《光学加工工艺》全套教学课件.ppt

(1) 氟化物 常用的氟化物多为低折射率材料，如冰晶石(Na3A1F6)、氟化镁等(MgF2)。 冰晶石（Na3AlF6）： ? 在可见区折射率大约1.35，透明区为0.2~14um。 ? 特点：折射率低，应力小；易于吸潮，易损伤。 ?主要用于和ZnS组合制成胶合保护的干涉滤光片。 ?淀积膜层的成分依赖于蒸发温度或蒸发速率，NaF为1.29~1.31，AlF3为1.385，快蒸发的膜层折射率较高。 介质薄膜材料 氟化镁（MgF2） ? 在λ=550nm的折射率约为1.38，透明区为0.12～10um。 ?是所有低折射率的卤化物中最牢固的，特别是当基板温度250℃左右时，非常坚硬耐久，在减反膜中广泛应用，膜层折射率接近体材料，聚集密度接近于1。 MgF2膜具有很高的张应力。 ?MgF2蒸发时易于喷溅：蒸发表面形成了一层熔点比MgF2更高的MgO，材料蒸发次数越多，这种现象越严重；材料本身晶粒太细，除气预熔的气体来不及释放，所以选用一定晶态结构的块状材料。 (2) 硫化物 典型的硫化物材料是硫化锌（ZnS）。 用于可见和红外波段的最重要的一种膜料。在可见区常与低折射率的氟化物组合，在红外区，与高折射率的半导体材料组合。在可见区的折射率为2.3~2.6，在红外区为2.2，透明区为0.38~14um。 ? 硫化锌在沉积过程中会分解成为硫和锌，在衬底表面重新反应生成硫化锌。这一特点造成硫化锌有较高的聚集密度，但是在高衬底温度下沉积速度下降。在潮湿环境下沉积硫化锌会形成H2S并分解出锌造成膜料表面发黑，沉积速度也会因此变得不稳定。室温沉积的硫化锌解膜牢固度低，但是利用离子束辅助蒸发技术获得的硫化锌牢固度大大加强。 (3) 氧化物 实用的氧化物材料种类繁多。这里介绍常用的氧化钛、氧化锆和氧化硅。 二氧化钛TiO2 ? 折射率高，牢固稳定，在可见和近红外呈透明。TiO2材料在真空中加热蒸发时因分解而失氧，形成高吸收的亚氧化钛，故常采用反应蒸发技术。 ? 初始膜料TiO、Ti2O3随着蒸发量增加，氧含量增加，折射率降低；TiO2则含氧量减少，折射率升高，唯有Ti3O5氧含量不变，能够得到稳定的折射率。 二氧化锆ZrO2： 具有较高的折射率，易于得到低吸收的薄膜，膜层十分牢固稳定。短波250nm处消光系数为0.001，可作为紫外材料。 具有明显的负折射率不均匀性，采用ZrO2中掺入某种金属或氧化物（30％Ta金属＋70％ZrO2）可以消除折射率不均匀性。 具有很大的张应力，使ZrO2-SiO2多层膜处于高应力状态。 二氧化硅SiO2： ? 唯一的分解小的低折射率氧化物，其折射率为1.46，透明区从真空紫外到中波红外（0.18~8um）。吸收很小，膜层牢固，耐磨耐腐蚀。 ? 结构精细，呈网状玻璃态，散射吸收小，保护能力强。 ? SiO2在高温蒸发时，也会分解生成低价氧化物SiO，Si2O3。 三种硅氧化物的吸收带位置： ?SiO 10.0~10.2um; Si2O3 9.6~9.8um SiO2 9.0~9.5um和12.5um. ? 红外波段0.76~50um，能够使用的材料很有限。 ? 介质材料的禁带宽度很大，大部分仅在可见光和近红外区透明，在中红外波段就出现长波晶格振动吸收带；金属卤化物的晶格振动吸收带相应的波长较长，但普遍易吸潮。 ? 半导体材料或其化合物禁带宽度窄，短波吸收限较长，折射率高。限制他们在长波使用的是杂质吸收和自由载流子吸收，特别是自由载流子吸收和波长平方成正比。要求半导体材料具有尽可能高的纯度和低的自由载流子浓度。 常用的红外介质材料有ZnS、ZnSe。 3、红外薄膜材料 ? 在400－200nm的近紫外区，高折射率如：HfO2、ZrO2， 中等折射率MgO、Al2O3；低折射率：SiO2、MgF2、LiF等。 ? 在小于200nm的真空紫外，只有少量的低折射率材料，没有高折射率材料。常采用Al-MgF2（或LiF3）制备100～200nm紫外反射镜。 4、紫外薄膜材料 五、操作流程 4．胶合零件的检验 胶合零件的相对几何位置与光学性能，如偏心差、像倾斜、焦距、顶焦距、像质、分辨率、和光圈等项目町在专用仪器上检验。胶层及表面质量可根据技术要求目视或借助放大镜检查。 (1)在胶合件有效孔径内，胶层颜色应接近无色。 (2)胶合件疵病等级根据图纸规定按两个胶合面疵病数量之和计算，非胶合面疵病按每一个面单独计算。其他疵病如开胶、霉斑、油污等不允许存在，有效孔径以外的非发展性疵病不予规定。 (3)透镜胶层厚度一般用光学比较仪，测定胶合前后的厚度差计算。 (4)胶合透镜的中心误差