光学薄膜技术简介实用教案

1、光学薄膜的作用(zuyng)及回顾 光学薄膜在光学系统中的作用就是功能函数(hnsh) 光学薄膜发展的三个跃迁点: 1.真空的实现(1930) 2.激光的出现(1962) 3.光通讯技术的推动(1997)第1页/共24页第一页，共25页。光学薄膜从设计(shj)到制备过程 根据设计输入及经验确立膜系结构 使用设计软件并人为引导优化的方向进行设计 依据设备特点制定控制策略 测试制备结果 反演过程(guchng)及调整控制策略第2页/共24页第二页，共25页。Photop Confidential光学薄膜设计(shj)输入：使用条件（入射角，入射介质，基片材料），光性要求（工作波长，反射率，透过率

2、，偏振态，位相，颜色等）输出：膜系，广义的是可直接执行的程序（RUNSHEET，包括控制方式(fngsh)及设置）验证：（间接）分光光度计。评价设计的标准: (容限,材料的种类,工艺时间)第3页/共24页第三页，共25页。Photop Confidential第4页/共24页第四页，共25页。矩阵(j zhn)法rrrrrrrrrrrrnnrrrrrrrNNpNsTENdNiiBCsinsincoscoscos21cossinsincos0011波波）波波（对对于于波波）波波（对对于于其其中中：TM第5页/共24页第五页，共25页。CBCBCBCBR0000CBCBTn00014BCRTRAn

3、Re1111反射率透射率吸收率 反射(fnsh)相移CCBBBCCBiarctg200第6页/共24页第六页，共25页。矢量(shling)法3212112423221iiierererrr如果忽略膜层内的多次反射，则如果忽略膜层内的多次反射，则合成的振幅反射系数由每一界面合成的振幅反射系数由每一界面的反射系数的矢量和确定。每个的反射系数的矢量和确定。每个界面的反射系数都联带界面的反射系数都联带(lin (lin di)di)着一个特定的相位滞后，着一个特定的相位滞后，它对应于光波从入射表面进至该它对应于光波从入射表面进至该界面又回到入射表面的过程界面又回到入射表面的过程 第7页/共24页第七

4、页，共25页。麦克劳得导纳图解技术(jsh)简介 如果(rgu)从基片开始通过每一层膜直到多层膜的前表面，把 平行于基片的任意平面处的光学导纳画在一复平面上则描述了整个生长过程中多层膜导纳的变化轨迹。对于每一层介质膜，导纳轨迹是圆心位于实轴上的园或圆弧。 增透膜和高反膜的导纳图(直接在软件上演示)第8页/共24页第八页，共25页。设计(shj)中常用工具 光学(gungxu)厚度层 nd=1/4*0 光学(gungxu)厚度层 nd=1/2*0 布儒斯特效应 第9页/共24页第九页，共25页。典型(dinxng)膜系介绍 增透膜 反射(fnsh)膜(镜) 分光(束)膜 滤光(分色)膜 负滤光膜

5、第10页/共24页第十页，共25页。增透膜 Sub/L/Air, 拓宽加一层虚设层/2 Sub/2HL/Air, 减少( jinsho)主波段反射率,加一层中间折射率层 Sub/M2HL/Air, 用等效层替代中间折射率层 Sub/HLHL/Air第11页/共24页第十一页，共25页。反射(fnsh)膜(镜) 金属反射(fnsh)膜,增强型金属反射(fnsh)膜 Sub/M/Air, Sub/M(LH) n/Air 光学薄膜中常用的金属材料:Al,Ag,Au,Cu,Ni-Cr 介质高反膜 Sub/(HL)nH/Air 或Sub/(LH)n/Air 第12页/共24页第十二页，共25页。分光(f

6、n un)(束)膜 平均能量分光 Sub/2HLHLH/Air 偏振(pin zhn)分光(利用布儒斯特效应) 片型:Sub/(HL)n/Air, 棱镜型: Sub/(HL)n /Sub 消偏振(pin zhn)分光(Non-polarization beamspillter) (HMLM)n第13页/共24页第十三页，共25页。滤光(分色)膜 长波(chngb)通 (0.5HL0.5H)n 短波通 (0.5LH0.5L)n 带通滤光片 (HLH2LHLH)n第14页/共24页第十四页，共25页。负滤光膜美国某公司(n s)产品第15页/共24页第十五页，共25页。薄膜的沉积(chnj)方式化

7、学镀（CVD）主要用于半导体行业物理镀（PVD） 蒸发（阻蒸，电子枪蒸发，荷能辅助及反应蒸发）， 溅射（直流，射频(sh pn)，磁控，离子）， 离子镀第16页/共24页第十六页，共25页。典型(dinxng)的镀膜机介绍 LEYBOLD APS系列 电子枪,OMS(6片,50片式新12片)光控系统,APS离子源 OPTORUN OTFC系列 Jeol电子枪,(60点式)光控系统,17cmRF离子源 VEECO SPECTOR 16cmRF离子源,离子溅射( jin sh),12cmRF辅助 SHINCRON RAS系列/原OCLI MATEMODE 滚筒式反应溅射( jin sh)第17页/

8、共24页第十七页，共25页。IAD镀膜机的构造(guzo)蒸发(zhngf)控制系统真空(zhnkng)系统膜厚控制系统离子源辅助系统-离子源-温控-工作气体第18页/共24页第十八页，共25页。溅射(jin sh)镀膜机的构造靶材离子源待镀基片辅助(fzh)源靶材第19页/共24页第十九页，共25页。RAS机构(jgu)造靶材Nb氧离子(lz)发生器靶材Si氧离子(lz)发生器O+第20页/共24页第二十页，共25页。目前热门镀膜设备(shbi)比较种类 / 型号生产厂家优点缺点IAD/ APS1104 APSpro1104 德国 LEYBOLD技术成熟,性能稳定设备成本高,运行费用高,IA

9、D/OTFC1300日本OPTORUN技术基本成熟,性能稳定,性价比较高长期稳定性?SPUTTER/VEECO SPECTOR美国VEECO公认膜层质量最高的机器, 稳定性好可镀的面积少,成本很高SPUTTER/RAS, MM日本SHINCRONULVAC产能大,可能变折射率层,在合适产品上有成本优势光洁度稍差,第21页/共24页第二十一页，共25页。镀膜的生产要素(yo s)及管理 工艺准备: 膜系设计, 制定镀膜工艺卡, 试镀 工夹具准备 设计,加工,验证 设备(shbi)及后备支持 膜料,耗材,测试片第22页/共24页第二十二页，共25页。当前光学薄膜技术的难点(ndin)问题 高激光损伤阈值膜(技术问题) 负滤光膜(设计(shj)及技术问题) 相位特性膜(设计(shj)及技术问题)第23页/共24页第二十三页，共25页。感谢您的观看(gunkn)！第24页/共24页第二十四页，共25页。NoImage内容(nirng)总结光学薄膜的作用及回顾。使用设计软件并人为引导优化的方向进行设计。如果(rgu)忽略膜层内的多次反射，则合成的振幅反射系数由每一界面的反射系数的矢量和确