Classification des caractéristiques des films optiques
Les principaux dispositifs optiques à couches minces comprennent un film réfléchissant, un film anti-reflet, un film polarisant, un filtre d'interférence et un séparateur de faisceau, etc. Ils ont été largement utilisés dans la construction de l'économie nationale et de la défense nationale, et ont reçu une attention croissante de la part des scientifiques et travailleurs techniques. Par exemple, l'utilisation de films antireflet peut réduire d'un facteur de dix la perte de flux lumineux des lentilles optiques complexes; l'utilisation de miroirs avec un rapport de film de réflexion élevé peut doubler la puissance de sortie du laser; l'utilisation de films optiques peut améliorer l'efficacité et l'efficience des cellules au silicium. la stabilité.
Le modèle de film optique le plus simple est un film diélectrique uniforme avec une surface lisse et une isotropie. Dans ce cas, la théorie des interférences optiques peut être utilisée pour étudier les propriétés optiques des films optiques. Lorsqu'une onde plane de lumière monochromatique est incidente sur le film optique, de multiples réflexions et réfractions se produisent sur ses deux surfaces. Les directions de la lumière réfléchie et de la lumière réfractée sont données par les lois de la réflexion et de la réfraction. L'amplitude de la lumière réfléchie et de la lumière réfractée La taille est déterminée par la formule de Fresnel.
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Selon leur classification d'application, leurs caractéristiques et leurs applications, les films optiques peuvent être divisés en: film réfléchissant, film antireflet / film antireflet, filtre, polariseur / film polarisant, film de compensation / plaque de différence de phase, film d'alignement, film / feuille de diffusion, film éclaircissant / feuille de prisme / condenseur, film d'ombrage / colle noire et blanche, etc. Les types de dérivés associés comprennent les films de protection de qualité optique et les films pour fenêtres.
Les caractéristiques du film optique sont: la surface est lisse et l'interface entre les couches de film est géométriquement divisée; l'indice de réfraction de la couche de film peut sauter à l'interface, mais il est continu à l'intérieur de la couche de film; il peut s'agir d'un milieu transparent ou d'un milieu d'absorption; peut être uniformément normal ou non uniformément normal. Le film réellement appliqué est beaucoup plus compliqué que le film idéal. En effet: lors de la préparation, les propriétés optiques et physiques du film s'écartent du matériau en vrac, et la surface et l'interface sont rugueuses, entraînant une réflexion diffuse du faisceau lumineux; la pénétration mutuelle entre les couches de film forme une interface de diffusion; en raison de la croissance de la couche de film, de la structure, des contraintes et d'autres raisons, formant diverses anisotropies du film; la couche de film a un effet temporel complexe.
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Les films réfléchissants peuvent généralement être divisés en deux catégories, l'un est un film réfléchissant en métal et l'autre est un film réfléchissant tout diélectrique. En outre, il existe un film réfléchissant diélectrique métallique qui combine les deux, et sa fonction est d'augmenter la réflectivité de la surface optique.
Généralement, les métaux ont un coefficient d'extinction élevé. Lorsque le faisceau lumineux pénètre dans la surface métallique à partir de l'air, l'amplitude de la lumière pénétrant dans le métal est rapidement atténuée, de sorte que l'énergie lumineuse pénétrant dans le métal diminue en conséquence et l'énergie lumineuse réfléchie augmente. Plus le coefficient d'extinction est élevé, plus l'amplitude de la décroissance lumineuse est rapide, moins l'énergie lumineuse pénètre dans le métal, plus la réflectivité est élevée. Les gens choisissent toujours des métaux avec des coefficients d'extinction plus grands et des propriétés optiques plus stables comme matériaux de film métallique. Le matériau métallique mince couramment utilisé dans la région ultraviolette est l'aluminium, l'aluminium et l'argent sont couramment utilisés dans la région visible, et l'or, l'argent et le cuivre sont couramment utilisés dans la région infrarouge. En outre, le chrome et le platine sont également souvent utilisés comme matériaux de film pour certains films minces spéciaux. Parce que les matériaux tels que l'aluminium, l'argent et le cuivre sont facilement oxydés dans l'air pour réduire les performances, ils doivent être protégés avec un film diélectrique. Les matériaux de film protecteur couramment utilisés comprennent l'oxyde de silicium, le fluorure de magnésium, le dioxyde de silicium, l'oxyde d'aluminium, etc.
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L'avantage du film réfléchissant métallique est que le processus de préparation est simple et que la plage de longueurs d'onde de travail est large; l'inconvénient est que la perte optique est importante et la réflectance ne peut pas être élevée. Afin d'améliorer encore la réflectivité du film réfléchissant métallique, quelques couches diélectriques d'une certaine épaisseur peuvent être plaquées à l'extérieur du film pour former un film réfléchissant diélectrique métallique. Il convient de noter que le film diélectrique métallique augmente la réflectivité d'une certaine longueur d'onde (ou d'une certaine région d'onde), mais détruit les caractéristiques de réflexion neutre du film métallique.