光学镀膜技术大全（常用的光学镀膜材料）

小君 2023-04-14 04:37:20 383

光学镀膜技术大全（常用的光学镀膜材料）1、金属(合金)类:锗、铬、铝、银、金等.常见的光学镀膜材料有以下几类:②对于溅射状涂层很容易理解目标材料是用电子或高能激光器轰击的表面组分以自由基或离子的形式溅射最后沉积在基底表面上最终形成一个薄膜.光学薄膜的特点是:表面光滑膜层之间的界面呈几何分割膜层的折射率在界面上可以发生跃变但在膜层内是连续的可以是透明介质也可以是光学薄膜吸收介质:可以是法向均匀的也可以是法向不均匀的实际应用的薄膜要比理想薄膜复杂得多这是因为制备时薄膜的光学性质和物理性质偏离大块材料其表面和界面是粗糙的从而导致光束的漫散射膜层之间的相互渗透形成扩散界面由于膜层的生长、结构、应力等原因形成了薄膜的各向异性膜层具有复杂的时间效应.

光学镀膜是指在光学零件表面上镀上一层(或多层)金属(或介质)薄膜的工艺过程.在光学零件表面镀膜的目的是为了达到减少或增加光的反射、分束、分色、滤光、偏振等要求.常用的镀膜法有真空镀膜和化学镀膜.

光学镀膜原理:

①真空镀膜:真空镀膜主要是指需要在更高真空下进行的涂料包括真空离子蒸发磁控溅射 MBE分子束外延 PLD激光溅射沉积等多种涂料所以蒸发和溅射有两种主要类型.将被镀材料制成基材将电镀材料用作靶材或药材.衬底处于与靶相同的真空中.

蒸发涂层通常是加热目标以使表面组分以自由基或离子的形式蒸发并通过成膜方法(散射岛结构 - 梯形结构 - 层状生长)沉积在基材的表面上薄膜.

②对于溅射状涂层很容易理解目标材料是用电子或高能激光器轰击的表面组分以自由基或离子的形式溅射最后沉积在基底表面上最终形成一个薄膜.

光学薄膜的特点是:表面光滑膜层之间的界面呈几何分割膜层的折射率在界面上可以发生跃变但在膜层内是连续的可以是透明介质也可以是光学薄膜

吸收介质:可以是法向均匀的也可以是法向不均匀的实际应用的薄膜要比理想薄膜复杂得多这是因为制备时薄膜的光学性质和物理性质偏离大块材料其表面和界面是粗糙的从而导致光束的漫散射膜层之间的相互渗透形成扩散界面由于膜层的生长、结构、应力等原因形成了薄膜的各向异性膜层具有复杂的时间效应.

常见的光学镀膜材料有以下几类:

光学镀膜技术大全（常用的光学镀膜材料）(1)

1、金属(合金)类:锗、铬、铝、银、金等.

①锗

稀有金属无毒无放射性主要用于半导体工业塑料工业红外光学器件航天工业光纤通讯等.透光范围2000NM--- 14000NM n=4甚至更大.

光学镀膜技术大全（常用的光学镀膜材料）(2)

②铬

有时用在分光镜上并且通常用作"胶质层"来增强附着力胶质层可能在550NM的范围内但在铝镜膜导下面 30NM是增强附着力的有效值.

③铝

在紫外域中它是普通金属中反射性能最好的一种其膜的有效厚度为50NM以上.

④银

如果蒸发速度足够快并且基板温度不很高时银和铝一样具有良好的反射性这是在高速低温下大量集结的结果这一集结同时导致更大的吸收.

⑤金

在红外线100nm波长以上是已知材料中具有最高反射性的材料.

光学镀膜技术大全（常用的光学镀膜材料）(3)

2、氧化物类 :三氧化二钇、二氧化铈、氧化镁、二氧化钛、二氧化硅、一氧化硅、二氧化锆、三氧化二铝、氧化铪等.

①三氧化二钇

使用电子枪蒸镀该材料性能随膜厚而变化在500nm时折射率约为1.8.用作铝保护膜其极受欢迎特别相对于800-12000nm区域高入射角而言可用作眼镜保护膜且24小时暴露于湿气中.

②二氧化铈

使用高密度的钨舟皿蒸发在200°C的基板上蒸着二氧化铈得到--个约为2.2的折射率在大约3000nm有一吸收带其折射率随基板温度的变化而发生显着变化用氧离子助镀可取得n=2.35(500nm)的低吸收性薄膜.

③二氧化钛

折射率为2.21 500nm的透光范围由于它的高折射率和相对坚固性人们喜欢把这种高折射率材料用于防反膜分光膜冷光膜滤光片高反膜眼镜膜热反射镜等.

④二氧化硅

无色透明晶体熔点高硬度大化学稳定性好.纯度高用其制备高质量Si02镀膜蒸发状态好不出现崩点.按使用要求分为紫外、红外及可见光用.如果压力过大薄膜将有气孔并且易碎相反压力过低薄膜将有吸收并且折射率变大.

⑤二氧化锆

白色重质结晶态具有高的折射率和耐高温性能化学性质稳定纯度高用其制备高质量氧化锆镀膜不出崩点影响一面平面透镜的透光度有许多成因.镜面的粗糙度会造成入射光的漫射降低镜片的透光率.此外材质的吸旋光性也会造成某些入射光源的其中部分频率消散的特别严重.例如会吸收红色光的材质看起来就呈现绿色.不过这些加工不良的因素都可以尽可能地去除.

⑥氧化铪

在150摄氏度的基板上有用电子枪蒸着折射率在2.0左右用氧离子助镀可能取和得2.05- -2.1 稳定的折射率在8000- - 12000NM区HFO2用作铝保护膜外层好过SiO2.

● 氟化物类 :氟化钍、氟化镁、铈氟化物、氟化钙、氟化钡等.

其中氟化镁材料特点:无色四方晶系粉末纯度高用其制备光学镀膜可提高透过率不出崩点.

● 其他化合物类:硫化锌、碲化铅.

3、氟化物类

①氟化镁

作为1/4波厚抗反射膜普遍使用来作玻璃光学薄膜且有大约120NM真实紫外线到大约7000nm的中部红外线区域里透过性能良好.

②氟化钙与氟化钡

它们的局限性都是缺乏完全致密性.透过性在高温时移到更长的波长所以目前它们只能用在红外膜.

③氟化铅

在UV中可用作高折射率材料在300nm时N=1.998 该材料与钼钽钨舟接触时折射率将降低因此需要用铂或陶瓷皿.