注意事项:

我们很难对于光学的光谱做一个简单又广泛性的介绍,因为中间牵涉的专业知识很多。尤其镀膜生产者通常是产品光谱规格的接受者,而非制定者,只有产品的设计者能够决定产品所需要的光谱规格。身为一个代工生产者,我们应该对客户需求做最佳的配合,而不是决定您产品的最终规格。不过身为一个专业的代工镀膜生产者,我们也常常遇到一些困难的要求,主要困难点大都是镀膜机的先天限制造成的(每一种款式的镀膜机,限制都不相同,即使同一种类不同厂牌的镀膜机,也都不一样)。镀膜机并不一定能够达成任何客户想做的事情,因为相关的配合条件很多,客户与生产者之间必须在沟通光谱规格时多花些心力。

当客户描述光谱需求时(建议以光谱图来表达),我们会以膜层的设计软体进行设计及模拟。分析及模拟OK,不代表镀膜机就能做出来。镀膜机的先天限制很多,从监控方法,精准度,真空能力,腔体大小,助镀系统,旋转伞架等等,都是必须考量的因素,而且也都可能因为单一限制就造成需求不能达成,详细的情况必须视个案而定。

如何和生产者沟通光谱需求呢?

1. 解释您的产品:
大部分的客户初次询问时,都只询问镀膜者,能否产制特定的光谱。这个特定的光谱,通常是客户的同业提供的,或是相同产品上撷取出来的。但是如果您也能同时告诉我们,您准备拿来做什么效果,或者需要达成什么目的,或许会得到更满意的结果。这中间的差别在哪里呢? 如果您只是单纯的查询某种光谱能否制作,通常代表您需要和您的竞争者产品,相同规格的光学滤光片。但您会找不同的镀膜代工商,就是希望能取得较低成本的滤光片,查询和别人相同规格的滤光片,您能节省的成本通常很有限。只差异在我们有比较好的生产效率而已,这样能节省多少钱呢?不过,通常这样的查询,客户实际上不一定需要规格这么好的光学滤光片。光学规格对滤光片的生产成本有重大影响,规格较宽的滤光片,它的生产良率是比较高的。例如T50规格由+/-8nm,改成+/-12nm,镀膜的良率就可能差异10%;光波段范围也许左移或右移30nm,良率也许可以提升15%。这样节省的成本,会远大于单纯生产效率所省下来的成本。因此,如果客户能够说明您滤光片的应用功能,我们或许可以提供您节省成本又可行的建议。合作成功的机率也会因此升高很多。

2.镀膜种类:
从产业经验来说,光学镀膜产品大致可以分成几个类别。每一种类别都有一些基本特性,请参考我们的产品分类,例如AR, UV, IR, Hot Mirror, Cold Mirror.....,若您能说明您的产品种类,我们可以很快的理解您的产品。

3. 光谱范围:
所谓的薄膜滤光片,是在玻璃基板上,镀上折射率不同的材料薄膜层,利用光学的干涉效果,对某个波段的光,做强度上干涉,以增强或减弱某个波段光的强度。我们常用的滤光片作用范围,一般可以分成三个大波段,紫外光Ultra violet(UV),可见光Visible,红外光Infrared(IR)。紫外光波段在200-400nm,可见光波段在400-700 nm(也就是人眼的感测区),红外光波段一般区分在750nm之后,可以延伸到1200nm。 而镀膜种类又可以分为广域(broadband,wide band)或者窄域(narrowband, nano band)范围。广域波段滤光片要涵盖较宽广的光谱波段,当然设计难度会比窄域滤光片来的难,镀膜的膜层数也因会比窄域滤光片来的多,所以需要比较长的制程时间,镀膜钯材的消耗量不仅比较多,也需要比较精准的控制,所以价格就会比窄域滤光片来的高。

4. 穿透及反射特性:
穿透及反射两个特性是结合在一起,一体的两面。一般都是用穿透率(T%)来表达,代表光线通过滤光片的强度。在不考量吸收的问题下,100%穿透代表没有任何的反射强度,相反的,100%反射代表没有任何的穿透光强度。 当双方沟通之前,先了解光谱图(穿透率图)是一件很重要的事情。

光谱图如上所示,说明如下:
通过波段: 520~530nm Tabs >90%
这是希望滤光片能够让这个波段的光都通过的高穿透区域。

截止波段: 400~490nm Tabs<3%, 570~730 Tabs<3%
这是希望滤光片能够阻挡(反射)这个波段的光,形成低穿透区域。

波段区间: 本图区域是400~700nm的可见光波段
它代表您希望滤光片工作的区域。 400~700nm是可见光区,200~400nm是紫外光区,700~1200nm是红外光区。

半穿透位置, T50: T=50% @ 505 +/-10nm; T=50% @ 545 +/-10nm
半穿透位置通常是用来描述您希望滤光片容许的变异区间,它对窄波带通滤光片很重要,小的容许范围代表较高的控制精度,这也和生产良率高度相关,因此影响到您的成本。

斜率: 在这个示范图中,并没有此项要求。
斜率是用来代表希望光通过及截止中间区域的敏感性或精确性,通常用20nm或15nm表达。例如希望在20nm的范围内就可以从光穿透率80%降低到20%。

註:
Tabs: 在某个波段范围内的绝对穿透率,在高穿透区域时,代表最小值,在低穿透区域时,代表最大值。此参数要求某个波段的光强度,需要全数大于或小于规格值。
Tave: 在某个波段范围的平均穿透率,因为是平均值,所以部份的数值小于规格值是可以接受的,只要总和大于规格值即可。
Rabs: 绝对反射率在某个范围需要大于或小于规格值。它不允许有任一波段的光强度超出规格值。
Rave:平均反射率代表希望某个波段范围的光强度,平均后不超过规格值即可。

5. 入射角(AOI):
光线入射角是所有光学元件在功能要求时,必须先说明的基本前提,如果光线通过滤光片的角度和原先设计不一样,整个光学功能就会不同,因此薄膜的膜层设计也不相同。

6. 其他考量
是否适用美国军规要求(MIL-standard):
对光学元件或滤光片来说,产业中可以被遵循的规范,并不太多。美国因为对军用光学品有庞大的需求,为了减少和供应商之间的争议,制定了一系列的产品规范,有部份被光学产业界用来做为客户与供应商之间沟通的一些基础。不过因为是军事用途,产品的规格及要求都比商业用途产品严格,同时测试及文件的准备也很繁琐,若纯粹采用军规要求将导致产品的价格高昂,所以光学业界仅做部份的参考。下表是一些常见的规范

注:中文是常用的项目的说明,并非整份文件名称的翻译。

使用环境:
现代的蒸镀机,大都已经加装一些助镀装置,因此可以大幅加强膜层的附着力,对大部份的环境都有良好可靠度。不过若是您的产品将放置于较极端的环境(如:高温,高湿,低温,酸性,碱性),将可能导致玻璃基板,镀膜膜层基本特性的改变。因此若使用环境比较特殊,要先提醒镀膜生产者考量相关的问题。

数量 :
对任何的工业生产者来说,生产数量都是一件重要的事。尤其光学蒸镀镀膜机生产,采用镀膜锅批量生产。生产10片和生产100片都同样需要一个镀膜锅批量(镀膜机蒸镀一次)。同时如果只生产1-2个批量,所花费的膜层设计,伞架治具和生产100个批量的所花费的前置工作是相同的。所以您的产品需求量,最好能符合批量生产的原则,否则成本不容易达到最佳的经济效益。 另外,由于真空镀膜机的设备价格相当的昂贵,无尘室的建造,新镀膜机的建造安装,既昂贵又费时,所以一个工厂的产量不容易在很短的时间内迅速的增加,若您有大产能的需求,务必先和镀膜生产者做长期的规画。