Penapis optik -kunci dalam sistem optik untuk penghantaran/refleksi cahaya terpilih -sangat banyak pada kualiti fabrikasi substrat, terutamanya pemprosesan chamfering dan kelebihan. Proses -proses ini (kelebihan terkawal/penamat) meminimumkan tekanan, mencegah kerepek, dan meningkatkan prestasi mekanikal dan optik.
Tetapi mereka menimbulkan cabaran teknikal utama, yang memberi kesan kepada salutan filem nipis dan kebolehpercayaan penapis akhir. Dokumen ini menganalisis cabaran utama ini, kesannya terhadap integriti salutan, dan menawarkan penyelesaian yang praktikal dan patuh (ISO 10110, MIL-PRF-13830) untuk barisan pengeluaran.
I. Analisis cabaran dalam pemprosesan chamfering dan kelebihan
Substrat penapis biasanya dibuat dari bahan-bahan yang rapuh, tinggi seperti kaca optik, bahan kristal, atau seramik maju, yang semuanya menuntut ketepatan yang luar biasa semasa pemesinan. Cabaran utama termasuk:
1. Pembentukan kerepek dan mikrokrek akibat keburukan material
Bahan -bahan rapuh terdedah kepada patah semasa pemprosesan mekanikal, terutamanya di kawasan periferal. Penggunaan daya pemotongan atau tekanan pengisaran semasa chamfering boleh menyebabkan mikrokrek atau bentuk kerumitan kelebihan kelebihan -yang boleh disebarkan semasa proses hiliran, menjejaskan integriti struktur.
Cabaran Utama: Kawalan dimensi kerepek, pengesanan dan pengurangan mikrokrak bawah permukaan. Contohnya, dalam gelas berkekalan tinggi seperti silika yang bersatu atau BK7, kemungkinan pemotongan meningkat dengan ketara apabila sudut chamfer jatuh di bawah 30 °.
2. Keperluan konsistensi ketepatan dan batch yang tinggi
Geometri Chamfer -termasuk lebar, sudut, dan kontur -mesti mematuhi dengan ketat untuk merancang spesifikasi, biasanya dalam toleransi dimensi ± 0.1 mm dan toleransi sudut ± 1 °. Mencapai keseragaman merentasi kelompok pengeluaran yang besar masih menjadi cabaran penting.
Cabaran utama: ketepatan peralatan, pengurusan pakaian alat, dan kebolehubahan dalam teknik pengendali. Profil kelebihan yang tidak konsisten boleh mengakibatkan penyelewengan pemasangan atau menyumbang kepada penyimpangan optik.
3. Kualiti permukaan dan kelancaran
Tepi mesti mencapai kemasan permukaan gred optik, dengan purata kekasaran (RA) ≤ 0.1 μM, untuk meminimumkan kepekatan tekanan dan menindas penjanaan cahaya sesat. Kaedah pemesinan konvensional sering meninggalkan tanda alat, burr, atau kerosakan bawah permukaan.
Cabaran utama: Kesukaran untuk mencapai kemasan permukaan halus, terutamanya pada substrat berbentuk diameter kecil atau kompleks. Kelancaran kelebihan kelebihan menyumbang kepada peningkatan penyebaran cahaya, dengan itu merendahkan kontras penapis dan nisbah isyarat-ke-bunyi.
4. Penjanaan tekanan terma dan mekanikal
Tekanan terma yang disebabkan oleh pemprosesan (contohnya, dari pemanasan geseran) dan beban mekanikal boleh menyebabkan ubah bentuk substrat atau pengumpulan tekanan sisa, yang menjejaskan kebosanan permukaan dan kesetiaan gelombang depan.
Cabaran utama: Pengurusan terma yang berkesan melalui strategi penyejukan dan pengoptimuman parameter proses. Sebagai contoh, haba setempat yang berlebihan semasa pengisaran berkelajuan tinggi boleh memulakan microcrystallization dalam jenis kaca tertentu.
5. Kawalan Pembersihan dan Pencemaran
Serpihan partikulat dan penyejuk sisa yang dihasilkan semasa pemprosesan tepi boleh mematuhi permukaan substrat, merosakkan lekatan dan kesucian lapisan yang disimpan kemudiannya.
Cabaran utama: Pembangunan protokol pembersihan yang mantap, terutamanya untuk substrat berliang atau pra-bersalut, untuk memastikan penyingkiran bahan cemar lengkap tanpa kerosakan permukaan.
Ii. Kesan Kualiti Kelebihan pada Prestasi Salutan Film Nipis
Integriti penamat chamfering dan kelebihan secara langsung mempengaruhi keseragaman, lekatan, dan ketahanan jangka panjang salutan optik, dengan itu menentukan prestasi penapis keseluruhan. Kesan utama termasuk:
1. Keseragaman salutan yang dikurangkan
Kecacatan kelebihan seperti kerepek atau burrs mengganggu pengedaran fluks wap semasa pemendapan wap fizikal (PVD) atau pemendapan wap kimia (CVD), yang membawa kepada ketebalan filem yang tidak seragam di zon sempadan kritikal.
Akibat praktikal: Peralihan spektrum dalam panjang gelombang pusat, jalur lebar yang diubah, dan penurunan penghantaran puncak. Dalam penapis bandpass, variasi ketebalan yang berkaitan dengan kelebihan mungkin nyata sebagai riak passband atau lobus sampingan yang tinggi.
2. Perekatan salutan yang lemah
Kepekatan tegasan di tepi tajam atau di dalam kawasan mikrokrak menggalakkan penyingkiran atau permulaan retak di lapisan salutan. Di bawah tekanan alam sekitar seperti berbasikal haba atau getaran mekanikal, ini mempercepat kegagalan salutan.
Kesan praktikal: permulaan pramatang "kesan kelebihan" -pengesis salutan yang bermula dari kebolehpercayaan peranti pinggir dan ketahanan alam sekitar.
3. Peningkatan cahaya penyebaran dan cahaya sesat
Tepi kasar atau tidak teratur bertindak sebagai pusat penyebaran, mengalihkan cahaya ke arah laluan yang tidak diingini dan meningkatkan cahaya level peringkat sistem.
Kesan praktikal: kontras imej yang terdegradasi dan nisbah isyarat-ke-bunyi yang dikurangkan; Terutama memudaratkan sistem pengimejan ketepatan tinggi, di mana ia boleh menyebabkan imej kabur atau bunyi latar belakang yang tinggi.
4. Degradasi prestasi yang disebabkan oleh tekanan
Tekanan sisa dari pemprosesan substrat menggabungkan dengan tegasan intrinsik dalam filem yang didepositkan, berpotensi mendorong lenturan substrat atau retak filem kohesif, dengan itu mengubah panjang laluan optik yang berkesan.
Akibat praktikal: Drift dalam ciri-ciri spektrum dari masa ke masa dan dikompromi kestabilan jangka panjang prestasi penapis.
Iii. Strategi pengurangan yang disyorkan
Untuk menangani cabaran-cabaran yang disebutkan di atas dan implikasinya untuk prestasi salutan, penyelesaian yang bersesuaian dengan keterangan yang berasaskan bukti berikut dicadangkan. Pendekatan ini menekankan penghalusan proses, jaminan kualiti, dan kepatuhan kepada piawaian pembuatan optik antarabangsa, tanpa memerlukan pelaburan modal yang luas.
1. Pengoptimuman proses chamfering
Menggunakan mesin chamfering yang dikawal oleh CNC yang dilengkapi dengan alat berlian atau kubik boron nitrida (CBN) untuk memastikan konsistensi geometri dan ketepatan dimensi. Parameter proses harus dikawal ketat: kadar suapan ≤ 0.1 mm/rev dan kelajuan gelendong ≥ 5000 rpm untuk meminimumkan beban dinamik. Melaksanakan pendekatan dua peringkat: pengisaran kasar dengan roda berlian #400-gred untuk membentuk awal, diikuti dengan pengisaran halus menggunakan abrasive gred #2000 untuk memperbaiki kelebihan kelebihan dan mengurangkan kerosakan bawah permukaan. Menggunakan aliran berterusan penyejuk optik berasaskan air atau khusus (kadar aliran ≥ 5 l/min) dengan sistem penapisan untuk menguruskan haba dan mengeluarkan partikel dengan berkesan.
2. Teknik penamat kelebihan selepas pemprosesan
Penggilap kimia: Sapukan etchants berasaskan asid hidrofluorik (HF) (contohnya, HF: NH₄F = 1: 5) untuk tempoh singkat (30-60 saat) untuk membubarkan mikrokrak dan mencapai tepi lancar pada substrat kaca, sambil mengelakkan over-espet.
Penggilap api: Gunakan api hidrogen-oksigen untuk pencairan permukaan cepat dan pelicinan jenis kaca yang serasi; memerlukan kawalan suhu yang tepat untuk mengelakkan warping.
Penggilap mekanikal: Memuktamadkan tepi menggunakan media penggilap lembut (contohnya, poliuretana atau roda terasa) dengan cerium oksida atau buburan berasaskan silika di bawah tekanan rendah (<0.1 MPa) selama 1-2 minit untuk mencapai RA ≤ 0.1 μm.
3. Jaminan kualiti dan protokol pemeriksaan
Mengintegrasikan sistem pemeriksaan optik automatik (misalnya, kamera CCD atau profiler laser) untuk pengukuran masa nyata dimensi chamfer dan pengesanan kecacatan. Tetapkan ambang yang boleh diterima untuk saiz kerepek pada ≤50 μm menggunakan perisian analisis imej. Mengendalikan penilaian tekanan sisa melalui polariscopes atau interferometri speckle digital, memastikan tahap tekanan kelebihan kekal di bawah had hasil bahan (contohnya, <10 MPa untuk kaca optik). Melaksanakan pembersihan ultrasonik dengan air deionized dan detergen neutral, diikuti oleh pengeringan nitrogen, untuk menghapuskan sisa-sisa zarah dan kimia.
4. Rawatan Edge Pra-salutan
Passivation Edge: Sapukan rawatan kasar ringan (contohnya, serbuk mikro alumina, saiz zarah ≤10 μm, pada 0.2-0.5 tekanan bar) untuk meningkatkan lekatan salutan.
Pampasan Reka Bentuk Salutan: Menggabungkan lapisan yang dinilai atau peralihan (misalnya, SIO₂) berhampiran zon tepi untuk mengurangkan kekurangan tekanan dan mengurangkan intensiti medan kelebihan dalam susunan multilayer.
5. Standardisasi dan Pembangunan Tenaga Kerja
Menyediakan program latihan tetap untuk pengendali yang memberi tumpuan kepada kawalan parameter, pengiktirafan kecacatan, dan pematuhan prosedur. Mewujudkan Prosedur Operasi Standard Dokumentasi (SOP) yang merangkumi tetapan pemesinan, kriteria pemeriksaan, dan jadual penyelenggaraan peralatan untuk memastikan konsistensi dan kebolehkesanan lintas talian.
Kesimpulannya, pemprosesan chamfering dan kelebihan mewakili peringkat penting dalam pembuatan penapis optik, di mana kualiti substrat secara langsung mengawal prestasi salutan dan panjang umur produk. Dengan secara sistematik menangani cabaran kritikal-termasuk keratan, ketepatan dimensi, kemasan permukaan, dan pengurusan tekanan-dan memahami kesan cascading mereka terhadap pemendapan filem nipis, pengeluar dapat melaksanakan penambahbaikan sasaran dalam kawalan proses dan jaminan kualiti. Strategi yang digariskan di sini adalah konsisten dengan piawaian optik antarabangsa dan mudah disesuaikan dengan persekitaran pengeluaran yang sedia ada, membolehkan prestasi penapis yang dipertingkatkan dan mengurangkan kerugian hasil. Ke depan, kemajuan berterusan dalam automasi, pemantauan dalam proses, dan bahan-bahan novel akan terus memacu evolusi pemprosesan kelebihan ke arah ketepatan, kecekapan, dan kebolehulangan yang lebih tinggi.
