Что такое оптическое покрытие

Оптическое покрытие - IKS PVD

Оптическое покрытие представляет собой процесс покрытия на поверхности оптических частей слоя или многослойной металлической (или средней) тонкой пленки. Целью покрытия оптических частей является уменьшение или увеличение отражения света, расщепление пучка, цветоделение, фильтрация и поляризация. Обычно используемые способы покрытия включают вакуумное покрытие (своеобразное физическое покрытие) и химическое покрытие

обзор

Покрытие должно использовать физический или химический метод при нанесении материала на прозрачный слой мембраны электролита или покрываться слоем металлической пленки, целью которого является изменение характеристик отражения и пропускания поверхности материала. В пределах видимой и инфракрасной полос большая часть отражательной способности металла может достигать 78% ~ 98%, но не выше 98%. Как для CO2-лазера, использование меди, молибдена, кремния и германия и т. Д. Для изготовления отражателей, арсенида германия и галлия, селенида цинка и световода в качестве материала выходного окна, или для YAG-лазера принимают обычное оптическое стекло в качестве зеркала, выходное зеркало и материал оптического элемента передачи, не могут удовлетворять требованиям более 99% от полного отражающего зеркала. Для разных применений требуется различный коэффициент пропускания выходного зеркала, поэтому следует использовать метод оптического покрытия. Для CO2-лазера в инфракрасной полосе широко используемый материал покрытия с фторид иттрием, фторидом, празеодимом, германием и т. Д .; Для ближней инфракрасной полосы или видимой полосы лазерной лампы YAG общие материалы покрытия включают сульфид цинка, фторид магния, диоксид титана, диоксид циркония и т. Д. В дополнение к пленкам с высокой отражательной способностью и прозрачностью специальные пленки могут быть покрыты, чтобы отражать одну длину волны и передавать к другой длине волны, такой как спектроскопическая пленка в технологии удвоения частоты лазера.

Основной принцип оптического покрытия

Оптическая интерференция широко используется в тонкопленочной оптике. Общим методом оптической тонкопленочной технологии является нанесение тонкой пленки на стеклянную подложку посредством вакуумного распыления, которое используется для управления коэффициентом отражения и пропускания базовой пластины на падающий луч для удовлетворения различных потребностей. Чтобы устранить потери отражения на поверхности оптической части и улучшить качество изображения, покрыта слойная или многослойная прозрачная диэлектрическая пленка. С развитием лазерной технологии существуют различные требования к отражательной способности и коэффициенту пропускания слоя пленки, что способствует разработке многослойной пленки с высоким отражением и широкополосной проницаемости. Для различных применений мы используем высокую отражательную пленку для создания поляризующей отражающей пленки, цветного спектрофотометра, холодной пленки и интерференционного фильтра и т. Д. Оптические части после поверхностного покрытия, на мембранных слоях многократного отражения и пропускания света, формирования многолучевой интерференции и контрольный показатель преломления пленки и толщина различного распределения интенсивности, это основной принцип интерференции в покрытии.

Процесс покрытия

Оптические тонкие пленки реализуются в полостях высокого вакуума. Для обычного процесса нанесения покрытия требуется более высокая температура подложки (обычно около 300 ℃ ); Более сложные методы, такие как IAD, могут быть выполнены при комнатной температуре. Процесс IAD не только производит пленки с более высокими физическими свойствами, чем обычные процессы покрытия, но также может применяться на пластиковых подложках. Вакуумная основная система состоит из двух криогенных насосов. Контрольные модули испарения электронного пучка, осаждение IAD, управление светом, контроль нагрева, управление вакуумом и автоматическое управление технологическим процессом находятся на передней панели устройства для нанесения покрытия.

Два источника электронной пушки расположены по обеим сторонам подложки, окруженные круговым капюшоном и покрыты перегородкой. Источник ионов находится посередине, а окно управления светом находится перед источником ионов. В верхней части вакуумной камеры вакуумная камера имеет планетарную систему с шестью круглыми светильниками. Приспособление используется для размещения оптического элемента с покрытием. Использование планетных систем является предпочтительным способом обеспечения равномерного распределения испаряемого материала в области прибора. Зажим вращается на общей оси и вращается на собственной оси. Оптическое управление и управление кристаллами находятся в середине механизма планетарного привода. Большое отверстие на задней панели приводит к подсоединенному высоковакуумному насосу. Базовая система отопления состоит из четырех кварцевых ламп, по два с каждой стороны вакуумной камеры.

Традиционным методом осаждения тонкой пленки всегда было термическое испарение или использование источника испарения источника нагрева или источника испарения электронного луча. Свойства пленок в основном определяются энергией осажденных атомов, а энергия атомов в традиционном испарении составляет всего около 0,1 Ев. Отложение IAD приводит к прямому осаждению ионизированного пара и увеличивает энергию активации растущей пленки, обычно порядка 50 эВ. Источники ионов улучшают свойства обычного испарения электронного пучка, указывая пучок от ионной пушки на поверхность подложки и растущую пленку. Тонкопленочные оптические свойства, такие как показатель преломления, порог поглощения и лазерного повреждения, в основном зависят от микроструктуры мембраны. На микроструктуру пленок может влиять остаточное давление воздуха и температура подложки. Если испаряющиеся осажденные атомы имеют низкую скорость миграции на поверхности основания, пленка будет содержать микропоры. Когда пленка подвергается воздействию влажного воздуха, эти поры постепенно заполняются влажностью.

Плотность заполнения определяется как отношение объема твердой части пленки к общему объему пленки (включая пустоты и микропоры). Для оптических тонких пленок плотность заполнения обычно составляет 0,75 ~ 1,0, большинство из которых составляют 0,85-0,95 и редко достигают 1,0. Плотность заполнения менее l делает показатель преломления испаренного материала ниже, чем показатель его блока. В процессе осаждения толщина каждого слоя осуществляется с помощью оптического или кварцевого кристаллического монитора. Каждая из этих технологий имеет преимущества и недостатки, которые здесь не обсуждаются. Общим моментом является то, что когда материалы испаряются, они используются в вакууме. Поэтому показатель преломления представляет собой показатель преломления испаренных материалов в вакууме, а не показатель преломления материалов, подверженных воздействию влажного воздуха. Влага, поглощенная пленкой, заменяет микропоры и промежутки, что приводит к увеличению показателя преломления пленки. Поскольку физическая толщина пленки остается неизменной, это увеличение показателя преломления сопровождается соответствующим увеличением оптической толщины, что, в свою очередь, приводит к тому, что спектральные характеристики пленки дрейфуют в направлении длинных волн. Для уменьшения спектрального дрейфа, вызванного объемом и количеством микропор в слое мембраны, использовались ионы высоких энергий для передачи их импульса атомам испаряющегося материала, что значительно увеличивало скорость миграции атомов материала во время конденсации на поверхности основания.

Показатель преломления покрытия

В соответствии с основной теорией электромагнетизма упоминаются передача и отражение различных сред. Если n1 перпендикулярно падающей средой к отражающей способности n2 = [(n2 - n1) / (n1 + n2) ^ 2 = 4 n1n2 скорость проникновения / (n1 + n2) ^ 2

Примеры: если показатель преломления воздуха равен 1,0, показатель преломления покрытия (например: 1,5), показатель преломления nc стекла n (например: 1,8) (1) воздухом непосредственно в коэффициент пропускания стекла = 4 x 1,0 x 1,8 2 / (1 + 1,8) = 91,84% (2) воздухом в покрытие, а затем в коэффициент пропускания стекла = [4 x 1,0 x 1,5 / (1 + 1,5) 2] x [4 * 1,5 * 1,8 (1,5 + 1,8 ) / 2] = 95,2%

Видимое покрытое стекло увеличит коэффициент пропускания света. В дополнение к этой формуле мы можем рассчитать, что свет проникает по обе стороны линзы, обнаружил, что даже кусок красивого показателя преломления линзы (1.8), проницаемость около 85%. При покрытии (показатель преломления 1,5) коэффициент пропускания может достигать 91%. Показана важность оптического покрытия.

Толщина покрытия

Мы уже знаем, что коэффициент пропускания связан с показателем преломления покрытия, но мы не знаем его толщины. Однако, если мы сможем работать с толщиной покрытия, мы найдем разницу между отраженным светом A и отраженным светом B. Если nc x 2 d = (N + 1/2) lambda, где N = 0,1, 2,3,4,5 ... Лямбда для легких длин волн в воздухе может привести к тому, что отраженный свет конкретных длин волн имеет разрушительный эффект, поэтому цвет отраженного света изменится. Например, если толщина покрытия, вызванная отменой зеленого света, отраженный свет будет красным. С помощью этого принципа сделаны многие телескопы на рынке, которые выглядят как красные линзы. Тем не менее, проходящий свет не является наклонным красным явлением. Во многих сложных оптических системах подавление отражения является очень важной работой. Поэтому для устранения отраженного света различной частоты между набором линз используется различная толщина покрытия. Таким образом, чем более продвинутая оптическая система, тем больше цветов будет найдено.

Материалы для оптических покрытий

Общий оптический материал покрытия имеет следующие виды:

1, фторид магния

Характеристики материала: бесцветный квадратный кристаллический порошок системы, высокая чистота, с его подготовкой оптического покрытия может улучшить коэффициент пропускания, без развала.

2, оксид кремния

Характеристики материала: бесцветный, прозрачный кристалл, высокая температура плавления, высокая твердость, хорошая химическая стабильность. С высокой степенью чистоты было изготовлено высококачественное покрытие SiO2 с хорошим состоянием испарения и отсутствием точки разрыва. Согласно требованиям использования, они подразделяются на ультрафиолетовые, инфракрасные и видимые.

3, оксид циркония

Характеристики материала Белый тяжелый и аморфный, с высоким показателем преломления и высокой термостойкостью, химической стойкостью, высокой чистотой, с его качественным покрытием, а не с коллапсом.