinio kelio skirtumas tarp R1 ir R2 yra 1/2 bangos ilgio, o trukdžių sąlygos yra tenkinamos, todėl atsiranda trukdžių destrukciniai trukdžiai. Fenomenas.
Tokiu būdu atsispindinčio pluošto intensyvumas tampa labai mažas, todėl pasiekiamas antirefleksijos tikslas.
2 Optinės plonos plėvelės projektavimo programinė įranga
Siekiant palengvinti technikų projektavimo plėvelių sistemas, atitinkančias įvairias specifines funkcijas, buvo sukurta plonasluoksnio projektavimo programinė įranga. Projektavimo programinė įranga integruoja dažniausiai naudojamas dengimo medžiagas ir jų parametrus, plėvelės sluoksnių modeliavimo ir optimizavimo algoritmus bei analizės funkcijas, todėl technikams lengviau kurti ir analizuoti. Įvairios plėvelės sistemos. Dažniausiai naudojama filmų projektavimo programinė įranga yra tokia:
A.TFCalc
TFCalc yra universalus optinio plonasluoksnio projektavimo ir analizės įrankis. Jis gali būti naudojamas įvairių tipų antirefleksinėms, didelio atspindžio, juostos pralaidumo, spektroskopinėms, fazinėms ir kitoms filmų sistemoms projektuoti. TFCalc gali sukurti dvipusės plėvelės sistemą ant pagrindo su iki 5000 plėvelių sluoksnių ant vieno paviršiaus. Ji palaiko filmų krūvos formulių įvedimą ir gali imituoti įvairių tipų apšvietimą: pvz., kūgio pluoštus, atsitiktinius spinduliuotės pluoštus ir kt. Antra, programinė įranga turi tam tikras optimizavimo funkcijas ir gali naudoti tokius metodus kaip ekstremalios vertės ir variacijos metodai optimizuoti atspindžio, pralaidumo, absorbcijos, fazės, elipsometrijos parametrai ir kiti plėvelės sistemos taikiniai. Programinė įranga integruoja įvairias analizės funkcijas, tokias kaip atspindžio, pralaidumo, absorbcijos, elipsometrijos parametrų analizė, elektrinio lauko intensyvumo pasiskirstymo kreivė, plėvelės sistemos atspindžio ir perdavimo spalvų analizė, kristalų valdymo kreivės skaičiavimas, plėvelės sluoksnio tolerancijos ir jautrumo analizė, derlingumo analizė ir kt. TFCalc veikimo sąsaja yra tokia:
Aukščiau parodytoje veikimo sąsajoje įvedę parametrus ir ribines sąlygas bei optimizuodami galite gauti jūsų poreikius atitinkančią plėvelės sistemą. Operacija yra gana paprasta ir paprasta naudoti.
B. Essential Macleod
Essential Macleod yra pilnas optinės juostos analizės ir projektavimo programinės įrangos paketas su tikra kelių dokumentų valdymo sąsaja. Jis gali atitikti įvairius optinės dangos dizaino reikalavimus, nuo paprastų vieno sluoksnio plėvelių iki griežtų spektroskopinių plėvelių. , jis taip pat gali įvertinti bangos ilgio padalijimo tankinimo (WDM) ir tankaus bangos ilgio tankinimo (DWDM) filtrus. Jis gali kurti nuo nulio arba optimizuoti esamus dizainus ir ištirti dizaino klaidas. Jis turi daug funkcijų ir galingas.
Programinės įrangos projektavimo sąsaja parodyta paveikslėlyje žemiau:
C. OptiLayer
OptiLayer programinė įranga palaiko visą optinių plonų plėvelių procesą: parametrai – projektavimas – gamyba – inversinė analizė. Jį sudaro trys dalys: OptiLayer, OptiChar ir OptiRE. Taip pat yra OptiReOpt dinaminių nuorodų biblioteka (DLL), kuri gali pagerinti programinės įrangos funkcijas.
„OptiLayer“ tiria vertinimo funkciją nuo projektavimo iki tikslo, optimizavimo būdu pasiekia projektavimo tikslą ir atlieka priešgamybinę klaidų analizę. „OptiChar“ tiria skirtumo funkciją tarp sluoksnio medžiagos spektrinių charakteristikų ir jos išmatuotų spektrinių charakteristikų pagal įvairius svarbius plonos plėvelės teorijos veiksnius ir gauna geresnį ir tikroviškesnį sluoksnio medžiagos modelį bei kiekvieno veiksnio įtaką dabartiniam dizainui, nurodydamas naudojimo būdą. Į veiksnius reikia atsižvelgti projektuojant šį medžiagų sluoksnį? OptiRE tiria projektinio modelio spektrines charakteristikas ir modelio spektrines charakteristikas, išmatuotas eksperimentiškai po pagaminimo. Taikydami inžinerinę inversiją gauname kai kurias gamybos metu atsiradusias klaidas ir grąžiname jas į gamybos procesą, kad galėtume nukreipti gamybą. Aukščiau minėti moduliai gali būti susieti per dinaminės nuorodos bibliotekos funkciją, taip įgyvendinant tokias funkcijas kaip projektavimas, modifikavimas ir stebėjimas realiuoju laiku atliekant įvairius procesus nuo filmo projektavimo iki gamybos.
3 Dengimo technologija
Pagal skirtingus dengimo būdus jis gali būti suskirstytas į dvi kategorijas: cheminio dengimo technologiją ir fizinio padengimo technologiją. Cheminio dengimo technologija daugiausia skirstoma į panardinimą ir purškimą. Ši technologija labiau teršia ir blogai veikia plėvelę. Ją pamažu keičia naujos kartos fizinio padengimo technologija. Fizinis dengimas atliekamas vakuuminiu garinimu, jonų dengimu ir kt. Vakuuminis dengimas – tai metalų, junginių ir kitų plėvelinių medžiagų išgarinimo (arba purškimo) metodas vakuume, siekiant nusodinti jas ant dengiamo pagrindo. Vakuuminėje aplinkoje dengimo įranga turi mažiau priemaišų, kurios gali užkirsti kelią medžiagos paviršiaus oksidacijai ir padėti užtikrinti plėvelės spektrinį vienodumą ir storio nuoseklumą, todėl ji plačiai naudojama.
Įprastomis aplinkybėmis 1 atmosferos slėgis yra apie 10 iki 5 Pa galios, o vakuuminiam padengimui reikalingas oro slėgis paprastai yra nuo 10 iki 3 Pa ir daugiau, o tai priklauso aukšto vakuumo dangai. Dengiant vakuume, optinių komponentų paviršius turi būti labai švarus, todėl apdorojimo metu vakuuminė kamera taip pat turi būti labai švari. Šiuo metu būdas gauti švarią vakuuminę aplinką paprastai yra siurbimas. Alyvos difuzijos siurbliai, Molekulinis siurblys arba kondensacijos siurblys naudojamas vakuumui išgauti ir didelio vakuumo aplinkai gauti. Alyvos difuzijos siurbliams reikia aušinimo vandens ir atbulinio siurblio. Jie yra dideli ir sunaudoja daug energijos, todėl dengimo procesas bus užterštas. Molekuliniams siurbliams paprastai reikalingas atraminis siurblys, kuris padėtų jų darbui, ir jie yra brangūs. Priešingai, kondensato siurbliai neteršia. , nereikalauja atraminio siurblio, pasižymi dideliu efektyvumu ir geru patikimumu, todėl labiausiai tinka optiniam vakuuminiam padengimui. Įprastos vakuuminio dengimo mašinos vidinė kamera parodyta paveikslėlyje žemiau:
Dengiant vakuumu, plėvelės medžiaga turi būti kaitinama iki dujinės būsenos, o po to nusodinama ant pagrindo paviršiaus, kad susidarytų plėvelės sluoksnis. Pagal skirtingus dengimo būdus jis gali būti suskirstytas į tris tipus: terminį garavimą, kaitinimą purškiant ir jonų dengimą.
Šildant terminiu garinimu tigliui šildyti paprastai naudojama varžinė viela arba aukšto dažnio indukcija, kad tiglyje esanti plėvelė būtų kaitinama ir išgarinama, kad susidarytų danga.
Dulkinimo šildymas skirstomas į du tipus: jonų pluošto dulkinamąjį šildymą ir magnetroninį dulkinamąjį šildymą. Jonų pluošto dulkinimo šildymas naudoja jonų pistoletą jonų pluoštui skleisti. Jonų pluoštas bombarduoja taikinį tam tikru kritimo kampu ir išpurškia jo paviršinį sluoksnį. atomų, kurie nusėda ant pagrindo paviršiaus ir sudaro ploną plėvelę. Pagrindinis jonų pluošto purškimo trūkumas yra tas, kad tikslinio paviršiaus bombarduojamas plotas yra per mažas, o nusėdimo greitis paprastai yra mažas. Magnetroninis dulkinantis šildymas reiškia, kad veikiant elektriniam laukui elektronai greitėja link substrato. Šio proceso metu elektronai susiduria su argono dujų atomais, jonizuodami daug argono jonų ir elektronų. Elektronai skrenda substrato link, o argono jonai šildomi elektrinio lauko. Taikinys pagreitinamas ir bombarduojamas veikiant taikiniui, o neutralūs taikinio atomai nusėda ant substrato, kad susidarytų plėvelė. Magnetroniniam purškimui būdingas didelis plėvelės susidarymo greitis, žema pagrindo temperatūra, geras plėvelės sukibimas ir gali būti padengtas didelis plotas.
Jonų padengimas reiškia metodą, kuris naudoja dujų išleidimą dalinai jonizuoti dujas arba išgarintas medžiagas, o išgaravusias medžiagas nusodina ant pagrindo, bombarduojant dujų jonus arba išgaravusių medžiagų jonus. Jonų dengimas yra vakuuminio garinimo ir purškimo technologijos derinys. Jis apjungia garinimo ir purškimo procesų pranašumus ir gali padengti ruošinius sudėtingomis plėvelių sistemomis.
4 Išvada
Šiame straipsnyje pirmiausia pristatome pagrindinius optinių plėvelių principus. Nustatę plėvelės skaičių ir storį bei skirtingų plėvelės sluoksnių lūžio rodiklio skirtumą, galime pasiekti šviesos spindulių trukdžius tarp plėvelės sluoksnių ir taip gauti reikiamą plėvelės sluoksnio funkciją. Šiame straipsnyje pristatoma dažniausiai naudojama filmų projektavimo programinė įranga, kad kiekvienas iš anksto suprastų filmų dizainą. Trečioje straipsnio dalyje išsamiai supažindiname su dengimo technologija, daugiausia dėmesio skiriant praktikoje plačiai naudojamai vakuuminio dengimo technologijai. Tikiu, kad perskaitę šį straipsnį visi geriau supras optinę dangą. Kitame straipsnyje pasidalinsime padengtų komponentų dangos bandymo metodu, todėl sekite naujienas.
Susisiekite:
Email:info@pliroptics.com ;
Telefonas/Whatsapp/Wechat: 86 19013265659
žiniatinklis:www.pliroptics.com
Pridėti: 1 pastatas, Nr. 1558, žvalgybos kelias, Čingbaidziangas, Čengdu, Sičuanas, Kinija
Paskelbimo laikas: 2024-04-10
