1 Načela optičnih filmov
V tem članku bomo predstavili načela optičnih tankih filmov, pogosto uporabljene programske opreme za načrtovanje in tehnologije premazov.
Osnovno načelo, zakaj lahko optični filmi dosežejo edinstvene funkcije, kot so protiodboj, visok odboj ali cepljenje svetlobe, je interferenca svetlobe v tankem filmu. Tanke folije so običajno sestavljene iz ene ali več skupin izmenično naloženih plasti materiala z visokim lomnim indeksom in plasti materiala z nizkim lomnim indeksom. Ti materiali filmske plasti so na splošno oksidi, kovine ali fluoridi. Z nastavitvijo števila, debeline in različnih slojev filma lahko razlika v lomnem količniku med sloji uravnava interferenco svetlobnih žarkov med sloji filma, da pridobi zahtevane funkcije.
Za ponazoritev tega pojava za primer vzemimo običajen antirefleksni premaz. Da bi povečali ali zmanjšali motnje, je optična debelina prevlečne plasti običajno 1/4 (QWOT) ali 1/2 (HWOT). Na spodnji sliki je lomni količnik vpadnega medija n0, lomni količnik substrata pa ns. Zato je mogoče izračunati sliko lomnega količnika filmskega materiala, ki lahko povzroči pogoje za odpravo motenj. Svetlobni žarek, ki ga odbija zgornja površina filmske plasti, je R1, svetlobni žarek, ki se odbija od spodnje površine filma, je R2. Ko je optična debelina filma 1/4 valovne dolžine, je razlika v optični poti med R1 in R2 1/2 valovne dolžine in so izpolnjeni pogoji za motnje, kar povzroča motnje, ki uničujejo motnje. Fenomen.
Na ta način postane intenzivnost odbitega žarka zelo majhna, s čimer se doseže namen antirefleksije.
2 Programska oprema za oblikovanje optičnega tankega filma
Da bi tehnikom olajšali načrtovanje filmskih sistemov, ki izpolnjujejo različne specifične funkcije, je bila razvita programska oprema za oblikovanje tankih filmov. Programska oprema za načrtovanje združuje običajno uporabljene premazne materiale in njihove parametre, algoritme za simulacijo filmske plasti in optimizacijo ter funkcije analize, kar tehnikom olajša razvoj in analizo. Različni filmski sistemi. Običajno uporabljena programska oprema za oblikovanje filmov je naslednja:
A.TFCalc
TFCalc je univerzalno orodje za oblikovanje in analizo optičnega tankega filma. Uporablja se lahko za oblikovanje različnih vrst antirefleksnih, visokoodbojnih, pasovno prepustnih, spektroskopskih, faznih in drugih filmskih sistemov. TFCalc lahko oblikuje sistem dvostranskega filma na substratu z do 5000 sloji filma na eni površini. Podpira vnos formul za sklad filmov in lahko simulira različne vrste osvetlitve: kot so stožčasti žarki, naključni žarki sevanja itd. Drugič, programska oprema ima določene optimizacijske funkcije in lahko uporablja metode, kot so ekstremne vrednosti in variacijske metode za optimizacijo odbojnost, prepustnost, absorbanca, faza, parametri elipsometrije in drugi cilji filmskega sistema. Programska oprema združuje različne analitske funkcije, kot so odbojnost, prepustnost, absorbanca, analiza parametrov elipsometrije, krivulja porazdelitve jakosti električnega polja, analiza odboja in prenosa barve filmskega sistema, izračun krivulje nadzora kristalov, analiza tolerance in občutljivosti sloja filma, analiza izkoristka itd. Operacijski vmesnik TFCalc je naslednji:
V operacijskem vmesniku, prikazanem zgoraj, lahko z vnosom parametrov in robnih pogojev ter optimizacijo dobite filmski sistem, ki ustreza vašim potrebam. Operacija je relativno preprosta in enostavna za uporabo.
B. Essential Macleod
Essential Macleod je popoln programski paket za analizo in oblikovanje optičnega filma s pravim vmesnikom za upravljanje z več dokumenti. Izpolni lahko različne zahteve pri načrtovanju optičnih premazov, od preprostih enoslojnih filmov do strogih spektroskopskih filmov. , lahko tudi oceni filtre za multipleksiranje z delitvijo valovnih dolžin (WDM) in filtre za multipleksiranje z delitvijo valovnih dolžin (DWDM). Lahko načrtuje iz nič ali optimizira obstoječe dizajne in lahko pregleda napake v dizajnu. Je bogat s funkcijami in zmogljiv.
Oblikovalski vmesnik programske opreme je prikazan na spodnji sliki:
C. OptiLayer
Programska oprema OptiLayer podpira celoten proces optičnih tankih filmov: parametri - načrtovanje - proizvodnja - analiza inverzije. Vključuje tri dele: OptiLayer, OptiChar in OptiRE. Obstaja tudi OptiReOpt dinamično povezovalna knjižnica (DLL), ki lahko izboljša funkcije programske opreme.
OptiLayer preuči funkcijo ocenjevanja od zasnove do cilja, doseže cilj zasnove z optimizacijo in izvede analizo napak pred proizvodnjo. OptiChar preučuje funkcijo razlike med spektralnimi značilnostmi materiala plasti in njegovimi izmerjenimi spektralnimi značilnostmi pod različnimi pomembnimi dejavniki v teoriji tankega filma ter pridobi boljši in realistični model materiala plasti ter vpliv vsakega dejavnika na trenutno zasnovo, pri čemer opozarja na uporabo Kaj ali je treba pri načrtovanju te plasti materialov upoštevati dejavnike? OptiRE preučuje spektralne značilnosti modela zasnove in spektralne značilnosti modela, eksperimentalno izmerjene po proizvodnji. Z inženirsko inverzijo pridobimo nekatere napake, ki nastanejo med proizvodnjo, in jih vrnemo v proizvodni proces za usmerjanje proizvodnje. Zgornje module je mogoče povezati prek funkcije knjižnice dinamičnih povezav, s čimer se izvajajo funkcije, kot so načrtovanje, spreminjanje in spremljanje v realnem času v nizu procesov od oblikovanja filma do produkcije.
3 Tehnologija premazovanja
Glede na različne metode nanašanja ga lahko razdelimo v dve kategoriji: tehnologijo kemičnega premazovanja in tehnologijo fizičnega premazovanja. Tehnologija kemičnih premazov je v glavnem razdeljena na potopno prevleko in razpršilno prevleko. Ta tehnologija bolj onesnažuje okolje in ima slab film. Postopoma jo nadomešča nova generacija tehnologije fizičnega premazovanja. Fizični premaz se izvaja z vakuumskim izhlapevanjem, ionskim nanašanjem itd. Vakuumski premaz je metoda izhlapevanja (ali naprševanja) kovin, spojin in drugih filmskih materialov v vakuumu, da se nanesejo na podlago, ki jo je treba premazati. V vakuumskem okolju ima oprema za premazovanje manj nečistoč, kar lahko prepreči oksidacijo površine materiala in pomaga zagotoviti spektralno enotnost in konsistenco debeline filma, zato se pogosto uporablja.
V normalnih okoliščinah je 1 atmosferski tlak približno 10 na moč 5 Pa, zračni tlak, potreben za vakuumsko prevleko, pa je na splošno 10 na moč 3 Pa in več, kar spada v visoko vakuumsko prevleko. Pri vakuumskem premazovanju mora biti površina optičnih komponent zelo čista, zato mora biti tudi vakuumska komora med obdelavo zelo čista. Trenutno je način za pridobitev čistega vakuumskega okolja na splošno uporaba vakuumiranja. Oljne difuzijske črpalke. Molekularna črpalka ali kondenzacijska črpalka se uporablja za ekstrakcijo vakuuma in doseganje visokega vakuumskega okolja. Oljne difuzijske črpalke zahtevajo hladilno vodo in podporno črpalko. So velike velikosti in porabijo veliko energije, kar bo povzročilo onesnaženje v procesu premazovanja. Molekularne črpalke običajno potrebujejo pomožno črpalko za pomoč pri svojem delu in so drage. Nasprotno pa kondenzacijske črpalke ne povzročajo onesnaženja. , ne potrebuje podporne črpalke, ima visoko učinkovitost in dobro zanesljivost, zato je najprimernejši za optično vakuumsko nanašanje. Notranja komora običajnega stroja za vakuumsko nanašanje je prikazana na spodnji sliki:
Pri vakuumskem nanosu je treba filmski material segreti v plinasto stanje in ga nato nanesti na površino substrata, da se oblikuje filmski sloj. Glede na različne metode prevleke ga lahko razdelimo na tri vrste: ogrevanje s termičnim izparevanjem, ogrevanje z razprševanjem in ionsko prevleko.
Ogrevanje s termičnim izhlapevanjem običajno uporablja uporovno žico ali visokofrekvenčno indukcijo za segrevanje lončka, tako da se filmski material v lončku segreje in upari, da nastane prevleka.
Ogrevanje z razprševanjem je razdeljeno na dve vrsti: ogrevanje z razprševanjem z ionskim žarkom in ogrevanje z razprševanjem z magnetronom. Ogrevanje z brizganjem z ionskim žarkom uporablja ionsko pištolo za oddajanje ionskega žarka. Ionski žarek bombardira tarčo pod določenim vpadnim kotom in razprši njeno površinsko plast. atomi, ki se nanesejo na površino substrata in tvorijo tanek film. Glavna pomanjkljivost razprševanja z ionskim žarkom je, da je površina, ki je bombardirana na ciljni površini, premajhna in da je stopnja nanašanja na splošno nizka. Magnetronsko razpršeno segrevanje pomeni, da se elektroni pod delovanjem električnega polja pospešijo proti substratu. Med tem procesom elektroni trčijo z atomi plina argona in ionizirajo veliko število argonovih ionov in elektronov. Elektroni letijo proti substratu, ione argona pa segreje električno polje. Tarča se pod delovanjem tarče pospeši in bombardira, nevtralni ciljni atomi v tarči pa se odložijo na substrat, da tvorijo film. Za magnetronsko razprševanje je značilna visoka stopnja nastajanja filma, nizka temperatura podlage, dobra oprijemljivost filma in lahko doseže prevleko velike površine.
Ioniranje se nanaša na metodo, ki uporablja plinsko razelektritev za delno ioniziranje plina ali izhlapelih snovi in odlaganje izhlapelih snovi na substrat pod bombardiranjem plinskih ionov ali ionov izhlapelih snovi. Ioniranje je kombinacija tehnologije vakuumskega izhlapevanja in brizganja. Združuje prednosti postopkov izhlapevanja in brizganja ter lahko obdelovance prekrije s kompleksnimi filmskimi sistemi.
4 Zaključek
V tem članku najprej predstavljamo osnovna načela optičnih filmov. Z nastavitvijo števila in debeline filma ter razlike v lomnem količniku med različnimi sloji filma lahko dosežemo interferenco svetlobnih žarkov med sloji filma in s tem pridobimo zahtevano funkcijo sloja filma. Ta članek nato predstavi pogosto uporabljeno programsko opremo za oblikovanje filmov, da vsem omogoči predhodno razumevanje oblikovanja filma. V tretjem delu članka podajamo podroben uvod v tehnologijo premazovanja s poudarkom na v praksi zelo razširjeni tehnologiji vakuumskega premazovanja. Verjamem, da bodo z branjem tega članka vsi bolje razumeli optični premaz. V naslednjem članku bomo delili metodo testiranja prevleke prevlečenih komponent, zato ostanite z nami.
Kontakt:
Email:info@pliroptics.com ;
Telefon/Whatsapp/Wechat: 86 19013265659
splet:www.pliroptics.com
Dodaj: Stavba 1, št. 1558, obveščevalna cesta, Qingbaijiang, Chengdu, Sečuan, Kitajska
Čas objave: 10. aprila 2024
