Cov yam ntxwv ntawm tus yam ntxwv thiab kev faib tawm ntawm Cov Thib Tawm ntawm Optical Thin Films

Nrog txoj kev loj hlob ntawm kev tshawb fawb thiab thev naus laus zis thiab kev lag luam thoob ntiaj teb, niaj hnub no tib neeg tau nkag mus rau hauv kev paub kev lag luam hauv zej zog thiab cov zej zog cov ntaub ntawv. Thiab nrog txoj kev loj hlob ntawm "Ua Hauv Suav", kev tsim kho qhov muag yog qhov tseem nyob hauv thaj av ntawm Tuam Tshoj cov av, thiab nws txoj kev loj hlob tau nrawm heev. Tuam Tshoj lub chaw tsim hluav taws xob tau pib ua lub luag haujlwm tseem ceeb hauv kev lag luam thoob ntiaj teb, thiab cov khoom tsim tawm ntawm cov iav kho qhov muag thiab cov khoom lag luam tsim tau nyob hauv Suav tau ze ze ua ntej. Optical zaj duab xis yog ib los sis ntau txheej txheej ntawm plated zaj duab xis nyob saum npoo ntawm qhov muag pom kev los ntawm kev hloov cov yam ntxwv saum npoo ntawm optical qhov chaw. Nws tuaj yeem yog cov hlau zaj duab xis, dielectric zaj duab xis lossis kev sib txuas ntawm ob hom no ntawm cov yeeb yaj kiab. Optical nyias zaj duab xis yog qhov tseem ceeb ntawm txhua yam ntawm kev siv tshuab photoelectric tshiab. Nws tsis tuaj yeem tsuas txhim kho qhov kev ua haujlwm ntawm lub system, tab sis kuj yog qhov tsim nyog los ua kom tau raws li lub hom phiaj tsim, thaj chaw thov ntawm optical nyias zaj duab xis thiab txhua yam ntawm optical system, suav nrog laser system, kev sib txuas lus kho qhov muag, kho qhov muag, kho qhov muag, thiab lwm yam, lub ntsiab kho qhov muag nyias cov yeeb yaj kiab muaj xws li tsom xam zaj duab xis, cov duab ua yeeb yaj kiab antireflection, polarization zaj duab xis, cuam tshuam lim thiab tsom iav, thiab lwm yam. Lawv tau siv dav hauv kev lag luam hauv teb chaws thiab kev tiv thaiv kev tiv thaiv kev tsim kho, thiab tau txais kev nce siab los ntawm cov neeg ua haujlwm scientific thiab technical.
Tam sim no, muaj ntau dua 60 hom ntawm ntau yam sib txawv ntawm cov ntaub ntawv kho qhov muag, thiab lawv cov ntau yam thiab cov haujlwm thov tseem raug tsim txuas ntxiv. Xyoo tsis ntev los no, nws tau tsim rau hauv cov hlau zaj duab xis system, thaum cov tuab ntawm kub, nyiaj, tooj thiab txhuas yog 7 ~ Ntawm 20um, nws txoj kev xa mus rau lub teeb pom kev pom yog 50%, thaum lub sijhawm ntawd infrared pom tsawg dua 10%. Hom nyias zaj duab xis tau ua tiav zoo tiav rau hauv lub vaj huam sib luag ntawm Apollo lub nkoj huab mus rau kis tau ib feem ntawm pom lub teeb, thiab yuav luag txhua qhov infrared teeb tau cuam tshuam rau kev tswj thermal. Tsab xov xwm hauv qab no tsuas yog nthuav qhia cov xeeb ceem yam ntxwv thiab kev faib tawm ntawm Optical Thin Films.
I. Cov ntsiab lus ntawm optical zaj duab xis
Optical zaj duab xis yog ib hom ntawm cov khoom siv kho qhov muag nruab nrab uas tau tsim los ntawm nyias txheej nruab nrab thiab nthuav tawm lub teeb ci los ntawm kev sib tshuam. Daim ntawv thov ntawm zaj duab xis kho qhov muag pib xyoo 1930s S. Optical zaj duab xis tau dav siv hauv thaj chaw ntawm optics thiab photoelectron thev naus laus zis, tsim ntau yam twj paj nruag. Kev npaj ntawm daim hlua khi yuav tsum muaj qhov chaw siab thiab ntu.
Lub ntsiab lus ntawm cov yeeb yaj kiab kho qhov muag yog: daim nyias nyias thiab dielectric zaj duab xis txheej txuas rau saum npoo ntawm cov cuab yeej kho qhov muag nyob rau hauv cov txheej txheem ntawm lub teeb tawm ntawm txoj kev, txoj kev xav, kev nkag mus (folding) thaum dhau ntawm txheej txheej dielectric zaj duab xis txheej) yam ntxwv xws li emission thiab polarization, thiaj li ua tiav cov qauv tshwj xeeb ntawm lub teeb uas peb xav tau nyob rau hauv ib los yog ntau qhov ntau nthwv kab, xws li txhua lub teeb dhau los lossis tag nrho cov teeb pom kev zoo lossis polarization sib cais.
Optical zaj duab xis nyob txhua qhov chaw hauv peb lub neej, los ntawm cov cuab yeej siv kho qhov muag thiab cov cuab yeej kho qhov muag, cov khoom siv kom pom cov ntawv thov ntawm cov yeeb yaj kiab kho qhov muag hauv lub neej txhua hnub; piv txwv li, tsom iav, cov koob yees duab digital, txhua yam ntawm cov khoom siv hauv tsev tau hnav nyob rau hauv cov sij hawm dog dig, lossis lub tshuab thev naus laus zis hauv cov ntawv nyiaj tuaj yeem hu ua kev txuas ntxiv ntawm kev thov cov thev naus laus zis siv thev naus laus zis. Yog tias tsis muaj qhov kho qhov muag nyias zaj duab xis tshuab ua lub hauv paus ntawm txoj kev loj hlob, niaj hnub photoelectric, kev sib txuas lus lossis laser thev naus laus zis yuav tsis ua kom muaj kev vam meej, uas tseem qhia qhov tseem ceeb ntawm kev tshawb fawb thiab kev tsim kho ntawm optical film thev naus laus zis.
Optical zaj duab xis yog hais txog txheej txheej lossis txheej ntawm ib los yog ntau txheej ntawm dielectric zaj duab xis lossis hlau zaj duab xis lossis kev sib xyaw ntawm ob hom yeeb yaj kiab no ntawm cov khoom kho qhov muag lossis cov chaw ywj pheej hloov pauv hloov cov yam ntxwv ntawm lub teeb nthwv dej, suav nrog kev xa mus, kev xav, kev nqus , tawg tawg, qhov tawg thiab theem hloov ntawm lub teeb. Yog li ntawd, los ntawm kev tsim kom zoo, qhov permeability thiab qhov cuam tshuam ntawm lub npoo ntawm cov khoom sib txawv hauv cov nthwv kab sib txawv tuaj yeem hloov kho, thiab lub teeb nyob rau hauv cov phiaj xwm dav hlau kuj tuaj yeem muaj cov yam ntxwv sib txawv.
Feem ntau hais lus, hom kev tsim tawm ntawm cov yeeb yaj kiab nyias nyias zaj yeeb yaj kiab tau muab faib ua cov txheej txheem qhuav thiab cov txheej txheem ntub. Lub npe sib cav qhuav txhais tau tias tsis muaj kua tshwm hauv cov txheej txheem tag nrho. Piv txwv li, lub tshuab nqus tsev yog kom sov cov khoom nyoos nrog lub zog hluav taws xob hauv qhov chaw nqus, tom qab sublimation mus rau hauv cov pa roj, nws txuas rau saum npoo ntawm cov khoom siv ruaj khov ua kom tiav cov txheej txheej. Cov kub, nyiaj lossis xim hlau ntim zaj duab xis rau kho kom zoo nkauj pom hauv lub neej niaj hnub yog ib yam khoom ua los ntawm kev ziab qhuav. Txawm li cas los xij, xav txog qhov yuav ua huab hwm coj tiag tiag, kev thov ntau txheej qhuav yog me dua li ntawm cov txheej ntub. Cov txheej txheem dav dav ntawm txheej ntub yog muab cov khoom sib xyaw nrog ntau cov haujlwm rau hauv txheej txheej ua kua, thiab siv rau ntawm cov khoom siv hauv cov txheej txheem sib txawv, tom qab ntawd qhuav thiab sib cais cov kua txheej ua kom cov khoom lag luam.
II. Txoj hauv kev cuam tshuam txog nyias zaj duab xis
1. Kev sib hloov ntawm lub teeb
Xyoo 1860, Asmeskas tus kws tshaj lij Maxwell tau tsim lub thev naus laus zis electromagnetic, taw qhia tias lub teeb yog ib yam ntawm electromagnetic nthwv dej, uas ua rau yoj lub suab thev naus laus zis tsim kom txog qib zoo.
Raws li Bo Li duality ntawm lub teeb, lub teeb yog tib yam li cov xov tooj cua voos, x-ray,? Rays yog electromagnetic tsis, tab sis lawv cov zaus sib txawv. Cov kev sib raug zoo ntawm wavelength λ, zaus u thiab tshaj tawm tus nqi V ntawm electromagnetic yoj muaj raws li hauv qab no:
V = λ u
Txij li qhov kev tshaj tawm ceev ntawm electromagnetic vuag ntawm ntau zaus hauv lub tshuab nqus tsev yog sib npaug hauv Tebchaws Yelemees, txoj kab hluav taws xob ntawm lub tshuab hluav taws xob nrog cov nthwv dej sib txawv kuj sib txawv. Lub wavelength nrog kev tso cai ntau yog luv, thaum lub voos wavelength nrog tsawg zaus yog ntev. Rau qhov yooj yim ntawm kev sib piv, raws li xov tooj cua yoj duab, duab ci ci sab nraud, pom lub teeb, UV hluav taws xob, X-ray thiab? Lub kab hluav taws xob ntev (lossis zaus) ntawm cov duab hluav taws xob, thiab lwm yam, npaj lawv rau hauv ib lub teeb hluav taws xob hauv kab ntawv, uas yog hu ua electromagnetic spectrum.
Hauv qhov ntsuas hluav taws xob, xov tooj cua tsis muaj lub suab ntev tshaj plaws, tuaj yeem muab faib ua ntev nthwv dej, nruab nrab nthwv dej, luv nthwv dej, suab paj nruag, microwave thiab lwm yam. Qhov thib ob yog duab tshav ci duab hluav taws xob, pom sab nrauv thiab duab ci ci ci, uas sau ua ke yog hu ua lub teeb hluav taws xob. Ntawm tag nrho cov hluav taws xob hluav taws xob, tsuas yog pom lub teeb pom kev tuaj yeem pom los ntawm tib neeg lub qhov muag. Kev siv lub nthwv dej ntawm lub teeb pom kev yog li 0.76 microns rau 0.40 microns, uas tsuas yog suav rau ib qho me me ntawm lub ntsuas hluav taws xob. Qhov thib ob yog Xoo hluav taws xob. Lub tshuab hluav taws xob nrog qhov sib nrawm luv tshaj plaws yog y Ray.
Txij li thaum lub teeb yog ib hom ntawm electromagnetic yoj, nws yuav tsum qhia nws cov yam ntxwv hauv cov txheej txheem ntawm kev nthuav tawm-cuam tshuam, sib txawv, sib txawv thiab lwm yam tshwm sim.
2. nyias zaj duab xis cuam
Zaj duab xis tuaj yeem yog lub pob tshab, cov kua dej lossis ib txheej roj nyias nyias los ntawm ob daim iav. Thawj nqaj ntawm lub teeb muaj kev cuam tshuam los ntawm sab saud ntawm zaj duab xis, lub teeb refracted yog rov los ntawm sab qaum ntawm zaj duab xis, thiab lub nqaj thib ob yog cuam tshuam los ntawm sab saud. Ob txoj kab teeb ci nyob ntawm tib zaj yeeb yaj kiab, sib cais los ntawm tib qho xwm txheej kev co, nws yog qhov sib xws thiab muaj kev cuam tshuam nrog kev cuam tshuam dav. Yog tias qhov pom kev yog lub teeb txuas ntxiv (cov teeb pom kev sab nraud), kev cuam tshuam tsuas yog tuaj yeem pom nyob hauv qhov chaw sib tshooj ntawm ob-theem qhuav kab teeb, yog li nws nyob ntawm thaj chaw cuam tshuam. Rau cov dav hlau zaj duab xis uas nws ob thaj chaw ua ke nrog txhua lwm yam, qhov kev cuam tshuam ntawm tus ntug nyob ntawm infinity, uas feem ntau pom hauv lub dav hlau focal ntawm daim duab los ntawm txoj kev sib hloov chaw; rau cov wedge-puab cov yeeb yaj kiab, kev cuam tshuam ntawm cov fringe hauv ib cheeb tsam ze ntawm zaj duab xis.
Ob qhov kev sim thiab kev kwv yees tau ua pov thawj tias tsuas yog thaum ob kab ntawm lub teeb yoj muaj qhov sib txheeb zoo tuaj yeem cuam tshuam cov kab txaij yuav tsim tawm. Cov kev sib raug zoo no hu ua kev ua kom sib haum. Cov mob qhuav ntawm cov zaj duab xis nyias muaj xws li peb lub ntsiab lus: qhov zaus ntawm ob lub teeb yoj tawm yog tib yam; cov kev taw qhia kev co ntawm ob lub teeb tsis sib xws yog tib yam; cov theem sib txawv ntawm ob lub teeb yoj tseem nyob tas li.
Cov txheej txheem kho qhov muag sib txawv ntawm ob-theem qhuav lub teeb qhuav cuam tshuam los ntawm zaj duab xis nyias yog:
δ = ntcos (α) ± λ / 2
Hauv tus qauv, n yog qhov ntsuas qhov hloov siab ntawm zaj duab xis; t yog cov tuab ntawm zaj duab xis ntawm qhov teeb meem tshwm sim; yog lub kaum sab xis tsis kam rau hauv zaj duab xis; λ / 2 yog vim tias ob lub nqaj ntawm lub teeb ua ke yog nyob ntawm ob qho kev cuam tshuam nrog cov khoom sib txawv (ib qho yog qhov nruab nrab ntawm qhov nruab nrab rau qhov nruab nrab ntom ntom nruab nrab, lwm qhov yog qhov ntom ntom ntuag nruab nrab rau qhov nruab nrab ntom ntom nruab nrab) ntxiv rau kev kho qhov muag sib txawv los ntawm kev xav sab sauv. Lub hauv paus ntsiab lus ntawm nyias zaj duab xis cuam tshuam dav siv nyob rau hauv kev soj ntsuam ntawm kho qhov muag saum npoo, ntsuas qhov ntsuas ntawm lub kaum me me lossis kab ntawm lub ntsej muag, kev npaj ua cov tshuaj tiv thaiv zaj duab xis thiab cuam tshuam lim, thiab lwm yam.
Lub teeb ci ntsa iab los ntawm qhov hloov pauv ntawm cov lus tsa suab hauv lub qub atom lossis molecule hauv cov khoom siv hluav taws xob. Lub teeb ntoj hluav taws tawm los ntawm txhua lub atom lossis qauv qauv tsuas yog kem luv luv, qhov ntev tsuas yog li 1 billion vib nas this. Rau ob lub teeb ci ywj siab, nws tsis yooj yim kom tau raws li peb qhov xwm txheej ntawm kev cuam tshuam, xws li tib theem lossis theem tsis sib luag hauv kev ua lag luam tshwj xeeb, yog li, ob qhov teeb meem ntawm cov teeb meem ywj pheej tsis tuaj yeem tsim teeb pom kev sib luag. Ntxiv mus, txawm tias lub teeb tawm los ntawm ntau qhov chaw ntawm tib lub teeb ci yuav tsis cuam tshuam nrog feem ntau vim tias lawv tau tshaj tawm los ntawm cov atoms sib txawv lossis cov lwg me me.
3. Cov Cwj Pwm Hom Seem ntawm optical zaj duab xis
Cov cuab yeej tseem ceeb ntawm cov yeeb yaj kiab nyias nyias suav nrog zaj duab xis, tiv thaiv zaj duab xis, cov yeeb yaj kiab tiv thaiv zaj duab xis, polarization zaj duab xis, cuam tshuam lim, tsom iav thiab lwm yam, uas tau siv dav hauv kev lag luam hauv teb chaws thiab kev tiv thaiv kev tiv thaiv kev tsim kho, nws tau nce zuj zus los ntawm cov neeg ua haujlwm scientific thiab technical. Piv txwv li, kev siv cov tshuaj tiv thaiv zaj duab xis tuaj yeem txo qhov luminous flux poob ntawm lub teeb pom kev zoo ntawm lub kaum ntse ntse; kev siv ntawm zaj duab xis siab reflection zaj duab xis iav tuaj yeem muab ob npaug rau cov zis hluav taws xob; siv kho qhov muag nyias zaj duab xis tuaj yeem txhim kho kev ua tau zoo thiab ruaj khov ntawm silicon roj teeb.
Cov qauv kho qhov muag yooj yim tshaj plaws yog txheej dielectric zaj duab xis txheej nrog du nto thiab isotropic. Hauv qhov no, cov khoom ntiag tug ntawm cov kho qhov muag nyias zaj duab xis tuaj yeem kawm los ntawm kev cuam tshuam lub tswv yim ntawm lub teeb. Thaum lub dav hlau nthwv dej ntawm monochromatic teeb pom kev zoo rau cov yeeb yaj kiab kho qhov muag, nws yuav xav tau thiab rov ua ntau zaus rau nws ob sab. Cov lus qhia ntawm lub teeb pom kev zoo thiab lub teeb refracted tau muab los ntawm txoj cai ntawm kev rov xav thiab rov ua dua, qhov ntau ntawm cov teeb pom kev zoo yog txiav txim siab los ntawm Fresnel mis.
Cov yeeb yaj kiab kho qhov muag tuaj yeem muab faib ua: zaj duab xis xim, antireflection zaj duab xis / antireflection zaj duab xis, lim, polarizer / polarizer zaj duab xis, them nyiaj zaj duab xis / theem sib txawv phaj, kho kom haum zaj duab xis, diffusion zaj duab xis / Zaj duab xis, ua kom pom tseeb zaj duab xis / prismatic lens / condenser, duab ntxoov ntxoo / dub thiab kua nplaum dawb, thiab lwm yam. Cov Kev Sib Koom Tes suav nrog kev tiv thaiv cov yeeb yaj kiab kho qhov muag, cov qhov rai zaj duab xis, thiab lwm yam.
Cov yam ntxwv ntawm cov yeeb yaj kiab kho qhov muag yog: qhov saum npoo du, thiab qhov sib cuam tshuam ntawm cov zaj duab xis txheej qhia txog ntu kev sib cais; qhov hloov ua kom zoo ntawm cov zaj duab xis txheej tuaj yeem dhia ntawm qhov sib cuam tshuam, tab sis nws txuas ntxiv hauv txheej txheej zaj duab xis; nws tuaj yeem ua qhov nruab nrab pob tshab, nws kuj tuaj yeem ua tau nruab nrab nqus; nws tuaj yeem yog cov khaub ncaws ib txwm los yog tsis sib xws. Daim ntawv thov zaj yeeb yaj kiab muaj ntau yam nyuab dua li cov yeeb yaj kiab zoo tagnrho. Qhov no yog vim: thaum lub sijhawm npaj, cov khoom siv kho qhov muag thiab lub zog ntawm zaj duab xis tsis zoo los ntawm cov khoom siv ntau, thiab saum npoo thiab interface tau ntxhib, uas ua rau lub diffuse reflection ntawm lub teeb ci; kev sib nrig sib nkag siab ntawm cov zaj duab xis txheej tsim cov diffusion interface; vim txoj kev loj hlob, tus qauv, kev ntxhov siab thiab lwm yam vim li cas ntawm txheej zaj duab xis, txhua yam kev hloov heterogeneity ntawm zaj duab xis yog tsim; zaj duab xis txheej muaj lub sij hawm ua cov nyhuv.
Reflective zaj duab xis feem ntau tuaj yeem faib ua ob hom, ib qho yog hlau tsom iav thiab lwm qhov yog txhua yam-dielectric coj zaj duab xis. Tsis tas li ntawd, muaj hlau dielectric reflective zaj duab xis sib txuas ua ke ntawm ob, uas nws txoj haujlwm ua kom nce qhov kev cuam tshuam ntawm kev kho qhov muag.
Feem ntau, cov hlau muaj qhov sib txawv loj ntawm cov kis loj. Thaum lub teeb ntom nti tau tshwm sim rau ntawm cov hlau saum npoo los ntawm huab cua, qhov ntau ntawm lub teeb nkag mus rau cov hlau poob sai, uas ua rau lub teeb lub zog nkag mus rau cov hlau txo qis dua, thaum cuam tshuam lub teeb lub zog nce ntxiv. Qhov siab dua qhov kev sib hloov coefficient yog, qhov sai dua qhov muaj hluav taws xob tau txiav tawm. Lub zog hluav taws xob tsawg nkag hauv cov hlau, ntau dua qhov cuam tshuam yog. Cov neeg ib txwm xaiv hlau nrog cov extinction loj loj coefficient thiab ruaj khov kho qhov muag yam li hlau cov khoom siv hlau. Cov hlau cov khoom siv hlau nquag siv nyob rau hauv thaj chaw ultraviolet yog aluminium, txhuas thiab nyiaj feem ntau siv hauv thaj chaw pom, thiab kub, nyiaj thiab tooj liab feem ntau siv hauv thaj chaw infrared. Ntxiv rau, chromium thiab platinum kuj tseem siv ua membrane cov ntaub ntawv rau qee cov yeeb yaj kiab tshwj xeeb. Vim tias txhuas, nyiaj, tooj thiab lwm yam khoom siv tau yooj yim rau oxidize hauv huab cua thiab txo qis kev ua tau zoo, lawv yuav tsum muaj kev tiv thaiv los ntawm hluav taws xob dielectric membrane. Cov ntaub ntawv siv tiv thaiv zaj duab xis muaj xws li silicon oxide, magnesium fluoride, silicon dioxide, txhuas oxide, thiab lwm yam.
Qhov kom zoo dua ntawm cov hlau zaj duab xis xim yog tias kev npaj cov txheej txheem yooj yim thiab qhov kev ua haujlwm wavelength yog dav; Qhov tsis zoo yog tias lub teeb poob loj thiab qhov cuam tshuam tsis tuaj yeem siab dhau. Txhawm rau txhawm rau txhim kho qhov hloov kho ntawm cov hlau cuam tshuam zaj duab xis, ob peb txheej ntawm dielectric txheej nrog ib qho tuab tuaj yeem plated rau sab nraud zaj duab xis los ua cov hlau dielectric reflective zaj duab xis. Nws yuav tsum tau taw qhia tias cov hlau dielectric zaj duab xis nce qhov kev cuam tshuam ntawm qee yam wavelength (lossis qee qhov dej yoj), tab sis rhuav tshem cov yam ntxwv ntawm kev cuam tshuam nruab nrab ntawm cov hlau zaj duab xis.