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硬镀膜的益处

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硬镀膜的益处

传统的软镀膜,一种通常为光学组件镀膜的技术,可能很快会被一种称为硬镀膜的更高性能镀膜技术所取代。因为相对传统的软镀膜,精细的硬镀膜具有几个优点。

软镀膜

软镀膜是多层薄膜,由硫化锌、冷冻剂、有时甚至是银组成。对于传统的干涉滤光片,镀膜组件被层压在一个垂直的堆栈中,以提供抵御周围环境的保护,通常是从较大的晶圆上取下。考虑到所使用的材料和制造工艺,软镀膜易碎。镀膜材料经常被从滤光片的边缘移除,以避免镀膜因潮湿而退化,并增加镀膜的使用期限。图 1显示成品的图表。

图 1:具有薄膜镀膜的传统干涉滤光片的示意图

软镀膜的成本是由低成本的沉积设备、快速循环时间和廉价的浮法玻璃基片来保持,但是由于密封和环形组件,操作成本很高。成本与容量比具有渐近趋势:在低容量的情况下昂贵,只有在几十个1英寸产品或少量2英寸或尺寸更大产品制作之后才会稳定下来。

硬镀膜

硬镀膜薄膜是利用等离子沉积过程制作而成的,与软镀膜相比,它具有多个优势。等离子沉积过程是用计算机严格控制的,它甚至可以实现分层,拥有良好的环境适应性和更好的性能。例如,作为波长的一个函数,硬镀膜的透光率不仅更加一致,而且通常高于软镀膜的透光率。

如图2所示,硬镀膜在可见光谱和紫外线中具有超过90%的透射率。另一方面,软镀膜无法达到90%的透射率,并且性能在紫外线附近显著下降。此外,起始和截止转换还有一些改进。软镀膜有个渐进的过渡,从没有透射率过渡到大透射率,而硬镀膜的过渡更陡。

图 2:软镀膜和硬镀膜的性能比较

比较软镀膜和硬镀膜技术的性能

属性

软镀膜

硬镀膜

备注

工作寿命

1至5年

无限期(在正常的操作条件下)

软镀膜更容易受环境因素影响,尤其是高湿度。这些工作寿命是以典型的办公环境为背景计算的。

温度稳定性

每波长每百万平均50个部件

每波长每百万不到5个部件

软镀膜要求温度控制在±15°C,1nm的滤光片容差。硬镀膜在1550nm时不到1pm/°C,远远低于1ppm/λ。

制造可重复性

*自动的硬镀膜生产过程可提高重复性。

透射波长错误

能达到小于λ/4PV值

能达到小于λ/4PV 值

硬镀膜基本有TWE 值,其等于无镀膜光学元件的值。软镀膜在层压过程后必须经过大量抛光。

生产成本

如果大批量生产,成本降低

由于重复性和自动化过程,成本降低

可以等于或低于其软镀膜的价格大量销售硬镀膜。

 表1:软镀膜和硬镀膜的优势比较

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