1 Принципы оптических пленок
В этой статье мы познакомим вас с принципами создания тонких оптических пленок, широко используемым программным обеспечением для проектирования и технологией нанесения покрытий.
Основным принципом того, почему оптические пленки могут выполнять уникальные функции, такие как антиотражение, высокое отражение или расщепление света, является интерференция света в тонких пленках. Тонкие пленки обычно состоят из одной или нескольких групп слоев материала с высоким показателем преломления и слоев материала с низким показателем преломления, поочередно наложенных друг на друга. Эти материалы пленочного слоя обычно представляют собой оксиды, металлы или фториды. Установив количество, толщину и различные слои пленки, разница в показателе преломления между слоями может регулировать интерференцию световых лучей между слоями пленки для получения необходимых функций.
Давайте возьмем обычное просветляющее покрытие в качестве примера, чтобы проиллюстрировать это явление. Чтобы максимизировать или уменьшить интерференцию, оптическая толщина слоя покрытия обычно составляет 1/4 (QWOT) или 1/2 (HWOT). На рисунке ниже показатель преломления падающей среды равен n0, а показатель преломления подложки — ns. Таким образом, можно рассчитать картину показателя преломления материала пленки, которая может создать условия подавления помех. Световой луч, отраженный от верхней поверхности слоя пленки, — R1. Световой луч, отраженный от нижней поверхности пленки, — R2. Когда оптическая толщина пленки составляет 1/4 длины волны, разность оптических путей между R1 и R2 составляет 1/2 длины волны, и условия интерференции соблюдаются, создавая таким образом деструктивную интерференцию. Феномен.
Таким образом, интенсивность отраженного луча становится очень малой, тем самым достигая цели антиотражения.
2 Программное обеспечение для проектирования оптических тонких пленок
Чтобы облегчить техническим специалистам разработку пленочных систем, отвечающих различным конкретным функциям, было разработано программное обеспечение для проектирования тонких пленок. Программное обеспечение для проектирования объединяет широко используемые материалы покрытия и их параметры, алгоритмы моделирования и оптимизации слоев пленки, а также функции анализа, что упрощает разработку и анализ технических специалистов. Различные киносистемы. Обычно используются следующие программы для создания фильмов:
A.TFCalc
TFCalc — универсальный инструмент для проектирования и анализа оптических тонких пленок. Его можно использовать для проектирования различных типов просветляющих, высокоотражающих, полосовых, спектроскопических, фазовых и других пленочных систем. TFCalc может спроектировать двустороннюю пленочную систему на подложке с количеством слоев пленки до 5000 на одной поверхности. Оно поддерживает ввод формул стопки фотопленки и может моделировать различные типы освещения: например, конусные лучи, случайные лучи излучения и т. д. Во-вторых, программное обеспечение имеет определенные функции оптимизации и может использовать такие методы, как методы экстремальных значений и вариационные методы для оптимизации отражательная способность, коэффициент пропускания, поглощение, фаза, параметры эллипсометрии и другие параметры пленочной системы. Программное обеспечение объединяет различные функции анализа, такие как отражательная способность, пропускание, поглощение, анализ параметров эллипсометрии, кривая распределения интенсивности электрического поля, анализ отражения и пропускания пленочной системы, расчет контрольной кривой кристалла, анализ допусков и чувствительности слоя пленки, анализ выхода и т. д. Интерфейс работы TFCalc выглядит следующим образом:
В показанном выше рабочем интерфейсе путем ввода параметров и граничных условий и оптимизации вы можете получить пленочную систему, отвечающую вашим потребностям. Операция относительно проста и удобна в использовании.
Б. Эссенциальный Маклауд
Essential Macleod — это полный пакет программного обеспечения для оптического анализа и проектирования пленок с настоящим интерфейсом для работы с несколькими документами. Он может удовлетворить различные требования при проектировании оптических покрытий: от простых однослойных пленок до строгих спектроскопических пленок. , он также может оценивать фильтры мультиплексирования с разделением по длине волны (WDM) и плотного мультиплексирования с разделением по длине волны (DWDM). Он может проектировать с нуля или оптимизировать существующие проекты, а также выявлять ошибки в проекте. Он богат функциями и мощный.
Интерфейс проектирования программного обеспечения показан на рисунке ниже:
С. ОптиЛайер
Программное обеспечение OptiLayer поддерживает весь процесс изготовления тонких оптических пленок: параметры – проектирование – производство – инверсионный анализ. Он состоит из трех частей: OptiLayer, OptiChar и OptiRE. Существует также динамическая библиотека OptiReOpt (DLL), которая может улучшить функции программного обеспечения.
OptiLayer исследует функцию оценки от проекта до цели, достигает цели проекта посредством оптимизации и выполняет предпроизводственный анализ ошибок. OptiChar исследует функцию разности между спектральными характеристиками материала слоя и его измеренными спектральными характеристиками при различных важных факторах теории тонких пленок и получает лучшую и реалистичную модель материала слоя и влияние каждого фактора на текущую конструкцию, указывая на использование факторы, которые необходимо учитывать при проектировании этого слоя материалов? OptiRE исследует спектральные характеристики проектной модели и спектральные характеристики модели, измеренные экспериментально после производства. Посредством инженерной инверсии мы получаем некоторые ошибки, возникающие во время производства, и возвращаем их в производственный процесс для управления производством. Вышеупомянутые модули могут быть связаны через функцию библиотеки динамической компоновки, тем самым реализуя такие функции, как проектирование, модификация и мониторинг в реальном времени в серии процессов от дизайна фильма до производства.
3 Технология нанесения покрытий
В зависимости от различных методов нанесения покрытия его можно разделить на две категории: технология химического покрытия и технология физического покрытия. Технологии химического нанесения покрытий в основном делятся на нанесение погружением и напыление. Эта технология более загрязняет окружающую среду и имеет плохие характеристики пленки. Постепенно на смену ему приходит новое поколение технологий физического нанесения покрытий. Физическое нанесение покрытия осуществляется путем вакуумного испарения, ионного осаждения и т. д. Вакуумное покрытие — это метод испарения (или распыления) металлов, соединений и других пленочных материалов в вакууме с целью осаждения их на подложку, на которую будет нанесено покрытие. В вакуумной среде оборудование для нанесения покрытий имеет меньше примесей, что может предотвратить окисление поверхности материала и помочь обеспечить спектральную однородность и постоянство толщины пленки, поэтому оно широко используется.
В нормальных условиях давление в 1 атмосферу составляет около 10 в степени 5 Па, а давление воздуха, необходимое для нанесения вакуумного покрытия, обычно составляет 10 в степени 3 Па и выше, что относится к нанесению покрытия в высоком вакууме. При вакуумном покрытии поверхность оптических компонентов должна быть очень чистой, поэтому вакуумная камера во время обработки также должна быть очень чистой. В настоящее время способ получения чистой вакуумной среды обычно заключается в использовании пылесоса. Масляные диффузионные насосы. Молекулярный насос или конденсационный насос используются для извлечения вакуума и создания среды высокого вакуума. Для масляных диффузионных насосов требуется охлаждающая вода и форвакуумный насос. Они имеют большие размеры и потребляют большое количество энергии, что приводит к загрязнению процесса нанесения покрытия. Молекулярным насосам обычно требуется форвакуумный насос для облегчения работы, и они дороги. Напротив, конденсационные насосы не вызывают загрязнения. , не требует форвакуумного насоса, обладает высокой эффективностью и хорошей надежностью, поэтому наиболее подходит для оптического вакуумного нанесения покрытий. Внутренняя камера обычной вакуумной лакировочной машины показана на рисунке ниже:
При вакуумном нанесении пленочный материал необходимо нагреть до газообразного состояния, а затем нанести на поверхность подложки для формирования пленочного слоя. В зависимости от различных методов нанесения покрытия его можно разделить на три типа: нагрев термическим испарением, нагрев распылением и ионное нанесение покрытия.
При нагреве термическим испарением обычно используется резистивная проволока или высокочастотная индукция для нагрева тигля, так что пленочный материал в тигле нагревается и испаряется с образованием покрытия.
Нагрев распылением делится на два типа: нагрев ионно-лучевым распылением и нагрев магнетронным распылением. При ионно-лучевом напылении используется ионная пушка для испускания ионного луча. Ионный луч бомбардирует мишень под определенным углом падения и распыляет ее поверхностный слой. атомы, которые осаждаются на поверхность подложки, образуя тонкую пленку. Основным недостатком ионно-лучевого распыления является то, что бомбардируемая площадь поверхности мишени слишком мала, а скорость осаждения обычно низкая. Нагрев магнетронным распылением означает, что электроны ускоряются по направлению к подложке под действием электрического поля. Во время этого процесса электроны сталкиваются с атомами газа аргона, ионизируя большое количество ионов и электронов аргона. Электроны летят в сторону подложки, а ионы аргона нагреваются электрическим полем. Мишень ускоряется и бомбардируется под действием мишени, а нейтральные атомы мишени осаждаются на подложке с образованием пленки. Магнетронное распыление характеризуется высокой скоростью формирования пленки, низкой температурой подложки, хорошей адгезией пленки и позволяет обеспечить покрытие большой площади.
Ионное покрытие относится к методу, который использует газовый разряд для частичной ионизации газа или испаряемых веществ и наносит испаряемые вещества на подложку под бомбардировкой ионами газа или ионами испаряемого вещества. Ионное покрытие представляет собой сочетание технологии вакуумного испарения и напыления. Он сочетает в себе преимущества процессов испарения и напыления и позволяет покрывать заготовки сложными пленочными системами.
4 Заключение
В этой статье мы впервые познакомим вас с основными принципами оптических пленок. Задавая количество и толщину пленки, а также разницу показателей преломления между разными слоями пленки, мы можем добиться интерференции световых лучей между слоями пленки, тем самым получив требуемую функцию слоя пленки. Затем в этой статье представлено широко используемое программное обеспечение для дизайна фильмов, чтобы дать каждому предварительное представление о дизайне фильмов. В третьей части статьи мы подробно знакомим с технологией нанесения покрытий, уделяя особое внимание широко используемой на практике технологии вакуумного нанесения покрытий. Я считаю, что, прочитав эту статью, каждый лучше поймет оптическое покрытие. В следующей статье мы поделимся методом тестирования покрытия компонентов с покрытием, так что следите за обновлениями.
Контакт:
Email:info@pliroptics.com ;
Телефон/Whatsapp/Wechat: 86 19013265659
сеть:www.pliroptics.com
Добавить:Корпус 1, № 1558, разведывательная дорога, Цинбайцзян, Чэнду, Сычуань, Китай
Время публикации: 10 апреля 2024 г.
