鍍膜基本知識

2.1 光學薄膜膜系設計與分析

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

Essential Macleod 是一套光學薄膜設計與分析軟件包，它包含光學薄膜設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，導出其膜系設計;

3) 提取薄膜材料的光學常數(shù);

4) 分析膜系特性，包括導納圖分析和電場分布分析等;

5) 估算膜層中隨機誤差對膜層光譜特性的影響;

6) 模擬光學鍍膜。

2.2 光學薄膜制備技術

該專題的名稱是《鍍膜工藝基礎知識》，由中國科學院上海技術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有限責任公司總經(jīng)理。周研究員從真空系統(tǒng)、制備技術、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薄膜制備技術進行了詳細的講授。

在光學鍍膜中常用的真空泵有機械泵、分子泵、羅茨泵、油擴散泵和冷凝泵。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)技術制備之外，光學薄膜真空鍍膜技術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。介質膜的老化處理包括退火和激光預處理。

電子槍對膜層的成膜質量和光譜特性有重要影響，

校準真空泵有效抽速，以獲得穩(wěn)定的真空度。

校準溫度控制曲線，溫控儀的升溫過充要小，控制要平穩(wěn)。

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

光學膜厚控制儀的精度確認，膜厚控制儀的控制精度對成膜質量和重復性有重要的影響。

薄膜的材料試驗，為獲得均勻均質和接近化學計量比的薄膜，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。

光學膜厚控制工具因子和石英晶振膜厚控制因子的確定。