红外截止滤光片的制备与性能研究
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红外截止滤光片的制备 与性能研究
前言
人类生活在周围充满着光的世界里，光是一种人们无 时无刻不遇到的自然现象。更为重要的是：光是信息的重 要载体，研究光的本性及其传播规律的学科就是光学。 和光打交道，离不开光学薄膜， 薄膜光学是现代光学必 不可少的基础技术，它是物理光学的一个重要分支。—— 专项技术 另一方面，由于光学薄膜的制备过程与真空技术、 表面物理、材料科学、等离子体技术等等密切相关，所以 光学薄膜又可以称得上是一门——综合学科 近年来，光学薄膜技术随着现代科学技术的发展而 迅速发展，特别是计算机技术给薄膜理论分析带来巨大方 便。
低折射率材料
折射率
3、膜系的设计
1、膜系结构的选择
目前广泛用做截止滤光片的膜系是将全λ/4多层膜 作简单的修改，在(LH)S的两侧各加一个λ /4膜层 。
即
前者为短波通类膜系，正好适用于红外截止滤波片 膜堆。
截止带的展宽
曲线A和曲线B是测 得的两个λ/4多层高 反射膜的反射率。 曲线C表示由这两个 多层膜叠加合成的膜 系的实测反射率 曲线D表示在两个多 层膜之间又加入一层 λ/4的L层后得到的反 射率
2、D263T光学玻璃 硬度高
稳定性强 透光度高
二氧化钛 3 2.8
材料的选择
折射率
பைடு நூலகம்
2.6 2.4 2.2 2 380 450 500 550 600 波长/nm 650 750 775 800
b、二氧化硅
高折射率材料
二氧化硅 2 1.9 1.8 1.7 1.6 1.5 1.4 1.3 1.2 1.1 1 300 350 400 450 500 波长/nm 550 600 650 700
一、光学薄膜介绍
光学薄膜是指在光学元件上或独立的基板 上镀上一层或多层介质膜或金属膜来改变光波 传输的特性。利用光波在这些薄膜传输中产生 的特性变化现象，如透射、吸收、散射、反射、 偏振、相位变化等，进而设计及制造各种光学 薄膜器件来达到科学与工程上的应用目的 。 光学薄膜技术是光学技术的一个重要分支， 它包括薄膜光学及薄膜制备技术，前者研究光 在分层媒质中的传播规律，后者研究光学薄膜 的各种制备技术。
光学薄膜的应用
与镀膜技术密切相关的产业 镀膜眼镜 幕墙玻璃 滤光片 ITO膜 车灯、冷光镜、舞台灯光滤光片 光通信领域：DWDM、光纤薄膜器件 红外膜 投影显示
红外截止滤光片
红外截止滤光片其简称是IRCF，是利用精密光学镀膜技 术在光学基片上交替镀上高低折射率的光学膜，实现可见光区 （400nm-630nm）高透，近红外（700nm－1100nm）截止的光学 滤光片，主要应用于可拍照手机摄像头、电脑内置摄像头、汽车 摄像头等数码成像领域，用于消除红外光线对CCD/CMOS成像的 影响。
吸潮引起的中心波长漂移
解决吸潮的方法
为了消除吸潮对于薄膜特性的影响，可以从改善薄 膜 微结构入手，即消除柱状结构的形成。
采取的手段包括选择聚集密度较高的薄膜材料 提高膜层的聚集密度 ：适当提高基底温度和真 空度；提高沉积粒子的能量。 由于SiO2的吸潮对中心波长漂移贡献较大，因 此适当提高Si02的蒸发速率也被证明是一个提高聚 集密度减少吸潮影响的一个有效途径。
IRCF的生产流程
工艺实现过程
镀膜工艺流程：
1、参数设定
薄膜沉积参数：
镀制
2、镀膜准备——基片准备，膜料准备，腔室 卫生，设备检查。 3、上片、抽真空——真空抽至8.0×10-3Pa。 4、预熔——确认预熔坩埚个数 5、薄膜沉积——工作真空1.1×10-2Pa，注意 离子源状态，注意电子枪光斑位置。 6、冷却、放气、下片。
谢谢 ！
产品检测
1、光谱检测 2、光洁度 3、抗摩擦性能 4、膜层附着力
四.截止滤光片的光学不稳定性
产生原因：通过上述工艺镀制的IRCF膜为 一种柱状结构。其柱体截面直径为几十纳米， 柱体之间有明显的分界表面，柱体之间的空隙 犹如毛细孔，在环境气氛中会产生吸附现象， 这就是薄膜会吸收潮气而导致折射率变化的原 因。
TFC软件优化
最终设计的膜系为： (0.5LH0.5L)^9 1.33(0.5LH0.5L)^8
三、红外截止滤光片的镀制
光驰—1300 光学镀膜机
装置结构
电子枪
石英晶振片
真空系统
光控晶片
RF离子源
离子源作用： 1、是离子源表面预清洗 ——表面清洗和表面改性 2、是离子辅助沉积 ——提 高膜层的致密度、均匀性和 附着力
红外截止滤光膜
曲线要求： 400nm—630nm Tmin>92%
650nm±10nm
690nm—1100
T=50%
Tmax<3%
IRCF在CCD/CMOS上的应用
CCD感光特性图
IRCF的作用
二、 IRCF的设计
1、产品规格：
a、产品指标 b、外观质量 c、环境测试 d、包装
2、材料选择
前言
人类生活在周围充满着光的世界里，光是一种人们无 时无刻不遇到的自然现象。更为重要的是：光是信息的重 要载体，研究光的本性及其传播规律的学科就是光学。 和光打交道，离不开光学薄膜， 薄膜光学是现代光学必 不可少的基础技术，它是物理光学的一个重要分支。—— 专项技术 另一方面，由于光学薄膜的制备过程与真空技术、 表面物理、材料科学、等离子体技术等等密切相关，所以 光学薄膜又可以称得上是一门——综合学科 近年来，光学薄膜技术随着现代科学技术的发展而 迅速发展，特别是计算机技术给薄膜理论分析带来巨大方 便。
低折射率材料
折射率
3、膜系的设计
1、膜系结构的选择
目前广泛用做截止滤光片的膜系是将全λ/4多层膜 作简单的修改，在(LH)S的两侧各加一个λ /4膜层 。
即
前者为短波通类膜系，正好适用于红外截止滤波片 膜堆。
截止带的展宽
曲线A和曲线B是测 得的两个λ/4多层高 反射膜的反射率。 曲线C表示由这两个 多层膜叠加合成的膜 系的实测反射率 曲线D表示在两个多 层膜之间又加入一层 λ/4的L层后得到的反 射率
2、D263T光学玻璃 硬度高
稳定性强 透光度高
二氧化钛 3 2.8
材料的选择
折射率
பைடு நூலகம்
2.6 2.4 2.2 2 380 450 500 550 600 波长/nm 650 750 775 800
b、二氧化硅
高折射率材料
二氧化硅 2 1.9 1.8 1.7 1.6 1.5 1.4 1.3 1.2 1.1 1 300 350 400 450 500 波长/nm 550 600 650 700
一、光学薄膜介绍
光学薄膜是指在光学元件上或独立的基板 上镀上一层或多层介质膜或金属膜来改变光波 传输的特性。利用光波在这些薄膜传输中产生 的特性变化现象，如透射、吸收、散射、反射、 偏振、相位变化等，进而设计及制造各种光学 薄膜器件来达到科学与工程上的应用目的 。 光学薄膜技术是光学技术的一个重要分支， 它包括薄膜光学及薄膜制备技术，前者研究光 在分层媒质中的传播规律，后者研究光学薄膜 的各种制备技术。
光学薄膜的应用
与镀膜技术密切相关的产业 镀膜眼镜 幕墙玻璃 滤光片 ITO膜 车灯、冷光镜、舞台灯光滤光片 光通信领域：DWDM、光纤薄膜器件 红外膜 投影显示
红外截止滤光片
红外截止滤光片其简称是IRCF，是利用精密光学镀膜技 术在光学基片上交替镀上高低折射率的光学膜，实现可见光区 （400nm-630nm）高透，近红外（700nm－1100nm）截止的光学 滤光片，主要应用于可拍照手机摄像头、电脑内置摄像头、汽车 摄像头等数码成像领域，用于消除红外光线对CCD/CMOS成像的 影响。
吸潮引起的中心波长漂移
解决吸潮的方法
为了消除吸潮对于薄膜特性的影响，可以从改善薄 膜 微结构入手，即消除柱状结构的形成。
采取的手段包括选择聚集密度较高的薄膜材料 提高膜层的聚集密度 ：适当提高基底温度和真 空度；提高沉积粒子的能量。 由于SiO2的吸潮对中心波长漂移贡献较大，因 此适当提高Si02的蒸发速率也被证明是一个提高聚 集密度减少吸潮影响的一个有效途径。
IRCF的生产流程
工艺实现过程
镀膜工艺流程：
1、参数设定
薄膜沉积参数：
镀制
2、镀膜准备——基片准备，膜料准备，腔室 卫生，设备检查。 3、上片、抽真空——真空抽至8.0×10-3Pa。 4、预熔——确认预熔坩埚个数 5、薄膜沉积——工作真空1.1×10-2Pa，注意 离子源状态，注意电子枪光斑位置。 6、冷却、放气、下片。
谢谢 ！
产品检测
1、光谱检测 2、光洁度 3、抗摩擦性能 4、膜层附着力
四.截止滤光片的光学不稳定性
产生原因：通过上述工艺镀制的IRCF膜为 一种柱状结构。其柱体截面直径为几十纳米， 柱体之间有明显的分界表面，柱体之间的空隙 犹如毛细孔，在环境气氛中会产生吸附现象， 这就是薄膜会吸收潮气而导致折射率变化的原 因。
TFC软件优化
最终设计的膜系为： (0.5LH0.5L)^9 1.33(0.5LH0.5L)^8
三、红外截止滤光片的镀制
光驰—1300 光学镀膜机
装置结构
电子枪
石英晶振片
真空系统
光控晶片
RF离子源
离子源作用： 1、是离子源表面预清洗 ——表面清洗和表面改性 2、是离子辅助沉积 ——提 高膜层的致密度、均匀性和 附着力
红外截止滤光膜
曲线要求： 400nm—630nm Tmin>92%
650nm±10nm
690nm—1100
T=50%
Tmax<3%
IRCF在CCD/CMOS上的应用
CCD感光特性图
IRCF的作用
二、 IRCF的设计
1、产品规格：
a、产品指标 b、外观质量 c、环境测试 d、包装
2、材料选择