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Stabilife®镀膜技术
 

Stabilife®滤光片及元件的生产主要采用两种具有专利的工艺--反应离子镀膜技术(RIP)及混合等离子沉积技术(HPD),而沉积形成金属氧化物光学薄膜层。这两种工艺都可以做出致密度及硬度极高的光学薄膜层,并且和基底材料紧密结合、具有很好的耐刮擦性能。我们的Stabilife®镀膜技术是由富兰克林的原Corion镀膜工厂独家研发的,并且广泛的用于生产中。


光谱稳定性

作为光学系统的重要组成部分,光学元件必须在任何操作环境下具有十分精确、可靠的光谱(波长/透过率)稳定性。针对普通的用途,软膜或普通的金属氧化物膜层或许可以适用。但是对于很多有要求的用途,如荧光检测等,波长的稳定性是绝对关键的性能,足以影响整个的测试结果。Stabilife®是针对这些高精度用途的解决方案。


膜层致密度与光谱稳定性

从光学镀膜工艺上说,膜层的致密度是影响光谱稳定性的一个关键因素。同类Stabilife®膜层的致密度相对普通的金属氧化物膜层而言,明显要大许多;因此Stabilife®膜层能够达到更高的技术、性能指标。从薄膜的结构上分析,普通的金属氧化物膜层中含有大量的微孔,这些微孔随使用环境的变化,会吸收或释放水蒸气,往往导致光谱波长的漂移。而这种膜层的渗透率将决定波长漂移的范围。普通金属氧化物膜层的波长漂移范围为2~5%。Stabilife®膜层由于具有很高的致密度,膜层内的微孔远少于普通的膜层,水蒸气对膜层的影响要小许多,因此我们的波长漂移范围< 0.02%。下列是Stabilife®滤光片(30nm窄带通滤光片)在0%及100%湿度环境下测量的透过率曲线,从下图基本看不出有任何变化。




热稳定性及光谱稳定性

由于膜层致密度的原因,Stabilife®膜层的光谱热稳定性比普通的金属氧化物膜层至少要好5到10倍。从机理上说,温度的转换会改变膜层中吸附于微孔内水汽的含量;比如当普通的金属氧化物膜层处于高温时,内部的水汽会析出膜层从而导致如前所述的波长漂移的情况。简而言之,高的膜层致密度会降低膜层的水汽渗透率,因此使用Stabilife®技术镀的膜层都具有最好的光谱稳定性,无论是带通滤光片、截止滤光片、二向色镜,还是偏振滤光片等等。后续的光谱曲线是Stabilife®技术同普通技术针对相同主波长及带宽的带通滤光片波长漂移的对比。





物化稳定性

在加工过程中、极端的原子辐射和光学辐照等苛刻 条件下,Stabilife®膜层都表现出极好的物理性能稳定性。例如目前使用在釜沉浸式核反应堆中监测系统上,Stabilife®的滤光片使用寿命超过8000小时;此外Stabilife®滤光片也通过了Telcordia GR-2883标准,广泛的用在光通讯设备上。当然我们也为很多其他普通的用途提供Stabilife®滤光片,同样具有这种卓越的理化性能。

Stabilife®的膜层牢固度测试,一般我们使用的标准是:MIL-C-48497;针对擦拭的标准是MIL-C-48497;耐湿性的测试,我们使用十分严格的标准MIL-STD-810E。Stabilife®滤光片无需保护措施和特殊要求,十分方便客户安装使用。


Stabilife®滤光片的用途

Stabilife®镀膜技术可以应用的光谱范围从准分子紫外的200nm到红外的3um,广泛的应用在下列的产品上



 

Stabilife®的膜系

普通膜系

  • 窄带通滤光片
  • 超窄带通滤光片
  • 宽谱通滤光片
  • 窄带消光滤光片
  • 二向色镜、偏振或非偏振分光滤光片
  • 红外/紫外反射、可见透过的隔热、防辐射滤光片

特殊膜系

  • 高效激光反射镜
  • 多点消光滤光片
  • 色温补偿滤光片
  • 钝化膜层
  • 异型镀膜

Stabilife®产品简介

窄带通滤光片

Stabilife®镀膜可以批量的生产200nm~2000nm波段的窄带通滤光片,由于这类滤光片膜层的特性,可以用在对环境或使用温度有要求的场合。可以根据客户的要求提供尺寸从2.5mm到390mm。

比较典型的用途为:实验室或医疗诊断仪器、比色系统及荧光检测设备等。

下图显示了Stabilife®膜层的特性如光谱的截止陡度和截止性能等指标,以供参考。




超窄带通滤光片

Stabilife®膜层的光谱稳定性正是生产超窄带通滤光片所需的一个十分关键的性能。在此类产品特别是带宽小于1nm的超窄带通并且对透过率具有很高要求的滤光片,生产过程中必须尽量控制膜层的光损耗,同时要求基板保持常温。超窄带通滤光片通常用在航天、航空、医疗诊断的便携设备,以及环境测试系统中。我们可提供最大250mm直径的滤光片。在下图中,介绍了Stabilife®超窄带通滤光片生产工艺中光谱陡度、背景深度,以及不同镀膜间隙的关系。




宽带带通滤光片
Stabilife®的宽带带通滤光片具有极好的光谱截止陡度,并且很高的透过率,同时产品的热稳定性以及环境稳定性都极佳;可以用于需要大角度入射的用途,或者对产品的光谱宽度具有一定要求的用途。宽带带通滤光片一般用于荧光检测系统。以下的图片介绍了Stabilife®的宽带带通滤光片的波形状况。



 二向分色镜
针对某些用途,如:荧光光谱等,往往需要光谱截止陡度很好的二向分色镜,同时对滤光片的环境稳定性以及热稳定性也一定的要求;我们开发了使用Stabilife®镀膜技术生产的这类二向分色镜。理波光电集团富兰克林工厂开发、生产的二向分色镜具有很窄的透过率迁越区域(从反射到透射的变化区域),配合同样采用Stabilife®技术生产的荧光激发滤光片以及荧光发射滤光片,完全可以满足各类荧光剂的特性;获得极好的光谱反应;并且该系列产品还具有十分卓越的光谱稳定性以及产品寿命。
 

塑料以及半导体材料的镀膜
采用我们的RIP--Stabilife®的镀膜技术,可以在接近室温的条件下,将致密的金属氧化物膜层沉积到很多对温度十分敏感的材料上,例如:塑料以及半导体基片上。我们可以在塑料材料(聚碳酸酯,丙烯酸和CR39 ®)镀增透膜、传导膜以及反射膜等。
 激光腔镜
一般而言,激光腔镜需要很高的反射率以及输出耦合内腔的能力;通常这类产品都使用离子束溅射(IBS)的技术生产。Stabilife®镀膜技术可以生产同样低损耗、高质量的膜层,并且可以节约镀膜的时间,同时产能也大于原有技术。Stabilife®的反射镜面由于大大减少了散射以及膜层的吸收,一般在632.8nm可以达到大于99.995%的反射率。因此理论上,目前使用IBS技术生产的所有产品,都可以用Stabilife®镀膜技术进行生产。 
紫外滤光片

同传统工艺生产的紫外滤光片相对比,使用Stabilife®镀膜技术生产的同波段紫外滤光片具有极好的稳定性以及使用寿命,且可以在任何环境下进行工作。

 

Stabilife®镀膜技术生产的紫外滤光片具有较高的透过率,另外物化性能稳定、波长精准度高,背景控制良好,而且工作寿命长。我们可以提供最短到200nm的紫外滤光片。下图,是我公司使用Stabilife®镀膜技术生产的226nm窄带通滤光片的曲线,背景深度达到 > 5 OD。


产能简介
同其它可以进行高稳定膜层制作的镀膜工艺相比较,Stabilife®镀膜技术在量产时具有很大的收缩性。相对而言,Stabilife®镀膜技术可以在比较低成本的条件下,镀出很大尺寸的元件。利用这个优势,理波光电富兰克林工厂装备了各类尺寸的Stabilife®镀膜设备和辅助设备,可以充分满足客户的需求。特别是对大批量的订单的供应都能满足客户的需求。
 

Stabilife®带通滤光片的部分指标
指标 超窄带 窄带   宽带
半峰宽 0.5 nm to 4 nm 5 nm to 20 nm 20 nm to 200 nm
中心波长 300 nm to 2 mm 200 nm to 2 mm 200 nm to 3 mm
中心波长公差 (% 半峰宽) ± 20% ± 20% ± 10 to 20%
峰值透过率 Up to 75% Up to 80% Up to 95%
背景深度 OD4 to OD6 OD4 to OD8 OD4 to OD8
Cavities (typical) 2 to 3 3 to 5 4 to 8

Stabilife®滤光片的特点

光谱范围 200 nm to 3.0 mm
表面质量 F/F (80/50) per MIL-F-48616 (typical); D/C (40/20) or C/B (20/10) achievable
膜层硬度 MIL-C-48497
膜层耐磨性 MIL-C-48497
膜层牢固度 MIL-C-48497
膜层耐潮性 MIL-STD-810, Method 507.3, Procedure III, Modified to 40 cycles**
膜层使用温度 -100 º C to 300 º C**
滤光片尺寸 1 mm to 300 mm
滤光片厚度 0.5 mm to 20 mm

**以上对耐湿性以及对使用温度的指标,应用于暴露在外的膜层。采用Stabilife®工艺生产的复合滤光片,由环氧树脂进行胶合。因此针对此类产品的耐湿性以及使用温度,由环氧树脂的特性所决定。
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