Χαρακτηριστική αρχή και ταξινόμηση των οπτικών λεπτών ταινιών

Με την ανάπτυξη της επιστήμης και της τεχνολογίας και της παγκοσμιοποίησης της οικονομίας, τα σημερινά ανθρώπινα όντα έχουν εισέλθει στην κοινωνία της οικονομίας της γνώσης και στην κοινωνία της πληροφορίας. Και με την ανάπτυξη του "Made in China", η οπτική κατασκευή βρίσκεται στην ανερχόμενη χώρα της ηπειρωτικής Κίνας και η ανάπτυξή της είναι εξαιρετικά ταχεία. Η οπτική κατασκευή της Κίνας έχει αρχίσει να διαδραματίζει σημαντικό ρόλο στη διεθνή οικονομική σκηνή και η παραγωγή οπτικών ειδών γυαλιού και οπτικών εξαρτημάτων στην Κίνα έχει κατατάξει σχεδόν πρώτος. Οπτική μεμβράνη είναι ένα ή περισσότερα στρώματα μεμβράνης που τοποθετούνται στην επιφάνεια των οπτικών τμημάτων μεταβάλλοντας τα χαρακτηριστικά επιφάνειας των οπτικών τμημάτων. Μπορεί να είναι μεταλλική μεμβράνη, διηλεκτρική μεμβράνη ή συνδυασμός αυτών των δύο ειδών ταινιών. Η οπτική λεπτή μεμβράνη αποτελεί αναπόσπαστο μέρος όλων των ειδών προηγμένης φωτοηλεκτρικής τεχνολογίας. Μπορεί όχι μόνο να βελτιώσει την απόδοση του συστήματος, αλλά και ένα απαραίτητο μέσο για την επίτευξη του στόχου του σχεδιασμού, του πεδίου εφαρμογής των οπτικών λεπτών ταινιών και όλων των πτυχών του οπτικού συστήματος, συμπεριλαμβανομένου του συστήματος λέιζερ, της οπτικής επικοινωνίας, της οπτικής απεικόνισης, οι κύριες οπτικές συσκευές λεπτού φιλμ περιλαμβάνουν ανακλαστική μεμβράνη, μεμβράνη αντιδράσεως, μεμβράνη πόλωσης, φίλτρο παρεμβολής και φασματοσκόπιο κλπ. Έχουν χρησιμοποιηθεί ευρέως στην εθνική οικονομία και στην εθνική αμυντική κατασκευή και έχουν αποκτήσει ολοένα και μεγαλύτερη προσοχή από επιστημονικούς και τεχνικούς εργαζόμενους.
Επί του παρόντος, υπάρχουν περισσότερα από 60 είδη κοινών ποικιλιών οπτικών υλικών επικάλυψης και οι ποικιλίες και οι εφαρμογές τους εξακολουθούν να αναπτύσσονται συνεχώς. Τα τελευταία χρόνια, έχει εξελιχθεί σε σύστημα μεταλλικών ταινιών, όταν το πάχος του χρυσού, του αργύρου, του χαλκού και του αλουμινίου είναι 7 ~ At 20um, η διαπερατότητα του σε ορατό φως είναι 50%, ενώ το υπέρυθρο φως είναι λιγότερο από 10%. Αυτό το είδος λεπτής μεμβράνης έχει εφαρμοστεί με επιτυχία στο πάνελ του διαστημικού σκάφους Apollo για τη μετάδοση μέρους του ορατού φωτός και σχεδόν όλο το υπέρυθρο φως αντανακλάται για θερμικό έλεγχο. Το ακόλουθο άρθρο εισάγει κυρίως τη χαρακτηριστική αρχή και την ταξινόμηση των οπτικών λεπτών ταινιών.
I. Ορισμός της οπτικής ταινίας
Η οπτική μεμβράνη είναι ένα είδος υλικού οπτικού μέσου το οποίο αποτελείται από λεπτό στρώμα μέσου και διαδίδει τη δέσμη φωτός μέσω διεπαφής. Η εφαρμογή του οπτικού φιλμ ξεκίνησε τη δεκαετία του 1930. Η οπτική ταινία έχει χρησιμοποιηθεί ευρέως στον τομέα της οπτικής και της φωτοηλεκτρονικής τεχνολογίας, κατασκευάζοντας διάφορα οπτικά όργανα. Η ταινία προετοιμασίας απαιτεί υψηλά και λεπτά κομμάτια.
Ο ορισμός της οπτικής μεμβράνης είναι: το λεπτό και ομοιόμορφο στρώμα διηλεκτρικού φιλμ που είναι προσκολλημένο στην επιφάνεια της οπτικής συσκευής στη διεργασία της διαδρομής διάδοσης του φωτός, η ανάκλαση, η διείσδυση (πτύχωση) όταν διέρχεται διαμέσου της στρωματοποιημένης στιβάδας διηλεκτρικού φιλμ) και πόλωση, έτσι ώστε να επιτυγχάνουμε τις ειδικές μορφές φωτός που θέλουμε σε μία ή περισσότερες ζώνες κύματος, όπως το σύνολο του φωτός που διέρχεται ή όλος ο διαχωρισμός του φωτός ή ο διαχωρισμός της πόλωσης.
Οπτική ταινία είναι παντού στη ζωή μας, από την ακρίβεια και τον οπτικό εξοπλισμό, τον εξοπλισμό προβολής στην εφαρμογή των οπτικών ταινιών στην καθημερινή ζωή? για παράδειγμα, τα γυαλιά, οι ψηφιακές φωτογραφικές μηχανές, όλα τα είδη οικιακών συσκευών που φοριούνται σε συνηθισμένες ώρες ή η τεχνολογία κατά της παραποίησης / απομίμησης τραπεζογραμματίων μπορεί να ονομαστεί επέκταση της εφαρμογής της τεχνολογίας οπτικών ταινιών. Χωρίς την οπτική τεχνολογία λεπτής μεμβράνης ως βάση εξέλιξης, η σύγχρονη τεχνολογία φωτοηλεκτρικής, επικοινωνίας ή λέιζερ δεν θα σημειώσει πρόοδο, γεγονός που δείχνει επίσης τη σημασία της έρευνας και ανάπτυξης τεχνολογίας οπτικών λεπτών ταινιών.
Η οπτική μεμβράνη αναφέρεται στην επικάλυψη ή επικάλυψη ενός ή περισσοτέρων στρωμάτων διηλεκτρικού φιλμ ή μεταλλικού φιλμ ή στον συνδυασμό αυτών των δύο τύπων μεμβρανών σε οπτικά στοιχεία ή ανεξάρτητα υποστρώματα για την αλλαγή των χαρακτηριστικών μετάδοσης των κυμάτων φωτός, συμπεριλαμβανομένης της μετάδοσης, της ανάκλασης, της απορρόφησης , σκέδαση, πόλωση και αλλαγή φάσης φωτός. Επομένως, μέσω σωστής σχεδίασης, η διαπερατότητα και η ανακλαστικότητα της επιφάνειας των στοιχείων σε διαφορετικές ζώνες κύματος μπορούν να ρυθμιστούν και το φως σε διαφορετικά επίπεδα πόλωσης μπορεί επίσης να έχει διαφορετικά χαρακτηριστικά.
Σε γενικές γραμμές, οι τρόποι παραγωγής των οπτικών λεπτών μεμβρανών χωρίζονται κυρίως σε ξηρή διαδικασία και υγρή διαδικασία. Ο λεγόμενος ξηρός τύπος σημαίνει ότι δεν εμφανίζεται υγρό σε όλη τη διαδικασία επεξεργασίας. Για παράδειγμα, η εξάτμιση υπό κενό είναι για τη θέρμανση στερεών πρώτων υλών με ηλεκτρική ενέργεια σε περιβάλλον κενού, μετά από εξάχνωση σε αέριο, συνδέεται με την επιφάνεια ενός στερεού υλικού βάσης για να ολοκληρωθεί η διαδικασία επικάλυψης. Η χρυσή, αργυρή ή μεταλλική μεμβράνη συσκευασίας για διακόσμηση που παρατηρείται στην καθημερινή ζωή είναι ένα προϊόν από ξηρή επίστρωση. Ωστόσο, λαμβάνοντας υπόψη την πραγματική μαζική παραγωγή, το εύρος εφαρμογής της ξηρής επικάλυψης είναι μικρότερο από αυτό της υγρής επικάλυψης. Η γενική μέθοδος της υγρής επίστρωσης είναι η ανάμιξη συστατικών με διάφορες λειτουργίες σε υγρή επικάλυψη και η εφαρμογή τους στο υλικό βάσης σε διαφορετικές μεθόδους επεξεργασίας, στη συνέχεια ξηρά και στερεοποιείται η υγρή επικάλυψη για να γίνει το προϊόν.
ΙΙ. Αρχή της παρεμβολής λεπτού φιλμ
1. Η διακύμανση του φωτός
Το 1860, ο Αμερικανός φυσικός Maxwell ανέπτυξε την ηλεκτρομαγνητική θεωρία, επισημαίνοντας ότι το φως είναι ένα είδος ηλεκτρομαγνητικού κύματος, το οποίο κάνει την θεωρία των κυμάτων να εξελιχθεί σε τέλειο επίπεδο.
Σύμφωνα με τη δυαδικότητα του φωτός, το φως είναι το ίδιο με τα ραδιοκύματα, τις ακτίνες Χ, Οι ακτίνες είναι ηλεκτρομαγνητικά κύματα, αλλά οι συχνότητες τους είναι διαφορετικές. Η σχέση μεταξύ του μήκους κύματος λ, της συχνότητας u και του ρυθμού διάδοσης V των ηλεκτρομαγνητικών κυμάτων έχει ως εξής:
V = λ u
Δεδομένου ότι η ταχύτητα διάδοσης των ηλεκτρομαγνητικών κυμάτων διαφόρων συχνοτήτων στο κενό είναι ίση στη Γερμανία, το μήκος κύματος των ηλεκτρομαγνητικών κυμάτων με διαφορετικές συχνότητες είναι επίσης διαφορετικό. Το μήκος κύματος με υψηλή συχνότητα είναι σύντομο, ενώ το μήκος κύματος με χαμηλή συχνότητα είναι μεγάλο. Για την ευκολία σύγκρισης, σύμφωνα με το ραδιοκύμα, η υπέρυθρη ακτινοβολία, το ορατό φως, οι υπεριώδεις ακτίνες, οι ακτίνες Χ και Το μήκος κύματος (ή η συχνότητα) των ακτίνων, κλπ., Τα οργανώνει σε ένα φάσμα ακολουθίας, το οποίο ονομάζεται ηλεκτρομαγνητικό φάσμα.
Στο ηλεκτρομαγνητικό φάσμα, τα ραδιοκύματα έχουν το μεγαλύτερο μήκος κύματος, το οποίο μπορεί να χωριστεί σε μακρύ κύμα, μεσαίο κύμα, σύντομο κύμα, υπερβολικό κύμα, φούρνο μικροκυμάτων και ούτω καθεξής. Το δεύτερο είναι η υπέρυθρη ακτινοβολία, η ορατή ακτινοβολία και η υπεριώδης ακτινοβολία, οι οποίες ονομάζονται συλλογικά ακτινοβολία φωτός. Μεταξύ όλων των ηλεκτρομαγνητικών κυμάτων, μόνο τα ορατά φώτα μπορούν να παρατηρηθούν από τα ανθρώπινα μάτια. Το μήκος κύματος του ορατού φωτός είναι περίπου 0,76 μm έως 0,40 μm, το οποίο αντιπροσωπεύει μόνο ένα μικρό μέρος του ηλεκτρομαγνητικού φάσματος. Η δεύτερη είναι η ακτινογραφία. Το ηλεκτρομαγνητικό κύμα με το μικρότερο μήκος κύματος είναι y Ray.
Δεδομένου ότι το φως είναι ένα είδος ηλεκτρομαγνητικού κύματος, θα πρέπει να παρουσιάζει τα χαρακτηριστικά του στη διαδικασία διάδοσης-παρεμβολής, περίθλασης, πόλωσης και άλλων φαινομένων.
2. Παρεμβολή λεπτού φιλμ
Η μεμβράνη μπορεί να είναι διαφανές στερεό, υγρό ή λεπτό στρώμα αερίου που σφίγγεται από δύο κομμάτια γυαλιού. Η πρώτη δέσμη φωτός ανακλάται από την άνω επιφάνεια της μεμβράνης, το ανακλώμενο φως ανακλάται από την κάτω επιφάνεια της μεμβράνης και η δεύτερη δέσμη ανακλάται από την άνω επιφάνεια. Οι δύο δοκοί βρίσκονται στην ίδια πλευρά της μεμβράνης, διαχωρίζονται από την ίδια προσπίπτουσα δόνηση, είναι συνεκτικό φως και ανήκουν στην παρεμβολή πλάτους. Εάν η πηγή φωτός είναι μια εκτεταμένη πηγή φωτός (επιφανειακή φωτεινή πηγή), οι παρεμβολές μπορούν να παρατηρηθούν μόνο στη συγκεκριμένη περιοχή επικάλυψης διφασικών ξηρών δεσμών, οπότε ανήκει σε εντοπισμένες παρεμβολές. Για τις επίπεδες μεμβράνες των οποίων οι δύο επιφάνειες είναι παράλληλες μεταξύ τους, το περιθώριο παρεμβολής βρίσκεται στο άπειρο, το οποίο συνήθως παρατηρείται στο εστιακό επίπεδο της εικόνας μέσω συγκλίνοντος φακού. για ταινίες σχήματος σφήνας, ο εντοπισμός περιθωρίων παρεμβολής είναι κοντά στην ταινία.
Και τα πειράματα και οι θεωρίες απέδειξαν ότι μόνο όταν δύο στήλες φωτεινών κυμάτων έχουν κάποια σχέση μπορούν να δημιουργηθούν ρίγες παρεμβολής. Αυτές οι σχέσεις καλούνται συνεκτικές συνθήκες. Οι ξηρές συνθήκες της λεπτής μεμβράνης περιλαμβάνουν τρία σημεία: η συχνότητα των δύο φωτεινών κυμάτων είναι ίδια. η κατεύθυνση των δονήσεων των δύο φωτεινών κυμάτων είναι ίδια. η διαφορά φάσης μεταξύ των δύο φωτεινών κυμάτων παραμένει σταθερή.
Ο τύπος διαφοράς οπτικής διαδρομής του διφασικού ξηρού φωτός που παρεμποδίζεται από το λεπτό φιλμ είναι:
δ = ntcos (α) ± λ / 2
Στον τύπο, η είναι ο δείκτης διάθλασης της μεμβράνης. t είναι το πάχος της μεμβράνης στο σημείο πρόσπτωσης. α είναι η γωνία διάθλασης στην μεμβράνη. Το λ / 2 οφείλεται στο γεγονός ότι δύο δέσμες συνεκτικού φωτός βρίσκονται σε δύο διεπαφές με διαφορετικές ιδιότητες (το ένα είναι μέσο οπτικής πυκνότητας ως μέσο οπτικής πυκνότητας, το άλλο είναι μέσο οπτικής πυκνότητας ως μέσο οπτικής πυκνότητας) πρόσθετη διαφορά οπτικής διαδρομής που προκαλείται από ανώτερη αντανάκλαση. Η αρχή της παρεμβολής λεπτής μεμβράνης χρησιμοποιείται ευρέως στην επιθεώρηση της οπτικής επιφάνειας, στην ακριβή μέτρηση της μικροσκοπικής γωνίας ή της γραμμικότητας, στην προετοιμασία της μεμβράνης αντιπαρεμβολής και του φίλτρου παρεμβολής κ.λπ.
Το φως ακτινοβολείται από την αλλαγή της κατάστασης κίνησης του αρχικού ατόμου ή μορίου στην πηγή φωτός. Το φως κύμα που εκπέμπεται από κάθε άτομο ή μόριο είναι μόνο μια σύντομη στήλη, η διάρκεια είναι περίπου 1 δισεκατομμύριο δευτερόλεπτα. Για δύο ανεξάρτητες πηγές φωτός δεν είναι εύκολο να ικανοποιηθούν οι τρεις συνθήκες παρεμβολής, όπως η ίδια φάση ή η διαφορά σταδιακής φάσης σε ειδικές αγορές, επομένως δύο ανεξάρτητες γενικές πηγές φωτός δεν μπορούν να αποτελέσουν συνεκτική φωτεινή πηγή. Επιπλέον, ακόμη και το φως που εκπέμπεται από διαφορετικά μέρη της ίδιας πηγής φωτός δεν θα παρεμβαίνει γενικά επειδή εκπέμπονται από διαφορετικά άτομα ή μόρια.
3. Χαρακτηριστική Ταξινόμηση της οπτικής μεμβράνης
Οι βασικές συσκευές οπτικής λεπτής μεμβράνης είναι η ανακλαστική μεμβράνη, η μεμβράνη αντιδράσεως, η μεμβράνη πόλωσης, το φίλτρο παρεμβολής, το φασματοσκόπιο κ.ο.κ. που χρησιμοποιούνται ευρέως στην εθνική οικονομία και στην εθνική αμυντική κατασκευή και έχουν κερδίσει όλο και μεγαλύτερη προσοχή από επιστημονικούς και τεχνικούς εργαζόμενους. Για παράδειγμα, η χρήση μεμβράνης αντανάκλασης μπορεί να μειώσει την απώλεια φωτεινής ροής σύνθετου οπτικού φακού κατά δέκα φορές. η χρήση κάποιου καθρέπτη φιλμ υψηλής αντανάκλασης μπορεί να διπλασιάσει την ισχύ εξόδου του λέιζερ. χρησιμοποιώντας οπτική λεπτή μεμβράνη μπορεί να βελτιώσει την απόδοση και τη σταθερότητα της μπαταρίας πυριτίου.
Το απλούστερο μοντέλο οπτικής μεμβράνης είναι ένα ομοιόμορφο στρώμα διηλεκτρικού φιλμ με λεία επιφάνεια και ισοτροπική επιφάνεια. Σε αυτή την περίπτωση, οι οπτικές ιδιότητες των οπτικών λεπτών φιλμ μπορούν να μελετηθούν από τη θεωρία παρεμβολής του φωτός. Όταν ένα επίπεδο κύμα μονοχρωματικού φωτός προσπίπτει στην οπτική μεμβράνη, θα αντικατοπτρίζεται και θα διαθλάσει αρκετές φορές στις δύο επιφάνειες. Οι κατευθύνσεις του ανακλώμενου φωτός και του θωρακισμένου φωτός δίδονται από τον νόμο της αντανάκλασης και της διάθλασης, το πλάτος του ανακλώμενου φωτός καθορίζεται από τον τύπο Fresnel.
Οι οπτικές μεμβράνες μπορούν να χωριστούν: ανακλαστική μεμβράνη, μεμβράνη αντανάκλασης / μεμβράνη αντανάκλασης, φίλτρο, μεμβράνη πολωτή / πολωτή, φιλμ αντιστάθμισης / πλάκα διαφοράς φάσης, φιλμ ευθυγράμμισης, φιλμ / φιλμ διάχυσης, φιλμ φωτισμού / πρισματικού φακού / συμπυκνωτή λευκή κόλλα κ.λπ. Σχετικά Παραγώγων περιλαμβάνουν οπτική προστατευτική μεμβράνη, μεμβράνη παραθύρων κλπ.
Τα χαρακτηριστικά του οπτικού φιλμ είναι: η επιφάνεια είναι ομαλή και η διεπαφή μεταξύ των στρωμάτων φιλμ παρουσιάζει γεωμετρική τμηματοποίηση. ο δείκτης διάθλασης του στρώματος μεμβράνης μπορεί να μεταβεί στη διεπαφή, αλλά είναι συνεχής στο στρώμα φιλμ. μπορεί να είναι διαφανές μέσο, μπορεί επίσης να είναι ένα μέσο απορρόφησης. μπορεί να είναι κανονική ομοιόμορφη ή κανονική άνιση. Η εφαρμοζόμενη μεμβράνη είναι πολύ πιο περίπλοκη από την ιδανική ταινία. Αυτό οφείλεται στο ότι: κατά τη διάρκεια της προετοιμασίας, οι οπτικές και φυσικές ιδιότητες της μεμβράνης αποκλίνουν από το χύδην υλικό και η επιφάνεια και η διεπαφή είναι τραχιά, πράγμα που οδηγεί στη διάχυτη ανάκλαση της δέσμης φωτός. η αμοιβαία διείσδυση μεταξύ των στρώσεων φιλμ αποτελεί τη διασύνδεση διάχυσης. λόγω της ανάπτυξης, της δομής, του στρες και άλλων λόγων της στρώσης του φιλμ, σχηματίζονται όλα τα είδη ετερογένειας της μεμβράνης. το στρώμα φιλμ έχει περίπλοκο χρονικό αποτέλεσμα.
Η αντανακλαστική μεμβράνη μπορεί γενικά να χωριστεί σε δύο τύπους, η μία είναι η μεταλλική ανακλαστική μεμβράνη και η άλλη είναι η διηλεκτρική αντανακλαστική μεμβράνη. Επιπλέον, υπάρχει μια μεταλλική διηλεκτρική αντανακλαστική μεμβράνη που συνδυάζει τα δύο, της οποίας η λειτουργία είναι να αυξήσει την ανακλαστικότητα της οπτικής επιφάνειας.
Γενικά, τα μέταλλα έχουν σχετικά μεγάλο συντελεστή απόσβεσης. Όταν η δέσμη φωτός προσπίπτει επί της μεταλλικής επιφάνειας από τον αέρα, το πλάτος του φως που εισέρχεται στο μέταλλο αποσυντίθεται γρήγορα, πράγμα που καθιστά την ενέργεια φωτός να εισέρχεται στο μέταλλο αντίστοιχα, ενώ η ανακλώμενη φωτεινή ενέργεια αυξάνεται. Όσο υψηλότερος είναι ο συντελεστής απόσβεσης, τόσο ταχύτερη είναι η διάσπαση του πλάτους του φωτός. Όσο λιγότερη ενέργεια φωτός εισέρχεται στο μέταλλο, τόσο μεγαλύτερη είναι η ανακλαστικότητα. Οι άνθρωποι επιλέγουν πάντοτε μέταλλα με μεγάλο συντελεστή απόσβεσης και σταθερές οπτικές ιδιότητες ως υλικά μεταλλικών ταινιών. Το μεταλλικό λεπτό υλικό που χρησιμοποιείται συνήθως στην υπεριώδη περιοχή είναι αλουμίνιο, το αλουμίνιο και το ασήμι χρησιμοποιούνται συνήθως στην ορατή περιοχή και ο χρυσός, ο άργυρος και ο χαλκός χρησιμοποιούνται συνήθως στην υπέρυθρη περιοχή. Επιπλέον, το χρώμιο και η πλατίνα χρησιμοποιούνται επίσης συχνά ως υλικά μεμβράνης για μερικές ειδικές ταινίες. Επειδή το αλουμίνιο, το ασήμι, ο χαλκός και άλλα υλικά είναι εύκολο να οξειδωθούν στον αέρα και να μειώσουν την απόδοσή τους, πρέπει να προστατεύονται από ηλεκτρική διηλεκτρική μεμβράνη. Συνήθως χρησιμοποιούμενα προστατευτικά υμένια περιλαμβάνουν οξείδιο του πυριτίου, φθοριούχο μαγνήσιο, διοξείδιο του πυριτίου, οξείδιο αργιλίου, κλπ.
Το πλεονέκτημα της μεταλλικής ανακλαστικής μεμβράνης είναι ότι η διαδικασία παρασκευής είναι απλή και η κλίμακα μήκους κύματος εργασίας είναι ευρεία. το μειονέκτημα είναι ότι η απώλεια φωτός είναι μεγάλη και η ανακλαστικότητα δεν μπορεί να είναι πολύ υψηλή. Προκειμένου να βελτιωθεί περαιτέρω η ανακλαστικότητα του μεταλλικού ανακλαστικού φιλμ, διάφορα στρώματα διηλεκτρικού στρώματος με ένα ορισμένο πάχος μπορούν να τοποθετηθούν επί του εξωτερικού μέρους της μεμβράνης για να σχηματίσουν το μεταλλικό διηλεκτρικό φιλμ ανακλάσεως. Πρέπει να επισημανθεί ότι το μεταλλικό διηλεκτρικό φιλμ αυξάνει την ανακλαστικότητα ενός συγκεκριμένου μήκους κύματος (ή μιας συγκεκριμένης περιοχής κύματος), αλλά καταστρέφει το χαρακτηριστικό της ουδέτερης αντανάκλασης της μεταλλικής μεμβράνης.