Prinsip penerapan teknologi pelapisan optik dijelaskan secara rinci

Prinsip penerapan teknologi pelapisan optik dijelaskan secara rinci

Film optik ada di mana-mana dalam kehidupan kita, dari peralatan presisi dan optik, peralatan tampilan hingga aplikasi film optik dalam kehidupan sehari-hari; Misalnya, kacamata, kamera digital, berbagai peralatan rumah tangga, atau teknologi anti-pemalsuan pada uang kertas semuanya dapat disebut ekstensi teknologi film tipis optik. Tanpa teknologi film tipis optik sebagai dasar untuk pengembangan, fotolistrik modern, komunikasi atau teknologi laser tidak akan dapat membuat kemajuan, yang juga menunjukkan pentingnya penelitian dan pengembangan teknologi film tipis optik. Hari ini kami membawa Anda prinsip penerapan pelapisan optik.

O ne. Definisi film tipis optik

Film tipis optik didefinisikan sebagai: terlibat dalam proses jalur rambat cahaya, melekat pada ketebalan perangkat optik tipis dan film dielektrik seragam pada permukaan lapisan, melalui pantulan lapisan membran medium, melalui tembakan (buku tabungan) dan karakteristik polarisasi, untuk mencapai apa yang kita inginkan dalam satu atau beberapa panjang gelombang cahaya dalam ruang lingkup semua melalui semua refleksi cahaya atau pemisahan polarisasi dan sebagainya pada berbagai bentuk cahaya khusus.

Film optik mengacu pada pembuatan atau pelapisan satu atau lebih film dielektrik atau film logam atau kombinasi dari dua jenis film pada elemen optik atau substrat independen untuk mengubah karakteristik transmisi gelombang cahaya, termasuk transmisi, refleksi, penyerapan, hamburan , perubahan polarisasi dan fase cahaya. Oleh karena itu, melalui desain yang tepat, transmitansi dan reflektifitas permukaan elemen dengan pita gelombang yang berbeda dapat disesuaikan, dan cahaya dengan bidang polarisasi yang berbeda dapat memiliki karakteristik yang berbeda.

Secara umum, metode produksi film optik terutama dibagi menjadi proses produksi kering dan basah. Yang disebut tipe kering berarti bahwa tidak ada cairan yang muncul di seluruh proses pemrosesan. Misalnya, penguapan vakum adalah memanaskan bahan baku padat dengan energi listrik di lingkungan vakum. Setelah sublimasi menjadi gas, ia melekat pada permukaan substrat padat untuk menyelesaikan proses pelapisan. Melihat emas yang digunakan PENGGUNAAN dalam kehidupan sehari-hari, perak atau film kemasan yang memiliki perasaan kualitatif metalik, itu adalah produk yang dibuat dengan cara pelapisan tipe kering. Tetapi dalam pertimbangan produksi praktis, aplikasi lapisan kering kurang dari lapisan basah. Pelapisan basah praktik umum adalah memiliki berbagai komponen fungsional yang dicampur menjadi pelapis cair, pelapisan dengan metode pengolahan yang berbeda pada substrat, dan kemudian membuat pelapisan cairan produk pengeringan kering.

DUA. Prinsip gangguan membran

1. Fluktuasi cahaya

Pada tahun 1860-an, fisikawan Amerika Maxwell mengembangkan teori elektromagnetisme. Dia menunjukkan bahwa cahaya adalah sejenis gelombang elektromagnetik, yang membuat teori gerakan gelombang cukup sempurna.

Dari dualitas gelombang-partikel cahaya, cahaya dan gelombang radio, sinar-x, adalah gelombang elektromagnetik, tetapi frekuensinya berbeda. Hubungan antara panjang gelombang lambda gelombang elektromagnetik, frekuensi u, dan laju propagasi V adalah:

V = λu

Karena gelombang elektromagnetik dari frekuensi yang berbeda berjalan pada kecepatan yang sama dalam ruang hampa, mereka memiliki panjang gelombang yang berbeda dengan frekuensi yang berbeda. Panjang gelombang frekuensi tinggi pendek, panjang gelombang frekuensi rendah panjang. Untuk keperluan perbandingan, gelombang radio, inframerah, sinar tampak, ultraviolet, sinar-X dan sinar gamma dapat diatur menjadi spektrum, yang disebut spektrum elektromagnetik.

Dalam spektrum elektromagnetik, panjang gelombang terpanjang adalah gelombang radio, yang dibagi menjadi gelombang panjang, gelombang menengah, gelombang pendek, gelombang ultrashort dan gelombang mikro, dll. Berikutnya adalah inframerah, tampak, dan ultraviolet, yang secara kolektif dikenal sebagai radiasi cahaya. Dari semua gelombang elektromagnetik, hanya cahaya tampak yang dapat dilihat oleh mata manusia. Cahaya tampak, dengan panjang gelombang berkisar antara 0,76 hingga 0,40 mikron, hanya menghasilkan sebagian kecil dari spektrum elektromagnetik. Sekali lagi, rontgen. Gelombang dengan panjang gelombang terpendek adalah sinar y.

Karena cahaya adalah sejenis gelombang elektromagnetik, ia harus menunjukkan karakteristiknya - interferensi, difraksi, polarisasi, dll.

2. Gangguan membran

Film ini dapat berupa padatan transparan, cair atau lapisan tipis gas yang diapit di antara dua potong kaca. Cahaya datang dipantulkan oleh permukaan atas film untuk mendapatkan berkas cahaya pertama, cahaya yang dibiaskan direfleksikan oleh permukaan bawah film, dan cahaya yang dibiaskan oleh permukaan atas untuk mendapatkan berkas cahaya kedua. Kedua balok berada di sisi yang sama dari film dan dipisahkan oleh getaran insiden yang sama, yang merupakan cahaya yang koheren dan termasuk dalam gangguan amplitudo fraksional. Jika sumber cahaya adalah sumber cahaya yang diperluas (sumber cahaya bidang), interferensi hanya dapat diamati pada daerah tumpang tindih spesifik dari dua balok yang koheren, sehingga merupakan gangguan setempat. Untuk film tipis planar dengan dua permukaan paralel, pinggiran interferensi dilokalkan pada infinity dan diamati pada bidang fokus gambar dengan menggunakan lensa konvergen. Untuk film tipis berbentuk baji, pinggiran gangguan dilokalkan di dekat film tipis.

Telah dibuktikan oleh eksperimen dan teori bahwa hanya ketika dua rangkaian gelombang cahaya memiliki hubungan tertentu dapat dihasilkan gangguan pinggiran, dan hubungan ini disebut kondisi yang koheren. Kondisi koherensi film tipis mencakup tiga titik: frekuensi dua gelombang cahaya adalah sama; Gelombang sinar bergetar ke arah yang sama; Perbedaan fase antara dua gelombang cahaya tetap konstan.

Rumus perbedaan jalur optik gangguan film tipis dengan dua lampu koheren adalah:

Δ = ntcos (α) ± λ / 2

Di mana n adalah indeks bias film; T adalah ketebalan film pada titik kejadian; Alpha adalah sudut pembiasan dalam film; Lambda / 2 adalah perbedaan jalur optik tambahan yang disebabkan oleh pantulan dari dua sinar cahaya yang koheren pada dua antarmuka yang berbeda, satu cahaya padat ke cahaya padat, yang lain cahaya padat ke cahaya padat. Prinsip interferensi film tipis banyak digunakan dalam inspeksi permukaan optik, pengukuran presisi sudut kecil atau linieritas, persiapan film anti-pantulan dan filter interferensi, dll.

Cahaya adalah keadaan gerak cahaya dari atom atau molekul yang mengubah radiasi, setiap cahaya dari atom atau molekul setiap kali, hanya satu kolom pendek, durasi sekitar 1 miliar detik untuk sumber cahaya dua independen, mengganggu tiga kondisi, khususnya, fase yang sama atau fase konstan kondisi ini, tidak mudah dipenuhi, sehingga dua sumber cahaya umum independen tidak dapat membentuk sumber cahaya yang koheren. Selain itu, bahkan cahaya dari bagian yang berbeda dari sumber yang sama, karena mereka berasal dari atom atau molekul yang berbeda, biasanya tidak mengganggu.

Tiga. Klasifikasi karakteristik film optik

Perangkat film tipis optik utama termasuk film refleksi, film anti-refleksi, film polarisasi, filter interferensi dan spektroskopi, dll. Mereka telah banyak digunakan dalam perekonomian nasional dan konstruksi pertahanan nasional, dan telah mendapat perhatian lebih dan lebih oleh ilmu pengetahuan dan teknologi pekerja. Misalnya, kehilangan fluks cahaya lensa optik kompleks dapat dikurangi sepuluh kali dengan menggunakan film anti-pantulan. Daya keluaran laser dapat dikalikan dengan rasio film reflektor yang tinggi. Efisiensi dan stabilitas sel silikon dapat ditingkatkan dengan menggunakan film optik.

Model film optik yang paling sederhana adalah film dielektrik yang halus, isotropik, seragam. Dalam hal ini, sifat optik dari film optik dapat dipelajari dengan teori interferensi cahaya. Ketika gelombang bidang cahaya monokromatik terjadi pada film optik, beberapa refleksi dan pembiasan terjadi pada dua permukaannya. Arah cahaya yang dipantulkan dan cahaya yang dibiaskan diberikan oleh hukum pantulan dan hukum pembiasan, dan amplitudo cahaya yang dipantulkan fotosintesis ditentukan oleh rumus Fresnel.

Film optik dapat diklasifikasikan ke dalam film reflektif, film anti-refleksi / film anti-refleksi, filter, film polarizer / polarizer, film kompensasi / pelat perbedaan fase, film pelurusan, film difusi / film, film brightening / film prisma / film kondensor, film peneduh / perekat hitam dan putih, dll. Turunan terkait termasuk film pelindung tingkat optik, kaca film, dll.

Film optik ditandai oleh permukaan yang halus dan pembagian geometris dari antarmuka antara lapisan film. Indeks bias film dapat melompat pada antarmuka, tetapi kontinu dalam film. Ini bisa berupa media transparan atau media penyerap; Itu bisa seragam dalam arah normal, atau bisa tidak seragam dalam arah normal. Aplikasi praktis film ini jauh lebih kompleks daripada film ideal. Ini karena: selama persiapan, sifat optik dan fisik film menyimpang dari bahan curah, dan permukaan dan antarmuka kasar, yang mengarah pada pantulan sinar yang difusi; Antarmuka difusi dibentuk oleh permeasi timbal balik antar lapisan film. Karena pertumbuhan, struktur dan tekanan film, anisotropi film terbentuk. Membran memiliki efek waktu yang kompleks.

Film reflektif secara umum dapat dibagi menjadi dua kategori, satu adalah film reflektif logam, satu adalah semua film reflektif dielektrik. Selain itu, ada film reflektif dielektrik logam yang menggabungkan keduanya untuk meningkatkan reflektifitas permukaan optik.

Secara umum, logam memiliki koefisien kepunahan yang lebih tinggi. Ketika sinar cahaya datang ke permukaan logam dari udara, amplitudo cahaya yang masuk ke logam meluruh dengan cepat, sehingga energi cahaya yang masuk ke interior logam berkurang secara bersamaan, sementara energi cahaya yang dipantulkan meningkat. Semakin besar koefisien kepunahan, semakin cepat amplitudo cahaya membusuk, dan semakin sedikit energi cahaya yang masuk ke logam, semakin tinggi reflektivitasnya. Orang selalu memilih logam dengan koefisien kepunahan yang tinggi dan properti optik yang stabil sebagai bahan film logam. Di wilayah ultraviolet yang biasa digunakan bahan tipis logam adalah aluminium, di wilayah terlihat biasa digunakan aluminium dan perak, di wilayah inframerah biasa digunakan emas, perak dan tembaga, selain itu kromium dan platinum juga sering membuat beberapa bahan membran film khusus. Karena aluminium, perak, tembaga, dan bahan lainnya di udara mudah teroksidasi dan mengurangi kinerja, sehingga film dielektrik harus dilindungi. Bahan film pelindung yang biasa digunakan adalah silikon oksida, magnesium fluorida, silikon dioksida, aluminium oksida, dll.

Keuntungan dari film reflektif logam adalah proses persiapan sederhana dan rentang panjang gelombang yang luas. Kekurangannya adalah bahwa kerugian cahaya besar, reflektifitasnya tidak bisa sangat tinggi. Untuk lebih meningkatkan reflektifitas film refleksi logam, kita dapat menambahkan beberapa lapisan lapisan dielektrik dengan ketebalan tertentu di bagian luar film untuk membentuk film refleksi dielektrik logam. Perlu ditunjukkan bahwa film emisi dielektrik logam meningkatkan reflektifitas panjang gelombang tertentu (atau wilayah gelombang tertentu), tetapi menghancurkan karakteristik pantulan netral film logam.

IKS PVD ， mesin pelapis optik, OPT-2700, lebih jelasnya, hubungi: iks.pvd@foxmail.com