1520nm～1580nm红外减反射膜制备.pdf

1．3光学薄膜工艺技术发展历程 Robert Boyle和Robert Hook。各自独立发现的“牛顿环”现 象，其实就是现代薄膜光学的萌芽。1801年11月12日，Thomas Young 对英国皇家协会发表演讲时，阐述了光的干涉原理：1832年，菲涅耳提 出的反射与折射定律——“菲涅耳定律”，是研究薄膜内的干涉问题的 Clerk 基础知识：1873年，JamesMaxwell的《电磁论问世，至此， 分析薄膜光学问题的全部基本理论完成n”Ⅱs，。 Joseph 制成了第一批减反射膜：1886年，LordRayleigh在英国皇家协会作报 告时说，经腐蚀的冕玻璃平板，其表面反射率比刚抛光的玻璃板更低， 其原因是在玻璃表明形成了一层薄膜，这层薄膜的折射率比玻璃材料的 折射率低。1891年，DennisTaylor明确宣布，使玻璃表面失泽的薄 膜增加了物镜的透过率。在十九世纪，在薄膜光学领域最有意义的工作 基本构成形式。 1930年以前，由于当时缺乏实用的真空抽气机，二十世纪初叶发 现的真空蒸镀法并不能作为实际使用的镀膜方法。1930年，L．R． Burch对扩散泵油的研究工作成果使实用的镀膜用真空抽气机的制造变 分光镜的高反射膜，与此同时，美国人John Strong在减反射膜的镀制 方面做了大量的积极的工作。同时，通过实际，人们对硫化锌、二氧化 了第一批金属一介质薄膜滤光片。此后，由于光学仪器制造需求的牵引， 薄膜光学技术有了巨大的进展，近些年来更是突飞猛进。研究膜系的物 理过程和其镀制的工艺过程的技术——薄膜光学，已成为现代光学的一 个重要分支。 我们把膜层与基底组成的系统称做膜系，光波在两种介质的界面 上依次反射和透射而产生的多光束干涉的结果决定了薄膜的光学性质， 薄膜的光学性质一般由其反射率特性和透射率特性表征。由于能量守 恒，在薄膜膜层无吸收时，我们只讨论膜层的反射率特性。 光电仪器设计和制造技术的发展推动了光学薄膜工艺技术水平的 提高，反过来，光学薄膜技术的发展又强有力地推动了光学设计水平的 提高，为设计高性能的光电仪器提供了基本技术支持∽啪】。 1．4光学薄膜制备技术 目前，常用的光学薄膜的镀制方法基本上有两种：物理镀膜法和化 学镀膜法 物理镀膜法就是在真空条件下，膜层材料在高温融化后快速蒸发 或在高温下升华， 从而在光学零件表面形成光学薄膜的真空镀膜技术。物理镀膜法 包括热蒸发、溅射和离子镀等方法，由于具有光学薄膜质量好，生产效 率高，适用范围广等特点，它日益成为光学薄膜镀制技术中的主要方法。 化学气相沉积镀膜技术是通过膜层材料在气相中进行化学反应， 把反应生成物淀积在光学零件表面形成光学薄膜。 利用真空镀膜技术要获得膜层，当然离不开真空镀膜机。真空镀 膜机一般由真空系统、真空室、蒸发装置、电气控制系统及膜厚测量控 制系统等几个主要部分组成。 真空系统包括真空获得设备及真空测量仪器。真空在薄膜制备中 主要有两方面的作用，即减少蒸发分子与残余气体分子的碰撞，并且抑 制它们之间的反应。真空泵是获得真空的关键设备，典型的真空泵包括 机械泵，分子泵、罗茨泵、油扩散泵、冷凝泵等。真空计按原理和结构 的不同可以分成许多种，主要是热真空计和电离真空计“1。 在膜层的镀制过程中，影响膜层质量要的工艺因素很多，因此， 要对工艺参数进行控制和监测。 膜层的光学性质指它的光谱特性，主要包括透射率和反射率，吸 收率和散射率：膜层的力学性质指膜层的附着力和硬度以及膜层的应 力。 薄膜的制备是一个涉及到许多学科的复杂的过程，受到不同材料、 不同工艺及一些意想不到的突发因素的影响。它是通过将大块蒸发或溅 射，最后在基板表面凝结而得到的。在制备过程中，各种因素相互作用， 相互影响，致使膜层性质产生很大差异。影响的主要工艺因素包括：基 板的处理，制备参数，材料蒸发的入射角及老化处理。 膜层是直接淀积在基板上，因此，基板的清洁无疑是至关重要的。 镀膜前，必须对基体进行仔细清洗，根据不同的基体材料