1、光学薄膜技术简介光学薄膜技术简介 高意光学薄膜中心高意光学薄膜中心 王启平王启平 Photop Confidential光学薄膜的作用及回顾 光学薄膜在光学系统中的作用就是功能函数 光学薄膜发展的三个跃迁点:1.真空的实现(1930)2.激光的出现(1962)3.光通讯技术的推动(1997)光学薄膜从设计到制备过程 根据设计输入及经验确立膜系结构 使用设计软件并人为引导优化的方向进行设计 依据设备特点制定控制策略 测试制备结果 反演过程及调整控制策略Photop Confidential光学薄膜设计输入：使用条件（入射角，入射介质，基片材料），光性要求（工作波长，反射率，透过率，偏振态，位相，
2、颜色等）输出：膜系，广义的是可直接执行的程序（RUNSHEET，包括控制方式及设置）验证：（间接）分光光度计。评价设计的标准:(容限,材料的种类,工艺时间)Photop Confidential矩阵法rrrrrrrrrrrrnnrrrrrrrNNpNsTENdNiiBCsinsincoscoscos21cossinsincos0011波波）波波（对对于于波波）波波（对对于于其其中中：TMCBCBCBCBR0000CBCBTn00014BCRTRAnRe1111反射率反射率透射率透射率吸收率吸收率 反射相移反射相移CCBBBCCBiarctg200矢量法矢量法3212112423221iiier
3、ererrr如果忽略膜层内的多次反射，如果忽略膜层内的多次反射，则合成的振幅反射系数由每一则合成的振幅反射系数由每一界面的反射系数的矢量和确定。界面的反射系数的矢量和确定。每个界面的反射系数都联带着每个界面的反射系数都联带着一个特定的相位滞后，它对应一个特定的相位滞后，它对应于光波从入射表面进至该界面于光波从入射表面进至该界面又回到入射表面的过程又回到入射表面的过程 麦克劳得导纳图解技术简介 如果从基片开始通过每一层膜直到多层膜的前表面，把 平行于基片的任意平面处的光学导纳画在一复平面上则描述了整个生长过程中多层膜导纳的变化轨迹。对于每一层介质膜，导纳轨迹是圆心位于实轴上的园或圆弧。增透膜和高
4、反膜的导纳图(直接在软件上演示)设计中常用工具 光学厚度层 nd=1/4*0 光学厚度层 nd=1/2*0 布儒斯特效应 典型膜系介绍 增透膜 反射膜(镜)分光(束)膜 滤光(分色)膜 负滤光膜增透膜 Sub/L/Air,拓宽加一层虚设层/2 Sub/2HL/Air,减少主波段反射率,加一层中间折射率层 Sub/M2HL/Air,用等效层替代中间折射率层 Sub/HLHL/Air反射膜(镜)金属反射膜,增强型金属反射膜Sub/M/Air,Sub/M(LH)n/Air光学薄膜中常用的金属材料:Al,Ag,Au,Cu,Ni-Cr 介质高反膜Sub/(HL)nH/Air 或Sub/(LH)n/Air
5、 分光(束)膜 平均能量分光Sub/2HLHLH/Air 偏振分光(利用布儒斯特效应)片型:Sub/(HL)n/Air,棱镜型:Sub/(HL)n/Sub 消偏振分光(Non-polarization beamspillter)(HMLM)n滤光(分色)膜 长波通(0.5HL0.5H)n 短波通(0.5LH0.5L)n 带通滤光片(HLH2LHLH)n负滤光膜美国某公司产品薄膜的沉积方式 化学镀（CVD）主要用于半导体行业 物理镀（PVD）蒸发（阻蒸，电子枪蒸发，荷能辅助及反应蒸发），溅射（直流，射频，磁控，离子），离子镀典型的镀膜机介绍 LEYBOLD APS系列电子枪,OMS(6片,50片
6、式新12片)光控系统,APS离子源 OPTORUN OTFC系列Jeol电子枪,(60点式)光控系统,17cmRF离子源 VEECO SPECTOR16cmRF离子源,离子溅射,12cmRF辅助 SHINCRON RAS系列/原OCLI MATEMODE滚筒式反应溅射IAD镀膜机的构造蒸发控制系统真空系统膜厚控制系统离子源辅助系统-离子源-温控-工作气体溅射镀膜机的构造靶材离子源待镀基片辅助源靶材RAS机构造靶材Nb氧离子发生器靶材Si氧离子发生器O+目前热门镀膜设备比较种类/型号生产厂家优点缺点IAD/APS1104 APSpro1104 德国 LEYBOLD技术成熟,性能稳定设备成本高,运行费用高,IAD/OTFC1300日本OPTORUN技术基本成熟,性能稳定,性价比较高长期稳定性?SPUTTER/VEECO SPECTOR美国VEECO公认膜层质量最高的机器,稳定性好可镀的面积少,成本很高SPUTTER/RAS,MM日本SHINCRONULVAC产能大,可能变折射率层,在合适产品上有成本优势光洁度稍差,镀膜的生产要素及管理 工艺准备:膜系设计,制定镀膜工艺卡,试镀 工夹具准备设计,加工,验证 设备及后备支持膜料,耗材,测试片当前光学薄膜技术的难点问题 高激光损伤阈值膜(技术问题)负滤光膜(设计及技术问题)相位特性膜(设计及技术问题)
