اصل و طبقه بندی خصوصی فیلم های نازک نوری

با پیشرفت علم و فناوری و جهانی سازی اقتصادی ، انسانهای امروزی وارد جامعه اقتصاد دانش و جامعه اطلاعات می شوند. و با توسعه "ساخته شده در چین" ، تولید نوری در صعود در سرزمین اصلی چین است و توسعه آن بسیار سریع است. تولید نوری چین نقش مهمی را در عرصه اقتصادی بین المللی ایفا کرده است و تولید شیشه نوری و قطعات نوری در چین تقریباً در رتبه اول قرار دارد. فیلم نوری با تغییر خصوصیات سطح قطعات نوری ، یک یا چند لایه فیلم اندود روی سطح قطعات نوری است. این می تواند فیلم فلزی ، فیلم دی الکتریک یا ترکیبی از این دو نوع فیلم باشد. فیلم نازک نوری بخشی ضروری از انواع فن آوری پیشرفته فوتوالکتریک است. این نه تنها می تواند عملکرد سیستم را بهبود بخشد بلکه وسیله ای لازم برای تحقق هدف طراحی ، زمینه کاربرد فیلم نوری نوری و کلیه جنبه های سیستم نوری از جمله سیستم لیزر ، ارتباط نوری ، نمایشگر نوری ، ذخیره نوری و غیره می باشد. دستگاههای نوری اصلی نوری شامل فیلم بازتابنده ، فیلم ضد انعکاس ، فیلم قطبش ، فیلتر تداخل و طیف سنجی و غیره است. آنها بطور گسترده ای در اقتصاد ملی و ساخت دفاع دفاعی ملی مورد استفاده قرار گرفته و مورد توجه کارگران علمی و فنی قرار گرفته اند.
در حال حاضر ، بیش از 60 نوع انواع متداول از مواد پوشش نوری وجود دارد و انواع و کارکردهای کاربرد آنها هنوز به طور مداوم در حال توسعه است. در سال های اخیر ، آن را به سیستم فیلم های فلزی تبدیل شده است ، هنگامی که ضخامت طلا ، نقره ، مس و آلومینیوم 7 ~ در 20um است ، انتقال آن به نور مرئی 50٪ است ، در حالی که نور مادون قرمز کمتر از 10٪ است. این نوع فیلم نازک با موفقیت به صفحه پانل فضاپیمای آپولو اعمال شده است تا بخشی از نور مرئی را منتقل کند و تقریباً تمام نور مادون قرمز برای کنترل حرارتی منعکس می شود. مقاله زیر به طور عمده به معرفی اصل و طبقه بندی خصوصی فیلم های نازک نوری می پردازد.
I. تعریف فیلم نوری
فیلم نوری نوعی ماده متوسط نوری است که از محیط لایه نازک تشکیل شده و پرتوی نوری را از طریق رابط پخش می کند. استفاده از فیلم نوری در دهه 1930 آغاز شد. فیلم نوری به طور گسترده ای در زمینه نوری و فناوری فوتوالکترون و تولید ابزارهای مختلف نوری مورد استفاده قرار گرفته است. نوار آماده سازی به قطعات بالا و ریز نیاز دارد.
تعریف فیلم نوری به این شرح است: لایه فیلم نازک و حتی دی الکتریک متصل به سطح دستگاه نوری در روند انتشار نور ، بازتاب ، نفوذ (تاشو) هنگام عبور از لایه فیلم دی الکتریک لایه لایه) ویژگی هایی مانند انتشار و قطبش ، برای رسیدن به اشکال خاص نور که می خواهیم در یک یا چند باند موج مانند تمام نوری که از آن عبور می کند یا تمام بازتاب نور یا تفکیک قطبش است.
فیلم نوری در همه جای زندگی ما وجود دارد ، از تجهیزات دقیق و نوری ، تجهیزات نمایش گرفته تا کاربرد فیلم نوری در زندگی روزمره. به عنوان مثال ، عینک ، دوربین های دیجیتالی ، انواع لوازم خانگی که در مواقع عادی پوشیده می شوند ، یا فناوری ضد جعل روی اسکناس ها را می توان گسترش کاربرد فناوری فیلم نوری نامید. بدون فن آوری فیلم نازک نوری به عنوان پایه توسعه ، فن آوری مدرن فوتوالکتریک ، ارتباطات یا لیزر پیشرفت نخواهد کرد ، که این نیز نشان دهنده اهمیت تحقیق و توسعه فن آوری فیلم نازک نوری است.
فیلم نوری به پوشش یا روکش یک یا چند لایه از فیلم دی الکتریک یا فیلم فلزی یا ترکیبی از این دو نوع فیلم روی عناصر نوری یا بسترهای مستقل اشاره دارد تا ویژگی های انتقال امواج نور از جمله انتقال ، بازتاب ، جذب را تغییر دهد. ، پراکندگی ، قطبش و تغییر فاز نور. بنابراین از طریق طراحی مناسب می توان میزان نفوذپذیری و بازتاب سطح عناصر در باندهای مختلف را تنظیم کرد و نور موجود در هواپیماهای قطبی سازی مختلف نیز می تواند دارای ویژگی های مختلفی باشد.
به طور کلی ، حالت های تولید فیلم های نازک نوری عمدتاً به فرآیند خشک و فرایند مرطوب تقسیم می شوند. به اصطلاح نوع خشک به معنای عدم وجود مایع در کل فرایند پردازش است. به عنوان مثال ، تبخیر خلاء برای گرم کردن مواد اولیه جامد با انرژی الکتریکی در یک محیط خلاء است ، پس از تصعید در گاز ، برای تکمیل فرآیند پوشش به سطح یک ماده پایه جامد وصل می شود. فیلم بسته بندی طلا ، نقره یا فلزی برای دکوراسیون که در زندگی روزمره مشاهده می شود محصولی است که توسط روکش خشک ساخته شده است. با این وجود ، با توجه به تولید انبوه واقعی ، محدوده کاربرد پوشش خشک نسبت به پوشش مرطوب کوچکتر است. روش کلی پوشش مرطوب مخلوط کردن اجزا با کارکردهای مختلف در روکش مایع است و آنها را روی مواد پایه در روش های مختلف پردازش بکار می برید ، سپس روکش مایع را خشک کرده و جامد می کنید تا محصول تولید شود.
دوم اصل تداخل فیلم نازک
1. نوسان نور
در دهه 1860 ، فیزیکدان آمریکایی ماکسول نظریه الکترومغناطیسی را توسعه داد و اظهار داشت که نور نوعی موج الکترومغناطیسی است و باعث می شود تئوری موج به سطح کاملی برسد.
با توجه به دوگانگی نور بو لی ، نور همان امواج رادیویی ، اشعه ایکس است؟ پرتوهای امواج الکترومغناطیسی هستند ، اما فرکانس آنها متفاوت است. رابطه بین طول موج λ ، فرکانس u و سرعت انتشار V موج الکترومغناطیسی به شرح زیر است:
V = λ تو
از آنجا که سرعت انتشار امواج الکترومغناطیسی فرکانسهای مختلف در خلاء در آلمان مساوی است ، طول موج امواج الکترومغناطیسی با فرکانس های مختلف نیز متفاوت است. طول موج با فرکانس بالا کوتاه است ، در حالی که طول موج با فرکانس پایین طولانی است. برای سهولت مقایسه ، با توجه به موج رادیویی ، اشعه مادون قرمز ، نور مرئی ، اشعه ماوراء بنفش ، اشعه ایکس و؟ طول موج (یا فرکانس) اشعه ها و غیره ، آنها را به ترتیب در یک طیف مرتب می کند ، که به آن طیف الکترومغناطیسی گفته می شود.
در طیف الکترومغناطیسی ، امواج رادیویی طولانی ترین طول موج را دارند که می توان آنها را به موج های طولانی ، موج متوسط ، موج کوتاه ، موج اولتراورتورت ، مایکروویو و غیره تقسیم کرد. دوم پرتوهای مادون قرمز ، اشعه مرئی و اشعه ماوراء بنفش است که در مجموع تابش نور خوانده می شود. در بین تمام امواج الکترومغناطیسی ، فقط نور مرئی توسط چشم انسان قابل مشاهده است. طول موج نور مرئی حدود 0.76 میکرون تا 0.40 میکرون است که تنها بخش کوچکی از طیف الکترومغناطیسی را تشکیل می دهد. دوم اشعه ایکس است. موج الکترومغناطیسی با کوتاهترین طول موج y ray است.
از آنجا که نور نوعی موج الکترومغناطیسی است ، باید خصوصیات آن را در روند تکثیر- تداخل ، پراش ، قطبش و سایر پدیده ها نشان دهد.
2. تداخل فیلم نازک
این فیلم می تواند یک مایع شفاف ، مایع یا لایه ای نازک از گاز باشد که توسط دو تکه شیشه بسته شده است. پرتوی اول نور توسط سطح بالایی فیلم منعکس می شود ، نور انکسار شده توسط سطح پایین فیلم منعکس می شود ، و پرتوی دوم توسط سطح بالایی منعکس می شود. این دو تیر در یک طرف فیلم قرار دارند و از همان لرزش حادثه جدا شده اند ، نور منسجم بوده و به دخالت دامنه تعلق دارند. اگر منبع نور منبع نور گسترده ای باشد (منبع نوری سطح) ، تداخل فقط می تواند در ناحیه خاص همپوشانی پرتوهای خشک دو فاز مشاهده شود ، بنابراین متعلق به تداخل موضعی است. برای فیلم های مسطح که دو سطح آن با یکدیگر موازی هستند ، حاشیه تداخل در بینهایت قرار دارد که معمولاً در صفحه کانونی تصویر با استفاده از لنزهای همگرا مشاهده می شود. برای فیلم های گوه شکل ، محلی سازی حاشیه تداخل در نزدیکی فیلم است.
هر دو آزمایش و نظریه ثابت کرده اند که تنها وقتی دو ستون از امواج نور رابطه خاصی دارند می توان نوارهای مداخله ایجاد کرد. به این روابط شرایط منسجم گفته می شود. شرایط خشک فیلم نازک شامل سه نقطه است: فرکانس دو موج نور یکسان است؛ جهت ارتعاش دو موج نور یکسان است؛ اختلاف فاز بین دو موج نور ثابت است.
فرمول اختلاف مسیر نوری نور خشک دو فاز که با فیلم نازک تداخل می شود:
δ = ntcos (α) ± λ / 2
در فرمول ، n ضریب شکست فیلم است. t ضخامت فیلم در نقطه حادثه است. α زاویه شکست در فیلم است. λ / 2 به این دلیل است که دو پرتو از نور منسجم در دو واسط با خواص مختلف قرار دارند (یکی محیط چگالی نوری تا محیط چگالی نوری ، دیگری از نظر چگالی نوری تا محیط چگالی نوری) تفاوت بین مسیر نوری اضافی ناشی از بازتاب فوقانی اصل تداخل فیلم نازک به طور گسترده در بازرسی از سطح نوری ، اندازه گیری دقیق زاویه ریز یا خطی ، تهیه فیلم ضد انعکاس و فیلتر تداخل و غیره مورد استفاده قرار می گیرد.
نور با تغییر وضعیت حرکت اتم اصلی یا مولکول در منبع نور تابش می شود. موج نوری که توسط هر اتم یا مولکول ساطع می شود فقط یک ستون کوتاه است ، مدت زمان آن حدود 1 میلیارد ثانیه است. برای دو منبع نور مستقل ، تحقق سه شرط دخالت ، مانند فاز یکسان یا اختلاف فاز ثابت در بازارهای ویژه ، آسان نیست ، بنابراین ، دو منبع نور مستقل عمومی نمی توانند یک منبع نوری منسجم را تشکیل دهند. علاوه بر این ، حتی نور ساطع شده توسط قسمت های مختلف از همان منبع نور به طور کلی دخالت نمی کند زیرا توسط اتم ها یا مولکول های مختلف ساطع می شوند.
3. طبقه بندی مشخصه فیلم نوری
وسایل اصلی فیلم نوری نوری شامل فیلم بازتابنده ، فیلم ضد انعکاس ، فیلم قطبش ، فیلتر تداخل ، طیف سنجی و مواردی از این دست است که در اقتصاد ملی و ساخت دفاع دفاعی ملی بسیار مورد استفاده قرار می گیرد ، توجه کارگران علمی و فنی را به خود جلب کرده است. به عنوان مثال ، استفاده از فیلم ضد انعکاس می تواند از بین رفتن شار درخشان لنزهای نوری پیچیده ده برابر را کاهش دهد. استفاده از آینه با نسبت فیلم با بازتاب بالا می تواند قدرت خروجی لیزر را دو برابر کند. استفاده از فیلم نازک نوری می تواند بهره وری و پایداری باتری سیلیکون را بهبود بخشد.
ساده ترین مدل فیلم نوری یک لایه فیلم دی الکتریک یکنواخت با سطح صاف و سطح ایزوتروپیک است. در این حالت ، خصوصیات نوری فیلمهای نازک نوری را می توان با نظریه تداخل نور بررسی کرد. هنگامی که یک موج هواپیما از نور تک رنگ روی فیلم نوری رخ می دهد ، در دو سطح آن چندین بار منعکس و از بین می رود. جهت نور منعکس شده و نور انکسار شده توسط قانون بازتاب و انکسار داده می شود ، دامنه نور منعکس شده با فرمول Fresnel تعیین می شود.
فیلم های نوری را می توان تقسیم کرد: فیلم بازتابنده ، فیلم ضد انعکاس / فیلم ضد انعکاس ، فیلتر ، فیلم polarizer / polarizer ، فیلم جبران کننده / صفحه اختلاف فاز ، فیلم تراز ، فیلم پخش / فیلم ، درخشان فیلم / لنزهای منشوری / کندانسور ، سایه فیلم / سیاه و چسب سفید ، و غیره مشتقات مرتبط شامل فیلم محافظ نوری ، فیلم پنجره ، و غیره است.
مشخصات فیلم نوری عبارتند از: سطح صاف و رابط بین لایه های فیلم تقسیم هندسی را نشان می دهد. ضریب شکست لایه فیلم می تواند روی رابط پرش کند ، اما در لایه فیلم پیوسته است. می تواند یک محیط شفاف باشد ، می تواند یک وسیله جذب باشد. این می تواند یکنواخت معمولی یا ناهموار طبیعی باشد. فیلم کاربردی بسیار پیچیده تر از فیلم ایده آل است. دلیل این امر این است که: در طول آماده سازی ، خواص نوری و فیزیکی فیلم از مواد فله انحراف می یابد ، و سطح و رابط خشن است ، که منجر به انعکاس پراکنده پرتو نور می شود. نفوذ متقابل بین لایه های فیلم رابط انتشار را تشکیل می دهد. با توجه به رشد ، ساختار ، استرس و دلایل دیگر لایه فیلم ، انواع ناهمگونی فیلم شکل می گیرد. لایه فیلم دارای اثر زمانی پیچیده است.
فیلم بازتابی را می توان به طور کلی به دو نوع تقسیم کرد ، یکی فیلم بازتاب فلزی و دیگری فیلم بازتابی تمام دی الکتریک. علاوه بر این ، یک فیلم بازتابنده دی الکتریک فلزی وجود دارد که این دو را ترکیب می کند ، عملکرد آن افزایش بازتاب سطح نوری است.
بطور کلی فلزات دارای ضریب انقراض نسبتاً بزرگ هستند. هنگامی که پرتوی نوری بر روی سطح فلز از هوا رخ می دهد ، دامنه نوری که وارد فلز می شود به سرعت فروپاشی می کند ، که باعث می شود انرژی نوری که وارد فلز می شود به طور متناوب کاهش یابد ، در حالی که انرژی نور منعکس شده افزایش می یابد. هرچه ضریب انقراض بیشتر باشد ، دامنه نور سریعتر پوسیده می شود. هرچه انرژی نور کمتری وارد فلز شود ، بازتاب آن نیز بیشتر است. مردم همیشه فلزات با ضریب انقراض بزرگ و خصوصیات نوری پایدار را به عنوان مواد فیلم فلزی انتخاب می کنند. ماده نازک فلزی که معمولاً در منطقه ماوراء بنفش استفاده می شود از آلومینیوم است ، آلومینیوم و نقره معمولاً در منطقه مرئی استفاده می شوند و از طلا ، نقره و مس معمولاً در ناحیه مادون قرمز استفاده می شود. علاوه بر این ، کروم و پلاتین نیز اغلب به عنوان مواد غشایی برای برخی از فیلم های خاص استفاده می شود. از آنجا که آلومینیوم ، نقره ، مس و سایر مواد به راحتی در هوا اکسیده می شوند و عملکرد آنها را کاهش می دهند ، باید توسط غشای دی الکتریک محافظت شوند. مواد فیلم محافظ معمولاً شامل اکسید سیلیکون ، فلوراید منیزیم ، دی اکسید سیلیکون ، اکسید آلومینیوم و غیره است.
مزیت فیلم بازتاب فلزی این است که فرآیند آماده سازی ساده و دامنه طول موج کار گسترده است. ضرر این است که از دست دادن نور زیاد است و بازتابی نمی تواند بسیار زیاد باشد. به منظور بهبود بیشتر بازتابی از فیلم بازتابنده فلزی ، می توان چندین لایه دی الکتریک با ضخامت معینی در قسمت بیرونی فیلم آبکاری کرد تا فیلم بازتابنده دی الکتریک فلزی شکل بگیرد. لازم به ذکر است که فیلم دی الکتریک فلزی بازتابی از طول موج معینی (یا یک منطقه موج خاص) را افزایش می دهد ، اما ویژگی بازتاب خنثی فیلم فلزی را از بین می برد.