红外截止滤光片的制备与性能研究

红外截止滤光片的制备与性能研究前言人类生活在周围充满着光的世界里，光是一种人们无时无刻不遇到的自然现象。更为重要的是：光是信息的重要载体，研究光的本性及其传播规律的学科就是光学。和光打交道，离不开光学薄膜，薄膜光学是现代光学必不可少的基础技术，它是物理光学的一个重要分支。——专项技术另一方面，由于光学薄膜的制备过程与真空技术、表面物理、材料科学、等离子体技术等等密切相关，所以光学薄膜又可以称得上是一门——综合学科近年来，光学薄膜技术随着现代科学技术的发展而迅速发展，特别是计算机技术给薄膜理论分析带来巨大方便。一、光学薄膜介绍光学薄膜是指在光学元件上或独立的基板上镀上一层或多层介质膜或金属膜来改变光波传输的特性。利用光波在这些薄膜传输中产生的特性变化现象，如透射、吸收、散射、反射、偏振、相位变化等，进而设计及制造各种光学薄膜器件来达到科学与工程上的应用目的。光学薄膜技术是光学技术的一个重要分支，它包括薄膜光学及薄膜制备技术，前者研究光在分层媒质中的传播规律，后者研究光学薄膜的各种制备技术。光学薄膜的应用与镀膜技术密切相关的产业镀膜眼镜幕墙玻璃滤光片ITO膜车灯、冷光镜、舞台灯光滤光片光通信领域：DWDM、光纤薄膜器件红外膜投影显示红外截止滤光片红外截止滤光片其简称是IRCF，是利用精密光学镀膜技术在光学基片上交替镀上高低折射率的光学膜，实现可见光区（400nm-630nm）高透，近红外（700nm－1100nm）截止的光学滤光片，主要应用于可拍照手机摄像头、电脑内置摄像头、汽车摄像头等数码成像领域，用于消除红外光线对CCD/CMOS成像的影响。红外截止滤光膜曲线要求：400nm—630nmTmin92%650nm±10nmT=50%690nm—1100Tmax3%IRCF在CCD/CMOS上的应用CCD感光特性图IRCF的作用二、IRCF的设计1、产品规格：a、产品指标b、外观质量c、环境测试d、包装2、材料选择2、D263T光学玻璃硬度高稳定性强透光度高材料的选择b、二氧化硅11.11.21.31.41.51.61.71.81.92300350400450500550600650700波长/nm折射率二氧化硅二氧化钛22.22.42.62.83380450500550600650750775800波长/nm折射率二氧化钛高折射率材料低折射率材料3、膜系的设计1、膜系结构的选择目前广泛用做截止滤光片的膜系是将全λ/4多层膜作简单的修改，在(LH)S的两侧各加一个λ/4膜层。即前者为短波通类膜系，正好适用于红外截止滤波片膜堆。截止带的展宽曲线A和曲线B是测得的两个λ/4多层高反射膜的反射率。曲线C表示由这两个多层膜叠加合成的膜系的实测反射率曲线D表示在两个多层膜之间又加入一层λ/4的L层后得到的反射率TFC软件优化最终设计的膜系为：(0.5LH0.5L)^91.33(0.5LH0.5L)^8三、红外截止滤光片的镀制光驰—1300光学镀膜机装置结构真空系统光控晶片石英晶振片电子枪RF离子源离子源作用：1、是离子源表面预清洗——表面清洗和表面改性2、是离子辅助沉积——提高膜层的致密度、均匀性和附着力IRCF的生产流程工艺实现过程镀膜工艺流程：1、参数设定薄膜沉积参数：镀制2、镀膜准备——基片准备，膜料准备，腔室卫生，设备检查。3、上片、抽真空——真空抽至8.0×10-3Pa。4、预熔——确认预熔坩埚个数5、薄膜沉积——工作真空1.1×10-2Pa，注意离子源状态，注意电子枪光斑位置。6、冷却、放气、下片。产品检测1、光谱检测2、光洁度3、抗摩擦性能4、膜层附着力四.截止滤光片的光学不稳定性产生原因：通过上述工艺镀制的IRCF膜为一种柱状结构。其柱体截面直径为几十纳米，柱体之间有明显的分界表面，柱体之间的空隙犹如毛细孔，在环境气氛中会产生吸附现象，这就是薄膜会吸收潮气而导致折射率变化的原因。吸潮引起的中心波长漂移解决吸潮的方法为了消除吸潮对于薄膜特性的影响，可以从改善薄膜微结构入手，即消除柱状结构的形成。采取的手段包括选择聚集密度较高的薄膜材料提高膜层的聚集密度：适当提高基底温度和真空度；提高沉积粒子的能量。由于SiO2的吸潮对中心波长漂移贡献较大，因此适当提高Si02的蒸发速率也被证明是一个提高聚集密度减少吸潮影响的一个有效途径。谢谢！