红外截止滤光片的制备与性能研究

1、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

2、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

3、（400nm-630nm）高透，近红外（700nm1100nm）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： 400nm630nm Tmin92% 650nm10nm T=50% 690nm1100 Tmax3%,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,高折射率材料,低

4、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/4多层膜作简单的修改，在(LH)S的两侧各加一个/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/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/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)9 1.33(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

5、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8.010-3Pa。 4、预熔确认预熔坩埚个数 5、薄膜沉积工作真空1.110-2Pa，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