Bài thuyết trình Vật lý: Các loại màng quang học

Bài thuyết trình Vật lý: Các loại màng quang học trình bày về lịch sử màng quang, màng quang học, màng chống phản xạ, màng phản xạ cao, màng dẫn điện truyền qua, màng lọc ánh sáng. Với các bạn chuyên ngành Vật lý thì đây là tài liệu hữu ích.

LỊCH SỬ MÀNG QUANG

Năm 1899: Lý thuyết Fabry-Perot ra đời

Lý thuyết cơ bản này miêu tả sự nhiễu của từng sóng cục bộ phản

xạ từ hai bề mặt quang học song song, các lớp vật liệu điện môi khác nhau được lắng đọng trên một chuỗi xác định trên bề mặt của thành phần quang học Ít nhất hai lớp vật liệu với chiết suất khác nhau phải được chọn lựa để điều chỉnh hàm truyền phổ của lớp sắp xếp theo qui trình xác định

Độ dày D của lớp (tính theo QWOT)

4 i i

i

Z

n d D





2 2

Với một lớp đơn dày 1 QWOT

Với một lớp đơn dày 2 QWOT

Ma trận hình thức (matrix

formalism)

 Các yếu tố của ma trận đơn lớp Mi có thể thu được từ

các điều kiện biên trong cấu trúc lớp liên quan đến

cường độ điện trường (Ei-1) và từ trường (Hi-1) ở mặt trước và các giá trị cường độ trường (Ei và Hi) ở đằng sau của lớp:

1

1

cos sin =

H in

MÀNG QUANG HỌC

 Màng quang học gồm một hay nhiều lớp vật liệu mỏng phủ trên một thiết bị quang học như thấu kính hay gương, những thiết bị cho phép biến đổi đường đi của ánh sáng phản xạ hay truyền qua

MÀNG PHẢN XẠ CAO

 Màng phản xạ cao (HR) là một màng hay hệ thống màng phủ trên một bề mặt để làm tăng sự phản xạ toàn bộ của bề mặt đế

Màng kim loại

 Màng kim loại được sử dụng chủ yếu để hướng ánh sáng trong một hệ quang học, và được sử dụng trong hầu hết các hệ thống quang hiện nay, và là thiết bị làm biến đổi tính phản xạ kinh tế nhất

 Màng kim loại có thể được dùng trong một dải sáng rộng, nhưng có xu hướng dễ vỡ và khó làm sạch

 Các kim loại được sử dụng phổ biến nhất cho các bề mặt phản xạ cao là Nhôm (Al), Vàng (Au), Bạc (Ag)

HR

Average % Reflectivity Vis / IR

Regions of high Absorption

Màng điện môi bao gồm các lớp mỏng làm bằng vật liệu điện môi có tính truyền qua, được phủ trên một bề mặt Chức năng của chúng là tăng cường tính phản xạ của

bề mặt bằng cách lợi dụng sự giao thoa của tia phản xạ

từ nhiều bề mặt quang học

Các vật liệu thường sử dụng là: SiO2, TiO2,

Al2O3 and Ta2O5, và hợp chất của Flour

như MgF2, LaF3 and AlF3

MÀNG ĐIỆN MÔI

HR

kế ở dạng cơ bản như sau:

HR

Môi trường / (HL) m H/ Đế

với: m là số cặp đa lớp

Thiết bị phản xạ cao có vùng dừng điều hòa ở vị trí thứ nhất và các vùng dừng điều hòa ở các bước sóng ngắn hơn Ở giữa vùng dừng điều hòa là một khu vực được biết như “vùng xuyên qua” nơi mà ánh sáng truyền qua và không phản xạ lại

Đối với thiết kế cơ bản này không có vùng dừng thứ hai hay thứ tư.

HR

Công thức tính độ phản xạ:

Công thức tính số cặp lớp:

Ứng dụng

HR

Máy photocopy Đèn xe

Kính viễn vọng Kính trượt tuyết

Hệ thống laser Đĩa CD

MÀNG CHỐNG PHẢN XẠ (AR)

Màng chống phản xạ được dùng để làm giảm sự phản xạ trên bề mặt

n  n n

So sánh sự truyền ánh sáng trên bề mặt có phủ lớp chống

phản xạ và không phủ

Phủ lớp chống phản xạ Không phủ lớp chống phản xạ

 Tiện ích: giá thành thấp, tính lặp lại cao, dễ thực hiện.

 Tiện ích: có nhiều sự lựa chọn vật liệu hơn, tinh vi hơn, dễ sản xuất

 Hạn chế: vùng hoạt động hẹp

MÀNG AR 2 LỚP (MÀNG V)

AR

Một trong những thiết kế ba lớp thông dụng và đơn giản là QHQ hay Quarter Half-Quarter.Mẫu QHQ như sau:

• L=1 QWOT của một vật liệu chiết suất thấp (vd: MgF2 hay SiO2), hình thức của một QHQ M=Al2O3, H=ZrO2:

MÀNG AR 3 LỚP

AR

Ứng dụng

AR

Thấu kính trong máy ảnh, kính hiển vi, kính viễn vọng, ống nhòm… Kính đeo mắt

Đồng hồ Thiết bị điện tử (Điện thoại, PVD)

Màng dẫn truyền qua (Transparent

conductive coating –TC)

các ứng dụng mà điều quan trọng là việc màng dẫn điện hoặc làm tan đi các điện

tích tích tụ

Màng TCO

TC

Màng ITO ( Indium Tin Oxide )

- Màng có độ truyền qua cao ( 80% - 90% ).

- Phản xạ mạnh đối với ánh sáng hồng ngoại ( ứng dụng phủ lên bề mặt kính, cho phép ánh sáng truyền qua nhưng giữ lại nhiệt bên trong hay bên ngoài tùy mục đích sử dụng ).

- Độ dẫn điện tốt.

 ứng dụng rộng rãi trong trong lĩnh vực quang điện tử : LCD, pin mặt trời, diod phát quang,…

TC

Màng ITO ( Indium Tin Oxide )

Tính chất quang của màng ITO tạo bằng pp phún xạ

Độ truyền phụ thuộc vào cấu trúc cũng như hình thái bề mặt màng ( độ truyền qua giảm khi độ dày màng tăng )

TC

Tài liệu tham khảo

 F.Trager (Editor),Handbook of Laser and

http://en.wikipedia.org/wiki/Optical_coating#column-

http://hyperphysics.phy-astr.gsu.edu/HBASE/phyopt/antiref.html

http://www.rp-photonics.com/dielectric_coatings.htm http://www.kruschwitz.com/HR's.htm

http://www.opcolab.com/page130.html

• Chúng tôi đã dịch được một số chương của một số khóa học thuộc chương trình học liệu mở của hai trường đại học nổi tiếng thế giới MIT và Yale.

• Chi tiết xin xem tại:

• http://mientayvn.com/OCW/YALE/Ki_thuat_y_sinh.html