薄膜光学与镀膜技术(最新课件)
合集下载
相关主题
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
No Image
2020-11-19
应力测试
• 利用悬臂法作弯曲测试 • 利用干涉仪相位移法测量
2020-11-19
15
光学薄膜制作 物理气相沉积（PVD）
热蒸发蒸镀法 电浆溅镀法 离子束溅镀法
• 热电阻加热、电子枪蒸镀、雷射蒸 镀、弧光放电等
• 平面二极溅镀、射频溅镀、磁控溅 镀等
• 蒸镀和溅镀的结合，有离子束溅镀、 离子束助镀等
2020-11-19
16
光学薄膜制作
热电阻加热
特点： ➢ 结构简单、成本低廉、操作方便； ➢ 电阻片加热温度有限，高熔点的
11
光学薄膜应用 带通滤光片 指某波段域内透射率很高而其两旁透射率甚低的滤光片 典型结构：Fabry-Perot型滤光片
No Image
实际应用：光纤通讯行业，数码，投影仪等 2020-11-19
Transmittance%
No Image
12
光学薄膜应用
光
学
薄
膜
的 类 型 与 符
No
号
Image
实现光束的调整或再分配
• 分光镜 • 分色镜
通过波长的选择性透过提高 系统信噪比
• 截止滤光片 • 带通滤光片
2020-11-19
7
光学薄膜应用 高反射镜 只取反射光，尽量减少透射光
金属膜反射镜
金属有高的反射率， 吸收值大 常用银金铝
反光镜，梳妆镜
2020-11-19
介电质膜高反射镜
吸收值小，有极高 的反射率
偏振光 分光镜
No Image
中性分光镜
No Image
S
双色分光镜原 理图
No
P
Image 偏振分光镜原理图
10
光学薄膜应用
截Βιβλιοθήκη Baidu滤光片
在某波段不透光而相邻的另一波段有很高的透射率的一种光学器件
长波通滤光片
短波通滤光片
No Image
No Image
实际应用：冷光镜、彩色分光膜等
2020-11-19
Q：薄膜有什么特点？ 光学薄膜由光的干涉作用达到效果 Q：那么要薄到什么程度呢？ 当光在膜层中的干涉现象可被侦测到时，我们认为这层膜是薄的
2020-11-19
5
光学薄膜原理
生
活
中 的 光 学 薄
No
膜
Image
2020-11-19
6
光学薄膜应用 光学薄膜在光学系统中的作用
提高光学效率 减少杂光
• 高反射镜 • 减反射镜
高功率雷射镜 高锐度反射镜
8
光学薄膜应用
减反射镜
减少光学元器件表面的反射光，提高透射光 减反膜的作用
减反膜的应用
• 增加光学系 统透过率
• 减少杂散光 • 提高象质
• 日常生活中运用最 为广泛如眼镜显示 器屏幕等等
2020-11-19
9
光学薄膜应用 分光镜
中性 分光镜
双色 分光镜
2020-11-19
氧化
No Image
2020-11-19
18
光学薄膜制作
磁控溅镀
特点： ➢ 利用磁场作用，提高溅镀速率 ➢提高薄膜的品质 ➢磁场会把电子偏离基板，故可以在一些较不耐温 的基板上镀膜 ➢ 可以做成连续的溅镀系统，连续工作
No Image
2020-11-19
19
光学薄膜制作 离子束溅镀 特点： ➢ 制作的薄膜密度高，散射小 ➢膜折射率稳定均匀，膜厚精准 ➢可以配合其他制镀方法，提高制镀速率 ➢ 增加了控制的自由度
2020-11-19
No Image
20
光学薄膜制作 离子束助镀 特点： ➢配以蒸镀或溅镀系统，提高镀膜速率 ➢成膜纯度高，膜变得更缜密 ➢ 光谱特性稳定 ➢提高了膜层折射率的均匀性
2020-11-19
No Image
21
光学薄膜制作 镀膜厚度监控的方法
目视法
通过人眼识别
石英晶体监控法
通过石英晶体振荡器检测
光学监控法
通过整套光学系统检测处理分析
2020-11-19
22
光学薄膜制作
石英晶体监控法
特点： ➢石英晶体振荡的频率与晶体上薄膜的质量成反比 ➢是一种薄膜质量测量方法，它也被称为质量微天 平 ➢厚度显示不稳定，做精密光学薄膜数据只作参考， 只作为镀膜速率的控制
No Image
2020-11-19
23
Thin Film Optics and Coating Technology
2020-11-19
1
应用
原理
制作
薄膜光学
2020-11-19
2
光学薄膜原理 一、什么是光？ 光是一种电磁波
No Image
可见光波长范围760~400nm 红外光波长范围0.76~1000um 紫外光波长范围10~400nm
2020-11-19
13
光学薄膜应用
光 学 薄 膜 在 投 影 机 上 的 各 种 应 用 减反膜，偏振分光
膜
减反膜，分色膜，截止带通 滤光膜
No Image
2020-11-19
高射反膜 14
光学薄膜制作
制镀技术
气态成膜法
液态成膜法
化学气相
物理气相
沉积（CVD） 沉积（PVD）
化学或电 化学作用
2020-11-19
3
光学薄膜原理 二、光的现象
光波遇到有界面时会受到影响引起反射和透射现象
No Image
右图为折射率为n的光学薄膜 1、2、3为反射光(R) 1’、2’、3’、为透射光(T)
No Image
2020-11-19
4
光学薄膜原理 三、什么是光学薄膜？ 光学薄膜就是在光学元件上或独立基板上镀上特定的膜质来改变光波传递的特性。
光学薄膜制作 光学膜厚监控系统
No Image
2020-11-19
24
光学薄膜制作
No Image
2020-11-19
25
光学薄膜制作
光学参数测量 ➢光度法：量测光穿透或反射自薄膜后的变化求得n\k\d 由分光光度计量出薄膜的透射率及反射率进而推算出n、k、d ➢椭圆偏振法：以偏振光经薄膜反射后量测其光振幅及相位变化求得
氧化物大多无法蒸镀 ➢ 蒸发速率低； ➢合金或化合物加热会导致分解。 ➢ 膜质不硬，密度不高
蒸发源材料： 钨（W,TM=3380℃） 钼（Mo,TM=2980℃） 钽（Ta,TM=2630℃）等
2020-11-19
17
光学薄膜制作 电子枪蒸镀法
特点： ➢ 比起热电阻污染少，膜品质较高； ➢ 蒸发范围广，可蒸镀熔点较高之 膜 ➢热效率高、热传导和热辐射损失小 ➢ 可以镀多层膜 ➢镀膜过程中使用不同材料需要不时调换
No Image
2020-11-19
26
光学薄膜制作
光学特性测量 利用商品化的分光光度计和光谱分析仪量出穿透率和反射率等
No Image
双光路分光光度计
2020-11-19
27
光学薄膜制作
非光学特性测量
No Image
附着力测试
• 利用黏性较强的胶带一端贴于薄膜上另一端撕拉。
No Image
No Image
2020-11-19
应力测试
• 利用悬臂法作弯曲测试 • 利用干涉仪相位移法测量
2020-11-19
15
光学薄膜制作 物理气相沉积（PVD）
热蒸发蒸镀法 电浆溅镀法 离子束溅镀法
• 热电阻加热、电子枪蒸镀、雷射蒸 镀、弧光放电等
• 平面二极溅镀、射频溅镀、磁控溅 镀等
• 蒸镀和溅镀的结合，有离子束溅镀、 离子束助镀等
2020-11-19
16
光学薄膜制作
热电阻加热
特点： ➢ 结构简单、成本低廉、操作方便； ➢ 电阻片加热温度有限，高熔点的
11
光学薄膜应用 带通滤光片 指某波段域内透射率很高而其两旁透射率甚低的滤光片 典型结构：Fabry-Perot型滤光片
No Image
实际应用：光纤通讯行业，数码，投影仪等 2020-11-19
Transmittance%
No Image
12
光学薄膜应用
光
学
薄
膜
的 类 型 与 符
No
号
Image
实现光束的调整或再分配
• 分光镜 • 分色镜
通过波长的选择性透过提高 系统信噪比
• 截止滤光片 • 带通滤光片
2020-11-19
7
光学薄膜应用 高反射镜 只取反射光，尽量减少透射光
金属膜反射镜
金属有高的反射率， 吸收值大 常用银金铝
反光镜，梳妆镜
2020-11-19
介电质膜高反射镜
吸收值小，有极高 的反射率
偏振光 分光镜
No Image
中性分光镜
No Image
S
双色分光镜原 理图
No
P
Image 偏振分光镜原理图
10
光学薄膜应用
截Βιβλιοθήκη Baidu滤光片
在某波段不透光而相邻的另一波段有很高的透射率的一种光学器件
长波通滤光片
短波通滤光片
No Image
No Image
实际应用：冷光镜、彩色分光膜等
2020-11-19
Q：薄膜有什么特点？ 光学薄膜由光的干涉作用达到效果 Q：那么要薄到什么程度呢？ 当光在膜层中的干涉现象可被侦测到时，我们认为这层膜是薄的
2020-11-19
5
光学薄膜原理
生
活
中 的 光 学 薄
No
膜
Image
2020-11-19
6
光学薄膜应用 光学薄膜在光学系统中的作用
提高光学效率 减少杂光
• 高反射镜 • 减反射镜
高功率雷射镜 高锐度反射镜
8
光学薄膜应用
减反射镜
减少光学元器件表面的反射光，提高透射光 减反膜的作用
减反膜的应用
• 增加光学系 统透过率
• 减少杂散光 • 提高象质
• 日常生活中运用最 为广泛如眼镜显示 器屏幕等等
2020-11-19
9
光学薄膜应用 分光镜
中性 分光镜
双色 分光镜
2020-11-19
氧化
No Image
2020-11-19
18
光学薄膜制作
磁控溅镀
特点： ➢ 利用磁场作用，提高溅镀速率 ➢提高薄膜的品质 ➢磁场会把电子偏离基板，故可以在一些较不耐温 的基板上镀膜 ➢ 可以做成连续的溅镀系统，连续工作
No Image
2020-11-19
19
光学薄膜制作 离子束溅镀 特点： ➢ 制作的薄膜密度高，散射小 ➢膜折射率稳定均匀，膜厚精准 ➢可以配合其他制镀方法，提高制镀速率 ➢ 增加了控制的自由度
2020-11-19
No Image
20
光学薄膜制作 离子束助镀 特点： ➢配以蒸镀或溅镀系统，提高镀膜速率 ➢成膜纯度高，膜变得更缜密 ➢ 光谱特性稳定 ➢提高了膜层折射率的均匀性
2020-11-19
No Image
21
光学薄膜制作 镀膜厚度监控的方法
目视法
通过人眼识别
石英晶体监控法
通过石英晶体振荡器检测
光学监控法
通过整套光学系统检测处理分析
2020-11-19
22
光学薄膜制作
石英晶体监控法
特点： ➢石英晶体振荡的频率与晶体上薄膜的质量成反比 ➢是一种薄膜质量测量方法，它也被称为质量微天 平 ➢厚度显示不稳定，做精密光学薄膜数据只作参考， 只作为镀膜速率的控制
No Image
2020-11-19
23
Thin Film Optics and Coating Technology
2020-11-19
1
应用
原理
制作
薄膜光学
2020-11-19
2
光学薄膜原理 一、什么是光？ 光是一种电磁波
No Image
可见光波长范围760~400nm 红外光波长范围0.76~1000um 紫外光波长范围10~400nm
2020-11-19
13
光学薄膜应用
光 学 薄 膜 在 投 影 机 上 的 各 种 应 用 减反膜，偏振分光
膜
减反膜，分色膜，截止带通 滤光膜
No Image
2020-11-19
高射反膜 14
光学薄膜制作
制镀技术
气态成膜法
液态成膜法
化学气相
物理气相
沉积（CVD） 沉积（PVD）
化学或电 化学作用
2020-11-19
3
光学薄膜原理 二、光的现象
光波遇到有界面时会受到影响引起反射和透射现象
No Image
右图为折射率为n的光学薄膜 1、2、3为反射光(R) 1’、2’、3’、为透射光(T)
No Image
2020-11-19
4
光学薄膜原理 三、什么是光学薄膜？ 光学薄膜就是在光学元件上或独立基板上镀上特定的膜质来改变光波传递的特性。
光学薄膜制作 光学膜厚监控系统
No Image
2020-11-19
24
光学薄膜制作
No Image
2020-11-19
25
光学薄膜制作
光学参数测量 ➢光度法：量测光穿透或反射自薄膜后的变化求得n\k\d 由分光光度计量出薄膜的透射率及反射率进而推算出n、k、d ➢椭圆偏振法：以偏振光经薄膜反射后量测其光振幅及相位变化求得
氧化物大多无法蒸镀 ➢ 蒸发速率低； ➢合金或化合物加热会导致分解。 ➢ 膜质不硬，密度不高
蒸发源材料： 钨（W,TM=3380℃） 钼（Mo,TM=2980℃） 钽（Ta,TM=2630℃）等
2020-11-19
17
光学薄膜制作 电子枪蒸镀法
特点： ➢ 比起热电阻污染少，膜品质较高； ➢ 蒸发范围广，可蒸镀熔点较高之 膜 ➢热效率高、热传导和热辐射损失小 ➢ 可以镀多层膜 ➢镀膜过程中使用不同材料需要不时调换
No Image
2020-11-19
26
光学薄膜制作
光学特性测量 利用商品化的分光光度计和光谱分析仪量出穿透率和反射率等
No Image
双光路分光光度计
2020-11-19
27
光学薄膜制作
非光学特性测量
No Image
附着力测试
• 利用黏性较强的胶带一端贴于薄膜上另一端撕拉。
No Image
No Image