Značilno načelo in klasifikacija optičnih tankih filmov

Z razvojem znanosti in tehnologije ter ekonomske globalizacije so današnji ljudje vstopili v družbo znanja in informacijsko družbo. In z razvojem "Made in China" je optična proizvodnja v vzponu v deželi celinske Kitajske, njen razvoj pa je izredno hiter. Kitajska optična proizvodnja je začela igrati pomembno vlogo na mednarodnem gospodarskem prizorišču, proizvodnja optičnega stekla in optičnih delov na Kitajskem pa se je skoraj uvrstila na prvo mesto. Optična folija je ena ali več plasti filma, ki se na površini optičnih delov plazirajo s spreminjanjem površinskih značilnosti optičnih delov. To je lahko kovinski film, dielektrični film ali kombinacija teh dveh vrst filmov. Optični tanki film je nepogrešljiv del vseh vrst napredne fotoelektrične tehnologije. Ne more samo izboljšati zmogljivosti sistema, ampak je tudi nujno sredstvo za doseganje načrtovalnega cilja, področja uporabe optičnega tankega filma in vseh vidikov optičnega sistema, vključno z laserskim sistemom, optično komunikacijo, optičnim zaslonom, optičnim shranjevanjem itd. glavne optične tankoslojne naprave vključujejo odsevni film, antirefleksni film, polarizacijski film, moteči filter in spektroskop itd. Široko so jih uporabljali v gospodarstvu in obrambi države ter pridobivali vedno več pozornosti znanstvenih in tehničnih delavcev.
Trenutno obstaja več kot 60 vrst običajnih sort optičnih materialov za prevleko, njihove sorte in funkcije uporabe pa se še vedno nenehno razvijajo. V zadnjih letih se je razvil v sistem kovinskih folij, ko je debelina zlata, srebra, bakra in aluminija 7 ~ Pri 20um, njegova prehodnost na vidno svetlobo 50%, medtem ko je infrardeča svetloba manjša od 10%. Ta vrsta tankega filma se uspešno uporablja na plošči vesoljskega plovila Apollo, da odda del vidne svetlobe, skoraj vsa infrardeča svetloba pa se odraža za termično krmiljenje. Naslednji članek v glavnem predstavlja značilno načelo in klasifikacijo optičnih tankih filmov.
I. Opredelitev optičnega filma
Optični film je nekakšen material optičnega medija, ki je sestavljen iz tankoplastnega medija in skozi vmesnik širi svetlobni žarek. Uporaba optičnega filma se je začela v tridesetih letih 20. S. Optični film se pogosto uporablja na področju optike in fotoelektronske tehnologije, izdelave različnih optičnih instrumentov. Pripravljalni trak zahteva visoke in fine dele.
Opredelitev optičnega filma je: tanka in enakomerna dielektrična plast filma, pritrjena na površino optične naprave v procesu širjenja svetlobe, odsev, penetracija (zlaganje) pri prehodu skozi slojevito plast dielektričnega filma), kot so emisije in polarizacijo, da dosežemo posebne oblike svetlobe, ki jih želimo v enem ali več pasov valov, kot je vsa svetloba, ki prehaja skozi, ali ves odboj svetlobe ali polarizacijsko ločevanje.
Optični film je povsod v našem življenju, od natančnosti in optične opreme, prikazovalne opreme do uporabe optičnih folij v vsakdanjem življenju; na primer očala, digitalni fotoaparati, vse vrste gospodinjskih aparatov, ki se nosijo v običajnih časih, ali tehnologija proti ponarejanju na bankovcih lahko imenujemo razširitev uporabe tehnologije optičnih filmov. Brez optične tankoslojne tehnologije kot osnove razvoja sodobne fotoelektrične, komunikacijske ali laserske tehnologije ne bodo dosegle napredka, kar kaže tudi na pomen raziskav in razvoja tehnologije optičnih tankih filmov.
Optični film se nanaša na prevleko ali prevleko ene ali več plasti dielektrične folije ali kovinske folije ali kombinacijo teh dveh vrst folij na optičnih elementih ali neodvisnih podlagah za spreminjanje prenosnih lastnosti svetlobnih valov, vključno s prenosom, odbojem, absorpcijo , sipanje, polarizacija in fazna sprememba svetlobe. Zato lahko s pravilno zasnovo prilagodimo prepustnost in odbojnost površine elementov v različnih pasovih valov, svetloba v različnih polarizacijskih ravninah pa ima lahko tudi različne značilnosti.
Na splošno so načini proizvodnje optičnih tankih folij v glavnem razdeljeni na suhi in mokri postopek. Tako imenovani suhi tip pomeni, da se v celotnem postopku obdelave ne pojavi nobena tekočina. Vakuumsko izhlapevanje je na primer segrevanje trdnih surovin z električno energijo v vakuumskem okolju, po sublimaciji v plin pa je pritrjeno na površino trdnega osnovnega materiala za dokončanje postopka nanašanja. Zlati, srebrni ali kovinski embalažni film za okras, ki ga vidimo v vsakdanjem življenju, je izdelek izdelan s suhim premazom. Glede na dejansko masovno proizvodnjo pa je obseg uporabe suhega premaza manjši od obsega mokrega premaza. Splošna metoda vlažne prevleke je, da sestavne dele z različnimi funkcijami premešamo v tekoči premaz in jih nanesemo na osnovni material v različnih metodah obdelave, nato pa osušimo in strdimo tekoči premaz, da izdelek naredimo.
II. Načelo motenj tankega filma
1. Nihanje svetlobe
V 1860-ih je ameriški fizik Maxwell razvil elektromagnetno teorijo in opozoril, da je svetloba neke vrste elektromagnetno valovanje, zaradi česar se teorija valov razvija na popolno raven.
Glede na Bo Li dvojnost svetlobe je svetloba enaka radijskim valovom, rentgenom,? Žarki so elektromagnetni valovi, vendar so njihove frekvence različne. Razmerje med valovno dolžino λ, frekvenco u in hitrostjo širjenja V elektromagnetnega valovanja je naslednje:
V = λ u
Ker je hitrost širjenja elektromagnetnih valov različnih frekvenc v vakuumu v Nemčiji enaka, je tudi valovna dolžina elektromagnetnih valov z različnimi frekvencami različna. Valovna dolžina z visoko frekvenco je kratka, medtem ko je valovna dolžina z nizko frekvenco dolga. Za lažjo primerjavo glede na radijske valove, infrardeči žarek, vidno svetlobo, ultravijolični žarek, rentgen in? Valovno dolžino (ali frekvenco) žarkov itd. Razporedimo v spekter v zaporedju, ki se imenuje elektromagnetni spekter.
V elektromagnetnem spektru imajo radijski valovi najdaljšo valovno dolžino, ki jih lahko razdelimo na dolge valove, srednje valove, kratke valove, ultraskotne valove, mikrovalovne pečice in tako naprej. Drugi je infrardeči žarek, vidni in ultravijolični žarek, ki ga skupaj imenujemo svetlobno sevanje. Med vsemi elektromagnetnimi valovi človeške oči vidijo le vidno svetlobo. Valovna dolžina vidne svetlobe je od 0,76 do 0,40 mikrona, kar predstavlja le majhen del elektromagnetnega spektra. Drugi je rentgenski. Elektromagnetno valovanje z najkrajšo valovno dolžino je y Ray.
Ker je svetloba nekakšen elektromagnetni val, bi morala pokazati svoje značilnosti v procesu širjenja-interference, difrakcije, polarizacije in drugih pojavov.
2. Tanek filmski poseg
Film je lahko prozorna trdna, tekoča ali tanka plast plina, ki jo vleče dva kozarec. Prvi žarek svetlobe se odraža z zgornjo površino filma, prelomljeno svetlobo odbija spodnja površina filma, drugi žarek pa z zgornjo površino. Oba žarka sta na isti strani filma, ločena od iste incidentne vibracije, je koherentna svetloba in spada v amplitudno interferenco. Če je vir svetlobe razširjen vir svetlobe (površinski vir svetlobe), lahko motnje opazimo le na določenem območju prekrivanja dvofaznih suhih žarkov, zato spada med lokalizirane motnje. Za ravninske filme, katerih dve površini sta medsebojno vzporedni, je interferenčna obrobje postavljena v neskončnost, ki jo običajno opazujemo v goriščni ravnini slike s pomočjo konvergentne leče; za klinasto oblikovane filme je lokalizacija obrobnih obrob blizu filma.
Tako poskusi kot teorije so dokazali, da lahko le, ko imata dva stolpca svetlobnih valov določeno razmerje, nastanejo motnje. Te odnose imenujemo skladni pogoji. Suhi pogoji tankega filma vključujejo tri točke: frekvenca dveh svetlobnih valov je enaka; smer vibracij obeh svetlobnih valov je enaka; fazna razlika med obema svetlobnima valoma ostaja konstantna.
Formula razlike optične poti dvofazne suhe svetlobe, ki jo moti tanek film, je:
δ = ntcos (α) ± λ / 2
V formuli je n indeks loma filma; t je debelina filma na mestu vdiranja; α je kot loma v filmu; λ / 2 je zato, ker sta dva snopa koherentne svetlobe na dveh vmesnikih z različnimi lastnostmi (eden je medij optične gostote do medija optične gostote, drugi je medij optične gostote do optičnega gostote), dodatna razlika v optični poti, ki jo povzroča zgornji odboj. Načelo motenj tankega filma se pogosto uporablja pri pregledu optične površine, natančnem merjenju drobnega kota ali linearnosti, pripravi protirefleksne folije in interferenčnega filtra itd.
Svetloba seva s spremembo stanja gibanja prvotnega atoma ali molekule v svetlobnem viru. Svetlobni val, ki ga oddaja vsak atom ali molekula, je le kratek stolpec, traja približno milijardo sekund. Za dva neodvisna svetlobna vira ni težko izpolniti treh pogojev motenj, kot sta enaka ali konstantna fazna razlika na posebnih trgih, zato dva neodvisna splošna svetlobna vira ne morejo tvoriti skladnega svetlobnega vira. Poleg tega tudi svetloba, ki jo oddajajo različni deli istega svetlobnega vira, na splošno ne bo motila, ker jih oddajajo različni atomi ali molekule.
3. Karakteristična razvrstitev optičnega filma
Glavne optične tankoslojne naprave vključujejo odsevni film, antirefleksni film, polarizacijski film, moteči filter, spektroskop in tako naprej, ki se široko uporabljajo v nacionalnem gospodarstvu in gradbeni obrambni konstrukciji, zato je pridobival vse več pozornosti znanstvenih in tehničnih delavcev. Na primer, uporaba antirefleksne folije lahko za desetkrat zmanjša izgubo svetlobnega toka kompleksne optične leče; uporaba zrcalnega zrcala z visoko odbojnim filmom lahko podvoji izhodno moč laserja; Uporaba optičnega tankega filma lahko izboljša učinkovitost in stabilnost silikonske baterije.
Najpreprostejši model optičnega filma je enakomerna plast dielektričnega filma z gladko površino in izotropno površino. V tem primeru lahko optične lastnosti optičnih tankih filmov preučimo s pomočjo interferenčne teorije svetlobe. Ko na optični film pade ravninski val monokromatske svetlobe, se bo na njegovih dveh površinah večkrat odbijalo in lomilo. Smeri odbijajoče in lomljene svetlobe so podani z zakonom odboja in loma, amplituda odbojne svetlobe je določena s formulo Fresnel.
Optične filme lahko razdelimo na: odsevni film, antirefleksni film / antirefleksni film, filter, polarizer / polarizer film, kompenzacijski film / fazno razliko ploščo, poravnava folije, difuzijski film / film, svetleč film / prizmatični objektiv / kondenzator, senčenje filma / črn in belo lepilo itd. Povezani izvedeni finančni instrumenti vključujejo optično zaščitno folijo, okensko folijo itd.
Značilnosti optičnega filma so: površina je gladka, vmesnik med filmskimi plastmi pa predstavlja geometrijsko segmentacijo; indeks loma filmske plasti lahko skoči na vmesnik, vendar je v filmski plasti neprekinjen; lahko je transparenten medij, lahko je tudi absorpcijski medij; lahko je normalno enotna ali normalno neenakomerna. Aplicirani film je veliko bolj zapleten kot idealen film. To je zato, ker: med pripravo optične in fizikalne lastnosti filma odstopajo od materiala v razsutem stanju, površina in vmesnik pa sta hrapavi, kar vodi k razpršenemu odboju svetlobnega žarka; medsebojna penetracija med filmskimi plastmi tvori difuzijski vmesnik; zaradi rasti, strukture, napetosti in drugih razlogov filmske plasti nastajajo vse vrste heterogenosti filma; filmski sloj ima zapleten časovni učinek.
Odsevni film lahko na splošno razdelimo na dve vrsti, eden je kovinski odsevni film, drugi pa vse dielektrični odsevni film. Poleg tega obstaja kovinska dielektrična odsevna folija, ki združuje oba, katerih funkcija je povečati odbojnost optične površine.
Na splošno imajo kovine razmeroma velik koeficient izumiranja. Ko svetlobni žarek na kovinsko površino pade iz zraka, se amplituda svetlobe, ki vstopi v kovino, hitro razpade, zaradi česar se svetlobna energija, ki vstopi v kovino, ustrezno zmanjša, hkrati pa se poveča odbite svetlobe. Višji kot je koeficient iztrebljenosti, hitreje razpade amplituda svetlobe. Manj svetlobne energije vstopi v kovino, večja je odbojnost. Ljudje vedno izberejo kovine z velikim koeficientom izumiranja in stabilnimi optičnimi lastnostmi kot materiali iz kovinskih filmov. Kovinski tanek material, ki se običajno uporablja v ultravijoličnem območju, je aluminij, aluminij in srebro se običajno uporabljata na vidnem območju, zlato, srebro in baker pa se pogosto uporabljajo v infrardečem območju. Poleg tega se krom in platina pogosto uporabljata kot membranski materiali za nekatere posebne filme. Ker je aluminij, srebro, baker in drugi materiali na zraku enostavno oksidirati in zmanjšati njihovo učinkovitost, jih je treba zaščititi z električno dielektrično membrano. Pogosto uporabljeni materiali zaščitnih filmov vključujejo silicijev oksid, magnezijev fluorid, silicijev dioksid, aluminijev oksid itd.
Prednost kovinskega odsevnega filma je, da je postopek priprave preprost in obseg delovne valovne dolžine širok; pomanjkljivost je, da so izgube svetlobe velike in odbojnost ne more biti zelo velika. Da bi še izboljšali odbojnost kovinskega odsevnega filma, lahko na zunanji strani filma nalepimo več plasti dielektrične plasti z določeno debelino, da tvorimo kovinsko dielektrično odbojno folijo. Treba je poudariti, da kovinski dielektrični film poveča odbojnost določene valovne dolžine (ali določenega območja valov), vendar uniči značilnost nevtralnega odboja kovinske folije.