硬鍍膜的益處

2020-08-04

技術文章

硬鍍膜的益處

傳統的軟鍍膜，一種通常為光學組件鍍膜的技術，可能很快會被一種稱為硬鍍膜的更高性能鍍膜技術所取代。因為相對傳統的軟鍍膜，精細的硬鍍膜具有幾個優點。

軟鍍膜

軟鍍膜是多層薄膜，由硫化鋅、冷凍劑、有時甚至是銀組成。對于傳統的干涉濾光片，鍍膜組件被層壓在一個垂直的堆棧中，以提供抵御周圍環境的保護，通常是從較大的晶圓上取下。考慮到所使用的材料和制造工藝，軟鍍膜易碎。鍍膜材料經常被從濾光片的邊緣移除，以避免鍍膜因潮濕而退化，并增加鍍膜的使用期限。圖 1顯示成品的圖表。

圖 1:具有薄膜鍍膜的傳統干涉濾光片的示意圖

軟鍍膜的成本是由低成本的沉積設備、快速循環時間和廉價的浮法玻璃基片來保持，但是由于密封和環形組件，操作成本很高。成本與容量比具有漸近趨勢：在低容量的情況下昂貴，只有在幾十個1英寸產品或少量2英寸或尺寸更大產品制作之后才會穩定下來。

硬鍍膜

硬鍍膜薄膜是利用等離子沉積過程制作而成的，與軟鍍膜相比，它具有多個優勢。等離子沉積過程是用計算機嚴格控制的，它甚至可以實現分層，擁有良好的環境適應性和更好的性能。例如，作為波長的一個函數，硬鍍膜的透光率不僅更加一致，而且通常高于軟鍍膜的透光率。

如圖2所示，硬鍍膜在可見光譜和紫外線中具有超過90%的透射率。另一方面，軟鍍膜無法達到90%的透射率，并且性能在紫外線附近顯著下降。此外，起始和截止轉換還有一些改進。軟鍍膜有個漸進的過渡，從沒有透射率過渡到大透射率，而硬鍍膜的過渡更陡。

圖 2:軟鍍膜和硬鍍膜的性能比較

比較軟鍍膜和硬鍍膜技術的性能
屬性	軟鍍膜	硬鍍膜	備注
工作壽命	1至5年	無限期（在正常的操作條件下）	軟鍍膜更容易受環境因素影響，尤其是高濕度。這些工作壽命是以典型的辦公環境為背景計算的。
溫度穩定性	每波長每百萬平均50個部件	每波長每百萬不到5個部件	軟鍍膜要求溫度控制在±15°C，1nm的濾光片容差。硬鍍膜在1550nm時不到1pm/°C，遠遠低于1ppm/λ。
制造可重復性	低	高	*自動的硬鍍膜生產過程可提高重復性。
透射波長錯誤	能達到小于λ/4PV值	能達到小于λ/4PV 值	硬鍍膜基本有TWE 值，其等于無鍍膜光學元件的值。軟鍍膜在層壓過程后必須經過大量拋光。
生產成本	如果大批量生產，成本降低	由于重復性和自動化過程，成本降低	可以等于或低于其軟鍍膜的價格大量銷售硬鍍膜。

表 表1:軟鍍膜和硬鍍膜的優勢比較