光学基片和镀膜

2023-05-10 12:53:43, 韵翔光电江阴韵翔光电技术有限公司

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光学基片和镀膜

Substrates是指衬底（或基片），其价格和质量取决于材料、形状、尺寸、公差和抛光质量。在该网站上，我们将提供有关上述问题的更多信息。但请注意：所有这些解释都是非常简化的。有关详细规格，请阅读相关标准的完整文本。

材料是首要决定因素。它应该在所有高透射的波长下不吸收。如果没有透射发生，可以使用低成本材料，例如Borofloat®（SCHOTT AG）用于金属镜子。对于表面形态公差，低热膨胀是有益的。

形状必须分别指定两侧。基本上，可以实现平面、凸面和凹面表面的所有组合。楔形的特殊作用。楔形（例如30ʹ）可以应用于任何表面（平面以及凸面或凹面）。对于曲面基片，半径的符号有不同的约定。

图1：不同类型衬底厚度规格的约定（示意图）

尺寸应该是选择的主要决定因素。除非另有说明，否则厚度描述意味着衬底的最大厚度，即平凸面衬底的中心厚度和平凹面衬底的边缘厚度。因此，楔形板是在较厚的一侧上测量的。

除了尺寸和材料外，公差对价格最重要。当然，光学元件必须适合安装，因此直径不应大于指定值。其中最常见的规格是-0.1mm。大多数情况下，厚度在两个方向上都是自由的。LAYERTEC通常将其规定为±0.1mm的公差。

图2：与楔形和中心对齐相关的不同种类的平面衬底（示意图）

表面形态公差通常由干涉仪测量，并以参考波长λ来指定。一般来说，必须清楚区分平整度、功率和不规则度。对于平面表面，平整度和不规则度将分别进行解释。

通常情况下，每个真实表面都或多或少弯曲。想象一下，真实表面的“峰”和“谷”由平行平面覆盖（请参见图3）。这些平面之间的距离称为平整度。这种平整度由两个部分组成。第一部分是表面的球形弯曲，可以通过为“峰”和“谷”拟合最佳球体来描述。这种曲率相对于理想平面的弓高称为功率。这种球形弯曲不会影响反射光束的质量。它只会导致有限的焦距。第二个部分是最佳拟合球体的偏差，称为不规则度。这是光束质量的最重要价值。

图3：区分平整度、功率和不规则度的示意图。第一个衬底的平整度为λ/10。第二个衬底的功率为λ/4，不规则度为λ/10。第三个衬底的每个表面不规则度为λ/4，但传输波前的变形仅为λ/10。

常用的标准有ISO 10110和MIL-O-13830，用于描述光学元件。常常会引起模糊不清的问题。基本上，应该区分划痕和凹坑。MIL-O-13830中的划痕和凹坑数字表示最大划痕宽度的十分之一和最大凹坑直径的百分之一。根据ISO10110，缺陷被指定为项目编号5。等级号表示与总故障面积等效的平方区域的边长。因此，5/1x0.025表示表面故障面积为0.000625 mm2。此外，任意长度的划痕都由前导L说明。宽度为4微米的长划痕将被指定为L1×0.004。

光学镀膜技术

光学涂层被广泛用于改变玻璃表面反射率,从眼镜到高功率激光应用。本页面将向您概述LAYERTEC经常使用的三种主要涂层技术。

子类别介绍介电和金属涂层的物理原理,以及结合金属和介电层的可能性。

热蒸发和电子束蒸发

热蒸发和电子束蒸发是生产光学涂层的最常见技术。LAYERTEC主要使用这些技术生产紫外线涂层。蒸发源安装在蒸发室底部。它们含有加热电子枪(电子束蒸发)或由电阻加热(热蒸发)的涂层材料。加热方法取决于材料性质(例如熔点)和光学规格。

蒸发过程(左右为蒸发器)及辅助电离枪(中间)的示意图

基片安装在蒸发室顶部的旋转基片架上。基片的旋转是确保涂层均匀性所必需的。基片必须加热到150-400°C的温度,取决于基片和涂层材料。这提供了低吸收损失和涂层与基片良好的附着力。离子枪用于得到更致密的层。

蒸发涂层的性质

薄膜形成粒子的能量非常低(约1eV)。因此,必须通过加热基片来增强粒子的运动性。尽管如此,蒸发涂层的填充密度相对较低,层内通常包含微晶体。这会导致相对较高的散射损失(取决于波长,从几十万分之一到几个百分点)。

此外,大气中的水分可以根据温度和湿度在涂层内扩散和从涂层内扩散出来。这会导致反射带产生约1.5%的波长偏移。尽管如此,蒸发涂层具有高激光损伤阈值,广泛用于激光器和其他光学设备中。

溅射

通常,“溅射”一词表示通过离子轰击从固体中提取粒子(原子、离子或分子)。离子被加速到靶材,与靶材原子碰撞。原始离子以及反冲粒子通过材料移动,与其他原子碰撞等等。大多数离子和反冲原子仍保留在材料内,但某些比例的反冲原子通过这种多次碰撞过程被散射到表面。这些粒子离开靶材,然后可能移动到基片上并形成薄膜。