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  • 光学滤光片与镀膜

    光学滤光片与镀膜

    什么是减反射(Anti-reflective)

     减反射(AR,anti-reflective),就是减少反射光,反光少了,说明透过的光多了,所以减反射又叫增透。

    下面的图中,做过减反射处理的(右),只反射了2%的光,也就是说它的透过率是98%。

     

     增透膜(Anti-reflective coating,AR)是一种表面光学镀层,通过减少光的反射而增加透过率。在复杂的光学系统中,可以通过减少系统中的散射光来提高对比度,例如望远镜,这对天文学十分重要。增透膜能减少暗处双筒望远镜的闪光。

    很多涂层都包括折射率不同的透明的薄膜结构thin film structures with alternating layers of contrasting. 薄膜的厚度决定了其作用的反射光波长。当光线在增透膜上产生二次反射时,会和原反射光发生干涉,从而减弱反射光。而根据能量守恒,光的能量不变。当反射光减少时,透射光便增多。这就是增透膜的原理。选择增透膜时需确定波长,如红外线,可见光以及紫外线。

     没有镀膜的眼镜镜片(上方)比镀上增透模的眼镜镜片反射更多光波。特别注意到镀膜的眼镜镜片的反射带有些许颜色。

    滤光片

    滤光片产品主要按光谱波段、光谱特性、膜层材料、应用特点等方式分类。

    光谱波段:紫外滤光片、可见滤光片、红外滤光片;

    光谱特性:带通滤光片、截止滤光片、分光滤光片、中性密度滤光片、反射滤光片;

    膜层材料:软膜滤光片、硬膜滤光片;

    硬膜滤光片不仅指薄膜硬度方面,更重要的是它的激光损伤阈值,所以它广泛应用于激光系统当中,面软膜滤光片则主要用于生化分析仪当中。

    带通型: 选定波段的光通过,通带以外的光截止。其光学指标主要是中心波长(CWL),半带宽(FWHM)。分为窄带和宽带。比如窄带808滤光片NBF-808。

    短波通型(又叫低波通):短于选定波长的光通过,长于该波长的光截止。 比如红外截止滤光片,IBG-650。

    长波通型(又叫高波通):长于选定波长的光通过,短于该波长的光截止 比如红外透过滤光片,IPG-800。

    滤光片镀膜

    蒸发沉积
    在蒸发沉积时,真空室中的源材料受到加热或电子束轰击而蒸发。蒸气冷凝在光学表面上。在蒸发期间,通过控制加热,真空压力,基板定位和旋转可以制造出具有特定厚度的均匀光学镀膜。 蒸发具有相对温和的性质,会使镀膜变得松散或多孔。 这种松散的镀膜具有吸水性,改变了膜层的有效折射率,将导致性能降低。通过离子束辅助沉积技术可以增强蒸发镀膜,在该过程中,离子束会对准基片表面。这增加了源材料相对光学表面的粘附性,产生更多应力,使得镀膜更致密,更耐久。
    离子束溅射(IBS)
    在离子束溅射(IBS)时,高能电场可以加速离子束。 这种加速度使得离子具有显着的动能。在与源材料撞击时,离子束会将靶材的原子“溅射”出来。 这些被溅射出来的靶材离子(原子受电离区影响变为离子)也具有动能,会在与光学表面接触时产生致密的膜。 IBS是一种的,重复性强的技术。
    等离子体溅射
    等离子体溅射是一系列技术的总称,例如等离子体溅射和磁控管溅射。不管是哪种技术,都包括等离子体的产生。等离子体中的离子经加速射入源材料中,撞击松散的能量源离子,然后溅射到目标光学元件上。 虽然不同类型的等离子体溅射具有其独特的性质和优缺点,不过可以将这些技术集合在一起,因为具有共同的工作原理,差异,相比这种镀膜技术与本文中涉及的其它镀膜技术之间的差异小得多。
    原子层沉积
    与蒸发沉积不同,用于原子层沉积(ALD)的源材料不需要从固体中蒸发出来,而是直接以气体的形式存在。 尽管该技术使用的是气体,真空室中仍然需要很高的温度。 在ALD过程中,气相前驱体通过非重叠式的脉冲进行传递,且脉冲具有自限制性。 这种工艺拥有独特的化学性设计,每个脉冲只粘附一层,并且对光学件表面的几何形状没有特殊要求。 因此这种工艺使得可以高度的对镀层厚度和设计进行控制,但是会降低沉积的速率。
    镀膜工艺
    不同的镀膜沉积技术,具有各自的优缺点。光学可以采用不同的镀膜沉积技术为服务。

    在很小的硅衬底上,出现了薄膜颜色的变化,有时很严重(多种颜色),有时两种颜色,有颜色的梯度,什么原因啊?

    颜色变化是由于薄膜厚度不均匀导致不同程度的光干涉引起的。这种不均匀是purge不充分造成的,或者是precursor通多了。应该考虑一下硅片清洗的干净不干净。机器没有改动的话程序和剂量都是固定的。每次都是在相同的地方出现厚度的差异,感觉像是有一个通多了啊,tdeah这种源你们都是怎么设置的啊,比如温度,pulse和purge时间。都是根据系统得计算的,没有系统图和参数,明显已经出了可估测的范文。

    ALD的一大验收指标就是膜厚均一性(5英寸的Si上)。
    首先膜厚大概有多少,再决定用什么仪器去测量膜厚(多点测量)。
    ALD做的其它薄膜,也出现了局部的不均匀现象比如只有半环状,或者一部分区域有薄膜的现象。
    现代微处理器内的晶体管非常微小,晶体管中的一些关键薄膜层甚至只有几个原子的厚度,光是英文句点的大小就够容纳一百万个晶体管还绰绰有余。ALD 是使这些极细微结构越来越普遍的一种技术。

    ALD 工艺直接在芯片表面堆积材料,一次沉积单层薄膜几分之一的厚度,以尽可能生成最薄、最均匀的薄膜。工艺的自限特性以及共形沉积的相关能力,是其成为微缩与 3D 技术推动因素的基础。自限式表面反应让原子级沉积控制成为可能:薄膜厚度仅取决于执行的反应周期数。表面控制会使薄膜保持极佳的共形性和均匀厚度,这两点是新兴 3D 器件设计的必备特性。

    ar玻璃
    1)可见光透过率最高峰值99%可见光平均透过率超过95%,
    2) 平均反射率低于4%,最低值小于0.5%
    3)色彩更艳丽、对比更强使图像色彩对比更强烈,景物更清晰。
    4)抗紫外线,有效保护眼睛紫外线光谱区透过率大幅降低,可有效阻绝紫外线对眼睛之伤害
    5) 耐高温AR玻璃耐温>500度(一般压克力只能耐温80度)
    6)防刮耐磨性最佳AR玻璃膜层硬度与玻璃相当,大于7H,(一般PC板硬度约为2H至3H)。
    7)可耐各种清洁剂清洗耐酸、碱清洗剂之擦拭,膜层不受损坏。
    8)抗冲击性强3mm厚度玻璃的冲击性能相当于6mm压克力。
    9)保持视角一般压克力在安装后,视角会变小;而AR玻璃装上后,视角不会变小。
    10)外观AR玻璃表面平整度远远优于镀膜压克力,并且尺寸越大,相差越明显。
    11)AR玻璃冷热变形几乎可以省略不计,适用于各类环境;同时,AR玻璃具有琉璃感,外观更漂亮。

    比超白透光率还高的ar玻璃

    普通的白玻透光率一般在82-83%左右。
    超白玻璃透光率一般在89-91%,个别厂家生产的超白玻璃透过率甚至可以达到92%。
    AR玻璃的透不率达到了95%,甚至有的AR玻璃可见光透过率最高峰值达到了99%。

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