光学涂料原理和技术

光学涂料 主要用于改变光学部件的透射率,反射率,极化或吸光度性质。被称为底物的光学器件被称为基材。使用下述方法中的任何一种在高真空中沉积涂层。涂料包括电介质, 半导体或金属。最常见的介电材料是氧化物,硫化物和氟化物。硒化物和碲化物主要用于专业应用。

蒸发

在该过程中,涂层材料从固体变为蒸汽形式,然后冷凝到光学表面。电子束离子轰击和热蒸发是最常见的蒸发技术。

热蒸发

在该方法中,涂层材料是在铂,钼或钨中加热的电阻“boat”用于高温电介质和金属。对于一些低温电介质, 耐火丝间接加热足够。

电子束离子轰击

这种蒸发方法是通用的并且减少污染,从坩埚和涂料之间的相互作用导致。在该过程中,涂料通过直接电子轰击加热。然后,可变电压和电流电子束聚焦在多端口,水冷,铜坩埚中非常小的可移动位置。加热是局部化的,温度足够高以蒸发耐火材料。

溅射

该技术用于薄膜沉积,并且特别适用于大面积基板。在等离子体室中,基板和待沉积材料的靶将保持在一起。然后,将基材冷却并来自等离子体的重离子撞击靶,敲出靶材料的微小颗粒。这些颗粒在冷却的基板上冷凝。溅射可以在大面积上迅速创造均匀的涂层,并且比蒸发方法更有效地使用沉积材料。

厚度控制

光学涂层, 层厚度的控制非常重要。两种主要方法用于控制层厚度:干扰监测和晶体振荡器监控。干扰监测证明可用于用明确定义的折射率沉积材料。该技术可用于电介质和某些半导体材料。晶体振荡监测通常用于控制金属层的厚度,以及具有多层的介电涂层。

来自未涂层光学的反射

在两个媒体之间的界面中射线I处的射线的折射和部分反射。

图1。 在两个媒体之间的界面中射线I处的射线的折射和部分反射。

当光在两个透明介质之间落在光滑或抛光的表面上时,如图1所示,部分光穿过第二介质并被折射,而剩余光被反射在界面处。折射角之间的关系(r)和发病率(i) is given by Snell’s law:

    n1 sin i = n2 sin r .............................(1)

其中n 1 and n2 是介质折射的指标,如图1所示。

反射率取决于入射光的发病率和极化角度,以及所涉及的材料的折射率。在带8个玻璃的光学系统中(n2 = 1.5)光学元件,将有47.9%或1的反射损失(0.96)16和可能的幽灵图像。抗反射涂层可以减少反射损耗和鬼图像。

单层防反射涂层

透明薄膜涂层显示来自空气介质玻璃界面的反射。

图2。 透明薄膜涂层显示来自空气介质玻璃界面的反射。

熔融二氧化硅衬底上的氟化镁的1/4波厚Ar涂层降低了4%的反射<设计波长2.0%

图3。 熔融二氧化硅衬底上的氟化镁的1/4波厚Ar涂层降低了4%的反射<设计波长2.0%

图2显示了一个1/4波光学厚度 透明介电材料 沉积在玻璃表面上。在正常的入射下,将存在介电和空气介电玻璃边界的反射。在介电材料表现出低于玻璃的指数低于玻璃的情况下,两个反射将来自具有大于光通过的指数的介质。由于介电层的1/4波光学厚度, 两个反射将是180°彼此不相位并导致破坏性干扰。电介质的1/4波光学厚度降低了总反射率,如图3所示。

波长和入射角依赖

由于光学厚度只能是单波长的1/4波,因此反射率取决于入射光的波长。除了从波长依赖之外,薄膜涂层施加的反射率的变化也取决于入射角。

多层防反射涂层

可以使用许多技术来增强抗反射涂层的效率和波长范围。这些方法中的大多数涉及使用多层涂层。最简单的技术之一是双季度层,其中采用了两个季度的不同材料的波浪层。多层抗反射涂层的另一种技术涉及使用单个电介质,但是具有具有不同厚度的层。

介电反射器涂料

如果介电层具有折射率(n3 = 2.32)高于玻璃基板,四分之一波层的反射率为0.314,远高于裸衬底的0.042。如果添加具有低于第一层的折射率的第二层,则它用作第一层的抗反射涂层,从而降低反射率。如果将第三层沉积具有高于第二层的指数的材料,则它用作第二层的反射层并增加总反射率。这样,反射率可以从玻璃表面从0.042建立在近1个。

多层电介质反射器涂层的典型透射率在0和45处° incidence.

图4。 多层电介质反射器涂层的典型透射率在0和45处° incidence.

图4示出了典型的多层反射器的反射率。可以应用不同波长的最大反射器涂层来改善高反射率的范围。 Orion Instruments在其宽带反射器上使用该技术。

金属反射器涂料

在金属反射器涂层中,主要因素是硬度,反射率,耐用性,均匀性,依赖性和长期稳定性。金属反射器涂层 奥伊尔仪器 在清洁,高真空条件下沉积。待涂覆的光学器件最初在一系列超声浴中清洗,然后在无尘环境中风干。接下来,在真空室中,光学器件被加热并再次通过离子轰击在辉光放电中清洁。

结论

光学涂料 用于改变光学组件的反射率,透射率,偏振或吸光度特性。 Oriel Instruments提供广泛的金属涂料,如裸铝,金,铝,带有硅片外涂层,铝与氟化镁外涂层,与氟化镁外涂层银。

关于oriel instruments.

奥伊尔仪器是一位纽波特公司品牌,成立于1969年,并迅速获得了令人兴奋的产品供应商,用于制作和测量光线。今天,奥里尔品牌代表领先的仪器,例如覆盖宽范围的光源,从UV到IR,脉冲或连续,低功耗。

oriel. 还提供单色器和光谱仪,以及柔性FT-IR光谱仪,这使得在许多行业中的用户可以轻松构建特定应用的仪器。奥里尔也是光伏领域的领导者,具有其优异模拟器,可以在几分钟内模拟太阳辐射的时间。奥里尔继续为世界各地的纽波特客户带来创新的产品和解决方案。

此信息已采购,审查和调整奥伊尔仪器提供的材料。

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