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第七章 一篇文章带你看懂镀膜图纸

  • 分类:工艺讲堂
  • 作者:工艺部
  • 来源:国泰真空
  • 发布时间:2021-03-24
  • 访问量:546

【概要描述】对于含有镀膜技术指标的光学图纸,其出图标准有多个参考依据。当前流行的参考标准是ISO10110。此标准颁布于1996年,后期通过不断修改以及添加新的内容。但由于历史原因,其他标准的光学图纸也依然在使用。了解这些内容的详细定义,以及在具体实施中的实物检验方法,是对品检人员的基本要求。

第七章 一篇文章带你看懂镀膜图纸

【概要描述】对于含有镀膜技术指标的光学图纸,其出图标准有多个参考依据。当前流行的参考标准是ISO10110。此标准颁布于1996年,后期通过不断修改以及添加新的内容。但由于历史原因,其他标准的光学图纸也依然在使用。了解这些内容的详细定义,以及在具体实施中的实物检验方法,是对品检人员的基本要求。

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  对于含有镀膜技术指标的光学图纸,其出图标准有多个参考依据。当前流行的参考标准是ISO10110。此标准颁布于1996年,后期通过不断修改以及添加新的内容。但由于历史原因,其他标准的光学图纸也依然在使用。了解这些内容的详细定义,以及在具体实施中的实物检验方法,是对品检人员的基本要求。

  光学镜片类标准是个很大的课题。本期内容通过案列简介常用图纸格式及背后含义,旨在引导入门。感兴趣的读者,可以参考相关文献学习更深层次的内容。下文首先介绍常规图纸中部分符号定义,然后通过案例图纸来详细解释相关内容。

  1 部分标椎符号定义

  1.1 基板相关

  基板本身主要由镜片尺寸大小、倒角范围,玻璃材料说明、可允许的气泡、条纹和非均匀性等指标来表征。详细见下表。

  表1:镜片尺寸符号及定义

SDI4NNZ`(WVQ~PVE`K)75U6.png

  1.2 镀膜技术指标相关

  镀膜技术指标,通常有光谱要求、外观要求、应力和抗激光辐射损伤阈值要求。下表为抗激光辐射损伤阈值的符号要求。

  表2:镀膜技术指标符号和定义

符号或数字

制定标准

对应解释

6/Hth;λ;Pdg; fpNts×Np(脉冲)

6/ETH;λ;NTS(连续)

ISO11254-1

6/ 激光损伤阈值的编码号。Hth(脉冲激光)能量密度单位是J/cm-2λ辐射激光波长。Pdg脉冲宽度。fp重复频率。Nts检验区域数目。Np 每个检验区域的脉冲数目。ETH(连续激光)功率密度单位是W/ cm-2λ辐射激光波长。Nts检验区域数目。

  2 实例图纸讲解

  2.1 图纸示例1

  图中的所有的符号和数字都已做好编号。下文将通过编号来阐述各个数字、符号所代表的含义。首先介绍镜片外形尺寸、倒角等,然后是表面处理,光谱要求等。然后是对镜片材料、表面瑕疵、应力和激光损伤阈值的要求。

图片1.png

  ISO10110系列标准对于图纸中无特殊指定的或者有未标注的数字或符号有以下基本规定:

  1、 图纸长度单位均为mm,标准温度20℃,λ=546.07nm作为参考波长。

  2、 阴影区域表示通光口径区域。

  下面将按照IOS10110系列标准的定义逐一介绍编号含义。

  编号1、与编号2和编号3构成了镜片的外形尺寸。从图中可以看出:编号1是镜片的长,编号2是镜片的宽,编号3是镜片的高。

  编号1意指镜片的长度为60mm,通光口径为55mm。

  编号2意指镜片的宽度为30mm,通光口径为25mm。

  编号3意指镜片的厚度为7mm,误差为±0.1mm。

  编号4意指镜片侧面非镀膜面为粗磨面,可允许的最大粗糙度为2μm。

  编号5和编号6,对通光口径范围内的表面微观形貌提出了要求。数字0.0012表示对此表面的可允许粗糙度为0.0012μm,P4表示镜片表面的缺陷等级为P4。关于表面缺陷等级P1~P4的定义为:在光学表面上每10mm的扫描长度内缺陷数目N满足如下表3要求。

  表:3 微观形貌缺陷级数

P级别             微缺陷数目(取样长度10mm

P1                        80N400

P2                        16N80

P3                         3N16

P4                            N3

  编号7中的符号ᄂ表示倒角。数字0.6表示镜片的倒角最大值0.6mm,数字0.4表示镜片的倒角最小值0.4mm。

  编号8与编号7相同,但是编号7和编号8位置不同。编号 7是指镜片的棱角。编号8是指镀膜面的棱边。需要注意的是,倒角越小玻璃的棱边棱角越锋利。当高温镀膜时,玻璃热胀冷缩容易被夹破或卡住。所以夹具的预留量需要根据倒角的大小来确定。

  编号9由符号λ引出是对镀膜光谱的指标要求。1030nm是目标波长,56.7°是入射角,R是reflectance反射率,T是transmittance透射率,△表示可以允许的误差,P和 S是一束非垂直入射光线穿透光学元件时分离出的垂直电场方向的P偏光和垂直于磁场方向的S偏光。所以镀膜的技术要求是:入射角56.7°,1030nm,S偏光反射率大于等于99.5%,误差为小于0.1%,P偏光透射率大于等于98%,误差为小于0.1%。

  编号10,0/5的0是对基板材料应力双折射的要求, 5表示可允许的应力双折射为5nm/cm。

  1/2×0.125 的1/是对材料内部气泡和杂质的要求。2表示可允许2个气泡或杂质且级数为0.125。

  2/2;5的2/表示对材料内部非均匀性和条纹的要求,2表示可允许的非均匀性类别为2类,5表示可允许的条纹类别为5类。

  以上三项指标应力双折射、气泡与杂质、非均匀性与条纹是国际光学标准 (ISO10110)对材料性能最主要的三项要求。需要注意的是此标准并没有对材料的光吸收系数提出要求。

  关于材料内部折射率不均匀性类别和条纹度类别,详细见表4和5。

  表:4 材料内部折射率不均匀性分类

类型              

最大允许值(×10-6  )

0

±50

1

±20

2

±5

3

±2

4

±1

5

±0.5

  表:5 条纹类别

类型

引起最少30nm光程差的条纹密度(%

1

2

3

4

≤10

≤5

≤2

≤1

5

几乎没有条纹;条纹引起的光程差超过30nm不应用;或更多说明在图纸当中提供

  编号 11里面的数字3是对镀膜后表面面型偏差的要求。反射波前畸变PV≤λ/4,透射波前≤λ/4(镀膜后,λ=632.8nm,扣除离焦和倾斜)。

  5/7×0.125,L1×0.03,E0.25(L=2mm),数字5是表面缺陷的编码号。7表示可允许的镀膜表面缺陷为7个,0.125表示尺寸级数为0.125;L代表长划痕,L=2mm表示长划痕为2mm,1表示数量不超过1个,0.03表示长度或宽度不超过0.03mm。E代表崩边,0.25表示可允许的崩边为0.25级。此项指标主要针对镜片镀膜后的表面外观要求。

  6/7J·cm-2(10ns,1mm);1053nm;1Hz,200×1,数字6是激光损伤阈值的编码号。7J·cm-2表示受到低于7J·cm-2的能量辐照不被损伤。10ns是脉冲宽度,1mm是焦斑直径,1053nm是激光器的波长,1Hz是脉冲重复频率,200表示200个检验区,1表示每个检验区1个脉冲。

  编号12是附加的技术说明。

  编号13表示玻璃材料为UBK7。

  2.2 图纸示例2

图片2.png

  编号1~10请参考示例1。

  编号11、编号12、编号13分别表示了左表面、右表面以及材料指标。

  编号11左表面的部分信息如下:

  R400 CX 柱面中R表示曲率半径,400是数值,CX表示此表面是凸面。如果是CC就表示次面是凹面。所以这里的意思是此表面的曲率半径为400mm,由技术说明可知误差为±2mm,此面是凸面。

  e 60×60 中e表示有效面,60×60指表面的有效面积为(60×60)mm2。

  倒边范围:0.2~0.3mm。

  940nm是指目标波长。

  3/-的3是表面面型的编码号,-表示对表面面型公差无要求。

  4/0.05的4是中心偏差的编码号。0.05意指中心偏差为0.05°。

  编号12右表面信息中,R=∞意指此表面为平面。

  编号13材料指标的部分信息如下:

  N 1.5083 的N代表折射率,1.5083表示材料折射率为1.5083。

  V - 的V代表材料的色散系数。

  案例1和案例2中的符号几乎相同。不同的地方是案例2采用了左边面、右表面、材料指标列表栏目更加详细的说明了镜片的各种性能指标。案例1和案例2都是属于比较贴近国际标准ISO10110的图纸。在我国实际运用中碰到更多的或许是案例3所示的非标准图纸。

  2.3 图纸案例3

图片3.png

  此类图纸的标准来自于GB13323-91。对图中部分信息解释如下。

编号6中的

用来表示需要制备反射膜,另外常见的还有

表示减反膜,

表示滤光膜等。

  编号7中的R表示曲率,R-XX意指镜片的表面是带有曲率的凹面,曲率大小由方框内的补充说明表示。

  编号8是对玻璃材料的要求,所包含信息如下:

  nd 1A的△nd表示折射率偏差。1意指一块玻璃的折射率误差为1类,即为±5×10-4;A意指同一批次的折射率偏差为A类,即为0.5×10-4。

  △vd 1A的△vd表示阿贝数的偏差。1意指一块玻璃的阿贝数偏差为1类,即为 ±0.5%。A意指同一批次的阿贝数偏差为A类,即为±0.15%。

  光吸收系数2意指误差为2类,即光吸收系数不大于0.006。

  对于零件的要求列表部分:

  N代表光圈数,表示整个零件表面与样板的整个零件表面存在的干涉条纹偏差。1意指零件可允许的表面曲率半径误差为1个光圈。

  N表示局部零件表面与样板的局部零件表面存在的干涉条纹偏差。0.5意指零件可允许的局部表面面型误差为0.5光圈。

  △R表示样板的精度。A意指标准样板的精度为A级。

  X表示透镜的中心偏差。

  B表示对表面瑕疵的要求。Ⅱ表示可允许的瑕疵为Ⅱ级。

  θI表示棱镜第一光学平行差。

  θII表示棱镜第二光学平行差。

  d表示透镜中心厚度。

  f’表示透镜的焦距。

  Lf表示物方顶焦距。

  Lf’表示像方顶焦距。

  D0表示透镜的有效通关口径为10mm。

  3 小结

  通过3个案例,对常规镜片图纸进行了解释说明。

  一份光学镀膜图纸通常包含三个重要信息。一是镜片外形,如长宽高尺寸和倒角范围等;二是基板材料特性说明,如可允许的气泡、条纹、非均匀性等;三是镀膜技术指标,通常有光谱要求、外观要求、应力和抗激光辐射损伤阈值要求等。

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