1 Принципи створення оптичних плівок
У цій статті ми познайомимося з принципами оптичних тонких плівок, програмним забезпеченням для проектування, яке зазвичай використовується, і технологією покриття.
Основним принципом того, чому оптичні плівки можуть досягати унікальних функцій, таких як антивідблиск, високе відображення або розщеплення світла, є тонкоплівкова інтерференція світла. Тонкі плівки зазвичай складаються з однієї або кількох груп шарів матеріалу з високим показником заломлення та шарів матеріалу з низьким показником заломлення, які чергуються. Ці матеріали плівкового шару зазвичай є оксидами, металами або фторидами. Встановлюючи кількість, товщину та різні шари плівки, різницю в показниках заломлення між шарами можна регулювати інтерференцію світлових променів між шарами плівки для отримання необхідних функцій.
Візьмемо звичайне антиблікове покриття як приклад, щоб проілюструвати це явище. Щоб максимізувати або зменшити перешкоди, оптична товщина шару покриття зазвичай становить 1/4 (QWOT) або 1/2 (HWOT). На малюнку нижче показник заломлення падаючого середовища дорівнює n0, а показник заломлення підкладки – ns. Таким чином, можна розрахувати картину показника заломлення матеріалу плівки, яка може створити умови придушення перешкод. Промінь світла, відбитий верхньою поверхнею шару плівки, є R1, промінь світла, відбитий нижньою поверхнею плівки, є R2. Коли оптична товщина плівки становить 1/4 довжини хвилі, різниця оптичного шляху між R1 і R2 становить 1/2 довжини хвилі, і умови інтерференції виконуються, таким чином створюючи руйнівну інтерференцію. Феномен.
Таким чином, інтенсивність відбитого променя стає дуже малою, завдяки чому досягається призначення антивідблиску.
2 Програмне забезпечення для проектування оптичної тонкої плівки
Щоб полегшити технікам розробку плівкових систем, які відповідають різним специфічним функціям, було розроблено програмне забезпечення для проектування тонких плівок. Програмне забезпечення для проектування об’єднує широко використовувані матеріали покриття та їх параметри, моделювання шару плівки та алгоритми оптимізації та функції аналізу, що полегшує розробку та аналіз для техніків. Різні плівкові системи. Нижче наведено найпоширеніші програми для проектування плівки:
A.TFCalc
TFCalc — універсальний інструмент для проектування та аналізу оптичної тонкої плівки. Його можна використовувати для проектування різних типів антиблікових, високовідбиваючих, смугових, спектроскопічних, фазових та інших плівкових систем. TFCalc може створити двосторонню плівкову систему на підкладці з до 5000 шарів плівки на одній поверхні. Він підтримує введення формул стека плівки та може імітувати різні типи освітлення: такі як конусні промені, випадкові промені випромінювання тощо. По-друге, програмне забезпечення має певні функції оптимізації та може використовувати такі методи, як екстремальні значення та варіаційні методи для оптимізації параметри відбивної здатності, пропускання, поглинання, фази, параметри еліпсометрії та інші цілі плівкової системи. Програмне забезпечення об’єднує різні функції аналізу, такі як коефіцієнт відбиття, пропускання, поглинання, аналіз параметрів еліпсометрії, крива розподілу напруженості електричного поля, аналіз відбиття системи плівки та аналіз кольору пропускання, розрахунок кривої контролю кристалів, аналіз толерантності шару плівки та аналіз чутливості, аналіз продуктивності тощо. Інтерфейс роботи TFCalc такий:
У наведеному вище операційному інтерфейсі шляхом введення параметрів і граничних умов і оптимізації ви можете отримати плівкову систему, яка відповідає вашим потребам. Операція відносно проста і проста у використанні.
Б. Есенціальний Маклеод
Essential Macleod — це комплексне програмне забезпечення для оптичного аналізу плівок і дизайну з інтерфейсом роботи з кількома документами. Він може відповідати різним вимогам у дизайні оптичного покриття, від простих одношарових плівок до суворих спектроскопічних плівок. , він також може оцінювати фільтри мультиплексування за довжиною хвилі (WDM) і щільного мультиплексування за довжиною хвилі (DWDM). Він може проектувати з нуля або оптимізувати існуючі проекти, а також може досліджувати помилки в дизайні. Він багатий на функції та потужний.
Дизайн інтерфейсу програмного забезпечення показано на малюнку нижче:
C. OptiLayer
Програмне забезпечення OptiLayer підтримує весь процес виготовлення оптичних тонких плівок: параметри – дизайн – виробництво – аналіз інверсії. Він складається з трьох частин: OptiLayer, OptiChar і OptiRE. Існує також динамічна бібліотека (DLL) OptiReOpt, яка може покращити функції програмного забезпечення.
OptiLayer перевіряє функцію оцінки від проектування до мети, досягає мети проектування шляхом оптимізації та виконує аналіз помилок перед виробництвом. OptiChar досліджує функцію різниці між спектральними характеристиками матеріалу шару та його виміряними спектральними характеристиками за різними важливими факторами в теорії тонких плівок і отримує кращу та реалістичну модель матеріалу шару та вплив кожного фактора на поточний дизайн, вказуючи на використання Що фактори, які потрібно враховувати при проектуванні цього шару матеріалів? OptiRE перевіряє спектральні характеристики моделі дизайну та спектральні характеристики моделі, виміряні експериментально після виробництва. Завдяки технічній інверсії ми отримуємо деякі помилки, що виникають під час виробництва, і повертаємо їх у виробничий процес, щоб керувати виробництвом. Зазначені вище модулі можна зв’язати через функцію бібліотеки динамічних посилань, таким чином реалізуючи такі функції, як проектування, модифікація та моніторинг у реальному часі в серії процесів від дизайну фільму до виробництва.
3 Технологія нанесення покриттів
Відповідно до різних методів покриття, його можна розділити на дві категорії: технологія хімічного покриття та технологія фізичного покриття. Технологія хімічного покриття в основному поділяється на нанесення зануренням і напилення. Ця технологія більше забруднює навколишнє середовище та має низьку продуктивність плівки. Його поступово замінює нове покоління технології фізичного покриття. Фізичне нанесення покриття виконується шляхом вакуумного випаровування, іонного покриття тощо. Вакуумне покриття — це метод випаровування (або напилення) металів, сполук та інших плівкових матеріалів у вакуумі для їх осадження на підкладку, що покривається. У вакуумному середовищі обладнання для нанесення покриття має менше домішок, що може запобігти окисленню поверхні матеріалу та допомогти забезпечити спектральну однорідність і стабільність товщини плівки, тому воно широко використовується.
За звичайних обставин 1 атмосферний тиск становить приблизно 10 в степені 5 Па, а тиск повітря, необхідний для вакуумного покриття, зазвичай становить 10 в степені 3 Па і вище, що відноситься до високого вакууму. У вакуумному покритті поверхня оптичних компонентів має бути дуже чистою, тому вакуумна камера під час обробки також має бути дуже чистою. В даний час спосіб отримати чисте вакуумне середовище, як правило, полягає у використанні вакуумування. Масляні дифузійні насоси. Молекулярний насос або конденсаційний насос використовується для вилучення вакууму та отримання середовища високого вакууму. Масляні дифузійні насоси потребують охолоджуючої води та резервного насоса. Вони великі за розміром і споживають велику кількість енергії, що спричинить забруднення процесу нанесення покриття. Для роботи молекулярних насосів зазвичай потрібен допоміжний насос, і вони дорогі. Навпаки, конденсаційні насоси не спричиняють забруднення. , не потребує опорного насоса, має високу ефективність і хорошу надійність, тому найбільше підходить для оптичного вакуумного покриття. Внутрішня камера звичайної машини для вакуумного покриття показана на малюнку нижче:
У вакуумному покритті матеріал плівки потрібно нагріти до газоподібного стану, а потім нанести на поверхню підкладки для формування шару плівки. Відповідно до різних методів покриття, його можна розділити на три типи: нагрівання термічним випаровуванням, нагрівання розпиленням та іонне покриття.
Термічне нагрівання випаровуванням зазвичай використовує резистивний дріт або високочастотну індукцію для нагрівання тигля, так що плівковий матеріал у тиглі нагрівається та випаровується з утворенням покриття.
Нагрівання розпиленням ділиться на два типи: нагрівання розпиленням іонного променя та нагрівання магнетронним розпиленням. Нагрівання іонним пучком розпилення використовує іонну гармату для випромінювання пучка іонів. Іонний промінь бомбардує мішень під певним кутом падіння і розпилює її поверхневий шар. атомів, які осідають на поверхні підкладки, утворюючи тонку плівку. Основним недоліком іонно-променевого розпилення є те, що площа бомбардованої поверхні мішені занадто мала, а швидкість осадження, як правило, низька. Нагрівання магнетронним розпиленням означає, що електрони прискорюються до підкладки під дією електричного поля. Під час цього процесу електрони стикаються з атомами газу аргону, іонізуючи велику кількість іонів аргону та електронів. Електрони летять до підкладки, а іони аргону нагріваються електричним полем. Мішень прискорюється та бомбардується під дією мішені, і нейтральні атоми мішені в мішені осідають на підкладці, утворюючи плівку. Магнетронне напилення характеризується високою швидкістю утворення плівки, низькою температурою підкладки, хорошою адгезією плівки та дозволяє досягти покриття великої площі.
Іонне покриття відноситься до методу, який використовує газовий розряд для часткової іонізації газу або випарених речовин і осадження випарених речовин на підкладку під бомбардуванням іонами газу або іонами випарованої речовини. Іонне покриття — це комбінація технології вакуумного випаровування та напилення. Він поєднує в собі переваги процесів випаровування та напилення та може покривати заготовки складними плівковими системами.
4 Висновок
У цій статті ми спочатку ознайомимося з основними принципами оптичних плівок. Встановлюючи кількість і товщину плівки та різницю в показниках заломлення між різними шарами плівки, ми можемо досягти інтерференції променів світла між шарами плівки, отримуючи тим самим необхідну функцію шару плівки. Далі ця стаття представляє програмне забезпечення для проектування плівки, яке зазвичай використовується, щоб дати кожному попереднє розуміння дизайну плівки. У третій частині статті ми детально ознайомлюємося з технологією нанесення покриттів, акцентуючи увагу на технології вакуумного нанесення покриттів, яка широко використовується на практиці. Я вважаю, що прочитавши цю статтю, кожен краще зрозуміє оптичне покриття. У наступній статті ми поділимося методом тестування покриття покритих компонентів, тож слідкуйте за оновленнями.
Контакти:
Email:info@pliroptics.com ;
Телефон/Whatsapp/Wechat: 86 19013265659
Додати: Будинок 1, № 1558, розвідувальна дорога, Цінбайцзян, Ченду, Сичуань, Китай
Час публікації: 10 квітня 2024 р
