窄带滤光片制造

qasy · 发表于 2007-11-22 10:40:13

窄带滤光片制造
一、多层电介质滤光片结构与原理。
由于单层介质膜可以改变反射率R，但改变是很有限的，因而一般的干涉片是镀有多层电介质膜的滤光片，膜层数目可以多达数十层(因应所要求的反射率而定)，交替由较高折射率nH和较低折射率nL两种电介质材料组成的λ0/4膜系。与滤光片基底和空气相邻的一般是具有较高折射率的膜系，一个λ0/4的多层膜系的结构一般可表示为GHLHLH……LHA=(HL)PHA
其中： G——代表基底
A——代表空气
H——代表厚度为λ0/4的高折射率膜层
L——代表光学厚度为λ0/4的低折射率膜层
P——代表周期性膜系的周期数
干涉滤光片的结构是把两组交替排列的膜系(HL)P和(LH)P组合在一起而成的，结构的符号表示为：G(HL) P(LH) PA
结构如上图，其中LL为低折射率膜层，其光学厚度为半波长。以此为分界，上面是(HL)P膜系，下面是(LH)P膜系，因为中间层LL的光学厚度为λ0/2，所以LL层能完全透射λ0，就好像没有这个膜层一样(即对于λ0是完全透明的)。这样LL两边的两个H层，则就如同靠在一起一样而构成一个HH的λ0/2层，因此对λ0又起到完全透射的作用，因而就又可以认为“HH”层又不存在，如此又有一个LL层，一个HH层……最后整个膜系对波长λ0的光的透射率，就等于和基底一样的透射率，而其他波长的光则因其膜系厚度不满足它的λ0/2这一条件，使它的透射率迅速下渐，每通过一层它的光强都要下渐一次，最后被滤掉而不能通过，因而最后只有特定波长λ0的光波才能通过整个膜系，从而达到滤波的目的。
二、干涉滤光片的主要光学性能
干涉滤光片的主要光学性能用中心波长λ0，通整半宽Δλ以及峰值透射率TMAX三个参数表征。
中心滤长 λ0=2ndCOSθ/K
通带半宽
峰值透射率T0=［1-A/(1-R)］2
上式中： nd——间隔层的光学厚度(因等于λ0/2)
θ——光在间隔层的折射角(在垂直的情况下θ为0，COSθ=1)
K——表示干涉的级次
R——高反射膜的反射率

A——电介质膜系上的能量损耗
在设计干涉滤光片时，可根据实际应用的要求确定干涉滤光片的光学参数，然后再计算干涉滤光片的材料参数和工艺参数。
三、镀膜厚度控制原理
在这次镀膜实验过程中，为了很好地控制膜层的厚度，我们采用的是极值控制法。
薄膜的透射光或反射光光强是随着薄膜厚度的变化而变化的，下面以单层膜为例：
当入射光波为自然光，在垂直入射的情况下，透射合成波的振幅系数Et以无穷级数的和来表示，即

其中：
上式中的相当于光线1，相当于光线2，其余如此类推。无穷级数是公比为的无穷递减等比级数，因此在求和之后得振幅透射系数
而透射率则为：

其中：
t=t01t12, r=r12r10
由上式可知，当n1d1等于1/4波长的数倍时，透射率便出现极值。因而，在实验中我们把一光源所发出的中心波长λ0的光通过反射镜使它垂直入射到真空镀膜机的真空室中的比较片，通过检测经过比较片的透射光强变化，从而掌握薄膜厚度的变化。因为薄膜的厚度每增加λ/4，它的透射光强就经过一次极值(从极大→极小或从极小→极大)，这样我们便可利用蒸发镀过程中出现极次数来控制四分之一波长整数倍膜层的厚度。
四、镀膜的操作过程
镀膜是一个要求十分严格的实验，它要求周围的环境都十分干净(理想是无尘的环境)，否则镀出来的膜片很容易剥落。因此在镀膜之前必须把镀膜车间进行吸尘、除脂，尤其是镀膜真空室的清洁(除尘、干燥，把以前镀膜残留下来的盖在室内壁的膜层清洗干净，以免镀膜时掉下来影响镀膜效果)。准备工作完成后方可进行按以下的步骤开始镀膜：
一：检查扩散泵是否已经装上；
二：把电源开关合上，低阀拉出；
三：(注意打开钟罩前一定要充入大气)启动万能专换开关3kg，充气后打开钟罩；
四：用吸尘器和酒精纱布清洁钟罩内部；
五：检查舟中膜料是否足够，加入必需的镀膜材料
六：把已清洁好的待其片放入钟罩内，用罗丝钉压紧工件盘，检查比较片是否放正，挡板位置是否恰当
七：关上钟罩，开始抽真空，万能转换开关2kg指向“机械泵”档；
八：打开复合真空计低真空部分，测量钟罩内真空度，待真空度高于1Pa(～10-2)时通冷却水，把开关2kg转向“机械泵，扩散泵”档；
九：把低阀推入至“抽系统”位置，注意冷却水的流量是否足够，监视系统真空度已应高于1Pa(～10-2)；
十：二十分钟后热基片，开关4KG转向“烘烤，蒸发”档，开关3kg转向“工件旋转”档；
十一：扩散泵经预热四十分钟后，打开高阀，使钟罩与系统连通，扩散泵开始工作；
十二：待真空度高于0.1Pa(～10-2)时接通电离规管测量钟罩内真空度；
十三：接通膜厚控制系统(注意先开低压，后开高压)检查控制波长鼓轮读数是否符合要求，输入系统的光强是否恰当；
十四：待真空度高于6×10-3a(～5×10-5)时，开始预熔膜料，此时挡板应至于膜料上方，工件转速调至约1转/秒，转动调压器手轮，将待镀膜料溶解或除气；
十五：把调压器调至“0”位，待真空度回升后开始蒸发；
十六：用极值法控制每层膜为λ/4厚度，记录放大器的读数及蒸发时间，电流大小等参数；
十七：蒸镀完毕后，调压器返回“0”位，关闭高真空测量系统，关闭高阀，开关2kg转向“机档，3kg和4kg转回“关”档；
十八：关闭膜厚控制系统(先关高压，后关低压)；
十九：待扩散泵充气冷却后，2kg才能转向“关”档，关闭各电源开关和冷却水开关。
(注：1乇=133.32Pa)

zouyou828459 · 发表于 2012-3-28 22:42:27

老兄啊请问您的镀膜机熔料的时候调的是1转每秒那您蒸镀的时候是多少一转啊？

窄带滤光片制造

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