O princípio de aplicação da tecnologia de revestimento óptico é explicado em detalhes

O princípio de aplicação da tecnologia de revestimento óptico é explicado em detalhes

O filme óptico é onipresente em nossa vida, desde equipamentos ópticos e de precisão, equipamentos de exibição até a aplicação de filmes ópticos na vida cotidiana; Por exemplo, óculos, câmeras digitais, vários aparelhos domésticos ou tecnologia antifalsificação em notas podem ser chamados de extensões da tecnologia óptica de filme fino. Sem a tecnologia óptica de filme fino como base para o desenvolvimento, a moderna tecnologia fotoelétrica, de comunicação ou laser não será capaz de progredir, o que também mostra a importância da pesquisa e desenvolvimento da tecnologia óptica de filme fino. Hoje trazemos a você o princípio da aplicação do revestimento óptico.

O ne. Definição de filme fino óptico

O filme fino óptico é definido como: envolvido no processo do caminho de propagação da luz, anexado ao filme óptico de espessura dielétrica fina e uniforme da espessura do dispositivo óptico na superfície da camada, através da reflexão da camada de membrana média em camadas, através de tiro (caderneta) e características de polarização, a fim de alcançar o que queremos em um ou vários comprimentos de onda da luz, dentro do escopo de tudo, através de toda a reflexão da luz ou separação de polarização e assim por diante de várias formas especiais de luz.

Filme óptico refere-se à fabricação ou revestimento de um ou mais filmes dielétricos ou filmes de metal ou uma combinação dos dois tipos de filmes em elementos ópticos ou substratos independentes para alterar as características de transmissão das ondas de luz, incluindo transmissão, reflexão, absorção, dispersão , polarização e mudanças de fase da luz. Portanto, através do design adequado, a transmitância e a refletividade da superfície do elemento com diferentes bandas de ondas podem ser ajustadas e a luz com diferentes planos de polarização pode ter características diferentes.

Em geral, os métodos de produção de filmes ópticos são divididos principalmente em processos de produção a seco e a úmido. O chamado tipo seco significa que nenhum líquido aparece em todo o processo de processamento. Por exemplo, a evaporação a vácuo é aquecer a matéria-prima sólida com energia elétrica em um ambiente a vácuo. Após a sublimação em gás, ele adere à superfície de um substrato sólido para concluir o processamento do revestimento. Veja o ouro que o adorno usa na vida cotidiana, a prata ou o filme de embalagem que possui uma sensação qualitativa metálica, é o produto que faz com os meios de revestimento do tipo seco. Porém, em considerações práticas de produção, a aplicação de revestimento a seco é menor que o revestimento a úmido. Revestimento úmido A prática geral é ter uma variedade de componentes funcionais misturados ao revestimento líquido, revestindo diferentes métodos de processamento no substrato e, em seguida, fazer produtos de cura a seco com revestimento líquido.

DOIS. Princípio de interferência de membrana

1. A flutuação da luz

Na década de 1860, o físico americano maxwell desenvolveu a teoria do eletromagnetismo. Ele ressaltou que a luz era uma espécie de onda eletromagnética, o que tornava a teoria do movimento das ondas bastante perfeita.

Da dualidade onda-partícula de luz, ondas de luz e rádio, raios-x, são ondas eletromagnéticas, mas sua frequência é diferente. A relação entre o comprimento de onda da onda eletromagnética lambda, a frequência u e a taxa de propagação V é:

V = λu

Como ondas eletromagnéticas de frequências diferentes viajam na mesma velocidade no vácuo, elas têm comprimentos de onda diferentes com frequências diferentes. Comprimentos de onda de alta frequência são curtos, comprimentos de onda de baixa frequência são longos. Para fins de comparação, ondas de rádio, infravermelho, visível, ultravioleta, raios X e raios gama podem ser organizadas em um espectro, chamado espectro eletromagnético.

No espectro eletromagnético, o maior comprimento de onda são as ondas de rádio, que são divididas em ondas longas, ondas médias, ondas curtas, ondas ultracurtas e microondas, etc. A seguir, são infravermelhos, visíveis e ultravioletas, conhecidos coletivamente como radiação luminosa. De todas as ondas eletromagnéticas, apenas a luz visível pode ser vista pelo olho humano. A luz visível, com comprimentos de onda variando de 0,76 a 0,40 mícrons, compõe apenas uma pequena fração do espectro eletromagnético. Mais uma vez, raios-x. A onda com o menor comprimento de onda é o raio y.

Como a luz é um tipo de onda eletromagnética, ela deve mostrar suas características - interferência, difração, polarização etc.

2. Interferência de membrana

O filme pode ser um sólido transparente, líquido ou uma fina camada de gás ensanduichada entre dois pedaços de vidro. A luz incidente é refletida pela superfície superior do filme para obter o primeiro feixe de luz, a luz refratada é refletida pela superfície inferior do filme e a luz refratada pela superfície superior para obter o segundo feixe de luz. Esses dois feixes estão do mesmo lado do filme e separados pela mesma vibração incidente, que são luz coerente e pertencem à interferência de amplitude fracionária. Se a fonte de luz for uma fonte de luz estendida (fonte de luz plana), a interferência poderá ser observada apenas na região sobreposta específica dos dois feixes coerentes, portanto, é uma interferência localizada. Para um filme fino plano com duas superfícies paralelas, as franjas de interferência são localizadas no infinito e observadas no plano focal da imagem por meio de uma lente convergente. Para o filme fino em forma de cunha, as franjas de interferência estão localizadas próximas ao filme fino.

Foi provado por experimentos e teorias que somente quando duas séries de ondas de luz têm certas relações é que podem ser produzidas franjas de interferência, e essas relações são chamadas de condições coerentes. As condições de coerência dos filmes finos incluem três pontos: a frequência de duas ondas de luz é a mesma; Ondas de raio vibram na mesma direção; A diferença de fase entre as duas ondas de luz permanece constante.

A fórmula da diferença de caminho óptico da interferência de filmes finos com duas luzes coerentes é:

Δ = ntcos (α) ± λ / 2

Onde n é o índice de refração do filme; T é a espessura do filme no ponto do incidente; Alfa é o ângulo de refração no filme; Lambda / 2 é uma diferença de caminho óptico adicional causada pela reflexão de dois feixes de luz coerentes em duas interfaces diferentes, uma luz densa a densa, a outra luz densa a densa. O princípio da interferência de filmes finos é amplamente utilizado na inspeção de superfície óptica, medição precisa de ângulos minúsculos ou linearidade, preparação de filme anti-reflexo e filtro de interferência, etc.

A luz é o estado de movimento da luz dos átomos ou moléculas muda a radiação, cada luz dos átomos ou moléculas de cada vez, apenas uma coluna curta, duração de cerca de 1 bilhão de segundos para a fonte de luz de dois independentes, interfere nas três condições, em particular: a mesma fase ou constante de fase nessa condição não é fácil de encontrar, portanto, duas fontes de luz geral independentes não podem constituir uma fonte de luz coerente. Além disso, mesmo a luz de diferentes partes da mesma fonte, por serem de átomos ou moléculas diferentes, geralmente não interfere.

Três. Classificação das características do filme óptico

Os principais dispositivos ópticos de película fina incluem filme de reflexão, filme anti-reflexo, filme de polarização, filtro de interferência e espectroscópio, etc. Eles têm sido amplamente utilizados na economia nacional e na construção de defesa nacional e têm recebido cada vez mais atenção pela ciência e tecnologia trabalhadores. Por exemplo, a perda de fluxo de luz de lentes ópticas complexas pode ser reduzida dez vezes usando filme anti-reflexo. A potência de saída do laser pode ser multiplicada pela alta relação do filme refletor. A eficiência e a estabilidade da célula de silício podem ser melhoradas usando filme óptico.

O modelo mais simples de filme óptico é um filme dielétrico uniforme, isotrópico e uniforme. Nesse caso, as propriedades ópticas dos filmes ópticos podem ser estudadas com a teoria da interferência da luz. Quando uma onda plana de luz monocromática incidente no filme óptico, múltiplas reflexões e refratos ocorrem em suas duas superfícies. A direção da luz refletida e da luz refratada é dada pela lei de reflexão e pela lei de refração, e a amplitude da luz refratada fotossintética refletida é determinada pela fórmula de Fresnel.

Os filmes ópticos podem ser classificados em filme reflexivo, filme anti-reflexo / filme anti-reflexo, filtro, filme polarizador / polarizador, filme de compensação / placa de diferença de fase, filme de alinhamento, filme de difusão / filme, filme de brilho / filme de prisma / filme de condensador, filme de sombreamento / adesivo preto e branco, etc. Os derivados relacionados incluem filme protetor de grau óptico, filme para janela, etc.

Os filmes ópticos são caracterizados pela superfície lisa e pela divisão geométrica da interface entre as camadas do filme. O índice de refração do filme pode saltar na interface, mas é contínuo no filme. Pode ser um meio transparente ou um meio absorvente; Pode ser uniforme na direção normal ou não uniforme na direção normal. A aplicação prática do filme é muito mais complexa que o filme ideal. Isso ocorre porque: durante a preparação, as propriedades ópticas e físicas do filme divergem do material a granel, e a superfície e a interface são rugosas, o que leva à reflexão difusa do feixe; A interface de difusão é formada por permeação mútua entre as camadas de filme. Devido ao crescimento, estrutura e estresse do filme, a anisotropia do filme é formada. A membrana tem efeitos de tempo complexos.

O filme refletivo pode ser geralmente dividido em duas categorias, um é um filme refletivo de metal, um é todo filme refletivo dielétrico. Além disso, existem filmes refletivos dielétricos metálicos que combinam os dois para aumentar a refletividade das superfícies ópticas.

Geralmente, os metais têm maior coeficiente de extinção. Quando o feixe de luz é incidente na superfície do metal a partir do ar, a amplitude de luz que entra no metal decai rapidamente, de modo que a energia da luz que entra no interior do metal diminui correspondentemente, enquanto a energia da luz refletida aumenta. Quanto maior o coeficiente de extinção, mais rápida é a diminuição da amplitude da luz e menos energia de luz entra no metal, maior a refletividade. As pessoas sempre escolhem o metal com alto coeficiente de extinção e propriedade óptica estável como material de filme metálico. Na região ultravioleta, o material fino metálico comumente usado é o alumínio, na região visível alumínio e prata comumente usado, na região infravermelha ouro usado, prata e cobre, além disso, cromo e platina também costumam produzir algum material especial de membrana de filme. Como alumínio, prata, cobre e outros materiais no ar oxidam e reduzem facilmente o desempenho, a película dielétrica deve ser protegida. Os materiais de película protetora mais utilizados são óxido de silício, fluoreto de magnésio, dióxido de silício, óxido de alumínio, etc.

As vantagens do filme refletivo metálico são o processo simples de preparação e a ampla faixa de comprimento de onda. A desvantagem é que a perda de luz é grande, a refletividade não pode ser muito alta. A fim de melhorar ainda mais a refletividade do filme de reflexão de metal, podemos adicionar várias camadas de camada dielétrica de uma certa espessura na parte externa do filme para formar o filme de reflexão dielétrica de metal. É preciso ressaltar que o filme de emissão de metal dielétrico aumenta a refletividade de um determinado comprimento de onda (ou uma determinada região de onda), mas destrói a característica de reflexão neutra do filme de metal.

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