1 Princípy optických filmov
V tomto článku si predstavíme princípy optických tenkých vrstiev, bežne používaný návrhový softvér a technológiu povrchovej úpravy.
Základným princípom, prečo môžu optické fólie dosahovať jedinečné funkcie ako antireflex, vysoký odraz alebo štiepenie svetla, je tenkovrstvová interferencia svetla. Tenké filmy sa zvyčajne skladajú z jednej alebo viacerých skupín vrstiev materiálu s vysokým indexom lomu a vrstiev materiálu s nízkym indexom lomu, ktoré sa striedavo prekrývajú. Tieto materiály filmovej vrstvy sú všeobecne oxidy, kovy alebo fluoridy. Nastavením počtu, hrúbky a rôznych vrstiev filmu môže rozdiel v indexe lomu medzi vrstvami regulovať interferenciu svetelných lúčov medzi vrstvami filmu, aby sa dosiahli požadované funkcie.
Na ilustráciu tohto javu si ako príklad zoberme bežnú antireflexnú vrstvu. Aby sa maximalizovalo alebo znížilo rušenie, optická hrúbka poťahovej vrstvy je zvyčajne 1/4 (QWOT) alebo 1/2 (HWOT). Na obrázku nižšie je index lomu dopadajúceho média n0 a index lomu substrátu je ns. Preto je možné vypočítať obraz indexu lomu filmového materiálu, ktorý môže spôsobiť podmienky zrušenia rušenia. Svetelný lúč odrazený horným povrchom vrstvy filmu je R1. Svetelný lúč odrazený spodným povrchom filmu je R2. Keď je optická hrúbka filmu 1/4 vlnovej dĺžky, rozdiel optickej dráhy medzi R1 a R2 je 1/2 vlnovej dĺžky a podmienky interferencie sú splnené, čím dochádza k deštruktívnej interferencii. Fenomén.
Týmto spôsobom sa intenzita odrazeného lúča stane veľmi malou, čím sa dosiahne účel antireflexie.
2 Softvér na navrhovanie tenkých optických vrstiev
S cieľom uľahčiť technikom navrhovanie filmových systémov, ktoré spĺňajú rôzne špecifické funkcie, bol vyvinutý softvér na navrhovanie tenkých vrstiev. Dizajnový softvér integruje bežne používané náterové materiály a ich parametre, simulačné a optimalizačné algoritmy a analytické funkcie filmovej vrstvy, čo technikom uľahčuje vývoj a analýzu. Rôzne filmové systémy. Bežne používaný softvér na navrhovanie filmov je nasledovný:
A.TFCalc
TFCalc je univerzálny nástroj pre návrh a analýzu optických tenkých vrstiev. Môže byť použitý na navrhovanie rôznych typov antireflexných, vysokoreflexných, pásmových, spektroskopických, fázových a iných filmových systémov. TFCalc dokáže navrhnúť obojstranný filmový systém na substráte s až 5 000 vrstvami filmu na jednom povrchu. Podporuje zadávanie vzorcov zásobníka filmov a dokáže simulovať rôzne typy osvetlenia: ako sú kužeľové lúče, náhodné lúče žiarenia atď. Po druhé, softvér má určité optimalizačné funkcie a môže používať metódy, ako sú extrémne hodnoty a variačné metódy na optimalizáciu odrazivosť, priepustnosť, absorbancia, fázové, elipsmetrické parametre a ďalšie ciele filmového systému. Softvér integruje rôzne analytické funkcie, ako je odrazivosť, priepustnosť, absorbancia, analýza parametrov elipsometrie, krivka distribúcie intenzity elektrického poľa, analýza odrazu a farby prenosu filmového systému, výpočet krivky riadenia kryštálov, analýza tolerancie a citlivosti vrstvy filmu, analýza výnosu atď. Operačné rozhranie TFCalc je nasledovné:
Vo vyššie uvedenom prevádzkovom rozhraní môžete zadaním parametrov a okrajových podmienok a optimalizáciou získať filmový systém, ktorý vyhovuje vašim potrebám. Obsluha je pomerne jednoduchá a ľahko sa používa.
B. Esenciálny Macleod
Essential Macleod je kompletný softvérový balík na analýzu a návrh optických filmov so skutočným rozhraním na ovládanie viacerých dokumentov. Môže spĺňať rôzne požiadavky na dizajn optických povlakov, od jednoduchých jednovrstvových filmov až po prísne spektroskopické filmy. môže tiež vyhodnocovať filtre s vlnovou dĺžkou delenia (WDM) a hustého vlnového multiplexovania (DWDM). Dokáže navrhnúť od začiatku alebo optimalizovať existujúce návrhy a dokáže zisťovať chyby v dizajne. Je bohatý na funkcie a výkonný.
Dizajnové rozhranie softvéru je znázornené na obrázku nižšie:
C. OptiLayer
Softvér OptiLayer podporuje celý proces optických tenkých vrstiev: parametre - návrh - výroba - inverzná analýza. Obsahuje tri časti: OptiLayer, OptiChar a OptiRE. K dispozícii je tiež dynamická knižnica OptiReOpt (DLL), ktorá môže vylepšiť funkcie softvéru.
OptiLayer skúma funkciu hodnotenia od návrhu k cieľu, dosahuje cieľ návrhu prostredníctvom optimalizácie a vykonáva predprodukčnú analýzu chýb. OptiChar skúma rozdielovú funkciu medzi spektrálnymi charakteristikami materiálu vrstvy a jeho nameranými spektrálnymi charakteristikami pod rôznymi dôležitými faktormi v teórii tenkých vrstiev a získava lepší a realistickejší model materiálu vrstvy a vplyv každého faktora na súčasný dizajn, pričom poukazuje na použitie Čo faktory, ktoré je potrebné zvážiť pri navrhovaní tejto vrstvy materiálov? OptiRE skúma spektrálne charakteristiky konštrukčného modelu a spektrálne charakteristiky modelu namerané experimentálne po výrobe. Prostredníctvom inžinierskej inverzie získavame niektoré chyby generované počas výroby a vraciame ich späť do výrobného procesu, aby sme usmernili výrobu. Vyššie uvedené moduly môžu byť prepojené prostredníctvom funkcie dynamickej knižnice, čím sa realizujú funkcie, ako je návrh, modifikácia a monitorovanie v reálnom čase v sérii procesov od návrhu filmu až po produkciu.
3 Technológia povrchovej úpravy
Podľa rôznych metód pokovovania sa dá rozdeliť do dvoch kategórií: technológia chemického pokovovania a technológia fyzikálneho pokovovania. Technológia chemickej povrchovej úpravy sa delí hlavne na ponorné pokovovanie a pokovovanie striekaním. Táto technológia je viac znečisťujúca a má slabý výkon filmu. Postupne ju nahrádza nová generácia technológie fyzikálneho náteru. Fyzikálne nanášanie sa vykonáva vákuovým naparovaním, iónovým pokovovaním atď. Vákuové nanášanie je metóda odparovania (alebo naprašovania) kovov, zlúčenín a iných filmových materiálov vo vákuu, aby sa naniesli na substrát, ktorý sa má potiahnuť. Vo vákuovom prostredí má nanášacie zariadenie menej nečistôt, čo môže zabrániť oxidácii povrchu materiálu a pomôcť zabezpečiť spektrálnu rovnomernosť a konzistenciu hrúbky filmu, takže je široko používané.
Za normálnych okolností je 1 atmosférický tlak asi 10 až 5 Pa a tlak vzduchu potrebný na vákuové nanášanie je všeobecne 10 až 3 Pa a viac, čo patrí k vysokovákuovému nanášaniu. Pri vákuovom lakovaní musí byť povrch optických komponentov veľmi čistý, takže vákuová komora počas spracovania musí byť tiež veľmi čistá. V súčasnosti je spôsob, ako získať čisté prostredie vysávača, vo všeobecnosti pomocou vysávania. Olejové difúzne čerpadlá, Molekulové čerpadlo alebo kondenzačné čerpadlo sa používa na extrakciu vákua a získanie prostredia s vysokým vákuom. Olejové difúzne čerpadlá vyžadujú chladiacu vodu a podporné čerpadlo. Sú veľké a spotrebúvajú vysokú energiu, čo spôsobí znečistenie procesu poťahovania. Molekulové čerpadlá zvyčajne vyžadujú podporné čerpadlo, ktoré im pomáha pri ich práci, a sú drahé. Na rozdiel od toho kondenzačné čerpadlá nespôsobujú znečistenie. , nevyžaduje podpornú pumpu, má vysokú účinnosť a dobrú spoľahlivosť, preto je najvhodnejší na optické vákuové lakovanie. Vnútorná komora bežného vákuového lakovacieho stroja je znázornená na obrázku nižšie:
Pri vákuovom poťahovaní je potrebné filmový materiál zahriať do plynného stavu a potom uložiť na povrch substrátu, aby sa vytvorila filmová vrstva. Podľa rôznych metód pokovovania sa dá rozdeliť do troch typov: zahrievanie tepelným odparovaním, zahrievanie naprašovaním a iónové pokovovanie.
Tepelné odparovacie zahrievanie zvyčajne používa na ohrev téglika odporový drôt alebo vysokofrekvenčnú indukciu, takže filmový materiál v tégliku sa zahrieva a odparuje za vzniku povlaku.
Ohrievanie naprašovaním sa delí na dva typy: zahrievanie naprašovaním iónovým lúčom a zahrievanie magnetrónovým naprašovaním. Ohrievanie rozprašovaním iónovým lúčom využíva iónovú pištoľ na vyžarovanie iónového lúča. Iónový lúč bombarduje cieľ pod určitým uhlom dopadu a rozprašuje jeho povrchovú vrstvu. atómy, ktoré sa ukladajú na povrch substrátu a vytvárajú tenký film. Hlavnou nevýhodou rozprašovania iónovým lúčom je to, že plocha bombardovaná na povrchu cieľa je príliš malá a rýchlosť nanášania je vo všeobecnosti nízka. Ohrievanie magnetrónovým naprašovaním znamená, že elektróny sa zrýchľujú smerom k substrátu pôsobením elektrického poľa. Počas tohto procesu sa elektróny zrážajú s atómami plynu argónu, pričom dochádza k ionizácii veľkého množstva argónových iónov a elektrónov. Elektróny lietajú smerom k substrátu a ióny argónu sú zahrievané elektrickým poľom. Cieľ sa urýchľuje a bombarduje pôsobením cieľa a neutrálne cieľové atómy v cieli sa ukladajú na substrát za vzniku filmu. Magnetrónové naprašovanie sa vyznačuje vysokou rýchlosťou tvorby filmu, nízkou teplotou substrátu, dobrou priľnavosťou filmu a môže dosiahnuť veľkoplošný povlak.
Iónové pokovovanie sa vzťahuje na metódu, ktorá využíva plynový výboj na čiastočnú ionizáciu plynu alebo odparených látok a nanášanie odparených látok na substrát pod bombardovaním plynovými iónmi alebo iónmi odparených látok. Iónové pokovovanie je kombináciou technológie vákuového naparovania a naprašovania. Spája výhody procesov naparovania a naprašovania a dokáže potiahnuť obrobky komplexnými filmovými systémami.
4 Záver
V tomto článku si najprv predstavíme základné princípy optických filmov. Nastavením počtu a hrúbky filmu a rozdielu indexu lomu medzi rôznymi vrstvami filmu môžeme dosiahnuť interferenciu svetelných lúčov medzi vrstvami filmu, čím získame požadovanú funkciu vrstvy filmu. Tento článok potom predstavuje bežne používaný softvér na návrh filmov, aby každý mohol predbežne pochopiť filmový dizajn. V tretej časti článku podrobne predstavíme technológiu lakovania so zameraním na technológiu vákuového lakovania, ktorá je v praxi široko používaná. Verím, že prečítaním tohto článku každý lepšie porozumie optickému povlaku. V ďalšom článku sa podelíme o metódu testovania povlaku na potiahnutých komponentoch, takže zostaňte naladení.
Kontakt:
Email:info@pliroptics.com ;
Telefón/Whatsapp/Wechat:86 19013265659
Pridať:Building 1, No.1558, Intelligence Road, Qingbaijiang, Chengdu, Sichuan, China
Čas odoslania: 10. apríla 2024
