1 Nguyên lý của phim quang học
Trong bài viết này, chúng tôi sẽ giới thiệu nguyên lý của màng mỏng quang học, phần mềm thiết kế và công nghệ phủ thường được sử dụng.
Nguyên lý cơ bản giải thích tại sao phim quang học có thể đạt được những chức năng độc đáo như chống phản xạ, phản xạ cao hoặc tách ánh sáng là sự giao thoa ánh sáng của màng mỏng. Màng mỏng thường bao gồm một hoặc nhiều nhóm lớp vật liệu có chiết suất cao và các lớp vật liệu có chiết suất thấp xen kẽ nhau. Những vật liệu lớp màng này thường là oxit, kim loại hoặc florua. Bằng cách thiết lập số lượng, độ dày và các lớp màng khác nhau của màng, Sự chênh lệch chiết suất giữa các lớp có thể điều chỉnh sự giao thoa của chùm ánh sáng giữa các lớp màng để đạt được chức năng cần thiết.
Hãy lấy lớp phủ chống phản chiếu thông dụng làm ví dụ để minh họa cho hiện tượng này. Để tối đa hóa hoặc giảm nhiễu, độ dày quang học của lớp phủ thường là 1/4 (QWOT) hoặc 1/2 (HWOT). Trong hình bên dưới, chiết suất của môi trường tới là n0, và chiết suất của chất nền là ns. Do đó, có thể tính được hình ảnh chiết suất của vật liệu màng có thể tạo ra điều kiện khử nhiễu. Chùm sáng phản xạ bởi mặt trên của lớp màng là R1, Chùm sáng phản xạ bởi mặt dưới của màng là R2. Khi độ dày quang học của màng là 1/4 bước sóng, độ chênh lệch đường quang giữa R1 và R2 là 1/2 bước sóng và các điều kiện giao thoa được đáp ứng, do đó tạo ra giao thoa giao thoa giao thoa. Hiện tượng.
Bằng cách này, cường độ của chùm tia phản xạ trở nên rất nhỏ, nhờ đó đạt được mục đích chống phản xạ.
2 Phần mềm thiết kế màng mỏng quang học
Để tạo điều kiện thuận lợi cho các kỹ thuật viên thiết kế hệ thống màng đáp ứng nhiều chức năng cụ thể khác nhau, phần mềm thiết kế màng mỏng đã được phát triển. Phần mềm thiết kế tích hợp các vật liệu phủ thường được sử dụng và các thông số của chúng, các thuật toán mô phỏng và tối ưu hóa lớp màng cũng như các chức năng phân tích, giúp kỹ thuật viên phát triển và phân tích dễ dàng hơn. Hệ thống phim khác nhau. Các phần mềm thiết kế phim thường được sử dụng như sau:
A.TFCalc
TFCalc là một công cụ phổ biến để thiết kế và phân tích màng mỏng quang học. Nó có thể được sử dụng để thiết kế các loại hệ thống chống phản xạ, phản xạ cao, băng thông, quang phổ, pha và các hệ thống phim khác. TFCalc có thể thiết kế hệ thống màng hai mặt trên đế, với tối đa 5.000 lớp màng trên một bề mặt. Nó hỗ trợ đầu vào của các công thức ngăn xếp màng và có thể mô phỏng nhiều loại ánh sáng khác nhau: chẳng hạn như chùm hình nón, chùm bức xạ ngẫu nhiên, v.v. Thứ hai, phần mềm có các chức năng tối ưu hóa nhất định và có thể sử dụng các phương pháp như giá trị cực trị và phương pháp biến phân để tối ưu hóa các thông số phản xạ, độ truyền qua, độ hấp thụ, pha, phép đo elip và các mục tiêu khác của hệ thống phim. Phần mềm tích hợp nhiều chức năng phân tích khác nhau, chẳng hạn như độ phản xạ, độ truyền qua, độ hấp thụ, phân tích tham số elip, đường cong phân bố cường độ điện trường, phản xạ hệ thống màng và phân tích màu truyền, tính toán đường cong điều khiển tinh thể, phân tích độ nhạy và dung sai lớp màng, Phân tích hiệu suất, v.v. Giao diện hoạt động của TFCalc như sau:
Trong giao diện vận hành hiển thị ở trên, bằng cách nhập các thông số, điều kiện biên và tối ưu hóa, bạn có thể có được hệ thống phim đáp ứng nhu cầu của mình. Thao tác tương đối đơn giản và dễ sử dụng.
B. Macleod thiết yếu
Essential Macleod là gói phần mềm thiết kế và phân tích phim quang học hoàn chỉnh với giao diện vận hành đa tài liệu thực sự. Nó có thể đáp ứng các yêu cầu khác nhau trong thiết kế lớp phủ quang học, từ màng một lớp đơn giản đến màng quang phổ nghiêm ngặt. , nó cũng có thể đánh giá các bộ lọc ghép kênh phân chia theo bước sóng (WDM) và ghép kênh phân chia theo bước sóng dày đặc (DWDM). Nó có thể thiết kế từ đầu hoặc tối ưu hóa các thiết kế hiện có và có thể khảo sát các lỗi trong thiết kế. Nó rất giàu chức năng và mạnh mẽ.
Giao diện thiết kế của phần mềm được thể hiện như hình dưới đây:
C. Lớp tối ưu
Phần mềm OptiLayer hỗ trợ toàn bộ quá trình sản xuất màng mỏng quang học: thông số - thiết kế - sản xuất - phân tích đảo ngược. Nó bao gồm ba phần: OptiLayer, OptiChar và OptiRE. Ngoài ra còn có thư viện liên kết động OptiReOpt (DLL) có thể nâng cao các chức năng của phần mềm.
OptiLayer kiểm tra chức năng đánh giá từ thiết kế đến mục tiêu, đạt được mục tiêu thiết kế thông qua tối ưu hóa và thực hiện phân tích lỗi trước khi sản xuất. OptiChar kiểm tra hàm khác biệt giữa các đặc tính phổ của vật liệu lớp và các đặc điểm phổ đo được của nó theo nhiều yếu tố quan trọng khác nhau trong lý thuyết màng mỏng, đồng thời thu được mô hình vật liệu lớp tốt hơn và thực tế hơn cũng như ảnh hưởng của từng yếu tố đến thiết kế hiện tại, chỉ ra công dụng của nó. Những yếu tố cần quan tâm khi thiết kế lớp vật liệu này? OptiRE kiểm tra các đặc tính quang phổ của mô hình thiết kế và các đặc tính quang phổ của mô hình được đo bằng thực nghiệm sau khi sản xuất. Thông qua kỹ thuật đảo ngược, chúng tôi thu được một số lỗi phát sinh trong quá trình sản xuất và đưa chúng trở lại quy trình sản xuất để hướng dẫn sản xuất. Các mô-đun trên có thể được liên kết thông qua chức năng thư viện liên kết động, từ đó hiện thực hóa các chức năng như thiết kế, sửa đổi và giám sát thời gian thực trong một chuỗi quy trình từ thiết kế phim đến sản xuất.
3 Công nghệ phủ
Theo các phương pháp mạ khác nhau, có thể chia thành hai loại: công nghệ phủ hóa học và công nghệ phủ vật lý. Công nghệ phủ hóa chất chủ yếu được chia thành mạ ngâm và mạ phun. Công nghệ này gây ô nhiễm nhiều hơn và hiệu suất màng kém. Nó đang dần được thay thế bằng công nghệ phủ vật lý thế hệ mới. Lớp phủ vật lý được thực hiện bằng cách bay hơi chân không, mạ ion, v.v. Lớp phủ chân không là phương pháp làm bay hơi (hoặc phún xạ) kim loại, hợp chất và các vật liệu màng khác trong chân không để lắng đọng chúng trên bề mặt cần phủ. Trong môi trường chân không, thiết bị phủ có ít tạp chất hơn, có thể ngăn chặn quá trình oxy hóa bề mặt vật liệu và giúp đảm bảo tính đồng nhất quang phổ và độ dày của màng nên được sử dụng rộng rãi.
Trong trường hợp bình thường, áp suất khí quyển 1 là khoảng 10 mũ 5 Pa, và áp suất không khí cần thiết cho lớp phủ chân không thường là 10 mũ 3 Pa trở lên, thuộc loại lớp phủ chân không cao. Trong lớp phủ chân không, bề mặt của các linh kiện quang học cần phải rất sạch sẽ nên buồng chân không trong quá trình xử lý cũng cần phải thật sạch sẽ. Hiện nay, cách để có được môi trường chân không sạch sẽ thường là sử dụng máy hút bụi. Bơm khuếch tán dầu, Bơm phân tử hoặc bơm ngưng tụ được sử dụng để hút chân không và thu được môi trường chân không cao. Bơm khuếch tán dầu cần có nước làm mát và bơm hỗ trợ. Chúng có kích thước lớn, tiêu thụ nhiều năng lượng sẽ gây ô nhiễm cho quá trình phủ. Máy bơm phân tử thường yêu cầu máy bơm hỗ trợ để hỗ trợ công việc và đắt tiền. Ngược lại, bơm ngưng tụ không gây ô nhiễm. , không cần bơm hỗ trợ, có hiệu suất cao và độ tin cậy tốt nên thích hợp nhất cho lớp phủ chân không quang học. Buồng bên trong của máy phủ chân không thông thường được thể hiện trong hình dưới đây:
Trong lớp phủ chân không, vật liệu màng cần được nung nóng đến trạng thái khí và sau đó lắng đọng trên bề mặt chất nền để tạo thành lớp màng. Theo các phương pháp mạ khác nhau, nó có thể được chia thành ba loại: gia nhiệt bay hơi nhiệt, gia nhiệt phún xạ và mạ ion.
Gia nhiệt bay hơi nhiệt thường sử dụng dây điện trở hoặc cảm ứng tần số cao để làm nóng nồi nấu kim loại, do đó vật liệu màng trong nồi nấu được nung nóng và bay hơi để tạo thành lớp phủ.
Gia nhiệt phún xạ được chia thành hai loại: gia nhiệt phún xạ chùm ion và gia nhiệt phún xạ magnetron. Gia nhiệt bằng phương pháp phún xạ chùm ion sử dụng súng ion để phát ra chùm ion. Chùm tia ion bắn phá mục tiêu ở một góc tới nhất định và bắn ra lớp bề mặt của nó. các nguyên tử lắng đọng trên bề mặt chất nền tạo thành một màng mỏng. Nhược điểm chính của phún xạ chùm ion là diện tích bị bắn phá trên bề mặt mục tiêu quá nhỏ và tốc độ lắng đọng nhìn chung thấp. Gia nhiệt phún xạ Magnetron có nghĩa là các electron tăng tốc về phía chất nền dưới tác dụng của điện trường. Trong quá trình này, các electron va chạm với các nguyên tử khí argon, làm ion hóa một số lượng lớn ion argon và electron. Các electron bay về phía chất nền và các ion argon được làm nóng bởi điện trường. Mục tiêu được tăng tốc và bắn phá dưới tác động của mục tiêu, và các nguyên tử mục tiêu trung tính trong mục tiêu được lắng đọng trên chất nền để tạo thành một lớp màng. Quá trình phún xạ Magnetron được đặc trưng bởi tốc độ hình thành màng cao, nhiệt độ bề mặt thấp, độ bám dính màng tốt và có thể đạt được lớp phủ diện tích lớn.
Mạ ion là phương pháp sử dụng phương pháp phóng khí để ion hóa một phần khí hoặc các chất bay hơi và lắng đọng các chất bay hơi trên đế dưới sự bắn phá của các ion khí hoặc ion chất bay hơi. Mạ ion là sự kết hợp giữa công nghệ bay hơi chân không và phún xạ. Nó kết hợp các ưu điểm của quá trình bay hơi và phún xạ, đồng thời có thể phủ các phôi bằng hệ thống màng phức tạp.
4 Kết luận
Trong bài viết này, trước tiên chúng tôi giới thiệu các nguyên tắc cơ bản của phim quang học. Bằng cách thiết lập số lượng và độ dày của màng cũng như sự chênh lệch chiết suất giữa các lớp màng khác nhau, chúng ta có thể đạt được sự giao thoa của chùm ánh sáng giữa các lớp màng, từ đó thu được chức năng lớp Phim cần thiết. Bài viết này sau đó giới thiệu các phần mềm thiết kế phim thường dùng để giúp mọi người có những hiểu biết sơ bộ về thiết kế phim. Phần thứ ba của bài viết chúng tôi giới thiệu chi tiết về công nghệ phủ, tập trung vào công nghệ phủ chân không được sử dụng rộng rãi trong thực tế. Tôi tin rằng qua việc đọc bài viết này, mọi người sẽ hiểu rõ hơn về lớp phủ quang học. Trong bài viết tiếp theo, chúng tôi sẽ chia sẻ phương pháp thử nghiệm lớp phủ của các thành phần được phủ, vì vậy hãy chú ý theo dõi.
Liên hệ:
Email:info@pliroptics.com ;
Điện thoại/Whatsapp/Wechat: 86 19013265659
mạng:www.pliroptics.com
Địa chỉ:Tòa nhà 1, số 1558, đường tình báo, thanh bạch giang, thành đô, tứ xuyên, Trung Quốc
Thời gian đăng: 10-04-2024
