鍍膜基本知識

2.1 光學(xué)薄膜膜系設(shè)計與分析

該專題的培訓(xùn)名稱是《光學(xué)薄膜膜系設(shè)計與分析及Essential Macleod軟件使用》，歷時兩天，由上海光機(jī)所的齊紅基博士主講。其主要內(nèi)容可分為以下三個方面：光學(xué)薄膜設(shè)計理論、Essential Macleod光學(xué)薄膜膜系設(shè)計分析軟件使用說明和常規(guī)光學(xué)薄膜系統(tǒng)的設(shè)計。

Essential Macleod 是一套光學(xué)薄膜設(shè)計與分析軟件包，它包含光學(xué)薄膜設(shè)計和分析的所有要素：

1) 計算一個給定膜系的各種性能參數(shù)，包括常用的反射率、透過率、振幅和位相等;

2) 優(yōu)化已有膜系，提高其性能;對給定特性要求，導(dǎo)出其膜系設(shè)計;

3) 提取薄膜材料的光學(xué)常數(shù);

4) 分析膜系特性，包括導(dǎo)納圖分析和電場分布分析等;

5) 估算膜層中隨機(jī)誤差對膜層光譜特性的影響;

6) 模擬光學(xué)鍍膜。

2.2 光學(xué)薄膜制備技術(shù)

該專題的名稱是《鍍膜工藝基礎(chǔ)知識》，由中國科學(xué)院上海技術(shù)物理研究所的周東平研究員講授，周東平研究員同時還是上海歐菲爾光電技術(shù)有限責(zé)任公司總經(jīng)理。周研究員從真空系統(tǒng)、制備技術(shù)、鍍膜工藝、薄膜材料、膜厚監(jiān)控、電子槍和離子源的原理及其作用六個方面對光學(xué)薄膜制備技術(shù)進(jìn)行了詳細(xì)的講授。

在光學(xué)鍍膜中常用的真空泵有機(jī)械泵、分子泵、羅茨泵、油擴(kuò)散泵和冷凝泵。分子泵和冷凝泵是半無油和無油系統(tǒng)，適合激光薄膜的鍍制，分子泵的抽速慢，冷凝泵抽速快但在直徑大于1100mm的真空系統(tǒng)中無法有效使用。油擴(kuò)散泵如在抽氣口加裝polycold冷阱可實現(xiàn)高抽速的無油真空系統(tǒng)。

實用的真空系統(tǒng)，為保證抽速，管道應(yīng)盡可能短粗;前級泵和次級泵的配置要合理;系統(tǒng)漏氣小;真空室內(nèi)材料的放氣量要小;真空室要保持清潔。

除了大功率激光系統(tǒng)的減反膜由溶液凝膠(sol-gel)技術(shù)制備之外，光學(xué)薄膜真空鍍膜技術(shù)一般采用物理氣相沉積法(Physical vapor deposition)。PVD包括熱蒸發(fā)(Thermal Evaporation Deposition)、濺射(Plasma Sputtering Deposition)和離子鍍(Ion Beam Sputtering Deposition)。

熱蒸發(fā)(Thermal Evaporation Deposition)分為電阻加熱法(Resistive Heating)和電子槍蒸鍍法(Electron Beam Gun Evaporation)。電阻加熱時，蒸發(fā)舟(Boat)要與材料接觸良好，避免局部放熱引起分解和噴濺。

鍍膜的主要工藝因素有：基板處理(拋光、清潔、離子束預(yù)處理)、制備參數(shù)(基板溫度、沉積速率、真空度)、蒸汽入射角和老化處理。介質(zhì)膜的老化處理包括退火和激光預(yù)處理。

電子槍對膜層的成膜質(zhì)量和光譜特性有重要影響，

校準(zhǔn)真空泵有效抽速，以獲得穩(wěn)定的真空度。

校準(zhǔn)溫度控制曲線，溫控儀的升溫過充要小，控制要平穩(wěn)。

校準(zhǔn)蒸發(fā)源蒸發(fā)特性，好的電子槍應(yīng)該實現(xiàn)面源蒸發(fā)，能夠獲得穩(wěn)定重復(fù)的蒸發(fā)條件。

光學(xué)膜厚控制儀的精度確認(rèn)，膜厚控制儀的控制精度對成膜質(zhì)量和重復(fù)性有重要的影響。

薄膜的材料試驗，為獲得均勻均質(zhì)和接近化學(xué)計量比的薄膜，需要通過實驗來確定不同制備參數(shù)下材料的折射率和色散系數(shù)。

利用正投影法和比例法制備膜厚均勻性修正擋板。實驗的過程中需要特別考慮源的時變性和燈絲對膜厚均勻性的影響。

光學(xué)膜厚控制工具因子和石英晶振膜厚控制因子的確定。