Čo je optické nátery

Optický povlak - IKS PVD

Optický poťah je proces nanášania na povrch optických častí vrstvy alebo viacvrstvového kovového (alebo stredného) tenkého filmu. Účelom nanášania optických častí je znížiť alebo zvýšiť odraz svetla, delenie lúča, separáciu farieb, filtrovanie a polarizáciu. Bežne používané metódy poťahovania zahŕňajú vákuové povlaky (druh fyzikálneho povlaku) a chemické poťahovanie

Prehľad

Povlak má použiť fyzikálnu alebo chemickú metódu pri pokovovaní povrchu materiálu na priehľadnej vrstve elektrolytovej membrány alebo potiahnutej vrstvou kovového filmu s cieľom zmeniť charakteristiky odrazu a prenosu povrchu materiálu. V rámci viditeľných a infračervených pásov môže väčšina odrazivosti kovu dosiahnuť 78% až 98%, ale nie viac ako 98%. Pre laser CO2, používanie medi, molybdénu, kremíka a germánium atď., Aby sa ako výstupný materiál vyrobili reflektory, arsenid germánia a gallia, selenid zinku a prenosový optický prvok, alebo pre YAG laser prijali obyčajné optické sklo ako zrkadlo, výstupného zrkadla a prenosového optického prvku nemôže spĺňať požiadavky viac ako 99% celkového reflexného zrkadla. Rôzne aplikácie vyžadujú odlišnú priepustnosť výstupného zrkadla, takže sa musí použiť metóda optického poťahovania. Pre CO2 laser v infračervenom vlnovom pásme sa používa bežne používaný poťahový materiál s fluoridom yttritým, fluoridom, praseodýmom, germánium atď .; Pre blízke infračervené pásmo alebo viditeľné pásmo laserovej žiarovky YAG sú bežnými povlakovými materiálmi sulfid zinočnatý, fluorid horečnatý, oxid titaničitý, oxid zirkoničitý, atď. Okrem vysokej odrazovej a translucentnej vrstvy sa môžu špeciálne fólie pokovovať tak, aby odrážali jednu vlnovú dĺžku a prenášali na ďalšiu vlnovú dĺžku, ako je spektroskopický film v technológii zdvojenia frekvencie laserom.

Základný princíp optického poťahovania

Optická interferencia je široko používaná v tenkej vrstve optiky. Spoločnou metódou optickej technológie tenkých vrstiev je nanášanie tenkého filmu na sklenený podklad pomocou vákuového rozprašovania, ktoré sa používa na riadenie odrazivosti a priepustnosti základnej dosky na dopadajúci lúč, aby vyhovoval rôznym potrebám. Aby sa eliminovala strata odrazu na povrchu optickej časti a zlepšila sa kvalita zobrazovania, je potiahnutá vrstva alebo viacvrstvová priehľadná dielektrická fólia. Pri vývoji laserovej technológie existujú rôzne požiadavky na odrazivosť a priepustnosť filmovej vrstvy, čo podporuje vývoj viacvrstvového filmu s vysokým odrazom a širokopásmovej permeability. Pre rôzne aplikácie používame fóliu s vysokým odrazom na výrobu polarizačného reflexného filmu, farebného spektrofotometra, studeného filmu a interferenčného filtra atď. Optické časti po povrchovom pokovovaní na membránových vrstvách viacnásobného odrazu a prenosu svetla, index indexu lomu kontrolnej vrstvy a hrúbka rozdielnej intenzity distribúcie, to je základný princíp interferencie v povlaku.

Proces povliekania

Optické tenké filmy sa realizujú v dutinách s vysokým vákuovým povrchom. Konvenčný proces nanášania povlakov vyžaduje vyššiu teplotu podkladu (zvyčajne pri približne 300 ° C ); Pokročilejšie techniky, ako napríklad IAD, sa môžu vykonávať pri izbovej teplote. Proces IAD nielenže produkuje filmy s lepšími fyzikálnymi vlastnosťami ako konvenčné spôsoby nanášania povlakov, ale môže byť aplikovaný aj na plastové substráty. Vákuový hlavný systém sa skladá z dvoch kryogénnych čerpadiel. Riadiace moduly odparovania elektrónového lúča, nanášania IAD, ovládania svetla, ovládania ohrievača, ovládania vákua a automatického riadenia procesu sú všetky na prednom paneli natieracieho zariadenia.

Dva zdroje elektrónovej pištole sú umiestnené na obidvoch stranách substrátu, obklopené kruhovým krytom a pokryté priehradkou. Zdroj iónov je v strede a kontrolné okno je pred zdrojom iónov. V hornej časti vákuovej komory má vákuová komora planetový systém so šiestimi kruhovými upínadlami. Upevňovací prvok slúži na umiestnenie potiahnutého optického prvku. Použitie planetárnych systémov je výhodnou metódou na zabezpečenie rovnomernej distribúcie odparovaného materiálu v oblasti upínania. Svorka sa otáča na spoločnej osi a otáča sa na svojej vlastnej osi. Optické ovládanie a riadenie kryštálov sú v strede planetárneho pohonu. Veľký otvor na zadnej strane vedie k pripojenému vysokotlakovému čerpadlu. Základný vykurovací systém pozostáva zo štyroch kremenných žiaroviek, dve na každej strane vákuovej komory.

Tradičnou metódou nanášania tenkých vrstiev bolo vždy tepelné odparovanie alebo použitie odparovacieho zdroja odporového vykurovania alebo zdroja odparovania elektrónového lúča. Vlastnosti fólií sú určované hlavne energiou uložených atómov a energia atómov v tradičnom odparovaní je len asi 0,1. Ukladanie IAD vedie k priamemu ukladaniu ionizovanej pary a zvyšuje aktivačnú energiu pre rastúcu fóliu, zvyčajne v poriadku 50 eV. Iontové zdroje zlepšujú vlastnosti konvenčného odparovania elektrónového lúča tým, že ukazujú lúč z iónovej pištole na povrch substrátu a rastúcu fóliu. Optické vlastnosti tenkých vrstiev, ako je index lomu, absorpcia a prah poškodenia lasera, závisia hlavne od mikroštruktúry membrány. Mikroštruktúra fólií môže byť ovplyvnená teplotou zvyškového vzduchu a substrátu. Ak odparované deponované atómy majú nízku migráciu na základnej ploche, film bude obsahovať mikropóry. Keď je film vystavený vlhkému vzduchu, tieto póry sa postupne naplnia vlhkosťou.

Hustota plnenia je definovaná ako pomer objemu pevnej časti filmu k celkovému objemu filmu (vrátane dutín a mikropórov). Pre optické tenké filmy je hustota plnenia zvyčajne 0,75 až 1,0, z ktorých väčšina je 0,85 až 0,95 a zriedkavo dosahuje 1,0. Hustota plnenia menšia ako l robí index lomu odparovaného materiálu nižší ako index jeho lomu. V procese nanášania hrúbka každej vrstvy optickým alebo kremenným kryštálovým monitorom. Každá z týchto technológií má výhody a nevýhody, ktoré tu nie sú diskutované. Spoločným bodom je, že keď sa materiály odparujú, používajú sa vo vákuu. Preto je index lomu index lomu odparovaných materiálov vo vákuu skôr než index lomu materiálov vystavených vlhkému vzduchu. Vlhkosť absorbovaná fóliou nahrádza mikropóry a medzery, čo vedie k zvýšenému indexu lomu filmu. Keďže fyzikálna hrúbka filmu zostáva nezmenená, toto zvýšenie indexu lomu sprevádza zodpovedajúce zvýšenie optickej hrúbky, čo spôsobuje, že spektrálne charakteristiky filmu sa posúvajú smerom k dlhým vlnám. Na zníženie spektrálneho posunu spôsobeného objemom a množstvom mikropórov v membránovej vrstve sa použili vysokoenergetické ióny na prenos svojej hybnosti na atómy odparovacieho materiálu, čím sa výrazne zvýšila migračná rýchlosť atómov materiálu počas kondenzácie na základnej ploche.

Index lomu náteru

Podľa základnej teórie elektromagnetizmu sa spomína prenos a odraz rôznych médií. Ak n1 kolmá dopadom na médium na n2 odrazivosť = [(n2 - n1) / (n1 + n2) ^ 2 = 4 n1n2 rýchlosť penetrácie / (n1 + n2) ^ 2

Príklady: ak je index lomu vzduchu 1,0, index lomu náteru (napríklad: 1,5), nc index skleneného lomu n (napríklad: 1,8) (1) priamo do priepustnosti skla = 4 x 1,0 x 1,8 2 / (1 + 1,8) = 91,84% (2) vzduchom do povlaku a potom do priepustnosti skla = [4 x 1,0 x 1,5 / (1 + 1,5) 2] x [4 x 1,5 x 1,8 ) / 2] = 95,2%

Viditeľné pokryté sklo zvýši priepustnosť svetla. Okrem tohto vzorca, môžeme vypočítať svetlo preniká oboma stranami objektívu, zistilo, že dokonca aj kúsok krásny index lomu lôžka (1.8), priechodnosť asi 85%. S poťahom (index lomu 1,5) môže priepustnosť dosiahnuť 91%. Význam optického potiahnutia je viditeľný.

Hrúbka vrstvy

Už vieme, že priepustnosť súvisí s indexom lomu náteru, ale o jeho hrúbke nevieme. Ak však môžeme pracovať na hrúbke povlaku, nájdeme rozdiel medzi odrazeným svetlom A a odrazeným svetlom B. Ak nc x 2 d = (N + 1/2) lambda, kde N = 0,1, 2,3,4,5 ... Lambda pre svetelné vlnové dĺžky vo vzduchu môže spôsobiť, že odrazené svetlo špecifických vlnových dĺžok má deštruktívny účinok, takže farba odrazeného svetla sa má meniť. Napríklad, ak je hrúbka povlaku spôsobená zrušením zeleného svetla, odrazené svetlo sa zobrazí červeno. Mnoho teleskopov na trhu, ktoré vyzerajú ako červené šošovky, sa používa na základe tohto princípu. Napriek tomu, prechádzajúce svetlo nie je šikmý červený jav. V mnohých komplexných optických systémoch je potlačenie odrazu veľmi dôležitou prácou. Preto sa odlišná hrúbka povlaku používa na odstránenie odrazeného svetla rôznej frekvencie medzi súpravou šošoviek. Takže čím je optický systém pokročilejší, tým viac farieb nájdete.

Optické materiály na poťahovanie

Bežný optický náterový materiál má tieto druhy:

1, fluorid horečnatý

Charakteristické vlastnosti materiálu: bezfarebný prášok so štvorcovými kryštálmi, s vysokou čistotou, s jeho prípravou optického povlaku môže zlepšiť priepustnosť, žiadny bod kolapsu.

2, silikagél

Vlastnosti materiálu: bezfarebný, priehľadný kryštál, vysoká teplota topenia, vysoká tvrdosť, dobrá chemická stabilita. S vysokou čistotou sa s ním pripravil vysoko kvalitný povlak Si02 s dobrým odparovaním a bez prasknutia. Podľa požiadaviek na použitie sú rozdelené na ultrafialové, infračervené a viditeľné svetlo.

3, oxid zirkoničitý

Vlastnosti materiálu Biely ťažký a amorfný, vysoký index lomu a vysoká teplotná odolnosť, chemická stabilita, vysoká čistota, s prípravou zirkónového náteru s vysokou kvalitou, nie s bodom kolapsu.