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    [分享]常見的光學薄膜制備方法及應用 [復制鏈接]

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    只看樓主 倒序閱讀 樓主  發表于: 05-19
    — 本帖被 ouyuu 設置為精華(2022-05-21) —
    關鍵詞: 光學薄膜
    從20世紀30年代開始,光學薄膜逐漸被廣泛應用于日常生活、工業、天文學、軍事、宇航、光通信等領域,在國民經濟和國防建設中起到了重大作用,因而得到了科學技術工作者的日益重視。而今新興技術的發展對薄膜技術不斷提出新的要求,又進一步促使了光學薄膜技術的蓬勃發展。所以近年來,對光學薄膜的研究及其應用一直是非;钴S的課題。 C7DwA/$D  
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    一、光學薄膜的制備方法 RgZ9ZrE\  
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    在光學薄膜發展的歷程中,各種先進的薄膜制備技術不斷應用到光學薄膜制備的技術中。這些技術不僅大大拓寬了光學薄膜可以利用的材料范圍,而且極大地改進了光學薄膜的性能和功能,進而給光學薄膜提供了更為寬廣深遠的發展空間。下面介紹幾種常見的光學薄膜制備方法。 nd7g8P9p  
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    1.物理氣相沉積法 Qkhor-f0  
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    物理氣相沉積法簡單地說,在真空條件下,采用物理方法,將材料源—固體或液體表面氣化成氣態原子、分子或部分電離成離子,并通過低壓氣體(或等離子體)過程,在基體表面沉積具有某種特殊功能的薄膜的技術。 發展到目前,物理氣相沉積技術不僅可沉積金屬膜、合金膜、還可以沉積化合物、陶瓷、半導體、聚合物膜等。之所以選擇高真空環境是因為薄膜材料在沉積的過程中不會與空氣中的活潑氣體反應,以及蒸汽分子在真空環境中不會與氣體分子碰撞,而是直接地到達基片。在實際薄膜沉積的過程中,需要控制的工藝參數非常多,通常涉及到真空技術、材料科學、精密機械制造、光電技術、計算機技術、自動控制技術等領域。 ,Q0H)// ~  
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    2.離子束輔助沉積法 j-.Y!$a%6  
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    離子束輔助沉積法是在氣相沉積鍍膜的同時,利用高能粒子轟擊薄膜沉積表面,對薄膜表面環境產生影響,從而改變沉積薄膜成分、結構的過程。這種把離子輔助與反應蒸發法結合起來的鍍膜技術能夠實現低溫成膜,改善薄膜的微觀結構、力學性能并且提高薄膜和基體的結合力,從而提高薄膜的綜合性能。但由于離子束轟擊基片的能量束密度不均勻以及高能量離子引起的反濺射等因素,使得離子束輔助蒸發技術在生產應用中受到限制。通常對硫化鋅、氟化鎂等軟膜采用離子輔助技術以后,膜層的牢固性獲得了明顯的改善,但無論對軟膜或電子束蒸發的氧化物硬膜在抗激光損傷方面的效果均不明顯。 b};o:  
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    3.反應離子鍍膜法 VqxK5  
    (.VS&Kv#U  
    是利用熱陰極弧源誘發膜料離子放電在鍍膜室內形成等離子體,蒸發膜料離子部分被電離,在處于懸浮電位的工件架形成電場作用下抵達基片,這樣具有一定動能的離子態的膜料粒子與反應氣體結合后淀積成膜,該膜層與玻璃基片附著牢固,薄膜的硬度與耐摩擦性能顯著提高,因此受到了光學薄膜領域科學工作者的重視。但此項技術設備成本較高,對提高抗激光損傷能力的潛力有待進一步研究。 Ps{vN ~}  
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    4.氣相混合蒸發法 5$+ssR_?k  
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    氣相混合蒸發法是用兩個電槍同時蒸發兩種不同材料,另外用兩個石英探頭分別監控各槍的淀積速率,通過氣相混合,獲得漸變折射率膜層的過程。這種光學膜層可用作某些基片材料的單層增透膜,以替代原來鍍在基片上的多達幾十層的多層膜,從而改善薄膜的微觀結構,增加膜層強度,并且使制備折射率按梯度變化成為可能。這種技術消除了用常規方式得到的薄膜與空氣(或基體)所形成的突變界面,而以漸變界面取代突變界面,附著力增強,界面吸收減少,另外,漸變界面的熱傳導系數比普通膜系界面的傳導系數高。這種非均勻膜已經成為薄膜光學的一個重要分支,它打破了傳統膜系的設計方法,并由此得到了使傳統膜系不能制備的優良光譜性能,而且期望極大地改善薄膜元件的抗損傷性能(約提高20%),因而引起人們極大的興趣。 "/mt uU3rt  
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    5.溶膠-凝膠法 '2ZvK  
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    溶膠-凝膠法是以金屬醇鹽或其他金屬無機鹽的溶液作為前驅體溶液,在低溫下通過溶液中的水解、聚合等化學反應,首先生成溶膠,進而生成具有一定空間結構的凝膠,然后經過熱處理或減壓干燥,在較低溫度下制備出各種無機材料薄膜或復合材料薄膜的方法。這種技術可以用于制備各種光學膜如高反射膜、減反射膜等,還可以制備光導纖維、折射率梯度材料、有機染料摻雜型非線性光學材料等,以及波導光柵、稀土發光材料等。隨著研究的進一步深入,期待和自蔓延法連用制備出常規方法較難制備的新型納米材料。 #qpP37G  
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    二、光學薄膜的應用 H Ix%c5^  
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    光學薄膜的應用無處不在,從眼鏡鍍膜到手機,電腦,電視的液晶顯示再到LED照明等等,它充斥著我們生活的方方面面,并使我們的生活更加豐富多彩。 }lT;?|n:h  
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    1.光學薄膜應用于光學儀器 C+[)^ 2M{  
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    很多光學儀器的透鏡上都鍍有光學薄膜。望遠鏡的透鏡上不鍍光學薄膜,則當光線照射到鏡片上時,某些波長的光反射時會發生干涉相長,使反射光的強度增強,透射光減弱,而且其他的光會產生互補色,會影響望遠鏡的成像。 Z# bO}!  
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    光學薄膜可以改變光線的透光率,使反射過大的光透射增強,提高透光率,這時候用的就是增透膜?梢杂每刂票∧さ暮穸,來控制哪些波長的光透射增強還是反射增強。在鏡片上鍍膜不僅可以提高望遠鏡的成像質量,還使望遠鏡對各種環境的適用性增強,如雪地,反射光太強會使望遠鏡成像色彩暗淡失真,色差嚴重,在望遠鏡上鍍上紅膜就會很好地解決這些問題。 S(?A3 H  
    -a高潮玩弄屈辱敏感调教昏迷