【康沃真空網】設計滿足特定要求的光學薄膜系統(tǒng)今天已非難事。
相比之下，制造一個特性符合理論設計的薄膜系統(tǒng)卻要困難得多。毫無疑義，當今的薄膜制備技術已經取得了長足進步，特別是光學薄膜在光通信波分復用技術中的重要應用，無論是對薄膜制備設備還是對薄膜制備工藝都產生了巨大的推動作用，并產生了深遠的意義。
但是，即便如此，我們仍有理由把薄膜制備技術描繪成科學與藝術各半的工作，這就是說，我們對薄膜制備技術的理論認識還有許多不足之處，有時只能依靠技巧來彌補理論知識的不足。
許多薄膜工作者深有體會，相同的薄膜設計，因操作者不同，或時間不同，或設備不同，結果可以相差甚大，就是這個緣故。影響薄膜特性的工藝參數(shù)非常多，但是我們對這些參數(shù)的測控卻非常有限。
舉例來說，我們雖已能比較準確地測控真空度，但是目前的設備幾乎都無法測控殘余氣體成分，而殘余氣體的成分，如水氣等，不僅隨設備差異極為顯著，而且對薄膜特性的影響也極其敏感。
薄膜制備技術的內容隨著薄膜應用的不斷開拓而越來越廣泛。
眾所周知，以往許多光學薄膜的制備主要局限于物理氣相沉積（PVD），如今化學氣相沉積（CVD）在光學薄膜制備技術中的比重正在不斷增加。
在 PVD技術中，以往大量采用真空熱蒸發(fā)技術，但近年來的發(fā)展趨向表明，濺射技術正在成為高性能光學薄膜制備的主流。
不僅如此，傳統(tǒng)的光學薄膜和光電子功能薄膜的結合，一維光學薄膜向多維薄膜光子晶體的擴展以及薄膜在 MEMS或MOMES中的應用等，都是我們值得重視的薄膜新概念、新設計、新方法、新應用。
真空技術是薄膜鍍制的重要基礎。用物理方法鍍制薄膜就是將欲鍍的薄膜材料經過加熱或給予足夠的動量，使它分解為原子、分子，并使它們在基底上凝結形成薄膜。這個鍍膜過程，如果在大氣中進行，那么大氣中的各種氣體分子就會產生以下一些不良影響;
?、?空氣中的活性分子與薄膜、蒸發(fā)材料、蒸發(fā)用的加熱器等發(fā)生反應，形成化合物。
?、?氣體分子進入薄膜而形成雜質。
?、?氣體分子妨礙蒸發(fā)物質的原子、分子直線前進，從而不少蒸氣分子不能到達基底。
?、?蒸發(fā)物質在真空中達到飽和蒸氣壓所需的溫度要低于空氣中要求的溫度，例如，金屬鋁在大氣壓時須加熱到2400℃才能氣化蒸發(fā)，而在真空中（壓強為10-8Pa時），加溫到841 ℃就可氣化蒸發(fā)。
因此，排除氣體分子，使鍍膜過程在真空條件下進行是十分必要的。所以說薄膜鍍制最重要的裝置是真空設備。“如何獲得”真空是一門重要技術。
常見的光學薄膜的制備方法
1.物理氣相沉積法
物理氣相沉積法簡單地說，在真空條件下，采用物理方法，將材料源—固體或液體表面氣化成氣態(tài)原子、分子或部分電離成離子，并通過低壓氣體(或等離子體)過程，在基體表面沉積具有某種特殊功能的薄膜的技術。
發(fā)展到目前，物理氣相沉積技術不僅可沉積金屬膜、合金膜、還可以沉積化合物、陶瓷、半導體、聚合物膜等。之所以選擇高真空環(huán)境是因為薄膜材料在沉積的過程中不會與空氣中的活潑氣體反應，以及蒸汽分子在真空環(huán)境中不會與氣體分子碰撞，而是直接地到達基片。
在實際薄膜沉積的過程中，需要控制的工藝參數(shù)非常多，通常涉及到真空技術、材料科學、精密機械制造、光電技術、計算機技術、自動控制技術等領域。
2.離子束輔助沉積法
離子束輔助沉積法是在氣相沉積鍍膜的同時，利用高能粒子轟擊薄膜沉積表面，對薄膜表面環(huán)境產生影響，從而改變沉積薄膜成分、結構的過程。這種把離子輔助與反應蒸發(fā)法結合起來的鍍膜技術能夠實現(xiàn)低溫成膜，改善薄膜的微觀結構、力學性能并且提高薄膜和基體的結合力，從而提高薄膜的綜合性能。
但由于離子束轟擊基片的能量束密度不均勻以及高能量離子引起的反濺射等因素，使得離子束輔助蒸發(fā)技術在生產應用中受到限制。通常對硫化鋅、氟化鎂等軟膜采用離子輔助技術以后，膜層的牢固性獲得了明顯的改善，但無論對軟膜或電子束蒸發(fā)的氧化物硬膜在抗激光損傷方面的效果均不明顯。
3.反應離子鍍膜法
是利用熱陰極弧源誘發(fā)膜料離子放電在鍍膜室內形成等離子體，蒸發(fā)膜料離子部分被電離，在處于懸浮電位的工件架形成電場作用下抵達基片，這樣具有一定動能的離子態(tài)的膜料粒子與反應氣體結合后淀積成膜，該膜層與玻璃基片附著牢固，薄膜的硬度與耐摩擦性能顯著提高，因此受到了光學薄膜領域科學工作者的重視。但此項技術設備成本較高，對提高抗激光損傷能力的潛力有待進一步研究。
4.氣相混合蒸發(fā)法
氣相混合蒸發(fā)法是用兩個電槍同時蒸發(fā)兩種不同材料，另外用兩個石英探頭分別監(jiān)控各槍的淀積速率，通過氣相混合，獲得漸變折射率膜層的過程。
這種光學膜層可用作某些基片材料的單層增透膜，以替代原來鍍在基片上的多達幾十層的多層膜，從而改善薄膜的微觀結構，增加膜層強度，并且使制備折射率按梯度變化成為可能。
這種技術消除了用常規(guī)方式得到的薄膜與空氣(或基體)所形成的突變界面，而以漸變界面取代突變界面，附著力增強，界面吸收減少，另外，漸變界面的熱傳導系數(shù)比普通膜系界面的傳導系數(shù)高。
這種非均勻膜已經成為薄膜光學的一個重要分支，它打破了傳統(tǒng)膜系的設計方法，并由此得到了使傳統(tǒng)膜系不能制備的優(yōu)良光譜性能，而且期望極大地改善薄膜元件的抗損傷性能(約提高20%)，因而引起人們極大的興趣。
5.溶膠-凝膠法
溶膠-凝膠法是以金屬醇鹽或其他金屬無機鹽的溶液作為前驅體溶液，在低溫下通過溶液中的水解、聚合等化學反應，首先生成溶膠，進而生成具有一定空間結構的凝膠，然后經過熱處理或減壓干燥，在較低溫度下制備出各種無機材料薄膜或復合材料薄膜的方法。
這種技術可以用于制備各種光學膜如高反射膜、減反射膜等，還可以制備光導纖維、折射率梯度材料、有機染料摻雜型非線性光學材料等，以及波導光柵、稀土發(fā)光材料等。隨著研究的進一步深入，期待和自蔓延法連用制備出常規(guī)方法較難制備的新型納米材料。
