1 Principiile filmelor optice
În acest articol, vom introduce principiile filmelor subțiri optice, software-ul de proiectare utilizat în mod obișnuit și tehnologia de acoperire.
Principiul de bază al motivului pentru care filmele optice pot atinge funcții unice, cum ar fi anti-reflexia, reflexia ridicată sau divizarea luminii este interferența luminii în peliculă subțire. Filmele subțiri sunt de obicei compuse din unul sau mai multe grupuri de straturi de material cu indice de refracție ridicat și straturi de material cu indice de refracție scăzut suprapuse alternativ. Aceste materiale ale stratului de film sunt în general oxizi, metale sau fluoruri. Prin setarea numărului, grosimii și diferitelor straturi de film ale filmului, Diferența de indice de refracție între straturi poate regla interferența fasciculelor de lumină dintre straturile de film pentru a obține funcțiile necesare.
Să luăm ca exemplu un strat anti-reflex obișnuit pentru a ilustra acest fenomen. Pentru a maximiza sau a reduce interferența, grosimea optică a stratului de acoperire este de obicei 1/4 (QWOT) sau 1/2 (HWOT). În figura de mai jos, indicele de refracție al mediului incident este n0, iar indicele de refracție al substratului este ns. Prin urmare, poate fi calculată o imagine a indicelui de refracție al materialului film care poate produce condiții de anulare a interferenței. Fasciculul de lumină reflectat de suprafața superioară a stratului de film este R1, Fascicul de lumină reflectat de suprafața inferioară a filmului este R2. Când grosimea optică a peliculei este de 1/4 lungime de undă, diferența de cale optică între R1 și R2 este de 1/2 lungime de undă, iar condițiile de interferență sunt îndeplinite, producând astfel interferențe distructive. Fenomen.
În acest fel, intensitatea fasciculului reflectat devine foarte mică, atingând astfel scopul de antireflexie.
2 Software de proiectare a filmului subțire optic
Pentru a facilita tehnicienilor să proiecteze sisteme de film care îndeplinesc diverse funcții specifice, a fost dezvoltat un software de proiectare a filmului subțire. Software-ul de proiectare integrează materiale de acoperire utilizate în mod obișnuit și parametrii acestora, algoritmi de simulare și optimizare a stratului de film și funcții de analiză, facilitând dezvoltarea și analizarea tehnicilor. Diverse sisteme de filmare. Software-urile de proiectare a filmelor utilizate în mod obișnuit sunt următoarele:
A.TFCalc
TFCalc este un instrument universal pentru proiectarea și analiza filmelor subțiri optice. Poate fi utilizat pentru a proiecta diferite tipuri de sisteme de film anti-reflex, de înaltă reflexie, bandpass, spectroscopice, fază și alte. TFCalc poate proiecta un sistem de film cu două fețe pe un substrat, cu până la 5.000 de straturi de film pe o singură suprafață. Acceptă introducerea formulelor de stivă de film și poate simula diferite tipuri de iluminare: cum ar fi fascicule conice, fascicule aleatorii de radiații etc. În al doilea rând, software-ul are anumite funcții de optimizare și poate folosi metode precum valorile extreme și metode variaționale pentru a optimiza reflectivitate, transmitanță, absorbanță, fază, parametrii de elipsometrie și alte ținte ale sistemului de film. Software-ul integrează diverse funcții de analiză, cum ar fi reflectivitate, transmitanță, absorbanță, analiza parametrilor de elipsometrie, curba de distribuție a intensității câmpului electric, reflexia sistemului de film și analiza culorilor de transmisie, calculul curbei de control al cristalului, toleranța stratului de film și analiza sensibilității, analiza randamentului etc. Interfața de operare a TFCalc este următoarea:
În interfața de operare prezentată mai sus, introducând parametrii și condițiile limită și optimizând, puteți obține un sistem de film care să corespundă nevoilor dumneavoastră. Operația este relativ simplă și ușor de utilizat.
B. Macleod esenţial
Essential Macleod este un pachet software complet de analiză și proiectare a filmelor optice, cu o interfață reală de operare cu mai multe documente. Poate îndeplini diferite cerințe în proiectarea acoperirii optice, de la simple filme cu un singur strat până la filme spectroscopice stricte. , poate evalua, de asemenea, filtrele de multiplexare a diviziunii în lungime de undă (WDM) și multiplexare a diviziunii în lungime de undă (DWDM). Poate proiecta de la zero sau poate optimiza modelele existente și poate analiza erorile din proiectare. Este bogat în funcții și puternic.
Interfața de proiectare a software-ului este prezentată în figura de mai jos:
C. OptiLayer
Software-ul OptiLayer suporta intregul proces de pelicule optice subtiri: parametri - proiectare - productie - analiza inversiune. Include trei părți: OptiLayer, OptiChar și OptiRE. Există, de asemenea, o bibliotecă de linkuri dinamice (DLL) OptiReOpt care poate îmbunătăți funcțiile software-ului.
OptiLayer examinează funcția de evaluare de la proiectare la țintă, atinge obiectivul de proiectare prin optimizare și efectuează o analiză a erorilor de pre-producție. OptiChar examinează funcția de diferență dintre caracteristicile spectrale ale materialului stratului și caracteristicile spectrale măsurate ale acestuia sub diverși factori importanți în teoria filmului subțire și obține un model de material strat mai bun și realist și influența fiecărui factor asupra designului curent, subliniind utilizarea Ce trebuie luați în considerare factori la proiectarea acestui strat de materiale? OptiRE examinează caracteristicile spectrale ale modelului de proiectare și caracteristicile spectrale ale modelului măsurate experimental după producție. Prin inversarea inginerească, obținem unele erori generate în timpul producției și le alimentăm înapoi în procesul de producție pentru a ghida producția. Modulele de mai sus pot fi conectate prin funcția de bibliotecă de legături dinamice, realizând astfel funcții precum proiectarea, modificarea și monitorizarea în timp real într-o serie de procese de la proiectarea filmului până la producție.
3 Tehnologia de acoperire
Conform diferitelor metode de placare, acesta poate fi împărțit în două categorii: tehnologia de acoperire chimică și tehnologia de acoperire fizică. Tehnologia de acoperire chimică este împărțită în principal în placare prin imersie și placare prin pulverizare. Această tehnologie este mai poluantă și are performanțe slabe ale filmului. Este înlocuit treptat de o nouă generație de tehnologie de acoperire fizică. Acoperirea fizică se realizează prin evaporare în vid, placare cu ioni, etc. Acoperirea în vid este o metodă de evaporare (sau pulverizare) a metalelor, compușilor și altor materiale de film în vid pentru a le depune pe substratul de acoperit. Într-un mediu de vid, echipamentele de acoperire au mai puține impurități, ceea ce poate preveni oxidarea suprafeței materialului și poate ajuta la asigurarea uniformității spectrale și a consistenței grosimii filmului, deci este utilizat pe scară largă.
În circumstanțe normale, 1 presiune atmosferică este de aproximativ 10 la puterea de 5 Pa, iar presiunea aerului necesară pentru acoperirea cu vid este în general de 10 la puterea de 3 Pa și mai mult, care aparține acoperirii cu vid înalt. La acoperirea cu vid, suprafața componentelor optice trebuie să fie foarte curată, astfel încât camera de vid în timpul procesării trebuie să fie, de asemenea, foarte curată. În prezent, modalitatea de a obține un mediu de vid curat este, în general, să folosești aspirarea. Pompe de difuzie a uleiului, O pompă moleculară sau o pompă de condensare este utilizată pentru a extrage vid și a obține un mediu cu vid înalt. Pompele de difuzie a uleiului necesită apă de răcire și o pompă de rezervă. Au dimensiuni mari și consumă energie mare, ceea ce va cauza poluarea procesului de acoperire. Pompele moleculare necesită, de obicei, o pompă de suport pentru a le ajuta în activitatea lor și sunt costisitoare. În schimb, pompele de condens nu provoacă poluare. , nu necesită o pompă de suport, are o eficiență ridicată și o fiabilitate bună, deci este cel mai potrivit pentru acoperirea cu vid optic. Camera interioară a unei mașini obișnuite de acoperire în vid este prezentată în figura de mai jos:
În acoperirea cu vid, materialul de film trebuie să fie încălzit la o stare gazoasă și apoi depus pe suprafața substratului pentru a forma un strat de film. Conform diferitelor metode de placare, poate fi împărțit în trei tipuri: încălzire prin evaporare termică, încălzire prin pulverizare și placare cu ioni.
Încălzirea prin evaporare termică utilizează de obicei fir de rezistență sau inducție de înaltă frecvență pentru a încălzi creuzetul, astfel încât materialul film din creuzet să fie încălzit și vaporizat pentru a forma o acoperire.
Încălzirea prin pulverizare este împărțită în două tipuri: încălzire prin pulverizare cu fascicule ionice și încălzire prin pulverizare cu magnetron. Încălzirea prin pulverizare cu fascicul de ioni folosește un pistol cu ioni pentru a emite un fascicul de ioni. Fasciculul ionic bombardează ținta la un anumit unghi de incident și pulverizează stratul său de suprafață. atomi, care se depun pe suprafața substratului pentru a forma o peliculă subțire. Principalul dezavantaj al pulverizării cu fascicul de ioni este că zona bombardată pe suprafața țintă este prea mică și rata de depunere este în general scăzută. Încălzirea prin pulverizare cu magnetron înseamnă că electronii accelerează către substrat sub acțiunea unui câmp electric. În timpul acestui proces, electronii se ciocnesc cu atomii de gaz argon, ionizând un număr mare de ioni de argon și electroni. Electronii zboară spre substrat, iar ionii de argon sunt încălziți de câmpul electric. Ținta este accelerată și bombardată sub acțiunea țintei, iar atomii țintă neutri din țintă sunt depuși pe substrat pentru a forma un film. Pulverizarea cu magnetron se caracterizează printr-o rată mare de formare a peliculei, o temperatură scăzută a substratului, o bună aderență a filmului și poate obține o acoperire pe suprafețe mari.
Placarea cu ioni se referă la o metodă care utilizează descărcarea de gaz pentru a ioniza parțial gazul sau substanțele evaporate și depune substanțele evaporate pe un substrat sub bombardarea ionilor de gaz sau a ionilor de substanță evaporată. Placarea cu ioni este o combinație între tehnologia de evaporare în vid și pulverizare. Combină avantajele proceselor de evaporare și pulverizare și poate acoperi piesele de prelucrat cu sisteme complexe de film.
4 Concluzie
În acest articol, introducem mai întâi principiile de bază ale filmelor optice. Prin setarea numărului și grosimii filmului și a diferenței de indice de refracție între diferitele straturi de film, putem obține interferența fasciculelor de lumină între straturile de film, obținând astfel funcția de strat de film necesară. Acest articol prezintă apoi software-ul de proiectare a filmului utilizat în mod obișnuit pentru a oferi tuturor o înțelegere preliminară a designului filmului. În a treia parte a articolului, oferim o introducere detaliată a tehnologiei de acoperire, concentrându-ne pe tehnologia de acoperire în vid, care este utilizată pe scară largă în practică. Cred că, citind acest articol, toată lumea va înțelege mai bine acoperirea optică. În următorul articol, vom împărtăși metoda de testare a acoperirii componentelor acoperite, așa că rămâneți pe fază.
Contact:
Email:info@pliroptics.com ;
Telefon/Whatsapp/Wechat: 86 19013265659
Adăugați:Clădirea 1, No.1558, intelligence road, qingbaijiang, chengdu, sichuan, china
Ora postării: Apr-10-2024
