1 Mga prinsipyo ng optical films
Sa artikulong ito, ipakikilala namin ang mga prinsipyo ng optical thin films, karaniwang ginagamit na software ng disenyo at teknolohiya ng patong.
Ang pangunahing prinsipyo kung bakit makakamit ng mga optical film ang mga natatanging function tulad ng anti-reflection, high reflection o light splitting ay ang thin-film interference ng liwanag. Ang mga manipis na pelikula ay karaniwang binubuo ng isa o higit pang mga grupo ng mataas na refractive index na mga layer ng materyal at mababang refractive index na mga layer ng materyal na halili na nakapatong. Ang mga materyal na layer ng pelikula ay karaniwang mga oxide, metal o fluoride. Sa pamamagitan ng pagtatakda ng bilang, kapal at iba't ibang mga layer ng pelikula ng pelikula, Ang pagkakaiba sa refractive index sa pagitan ng mga layer ay maaaring umayos sa interference ng mga light beam sa pagitan ng mga layer ng pelikula upang makuha ang mga kinakailangang function.
Kumuha tayo ng isang karaniwang anti-reflection coating bilang isang halimbawa upang ilarawan ang hindi pangkaraniwang bagay na ito. Upang ma-maximize o mabawasan ang interference, ang optical thickness ng coating layer ay karaniwang 1/4 (QWOT) o 1/2 ( HWOT). Sa figure sa ibaba, ang refractive index ng incident medium ay n0, at ang refractive index ng substrate ay ns. Samakatuwid, maaaring kalkulahin ang isang larawan ng refractive index ng materyal ng pelikula na maaaring makagawa ng interference cancellation conditions. Ang light beam na sinasalamin ng itaas na ibabaw ng layer ng pelikula ay R1, Ang light beam na sinasalamin ng ibabang ibabaw ng pelikula ay R2. Kapag ang optical kapal ng pelikula ay 1/4 wavelength, ang optical path difference sa pagitan ng R1 at R2 ay 1/2 wavelength, at ang interference condition ay natutugunan, kaya nagdudulot ng interference na mapanirang interference. Kababalaghan.
Sa ganitong paraan, ang intensity ng reflected beam ay nagiging napakaliit, at sa gayon ay nakakamit ang layunin ng anti-reflection.
2 Optical thin film design software
Upang mapadali ang mga technician na magdisenyo ng mga film system na nakakatugon sa iba't ibang partikular na function, ang thin film design software ay binuo. Pinagsasama ng software ng disenyo ang mga karaniwang ginagamit na materyales sa patong at ang kanilang mga parameter, film layer simulation at optimization algorithm at mga function ng pagsusuri, na ginagawang mas madali para sa mga technician na bumuo at magsuri. Iba't ibang sistema ng pelikula. Ang karaniwang ginagamit na software sa disenyo ng pelikula ay ang mga sumusunod:
A.TFCalc
Ang TFCalc ay isang unibersal na tool para sa optical thin film na disenyo at pagsusuri. Maaari itong magamit upang magdisenyo ng iba't ibang uri ng anti-reflection, high-reflection, bandpass, spectroscopic, phase at iba pang mga film system. Ang TFCalc ay maaaring magdisenyo ng isang double-sided film system sa isang substrate, na may hanggang 5,000 film layer sa iisang surface. Sinusuportahan nito ang input ng mga film stack formula at maaaring gayahin ang iba't ibang uri ng pag-iilaw: tulad ng mga cone beam, random radiation beam, atbp. Pangalawa, ang software ay may ilang partikular na pag-andar sa pag-optimize, at maaaring gumamit ng mga pamamaraan tulad ng matinding halaga at variational na pamamaraan upang ma-optimize ang reflectivity, transmittance, absorbance, phase, ellipsometry parameters at iba pang target ng film system. Pinagsasama ng software ang iba't ibang mga function ng pagsusuri, tulad ng reflectivity, transmittance, absorbance, ellipsometry parameter analysis, electric field intensity distribution curve, film system reflection at transmission color analysis, crystal control curve kalkulasyon, film layer tolerance at sensitivity analysis , Yield analysis, atbp. Ang interface ng operasyon ng TFCalc ay ang mga sumusunod:
Sa interface ng pagpapatakbo na ipinapakita sa itaas, sa pamamagitan ng pag-input ng mga parameter at kundisyon ng hangganan at pag-optimize, makakakuha ka ng sistema ng pelikula na nakakatugon sa iyong mga pangangailangan. Ang operasyon ay medyo simple at madaling gamitin.
B. Mahalagang Macleod
Ang Essential Macleod ay isang kumpletong optical film analysis at disenyo ng software package na may totoong multi-document operation interface. Maaari itong matugunan ang iba't ibang mga kinakailangan sa disenyo ng optical coating, mula sa mga simpleng single-layer na pelikula hanggang sa mahigpit na spectroscopic na mga pelikula. , maaari din itong suriin ang wavelength division multiplexing (WDM) at siksik na wavelength division multiplexing (DWDM) na mga filter. Maaari itong magdisenyo mula sa simula o mag-optimize ng mga kasalukuyang disenyo, at makakapagsuri ng mga error sa disenyo. Ito ay mayaman sa mga pag-andar at makapangyarihan.
Ang disenyo ng interface ng software ay ipinapakita sa figure sa ibaba:
C. OptiLayer
Sinusuportahan ng OptiLayer software ang buong proseso ng optical thin films: mga parameter - disenyo - produksyon - pagsusuri ng inversion. Kabilang dito ang tatlong bahagi: OptiLayer, OptiChar, at OptiRE. Mayroon ding OptiReOpt dynamic link library (DLL) na maaaring mapahusay ang mga function ng software.
Sinusuri ng OptiLayer ang function ng pagsusuri mula sa disenyo hanggang sa target, nakakamit ang target na disenyo sa pamamagitan ng pag-optimize, at nagsasagawa ng pagsusuri ng error bago ang produksyon. Sinusuri ng OptiChar ang pagkakaiba ng function sa pagitan ng layer material na spectral na katangian at ang nasusukat nitong spectral na katangian sa ilalim ng iba't ibang mahahalagang salik sa thin film theory, at nakakakuha ng mas mahusay at makatotohanang layer material model at ang impluwensya ng bawat salik sa kasalukuyang disenyo, na itinuturo ang paggamit ng Ano kailangang isaalang-alang ang mga kadahilanan kapag nagdidisenyo ng layer na ito ng mga materyales? Sinusuri ng OptiRE ang spectral na katangian ng modelo ng disenyo at ang spectral na katangian ng modelong sinusukat sa eksperimentong paraan pagkatapos ng produksyon. Sa pamamagitan ng engineering inversion, nakakakuha kami ng ilang error na nabuo sa panahon ng produksyon at ibinabalik ang mga ito sa proseso ng produksyon upang gabayan ang produksyon. Ang mga module sa itaas ay maaaring maiugnay sa pamamagitan ng dynamic na link library function, sa gayon ay napagtatanto ang mga function tulad ng disenyo, pagbabago at real-time na pagsubaybay sa isang serye ng mga proseso mula sa disenyo ng pelikula hanggang sa produksyon.
3 Teknolohiya ng patong
Ayon sa iba't ibang mga pamamaraan ng kalupkop, maaari itong nahahati sa dalawang kategorya: teknolohiya ng kemikal na patong at teknolohiya ng pisikal na patong. Ang teknolohiya ng kemikal na patong ay pangunahing nahahati sa immersion plating at spray plating. Ang teknolohiyang ito ay mas nakakadumi at may mahinang pagganap sa pelikula. Ito ay unti-unting pinapalitan ng isang bagong henerasyon ng teknolohiyang physical coating. Isinasagawa ang pisikal na coating sa pamamagitan ng vacuum evaporation, ion plating, atbp. Ang vacuum coating ay isang paraan ng pag-evaporate (o sputtering) ng mga metal, compound at iba pang materyales sa pelikula sa isang vacuum upang ideposito ang mga ito sa substrate na pahiran. Sa isang vacuum na kapaligiran, ang mga kagamitan sa patong ay may mas kaunting mga dumi, na maaaring maiwasan ang oksihenasyon ng ibabaw ng materyal at makakatulong na matiyak ang parang multo na pagkakapareho at kapal ng pagkakapare-pareho ng pelikula, kaya ito ay malawakang ginagamit.
Sa ilalim ng normal na mga pangyayari, ang 1 atmospheric pressure ay humigit-kumulang 10 sa lakas ng 5 Pa, at ang air pressure na kinakailangan para sa vacuum coating ay karaniwang 10 sa kapangyarihan ng 3 Pa at mas mataas, na kabilang sa mataas na vacuum coating. Sa vacuum coating, ang ibabaw ng optical components ay kailangang napakalinis, kaya ang vacuum chamber sa panahon ng pagproseso ay kailangan ding maging napakalinis. Sa kasalukuyan, ang paraan upang makakuha ng malinis na kapaligiran ng vacuum ay karaniwang ang paggamit ng vacuuming. Oil diffusion pumps, Ang molecular pump o condensation pump ay ginagamit upang kunin ang vacuum at makakuha ng mataas na vacuum na kapaligiran. Ang mga oil diffusion pump ay nangangailangan ng cooling water at isang backing pump. Ang mga ito ay malaki sa laki at kumonsumo ng mataas na enerhiya, na magdudulot ng polusyon sa proseso ng patong. Ang mga molecular pump ay karaniwang nangangailangan ng backing pump upang tumulong sa kanilang trabaho at mahal. Sa kabaligtaran, ang mga condensation pump ay hindi nagdudulot ng polusyon. , ay hindi nangangailangan ng backing pump, may mataas na kahusayan at mahusay na pagiging maaasahan, kaya ito ay pinaka-angkop para sa optical vacuum coating. Ang panloob na silid ng isang karaniwang vacuum coating machine ay ipinapakita sa figure sa ibaba:
Sa vacuum coating, ang materyal ng pelikula ay kailangang magpainit sa isang gas na estado at pagkatapos ay ideposito sa ibabaw ng substrate upang bumuo ng isang layer ng pelikula. Ayon sa iba't ibang mga pamamaraan ng plating, maaari itong nahahati sa tatlong uri: thermal evaporation heating, sputtering heating at ion plating.
Ang thermal evaporation heating ay kadalasang gumagamit ng resistance wire o high-frequency induction para magpainit ng crucible, upang ang film material sa crucible ay pinainit at na-vaporize upang bumuo ng coating.
Ang sputtering heating ay nahahati sa dalawang uri: ion beam sputtering heating at magnetron sputtering heating. Gumagamit ang Ion beam sputtering heating ng ion gun upang maglabas ng ion beam. Ang ion beam ay binomba ang target sa isang partikular na anggulo ng insidente at tumalsik ang ibabaw na layer nito. atoms, na nagdedeposito sa ibabaw ng substrate upang bumuo ng manipis na pelikula. Ang pangunahing kawalan ng ion beam sputtering ay ang lugar na binomba sa target na ibabaw ay masyadong maliit at ang deposition rate ay karaniwang mababa. Magnetron sputtering heating ay nangangahulugan na ang mga electron ay bumibilis patungo sa substrate sa ilalim ng pagkilos ng isang electric field. Sa prosesong ito, ang mga electron ay bumangga sa mga atomo ng argon gas, na nag-ionize ng malaking bilang ng mga argon ions at electron. Ang mga electron ay lumilipad patungo sa substrate, at ang mga argon ions ay pinainit ng electric field. Ang target ay pinabilis at binomba sa ilalim ng pagkilos ng target, at ang mga neutral na target na atom sa target ay idineposito sa substrate upang bumuo ng isang pelikula. Ang Magnetron sputtering ay nailalarawan sa pamamagitan ng mataas na rate ng pagbuo ng pelikula, mababang temperatura ng substrate, mahusay na pagdirikit ng pelikula, at maaaring makamit ang malaking lugar na patong.
Ion plating ay tumutukoy sa isang paraan na gumagamit ng gas discharge upang bahagyang mag-ionize ng gas o evaporated substance, at magdeposito ng evaporated substance sa isang substrate sa ilalim ng bombardment ng mga gas ions o evaporated substance ions. Ang Ion plating ay isang kumbinasyon ng vacuum evaporation at sputtering technology. Pinagsasama nito ang mga bentahe ng mga proseso ng evaporation at sputtering at maaaring magsuot ng mga workpiece na may mga kumplikadong sistema ng pelikula.
4 Konklusyon
Sa artikulong ito, una naming ipinakilala ang mga pangunahing prinsipyo ng optical films. Sa pamamagitan ng pagtatakda ng bilang at kapal ng pelikula at ang pagkakaiba sa refractive index sa pagitan ng iba't ibang layer ng pelikula, makakamit natin ang interference ng mga light beam sa pagitan ng mga layer ng pelikula, sa gayon ay makuha ang kinakailangang pag-andar ng Film layer. Ipinakilala ng artikulong ito ang karaniwang ginagamit na software sa disenyo ng pelikula upang bigyan ang lahat ng paunang pag-unawa sa disenyo ng pelikula. Sa ikatlong bahagi ng artikulo, nagbibigay kami ng isang detalyadong panimula sa teknolohiya ng patong, na tumutuon sa teknolohiya ng vacuum coating na malawakang ginagamit sa pagsasanay. Naniniwala ako na sa pamamagitan ng pagbabasa ng artikulong ito, ang lahat ay magkakaroon ng mas mahusay na pag-unawa sa optical coating. Sa susunod na artikulo, ibabahagi namin ang paraan ng pagsubok ng coating ng mga coated na bahagi, kaya manatiling nakatutok.
Makipag-ugnayan sa:
Email:info@pliroptics.com ;
Telepono/Whatsapp/Wechat:86 19013265659
Idagdag: Building 1, No.1558, intelligence road, qingbaijiang, chengdu, sichuan, china
Oras ng post: Abr-10-2024
