薄膜器件光学性能

文章作者:振华真空
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发布时间:2024-05-31
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  一个光学薄膜器件设计完成后,形成的设计结果包括膜系结构、每一层膜层的折射率和厚度。对于制造者而言,只要制造出的每一层膜层的折射率和厚度准确地与设计所要求的值相等制造出的薄膜器件就一定具有所设计的光学性能。因此,与制造有关系的影响薄膜器件光学性能的膜层光学参数是膜层的折射率n和厚度d,统称为光学常数。

光学镀膜机.jpg

  像所有行业的零件制造一样,经过制造实现的光学膜层的折射率和厚度都有制造误差,最终得到的薄膜器件的光学性能与设计性能是有差距的。差距一定存在,但是如何可以减小差距呢?首先,应当搞清楚膜层的折射率和厚度制造误差产生的原因。

对于 PVD 技术制造的光学薄膜器件,膜层折射率的误差主要来自3个方面:

①膜层的填空密度,也叫聚集密度。它是膜层的实材体积与膜层的几何轮廓体积之比。到目前为止,几乎所有的 PVD 技术都无法得到填充密度等于1的膜层。但是,通过实验分析膜层填充密度与各项制造工艺因素之间的关系,是完全可以通过对制造工艺参数的控制和采用新的工艺方法控制膜层的填充密度,达到减小膜层折射率误差的目的的。

②膜层的微观组织物理结构。由于采用不同的 PVD 制造方法,或者不同的制造工艺参数就可能由同一膜层材料得到不同品体结构状态的膜层,不同的晶体结构状态对应不同的介电.数,膜层的折射率也就不同。

③膜层的化学成分。光学薄膜大多采用 PVD 中的热蒸发技术制造,几乎每一种化食物膜层材料在蒸发时都有一定程度的热分解,沉积在基片表面的膜层,是蒸发源材料热解后又在零件表面再次化合反应生成的化合物膜层。由于在零件表面进行的再化合反的充分程度受到工艺条件的形响,反应进行的程度差异很大,造成再化合反应生成的膜成为多种化合成分的混合体,因此,制造得到的膜层的折射率最是这些成分的折射率的合平均值。

  按照上面的分析,欲获得所需要的折射率,就需要严格控制膜层上述3个方面的性能。


——本文由广东光学镀膜设备厂家振华真空发布

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