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    介质反射膜

    产品简介

        功能:它的功能是增加光学表面的反射率。

        类别:反射膜一般可分为两大类,一类是金属反射膜,一类是全电介质反射膜。此外,还有把两者结合起来的金属电介质反射膜。 

        介质反射膜:电介质反射膜是建立在多光束干涉基础上的。与增透膜相反,在光学表面上镀一层折射率高于基体材料的薄膜,就可以增加光学表面的反射率。最简单的多层反射是由高、低折射率的二种材料交替蒸镀而成的,每层膜的光学厚度为某一波长的四分一。在这种条件下,参加叠加的各界面上的反射光矢量,振动方向相同。合成振幅随着薄膜层数的增加而增加

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    2反射膜


    镀膜类型镀膜材料新版

    生长车间生长车间13文字切割1130铣磨车间4抛光车间标题22444镀膜车间标题114非球车间12干涉仪340

    介绍

        功能:它的功能是增加光学表面的反射率。

        类别:反射膜一般可分为两大类,一类是金属反射膜,一类是全电介质反射膜。此外,还有把两者结合起来的金属电介质反射膜。 

        金属反射膜:一般金属都具有较大的消光系数,当光束由空气入射到金属表面时,进入金属内的光振幅迅速衰减,使得进入金属内部的光能相应减少,而反射光能增加。消光系数越大,光振幅衰减越迅速,进入金属内部的光能越少,反射率越高。

        介质反射膜:电介质反射膜是建立在多光束干涉基础上的。与增透膜相反,在光学表面上镀一层折射率高于基体材料的薄膜,就可以增加光学表面的反射率。最简单的多层反射是由高、低折射率的二种材料交替蒸镀而成的,每层膜的光学厚度为某一波长的四分一。在这种条件下,参加叠加的各界面上的反射光矢量,振动方向相同。合成振幅随着薄膜层数的增加而增加

    介质反射膜

        介质膜基本是一维光子晶体形成了一个带隙,在这个带隙内光不支持传播就发生全反射了。要区别介质膜反射镜和金属反射镜,我们首先讨论一下单纯的介质和金属的区别是什么。

        在电磁波传播中决定电磁波传播性质的就是介电常数,介电常数的实部对应于光传播时候的电场振幅的比例,而虚部则对应于光的能量损耗。

        金属和介质最大的区别在于,金属的介电常数可以用Drude模型描述,一般是一个负的实部和比较大的虚部;而介质的介电常数则一般是一个正的实部。

        既然金属有比较大的虚部,就会导致有损耗,光在经过金属反射的时候就会被吸收,反射率可能只达到98、99;而介质则不会,因此特定条件下,反射率能达到真正的百分百。

        空气也是一种介质,空气入射介质发生反射,由于是介质(介电常数较小)到光密介质(介电常数较大)有半波损失,导致电磁波震荡损失一个相位;而空气入射金属时理想情况发生反射必定会产生相位差。

        那么,多层膜的反射又是怎么回事呢?

        介质膜反射镜是将一系列介电常数有区别的介质周期性堆叠在一起,在普通的均匀介质里,频率和波长的乘积是光速,这就是所谓的色散关系。周期性边界条件导致色散关系在倒空间(坐标以为量度)中被折叠,并且因为在布里渊区的边界上散射比较强,就会打开带隙。

        因此,以这个频率入射的光,直接就被结构反射出去了。这样的反射依旧继承了介质的优势——不会吸收。

        为什么要采用这样的结构呢?

        首先,是覆盖的波长范围是可设计的,而金属由于本身的原子性质(介电常数),所对应的反射波段是固定的;

        其次,由于完全不吸收,只要层数足够,反射率就极高。但是这种结构也有缺陷:①介质膜反射镜会很厚;②角度依赖很强;③介质膜反射镜成本会较高,而金属膜反射镜则没有这个要求。所以在反射的波段要求、热效应要求不高的情况下,选择金属反射镜更加合适。

    介质膜曲线:

    一般指标:R>99.5%@可见光或指定波段

    image

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    高反射膜

    金属镜(Metallic Mirror)

        成本较低,反射波段较宽。

        一般用于反射率要求不是特别高,但是波段很宽的应用。

        因为存在部分吸收,因此限制了其在激光领域的应用。

    全介质反射镜(Dielectric HR coatings )

        成本较高,反射波段较窄。

        反射率可以做到很高。

        反射波段范围有限,如加大反射波段范围,膜层镀制难度将提高。

        膜层较厚,应力较大,存在膜层脱落风险。

    截图20220708140407

    镀膜基片

        指在什么材质上镀膜。基底往往是使用环境和用途决定。常见的镀膜基底选择? 如气体分析保护金多用氟化钙基底,普通反射镜用浮法玻璃,激光腔镜用硅基底,红外滤光片多用硅锗,可见及近红外多是玻璃,无氧铜多是镍和金等。

        氟化钙,氟化钡,氟化镁,蓝宝石,锗,硅,硫化锌,硒化锌,硫系玻璃,N-BK7,熔融石英等

    镀膜材料

        附着在基底上的起到透射,反射,分光等作用的材料,可能是光学材料如硫化锌、氟化镁等,也可能是金属,如铝金等。目前成熟大批量光学镀膜材料多是颗粒状或是药片状,也有整块晶体镀膜靶材;金属镀膜材料多是丝及块状;基底,用途,和镀膜指标决定用什么镀膜材料

    镀膜工艺

    光学镀膜概念及原理

        镀膜是用物理或化学的方法在材料表面镀上一层透明的电解质膜,或镀一层金属膜,目的是改变材料表面的反射和透射特性,达到减少或增加光的反射、分束、分色、滤光、偏振等要求。常用的镀膜法有真空镀膜(物理镀膜的一种)和化学镀膜。光学零件表面镀膜后,光在膜层层上多次反射和透射,形成多光束干涉,控制膜层的折射率和厚度,可以得到不同的强度分布,这是干涉镀膜的基本原理。

    镀膜

    光学薄膜分类:

        增透膜:硅、锗、硫化锌、硒化锌等基底较多,氟化物较为少见。

        单波长、双波长、宽带

        反射膜:分介质与金属反射膜,金属反射膜一般为镀金加保护层。

        半反射、单波长、双波长、宽带

        硬碳膜 :也叫DLC膜,一般镀在硅、锗、硫系玻璃外表面,做保护/增透作用, 产品另一侧一般要求镀增透膜。 

        分光膜 :有些要求特定入射角情况下,可见光波段反射,红外波段透过,多用于光谱分析中。

        45度分光片、双色分束、偏振分束片&棱镜

        滤光膜:宽带、窄带

        激光晶体膜:YAG/YV04/KTP/LBO/BBO/LIND03

        紫外膜-增透:193/248/266/308/340/355,铝反射180-400nm 

        红外膜:CO210.6UM/YAG2940NM/SI&GE&ZNSE&ZNS

    镀膜工序和设备

    清洗设备:

        超声波清洗机:指清洗和烘干一体化的,可直接装盘镀膜。同时这个机器必须在洁净空间使用;

    光学镜片的超声波清洗技术

        在光学冷加工中,镜片的清洗主要是指镜片抛光后残余抛光液、黏结剂、保护性材料的清洗;镜片磨边后磨边油、玻璃粉的清洗;镜片镀膜前手指印、口水以及各种附着物的清洗。

        传统的清洗方法是利用擦拭材料(纱布、无尘纸)配合化学试剂(汽油、乙醇、丙酮、乙醚)采取浸泡、擦拭等手段进行手工清擦。

    这种方法费时费力,清洁度差,显然不适应现代规模化的光学冷加工行业。这迫使人们寻找一种机械化的清洗手段来代替。于是超声波清洗技术逐步进入光学冷加工行业并大显身手,进一步推动了光学冷加工业的发展。

        超声波清洗技术的基本原理,大致可以认为是利用超声场产生的巨大作用力,在洗涤介质的配合下,促使物质发生一系列物理、化学变化以达到清洗目的的方法。

        当高于音波(28~40khz)的高频振动传给清洗介质后,液体介质在高频振动下产生近乎真空的空腔泡,空腔泡在相互间的碰撞、合并、消亡的过程中,可使液体局部瞬间产生几千大气压的压强,如此大的压强使得周围的物质发生一系列物理、化学变化。

    工艺流程:

      镀膜流程

    等离子增强化学气相沉积 (PECVD):

        是借助微波或射频等使含有薄膜组成原子的气体电离,在局部形成等离子体,而等离子体化学活性很强,很容易发生反应,在基片上沉积出所期望的薄膜。因为利用了等离子的活性来促进化学反应,PECVD可以在较低的温度下实现

    粒子辅助


    等离子辅助气相沉积

        目前DLC膜常用制备方法。采用射频技术(RF-PACVD)将通入的气体(丁烷、氩气)离化,在极板自偏压(负)的吸引下,带正电的粒子向基板撞击,沉积在基板表面。

    原理图


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