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光學鍍膜機的那些事兒!

發布日期:2016-10-20 00:00 來源:http://www.teefurs.com 點擊:

 隨著科學技術的發展,光學製造方興未艾,發展迅猛。目前,中國的光學鍍膜機產量和光學零件產量已近名列第一。光學薄膜是先進光科技中不可缺少的部分,在各個應用領域以及光學係統方麵都發揮著重要作用。本文就來講講光學鍍膜的那些事。 

光學鍍膜機的那些事兒!

光學薄膜是改變光學零件表麵特征而鍍在光學零件表麵上的一層或多層膜。可以是金屬膜、介質膜或這兩類膜的組合。光學薄膜是各種先進光電技術中不可缺少的一部分,它不僅能改善係統性能,而且是滿足設計目標的必要手段,光學薄膜的應用領域設及光學係統的各個方麵,包括激光係統,光通信,光顯示,光儲存等,主要的光學薄膜器件包括反射膜、減反射膜、偏振膜、幹涉濾光片和分光鏡等等。


一、光學薄膜的定義


由薄的分層介質構成的,通過界麵傳播光束一類光學介質材料,光學薄膜的應用始於20 世紀30年代,光學薄膜已經廣泛用於光學和光電子技術領域,製造各種光學儀器。製備條要求件高而精。


光學薄膜的定義是:涉及光在傳播路徑過程中,鍍膜設備附著在光學器件表麵的厚度薄而均勻的介質膜層,通過分層介質膜層時的反射、透(折)射和偏振等特性,以達到富二代成年人抖音想要的在某一或是多個波段範圍內的光的全部透過或光的全部反射或偏振分離等各特殊形態的光。


光學薄膜在富二代成年抖音版app的生活中無處不在,從精密及光學設備、顯示器設備到日常生活中的光學薄膜應用;比方說,平時戴的眼鏡、數碼相機、各式家電用品,或者是鈔票上的防偽技術,皆能被稱之為光學薄膜技術應用之延伸。倘若沒有光學薄膜技術作為發展基礎,近代光電、通訊或是鐳射技術將無法有所進展,這也顯示出光學薄膜技術研究發展的 重要性。


光學薄膜係指在光學元件或獨立基板上,製鍍上或塗布一層或多層介電質膜或金屬膜或這兩類膜的組合,以改變光波之傳遞特性,包括光的透射、反射、吸收、散射、偏振及相位改變。故經由適當設計可以調變不同波段元件表麵之穿透率及反射率,亦可以使不同偏振平麵的光具有不同的特性。


一般來說,光學薄膜的生產方式主要分為幹法和濕法的生產工藝。所謂的幹式就是沒有液體出現在整個加工過程中,例如真空蒸鍍是在一真空環境中,以電能加熱固體原物料,經升華成氣體後附著在一個固體基材的表麵上,完成塗布加工。日常生活中所看到裝飾用的金色、銀色或具金屬質感的包裝膜,就是以幹式塗布方式製造的產品。但是在實際量產的考慮下,幹式塗布運用的範圍小於濕式塗布。濕式塗布一般的做法是把具有各種功能的成分混合成液態塗料,以不同的加工方式塗布在基材上,然後使液態塗料幹燥固化做成產品。


二、薄膜幹涉原理


1、光的波動性


19世紀60年代,美國物理學家麥克斯韋發展了電磁理論,指出光是一種電磁波,使波動說發展到了相當完美的地步。


由光的波粒二象性可知,光同無線電波、X射線、?射線一樣都是電磁波,隻是它們的頻率不同。電磁波的波長λ、頻率u和傳播速率V三者之間的關係為:


V=λu


由於各種頻率的電磁波在真空中德傳播速度相等,所以頻率不同的電磁波,它們的波長也就不同。頻率高的波長短,頻率低的波長長。為了便於比較,可以按照無線電波、紅外線、可見光、紫外線、X射線和? 射線等的波長(或頻率)的大小,把它們依次排成一個譜,這個譜叫電磁波譜。


在電磁波譜中,波長最長的是無線電波,無線電波又因波長的不同而分為長波、中波、短波、超短波和微波等。其次是紅外線、可見光和紫外線,這三部分合稱光輻射。在所有的電磁波中,隻有可見光可以被人眼所看到。可見光的波長約在0.76微米到0.40微米之間,僅占電磁波譜中很小的一部分。再次是X射線。波長最短的電磁波是y射線。


光既然是一種電磁波,所以在傳播過程中,應該變現出所具有的特征-----幹涉、衍射、偏振等現象。


2、薄膜幹涉


薄膜可以是透明固體、液體或由兩塊玻璃所夾的氣體薄層。入射光經薄膜上表麵反射後得第一束光,折射光經薄膜下表麵反射,又經上表麵折射後得第二束光,這兩束光在薄膜的同側,由同一入射振動分出,是相幹光,屬分振幅幹涉。若光源為擴展光源(麵光源),則隻能在兩相幹光束的特定重疊區才能觀察到幹涉,故屬定域幹涉。對兩表麵互相平行的平麵薄膜,幹涉條紋定域在無窮遠,通常借助於會聚透鏡在其像方焦麵內觀察;對楔形薄膜,幹涉條紋定域在薄膜附近。


實驗和理論都證明,隻有兩列光波具有一定關係時,才能產生幹涉條紋,這些關係稱為相幹條件。薄膜的想幹條件包括三點: 兩束光波的頻率相同; 束光波的震動方向相同; 兩束光波的相位差保持恒定。


薄膜幹涉兩相幹光的光程差公式為:


Δ=ntcos(α) ± λ/2


式中n為薄膜的折射率;t為入射點的薄膜厚度;α為薄膜內的折射角;λ/2是由於兩束相幹光在性質不同的兩個界麵(一個是光疏介質到光密介質,另一個是光密介質到光疏介質)上反射而引起的附加光程差。薄膜幹涉原理廣泛應用於光學表麵的檢驗、微小的角度或線度的精密測量、減反射膜和幹涉濾光片的製備等。


光是由光源中原子或分子的運動狀態發生變化輻射出來的,每個原子或分子每一次發出的光波,隻有短短的一列,持續時間約為10億秒對於兩個獨立的光源來說,產生幹涉的三 個條件,特別市相位相同或相位差恒定不變這個條件,很不容易滿足,所以兩個獨立的一般光源是不能構成相幹光源的。不僅如此,即使是同一個光源上不同部分發出的光,由於它們是不同的原子或分子所發出的,一般也不會幹涉。


3、光學薄膜特點分類


主要的光學薄膜器件包括反射膜、減反射膜、偏振膜、幹涉濾光片和分光鏡等等,它們在國民經濟和國防建設中得到廣泛的應用,獲得了科學技術工作者的日益重視。例如采用減反射膜後可使複雜的光學鏡頭的光通量損失成十倍的減小;采用高反射膜比的反射鏡可使激光器的輸出功率成倍提高;利用光學薄膜可提高矽電池的效率和穩定性。


最簡單的光學薄膜模型是表麵光滑、各向同性的均勻介質膜層。在這種情況下,可以用光的幹涉理論來研究光學薄膜的光學性質。當一束單色光平麵波入射到光學薄膜上時,在它的兩個表麵上發生多次反射和折射,反射光和折射光的方向有反射定律和折射定律給出,反射光合折射光的振幅大小則有菲涅爾公式確定。


光學薄膜根據其用途分類、特性與應用可分為:反射膜、增透膜/減反射膜、濾光片、偏光片/偏光膜、補償膜/相位差板、配向膜、擴散膜/片、增亮膜/棱鏡片/聚光片、遮光膜/黑白膠等。相關衍生的種類有光學級保護膜、窗膜等。


光學薄膜的特點是:表麵光滑,膜層之間的界麵呈幾何分割;膜層的折射率在界麵上可以發生躍變,但在膜層內是連續的;可以是透明介質,也可以是吸收介質;可以是法向均勻的,也可以是法向不均勻的。實際應用的薄膜要比理想薄膜複雜得多。這是因為:製備時,薄膜的光學性質和物理性質偏離大塊材料,起表麵和界麵是粗糙的,從而導致光束的漫反射;膜層之間的相互滲透形成擴散界麵;由於膜層的生長、結構、應力等原因,形成了薄膜的各種向異性;膜層具有複雜的時間效應。


反射膜一般可分為兩類,一類是金屬反射膜,一類是全電介質反射膜。此外,還有將兩者結合的金屬電介質反射膜,功能是增加光學表麵的反射率。


一般金屬都具有較大的消光係數。當光束由空氣入射到金屬表麵時,進入金屬內的光振幅迅速衰減,使得進入金屬內部的光能相應減少,而反射光能增加。消光係數越大,光振幅衰減越迅速,進入金屬內部的光能越少,反射率越高。人們總是選擇消光係數較大,光學性質較穩定的金屬作為金屬膜材料。在紫外區常用的金屬薄材料是鋁,在可見光區常用鋁和銀,在紅外區常用金、銀和銅,此外,鉻和鉑也常作一些特種薄膜的膜料。由於鋁、銀、銅等材料在空氣中很容易氧化而降低性能,所以必須用電介質膜加以保護。常用的保護膜材料有一氧化矽、氟化鎂、二氧化矽、三氧化二鋁等。


金屬反射膜的優點是製備工藝簡單,工作的波長範圍寬;缺點是光損大,反射率不可能很高。為了使金屬反射膜的反射率進一步提高,可以在膜的外側加鍍幾層一定厚度的電介質層,組成金屬電介質反射膜。需要指出的是,金屬電介質射膜增加了某一波長(或者某一波區)的反射率,卻破壞了金屬膜中性反射的特點。


相關標簽:光學鍍膜機

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