Ce este acoperirea optică

Acoperire optică-IKS PVD

Suprafața optică este un proces de acoperire pe suprafața părților optice a filmului subțire sau stratului subțire din metal sau straturi multiple. Scopul acoperirii părților optice este reducerea sau creșterea reflexiei luminii, împărțirea fasciculului, separarea culorii, filtrarea și polarizarea. Metodele de acoperire utilizate în mod obișnuit includ acoperirea cu vid (un fel de acoperire fizică) și acoperirea chimică

Prezentare generală

Acoperirea constă în utilizarea metodei fizice sau chimice în acoperirea suprafeței materiale pe un strat transparent de membrană electrolitică sau acoperită cu un strat de film metalic, scopul fiind modificarea caracteristicilor de reflexie a suprafeței materialului și a transmisiei. În cadrul benzilor vizibile și infraroșii, cea mai mare parte a reflexiei metalului poate ajunge la 78% ~ 98%, dar nu mai mare de 98%. Atât pentru laserul cu CO2, cât și pentru utilizarea de materiale de fereastră de ieșire, folosirea cuprului, a molibdenului, a siliciului și a germaniului etc. pentru a face reflectori, arsenură de germaniu și galiu, seleniu de zinc și element optic de transmisie, sau pentru laserul YAG să adopte sticlă optică obișnuită ca oglindă, oglinda de ieșire și materialul elementului optic de transmisie, nu poate îndeplini cerințele mai mult de 99% din oglinda de reflexie totală. Diferitele aplicații necesită o transmisie diferită a oglinzii de ieșire, astfel încât trebuie utilizată metoda de acoperire optică. Pentru laserul cu CO2 în banda de unde infraroșu, materialul de acoperire utilizat în mod obișnuit cu fluorură de ytriu, fluorură, praseodim, germaniu etc; Pentru banda infraroșie apropiată sau banda vizibilă a lămpii cu laser YAG, materialele de acoperire obișnuite includ sulfura de zinc, fluorura de magneziu, dioxidul de titan, zirconia etc. Pe lângă filmele cu reflexie și transluciditate ridicate, filmele speciale pot fi placate pentru a reflecta o lungime de undă și a transmite la o altă lungime de undă, cum ar fi filmul spectroscopic în tehnologia de dublare a frecvenței laserului.

Principiul de bază al acoperirii optice

Interferențele optice sunt utilizate pe scară largă în optica filmului subțire. Metoda obișnuită a tehnologiei optice de film subțire este aplicarea filmului subțire pe substratul de sticlă prin pulverizarea sub vid, care este utilizat pentru a controla reflexia și transmisia plăcii de bază la fasciculul incident pentru a satisface diferite nevoi. Pentru a elimina pierderea de reflexie pe suprafața părții optice și pentru a îmbunătăți calitatea imaginii, este acoperit un strat dielectric transparent sau strat multiplu. Odată cu dezvoltarea tehnologiei laser, există cerințe diferite pentru reflexia și transmisia stratului de film, care promovează dezvoltarea filmului de înaltă reflexie multistrat și a filmului de permeabilitate în bandă largă. Pentru diferite aplicatii utilizam pelicula de reflexie mare pentru a produce pelicula reflectorizanta polarizata, spectrofotometru de culoare, film rece si filtru de interferenta etc. Piesele optice dupa acoperirea suprafetei, pe straturile membranei de reflexie si transmitere a luminii multiple, indicele de refracție al filmului de control și grosimea distribuției diferite a intensității, acesta este principiul de bază al interferenței în acoperire.

Procesul de acoperire

Filmele subțiri optice sunt realizate în cavități de acoperire cu vid înalt. Procesul de acoperire convențional necesită o temperatură substrat mai mare (de obicei la aproximativ 300 ℃ ); Tehnicile mai avansate, cum ar fi IAD, pot fi efectuate la temperatura camerei. Procesul IAD nu numai că produce filme cu proprietăți fizice mai bune decât procesele de acoperire convenționale, dar poate fi aplicat și pe substraturile din plastic. Vacuum principalul sistem este compus din două pompe criogenice. Modulele de control ale evaporării fasciculului de electroni, depunerii IAD, controlului luminii, controlului încălzitorului, controlului vidului și controlului automat al procesului sunt toate pe panoul frontal al dispozitivului de acoperire.

Cele două surse de arme electronice sunt situate pe ambele părți ale substratului, înconjurate de o capotă circulară și acoperite de șicana. Sursa de ioni este în mijloc, iar fereastra de control al luminii este în fața sursei de ioni. În partea superioară a camerei de vid, camera de vid are un sistem planetar cu șase seturi circulare. Fixarea este utilizată pentru a plasa elementul optic acoperit. Utilizarea sistemelor planetare este metoda preferată pentru a asigura distribuirea uniformă a materialului evaporat în zona de fixare. Clema se rotește pe o axă comună și se rotește pe axa sa. Controlul optic și controlul cristalului se află în mijlocul mecanismului de antrenare planetară. Deschiderea mare pe spate duce la pompa de vid înaltă. Sistemul de încălzire de bază este alcătuit din patru lămpi de cuarț, două pe fiecare parte a camerei de vid.

Metoda tradițională de depunere a peliculelor subțiri a fost întotdeauna evaporarea termică sau utilizarea sursei de evaporare a încălzirii prin rezistență sau a sursei de evaporare a fasciculului de electroni. Proprietățile filmelor sunt determinate în principal de energia atomilor depuși, iar energia atomilor în evaporarea tradițională este de numai 0.1ev. Depunerea IAD are ca rezultat depunerea directă a aburului ionizat și mărește energia de activare pentru filmul în creștere, de obicei de ordinul a 50eV. Sursele de ioni îmbunătățesc proprietățile evaporării fasciculului de electroni convențional, orientând fasciculul de la pistolul de ioni către suprafața substratului și filmul în creștere. Proprietățile optice ale filmului subțire, cum ar fi indicele de refracție, absorbția și pragul de distrugere a laserului, depind în principal de microstructura membranei. Microstructura filmelor poate fi afectată de presiunea aerului rezidual și de temperatura substratului. Dacă atomii depuși în evaporare au o rată scăzută de migrare pe suprafața de bază, filmul va conține micropori. Pe măsură ce filmul este expus la aer umed, acești pori sunt umpluți treptat cu umiditate.

Densitatea de umplere este definită ca raportul dintre volumul porțiunii solide a filmului și volumul total al filmului (inclusiv golurile și microporii). Pentru filmele subțiri optice, densitatea de umplere este de obicei de 0,75 ~ 1,0, majoritatea fiind de 0,85 ~ 0,95 și rareori ajung la 1,0. Densitatea de umplere mai mică decât l face indicele de refracție al materialului evaporat mai mic decât cel al blocului său. În procesul de depunere, grosimea fiecărui strat cu ajutorul unui monitor optic sau cu cristale de cuarț. Fiecare dintre aceste tehnologii are avantaje și dezavantaje, care nu sunt discutate aici. Punctul comun este că, atunci când materialele sunt vaporizate, ele sunt utilizate într-un vid. Prin urmare, indicele de refracție este indicele de refracție al materialelor vaporizate într-un vid, mai degrabă decât indicele de refracție al materialelor expuse aerului umed. Umiditatea absorbită de peliculă înlocuiește microporii și interstițiile, rezultând un indice de refracție crescut al filmului. Pe măsură ce grosimea fizică a filmului rămâne neschimbată, această creștere a indicelui de refracție este însoțită de creșterea corespunzătoare a grosimii optice, care la rândul său determină caracteristicile spectrale ale filmei să se deplaseze spre direcția undelor lungi. Pentru a reduce driftul spectral cauzat de volumul și cantitatea microporelor din stratul membranar, s-au folosit ioni de mare putere pentru a transfera impulsul lor la atomii din materialul evaporat, crescând astfel foarte mult rata de migrare a atomilor din material în timpul condensării la suprafața de bază.

Indicele de refracție al stratului de acoperire

Conform teoriei de bază a electromagnetismului, se menționează transmiterea și reflectarea diferitelor medii. Dacă n1 incidentul perpendicular al mediei la reflexia n2 = [(n2 - n1) / (n1 + n2) ^ 2 = 4 rata de penetrare n1n2 / (n1 + n2) ^ 2

Exemple: dacă indicele de refracție al aerului este 1,0, indicele de refracție al unui strat de acoperire (de exemplu: 1,5), nc indicele de refracție a sticlei n (de exemplu: 1,8) (1) direct în transmisia de sticlă = 4 x 1,0 x 1,8 2 / (1 + 1,8) = 91,84% (2) prin aer în înveliș și apoi în transmisia de sticlă = [4 x 1,0 x 1,5 / (1 + 1,5) 2] x [4 x 1,5 x 1,8 ) / 2] = 95,2%

Sticla acoperită vizibil va crește transmisia luminii. În plus față de această formulă, putem calcula lumina pătrunde pe ambele părți ale lentilei, a constatat că chiar și o bucată din indicele de refracție a lentilei frumoase (1.8), penetrabilitatea a aproximativ 85%. Cu o acoperire (indicele de refracție de 1,5), transmisia poate ajunge la 91%. Se poate vedea importanța acoperirii optice.

Grosimea stratului de acoperire

Știm deja că transmisia este legată de indicele de refracție al stratului de acoperire, dar nu știm despre grosimea sa. Cu toate acestea, dacă putem lucra la grosimea stratului, vom găsi diferența dintre lumina reflectată A și lumina reflectată B. Dacă nc x 2 d = (N + 1/2) lambda unde N = 0,1, 2,3,4,5 ... Lambda pentru lungimi de undă luminoase în aer poate cauza lumina reflectată a anumitor lungimi de undă să aibă efect distructiv, astfel încât culoarea luminii reflectate să se schimbe. De exemplu, dacă grosimea stratului de acoperire este cauzată de anularea luminii verzi, lumina reflectată va apărea roșie. Multe telescoape de pe piață care arată ca lentile roșii sunt realizate folosind acest principiu. Chiar și așa, lumina transmisă nu este un fenomen roșu înclinat. În multe sisteme optice complexe, suprimarea reflexiei este o lucrare foarte importantă. Prin urmare, grosimea diferită a stratului este utilizată pentru a elimina lumina reflectată de frecvență diferită între un set de lentile. Cu cât sistemul optic este mai avansat, cu atât mai multe culori vor fi găsite.

Materiale optice de acoperire

Materialul de acoperire opțional obișnuit are următoarele tipuri:

1, fluorură de magneziu

Caracteristicile materialului: pulbere de sistem cristal pătat incolor, puritate înaltă, cu pregătirea sa de acoperire optică poate îmbunătăți transmisia, fără punct de colaps.

2, silice

Caracteristicile materialului: cristal transparent, incolor, punct de topire ridicat, duritate mare, stabilitate chimică bună. Cu o puritate ridicată, s-a preparat o acoperire cu Si02 de înaltă calitate, cu o stare de evaporare bună și fără punct de spargere. Conform cerințelor de utilizare sunt împărțite în lumină ultravioletă, infraroșu și vizibilă.

3, oxid de zirconiu

Caracteristicile materialului Indicele de greutate și amorf alb, indice de refracție ridicat și rezistență la temperaturi ridicate, stabilitate chimică, puritate ridicată, cu pregătirea de acoperire cu zirconiu de înaltă calitate, nu în punctul de colaps.