紅外截止濾光片的制備與性能研究

紅外截止濾光片的制備與性能研究

2021/5/91

前言

人類生活在周圍充滿著光的世界里，光是一種人們無時無刻不遇到的自然現(xiàn)象。更為重要的是：光是信息的重要載體，研究光的本性及其傳播規(guī)律的學科就是光學。和光打交道，離不開光學薄膜，薄膜光學是現(xiàn)代光學必不可少的基礎技術，它是物理光學的一個重要分支?！獙ｍ椉夹g另一方面，由于光學薄膜的制備過程與真空技術、表面物理、材料科學、等離子體技術等等密切相關，所以光學薄膜又可以稱得上是一門——綜合學科近年來，光學薄膜技術隨著現(xiàn)代科學技術的發(fā)展而迅速發(fā)展，特別是計算機技術給薄膜理論分析帶來巨大方便。2021/5/92一、光學薄膜介紹

光學薄膜是指在光學元件上或獨立的基板上鍍上一層或多層介質膜或金屬膜來改變光波傳輸?shù)奶匦?。利用光波在這些薄膜傳輸中產(chǎn)生的特性變化現(xiàn)象，如透射、吸收、散射、反射、偏振、相位變化等，進而設計及制造各種光學薄膜器件來達到科學與工程上的應用目的。光學薄膜技術是光學技術的一個重要分支，它包括薄膜光學及薄膜制備技術，前者研究光在分層媒質中的傳播規(guī)律，后者研究光學薄膜的各種制備技術。2021/5/93光學薄膜的應用與鍍膜技術密切相關的產(chǎn)業(yè)鍍膜眼鏡幕墻玻璃濾光片ITO膜車燈、冷光鏡、舞臺燈光濾光片光通信領域：DWDM、光纖薄膜器件紅外膜投影顯示2021/5/94紅外截止濾光片

紅外截止濾光片其簡稱是IRCF，是利用精密光學鍍膜技術在光學基片上交替鍍上高低折射率的光學膜，實現(xiàn)可見光區(qū)（400nm-630nm）高透，近紅外（700nm－1100nm）截止的光學濾光片，主要應用于可拍照手機攝像頭、電腦內置攝像頭、汽車攝像頭等數(shù)碼成像領域，用于消除紅外光線對CCD/CMOS成像的影響。2021/5/95紅外截止濾光膜曲線要求：400nm—630nmTmin>92%650nm±10nmT=50%690nm—1100Tmax<3%2021/5/96IRCF在CCD/CMOS上的應用CCD感光特性圖2021/5/97IRCF的作用2021/5/98二、IRCF的設計1、產(chǎn)品規(guī)格：

a、產(chǎn)品指標

b、外觀質量

c、環(huán)境測試

d、包裝2021/5/992、材料選擇2、D263T光學玻璃硬度高穩(wěn)定性強透光度高2021/5/910材料的選擇b、二氧化硅高折射率材料低折射率材料2021/5/9113、膜系的設計1、膜系結構的選擇

目前廣泛用做截止濾光片的膜系是將全λ/4多層膜作簡單的修改，在(LH)S的兩側各加一個λ/4膜層。即

前者為短波通類膜系，正好適用于紅外截止濾波片膜堆。2021/5/912截止帶的展寬

曲線A和曲線B是測得的兩個λ/4多層高反射膜的反射率。曲線C表示由這兩個多層膜疊加合成的膜系的實測反射率曲線D表示在兩個多層膜之間又加入一層λ/4的L層后得到的反射率2021/5/913TFC軟件優(yōu)化最終設計的膜系為：

(0.5LH0.5L)^91.33(0.5LH0.5L)^82021/5/914三、紅外截止濾光片的鍍制光馳—1300光學鍍膜機2021/5/915裝置結構真空系統(tǒng)光控晶片石英晶振片電子槍2021/5/916RF離子源離子源作用：1、是離子源表面預清洗——表面清洗和表面改性2、是離子輔助沉積——提高膜層的致密度、均勻性和附著力2021/5/917IRCF的生產(chǎn)流程2021/5/918工藝實現(xiàn)過程鍍膜工藝流程：2021/5/9191、參數(shù)設定薄膜沉積參數(shù)：2021/5/920鍍制2、鍍膜準備——基片準備，膜料準備，腔室衛(wèi)生，設備檢查。3、上片、抽真空——真空抽至8.0×10-3Pa。4、預熔——確認預熔坩堝個數(shù)5、薄膜沉積——工作真空1.1×10-2Pa，注意離子源狀態(tài)，注意電子槍光斑位置。6、冷卻、放氣、下片。2021/5/921產(chǎn)品檢測1、光譜檢測2、光潔度3、抗摩擦性能4、膜層附著力2021/5/922四.截止濾光片的光學不穩(wěn)定性

產(chǎn)生原因：通過上述工藝鍍制的IRCF膜為一種柱狀結構。其柱體截面直徑為幾十納米，柱體之間有明顯的分界表面，柱體之間的空隙猶如毛細孔，在環(huán)境氣氛中會產(chǎn)生吸附現(xiàn)象，這就是薄膜會吸收潮氣而導致折射率變化的原因。2021/5/923吸潮引起的中心波長漂移2021/5/924解決吸潮的方法

為了消除吸潮對于薄膜特性的影響，可以從改善薄膜微結構入手，即消除柱狀結構的形成。

采取的手段包括選擇聚集密度較高的薄膜材料提高膜層的聚集密度：適當提高基底溫度和真空