Характерний принцип та класифікація оптичних тонких плівок

З розвитком науки і техніки та економічної глобалізації сьогоднішні люди увійшли в суспільство економіки знань та інформаційне суспільство. І з розвитком "Зроблено в Китаї" оптичне виробництво перебуває у висхідному краї материкового Китаю, і його розвиток стає надзвичайно швидким. Китайське оптичне виробництво почало відігравати важливу роль на міжнародній економічній арені, а виробництво оптичного скла та оптичних деталей у Китаї майже посіло перше місце. Оптична плівка - це один або декілька шарів плівки, нанесених на поверхню оптичних деталей шляхом зміни поверхневих характеристик оптичних деталей. Це може бути металева плівка, діелектрична плівка або комбінація цих двох видів плівок. Оптична тонка плівка - невід'ємна складова всіх видів передових фотоелектричних технологій. Це може не тільки покращити продуктивність системи, але також є необхідним засобом для досягнення мети проектування, області застосування оптичної тонкої плівки та всіх аспектів оптичної системи, включаючи лазерну систему, оптичний зв’язок, оптичний дисплей, оптичне зберігання тощо, Основні оптичні пристрої тонкої плівки включають світловідбиваючу плівку, антивідбиваючу плівку, поляризаційну плівку, інтерференційний фільтр та спектроскоп тощо. Вони широко використовуються в національній економіці та будівництві національної оборони та отримують все більшу увагу з боку наукових та технічних працівників.
В даний час існує понад 60 видів поширених різновидів матеріалів для оптичного покриття, їх різновиди та функції застосування все ще постійно розвиваються. В останні роки він перетворився на металеву плівкову систему, коли товщина золота, срібла, міді та алюмінію становить 7 ~ При 20um, його коефіцієнт пропускання до видимого світла становить 50%, а інфрачервоного світла - менше 10%. Цей вид тонкої плівки успішно застосовується на панелі космічних кораблів Apollo для передачі частини видимого світла, і майже все інфрачервоне світло відбивається для теплового контролю. Наступна стаття вводить головним чином характерний принцип та класифікацію оптичних тонких плівок.
I. Визначення оптичної плівки
Оптична плівка - це різновид оптичного середовища, який складається з тонкого шаруватого середовища та поширює промінь світла через інтерфейс. Застосування оптичної плівки почалося в 1930-х рр. С. Оптична плівка широко застосовується в галузі оптики та фотоелектронних технологій, виготовляючи різні оптичні прилади. Підготовча смужка вимагає високих і тонких деталей.
Визначенням оптичної плівки є: тонкий і рівний діелектричний шар плівки, прикріплений до поверхні оптичного пристрою в процесі шляху поширення світла, відбиття, проникнення (складання) при проходженні через шаруватий шар діелектричної плівки) такі характеристики, як емісія і поляризацію, щоб досягти особливих форм світла, яких ми хочемо в одній або декількох хвильових смугах, таких як все світло, що проходить крізь все, або все відбиття світла або поляризаційне розділення.
Оптична плівка є скрізь у нашому житті, від точного та оптичного обладнання, дисплейного обладнання до застосування оптичної плівки у повсякденному житті; наприклад, окуляри, цифрові фотоапарати, всі види побутової техніки, що носяться у звичайний час, або технологію боротьби з підробкою банкнот можна назвати розширенням застосування технології оптичної плівки. Без оптичної тонкоплівкової технології як основи розробки сучасні фотоелектричні, комунікаційні або лазерні технології не досягнуть прогресу, що також свідчить про важливість дослідження та розробки оптичної тонкоплівкової технології.
Оптична плівка відноситься до покриття або покриття одного або декількох шарів діелектричної плівки або металевої плівки або поєднання цих двох видів плівок на оптичних елементах або незалежних підкладках для зміни характеристик передачі світлових хвиль, включаючи пропускання, відбиття, поглинання , розсіювання, поляризація та зміна фази світла. Тому завдяки правильній конструкції можна провести регулювання проникності та відбивної здатності поверхні елементів у різних діапазонах хвиль, а світло в різних поляризаційних площинах також може мати різні характеристики.
Взагалі кажучи, способи виробництва оптичних тонких плівок в основному поділяються на сухий і вологий. Так званий сухий тип означає, що в усьому процесі обробки не з’являється рідина. Наприклад, вакуумне випаровування - це нагрівання твердої сировини електричною енергією у вакуумному середовищі, після сублімації в газ її приєднують до поверхні твердого основного матеріалу для завершення процесу нанесення покриття. Золота, срібна або металева упаковочна плівка для прикрас, що спостерігається в повсякденному житті, - це виріб, виготовлений сухим покриттям. Однак, враховуючи фактичне масове виробництво, діапазон застосування сухого покриття менший, ніж у вологого покриття. Загальний метод мокрого покриття полягає в змішуванні компонентів з різними функціями в рідке покриття і нанесення їх на основний матеріал різними способами обробки, потім сухе і твердне рідке покриття для отримання продукту.
II. Принцип тонкої плівкової інтерференції
1. Коливання світла
У 1860-х роках американський фізик Максвелл розробив електромагнітну теорію, вказавши, що світло є різновидом електромагнітної хвилі, завдяки чому теорія хвиль розвивається до ідеального рівня.
Відповідно до Бо Лі подвійності світла, світло таке саме, як радіохвилі, рентгенівські промені,? Промені - це електромагнітні хвилі, але частоти їх різні. Співвідношення між довжиною хвилі λ, частотою u та швидкістю поширення V електромагнітної хвилі таке:
V = λ u
Оскільки швидкість поширення електромагнітних хвиль різних частот у вакуумі в Німеччині однакова, довжина хвилі електромагнітних хвиль з різними частотами також різна. Довжина хвилі з високою частотою коротка, тоді як довжина хвилі з низькою частотою - довга. Для зручності порівняння, згідно радіохвилі, інфрачервоного променя, видимого світла, ультрафіолетового, рентгенівського та? Довжина хвилі (або частота) променів тощо упорядковує їх у спектр у послідовності, який називається електромагнітним спектром.
В електромагнітному спектрі радіохвилі мають найдовшу довжину хвилі, яку можна розділити на довгу хвилю, середню хвилю, коротку хвилю, ультракоротку хвилю, мікрохвильову піч тощо. Другий - інфрачервоний, видимий і ультрафіолетовий промінь, який у сукупності називають світловим випромінюванням. Серед усіх електромагнітних хвиль людські очі можуть бачити лише видиме світло. Довжина хвилі видимого світла становить приблизно від 0,76 до 0,40 мкм, що складає лише невелику частину електромагнітного спектру. Другий - рентген. Електромагнітна хвиля з найменшою довжиною хвилі - y Ray.
Оскільки світло є різновидом електромагнітної хвилі, воно повинно показувати його характеристики в процесі поширення-інтерференції, дифракції, поляризації та інших явищ.
2. Тонка плівка
Плівка може бути прозорим твердим, рідким або тонким шаром газу, затиснутим двома склянками. Перший промінь світла відбивається верхньою поверхнею плівки, заломлене світло відбивається нижньою поверхнею плівки, а другий промінь відбивається верхньою поверхнею. Два промені знаходяться на одній стороні плівки, відокремлені від тієї ж падаючої вібрації, вона є когерентним світлом і належить до амплітудної інтерференції. Якщо джерело світла є розширеним джерелом світла (поверхневе джерело світла), перешкоди можуть спостерігатися лише у певній області перекриття двофазних сухих променів, тому воно належить до локалізованих перешкод. Для площинних плівок, дві поверхні яких паралельні одна одній, інтерференційна бахрома розташована в нескінченності, що зазвичай спостерігається у фокальній площині зображення за допомогою збіжної лінзи; для клиноподібних плівок локалізація бахроми перешкод знаходиться поблизу плівки.
Як експерименти, так і теорії довели, що лише тоді, коли два стовпчики світлових хвиль мають певний взаємозв'язок, можуть створюватися смуги перешкод. Ці відносини називають когерентними умовами. Сухі умови тонкої плівки включають три точки: частота двох світлових хвиль однакова; напрям вібрації двох світлових хвиль однаковий; різниця фаз між двома світловими хвилями залишається постійною.
Формула різниці оптичних шляхів двофазного сухого світла, що впливає на тонку плівку:
δ = ntcos (α) ± λ / 2
У формулі n - показник заломлення плівки; t - товщина плівки в точці падання; α - кут заломлення у плівці; λ / 2 полягає в тому, що два пучка когерентного світла знаходяться на двох інтерфейсах з різними властивостями (один - середовище оптичної щільності до середовища оптичної щільності, інший - середовище оптичної щільності до середовища оптичної щільності), додаткова різниця оптичного шляху, викликана верхнім відбиттям. Принцип тонкої плівкової інтерференції широко застосовується при обстеженні оптичної поверхні, точному вимірюванні крихітного кута або лінійності, підготовці антивідбивної плівки та інтерференційного фільтра тощо.
Світло випромінюється зміною стану руху вихідного атома або молекули у джерелі світла. Світлова хвиля, що випромінюється кожним атомом або молекулою, - лише коротка колонка, тривалість - близько 1 мільярда секунд. Для двох незалежних джерел світла нелегко виконати три умови перешкод, такі як однакова фаза або постійна різниця фаз на спеціальних ринках, тому два незалежні загальні джерела світла не можуть утворювати когерентне джерело світла. Більше того, навіть світло, що випромінюється різними частинами одного і того ж джерела світла, взагалі не буде перешкоджати, оскільки вони випромінюються різними атомами чи молекулами.
3. Характерна класифікація оптичної плівки
Основні оптичні пристрої тонкої плівки включають світловідбиваючу плівку, антивідбиваючу плівку, поляризаційну плівку, інтерференційний фільтр, спектроскоп тощо, які широко використовуються в національній економіці та національному оборонному будівництві, вони завойовують все більшу увагу з боку науково-технічних працівників. Наприклад, використання протиотражаючої плівки може зменшити втрату потоку світла складної оптичної лінзи в десять разів; використання дзеркала з високим коефіцієнтом відбиття може вдвічі перевищити вихідну потужність лазера; використання оптичної тонкої плівки може підвищити ефективність та стабільність кремнієвого акумулятора.
Найпростіша модель оптичної плівки - це рівномірний діелектричний шар плівки з гладкою поверхнею і ізотропною поверхнею. У цьому випадку оптичні властивості оптичних тонких плівок можна вивчити за допомогою інтерференційної теорії світла. Коли плоска хвиля монохроматичного світла падає на оптичну плівку, вона буде відбиватися і заломлюватися кілька разів на двох її поверхнях. Напрямки відбитого світла та заломленого світла задаються законом відбиття та заломлення, амплітуда відбитого світла визначається формулою Френеля.
Оптичні плівки можна розділити: світловідбиваюча плівка, антивідбивна плівка / антивідбивна плівка, фільтр, поляризатор / поляризаційна плівка, компенсаційна плівка / різниця фаз, вирівнювальна плівка, дифузійна плівка / плівка, яскрава плівка / призматична лінза / конденсатор, затінювальна плівка / чорна та білий клей тощо. Похідні похідні включають оптичну захисну плівку, віконну плівку тощо.
Характеристиками оптичної плівки є: поверхня гладка, а інтерфейс між шарами плівки представляє геометричну сегментацію; показник заломлення шару плівки може стрибати по інтерфейсу, але він є безперервним у шарі плівки; він може бути прозорим середовищем, він також може бути середовищем поглинання; він може бути нормальним рівномірним або нормально нерівним. Нанесена плівка набагато складніше, ніж ідеальна плівка. Це тому, що: під час підготовки оптичні та фізичні властивості плівки відхиляються від сипучого матеріалу, а поверхня та інтерфейс шорсткі, що призводить до дифузного відбиття променя світла; взаємне проникнення між шарами плівки утворює дифузійний інтерфейс; через зростання, структуру, напругу та інші причини плівкового шару утворюються всілякі неоднорідності плівки; плівковий шар має складний часовий ефект.
Світловідбиваючу плівку, як правило, можна розділити на два типи: одна - металовідбивна плівка, а інша - всеелектрична відбивна плівка. Крім того, існує металева діелектрична світловідбиваюча плівка, що поєднує дві, функцією яких є підвищення відбивної здатності оптичної поверхні.
Як правило, метали мають відносно великий коефіцієнт вимирання. Коли світловий промінь падає на металеву поверхню з повітря, амплітуда світла, що надходить до металу, швидко згасає, через що енергія світла, що надходить у метал, відповідно зменшується, а енергія відбитого світла збільшується. Чим більший коефіцієнт згасання, тим швидше згасає амплітуда світла. Чим менше енергії світла потрапляє в метал, тим вище коефіцієнт відбиття. Люди завжди вибирають метали з великим коефіцієнтом згасання та стабільними оптичними властивостями як металеві плівкові матеріали. Металевий тонкий матеріал, який зазвичай використовується в ультрафіолетовій області, - це алюміній, алюміній та срібло зазвичай використовуються у видимій області, а золото, срібло та мідь зазвичай використовуються в інфрачервоній області. Крім того, хром і платина також часто використовуються як мембранні матеріали для деяких спеціальних плівок. Оскільки алюміній, срібло, мідь та інші матеріали легко окислюються на повітрі і знижують їх продуктивність, вони повинні бути захищені електричною діелектричною мембраною. Зазвичай захисні плівкові матеріали включають оксид кремнію, фторид магнію, діоксид кремнію, оксид алюмінію тощо.
Перевага металовідбивної плівки полягає в тому, що процес підготовки простий і діапазон робочої довжини хвилі широкий; недоліком є те, що втрати світла великі і коефіцієнт відбиття не може бути дуже високим. Для подальшого поліпшення відбивної здатності металовідбивної плівки на зовнішній стороні плівки можна нанести кілька шарів діелектричного шару з певною товщиною, щоб утворити металеву діелектричну відбиваючу плівку. Слід зазначити, що металева діелектрична плівка збільшує відбивальну здатність певної довжини хвилі (або певної області хвилі), але руйнує характеристику нейтрального відбиття металевої плівки.