隨著光通訊的發展，對光學薄膜的性能要求越來越高，這對鍍膜機的均勻性提出更高要求。本文通過設計一種新的夾具，使鍍膜機的均勻性由1%優化為0.1%。

　　隨著光通訊以及其他行業的飛速發展，各種不同功能的光學薄膜涌現，其光譜性能要求越來越高，使用越來越廣泛，50G，GFF 等高難度薄膜的需求越來越多，這對鍍膜機的要求也越來越高。

　　目前市場上的主流鍍膜機均勻性最高只能達到1%，在鍍制普通光學薄膜時影響不大，但是在鍍制50G，GFF 等高難度薄膜時，鍍膜的良率和產量都很難達到要求。目前業界的措施多為使用遮蔽板來優化均勻性。但是遮蔽板一來需要大量試驗來確定尺寸，同時不同的膜系遮蔽板不能通用，這大大限制了遮蔽板的使用。本文通過直接對鍍膜機的夾具進行改進來改善均勻性，目前未見相關報道。

1、鍍膜機的結構

　　本文使用OCLI 的J-CLASS 磁控濺射鍍膜機，主要由真空系統，濺射系統，光控系統3 部分組成，因真空系統和光控系統對均勻性影響較小，本文不做贅述。主要介紹濺射系統，如圖1 所示：鍍膜基片用螺絲鎖在一個安裝在腔體頂部，高速旋轉的軸上，如圖2 所示：

圖1 濺射系統

圖2 鍍膜基片安裝示意圖

2、鍍膜機的均勻性

　　以如下設計來鍍制一個均勻性實驗，前36層以1535nm 波長監控，后面37 層用1565nm 波長監控。

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　　測量的光譜曲線如圖3：

圖3 均勻性設計光譜曲線

　　光譜曲線的左右兩個峰，分別代表低折射率材料和高折射率材料的譜線， 用這個譜線的0.5dB 帶寬中心波長來計算均勻性。

　　測量半徑方向各點光譜，可以分別測得各點高低折射率材料的0.5dB 帶寬中心波長，得到半徑- 中心波長曲線，如下：

圖4 原夾具均勻性曲線

　　均勻性計算公式為：均勻性=(中心波長最大值-最小值)/ 監控波長*100%。計算出鍍膜機的均勻性為：

　　低折射率材料均勻性=(1549.3-1535)/1535=0.9%。

　　高折射率材料均勻性=(1577.6-1565)/1565=0.8%。

3、新設計的夾具

　　老夾具采用螺絲固定基片，基片與旋轉軸完全鎖死，由馬達帶動基片高速旋轉。但是機械運動中不可避免的存在各種振動，以及由于功率波動帶來的速率不穩定，會導致基片旋轉的速率不穩，以及基片的抖動，從而導致均勻性不好。

　　本文設計一種全新的夾具，示意圖如圖5：采用一個光滑圓球，使基片在高速旋轉時，在離心力的作用下，減少摩擦力，使旋轉更平穩，從而提高徑向的均勻性，其各部分結構實物圖如圖6 所示。

圖5 新夾具示意圖

圖6 夾具實物圖

　　基片與旋轉軸之間采取動連接，依靠摩擦力來帶動基片旋轉。而飛行球以及套環很光滑，可以有效的屏蔽馬達功率不穩帶來的速率不穩以及各種振動帶來的基片抖動，從而顯著提高膜層的均勻性。

4、改進夾具后的均勻性

　　采取和改進夾具之前相同的均勻性實驗方法，測得改進夾具后的均勻性結果如圖7：

圖7 新夾具均勻性曲線

　　通過計算，高低折射率材料的均勻性分別如下：

　　低折射率材料均勻性=(1535.2-1533.6)/1535=0.1%。

　　高折射率材料均勻性=(1567.1-1565.6)/1565=0.1%。

5、結論

　　本文采用一種全新設計的夾具，成功的將徑向均勻性從約1%改善到0.1%，使鍍制高性能薄膜以及提高鍍膜良率提供了一種新的方法，與使用遮蔽板相比，不需要設計一系列的遮蔽板以及經常更換遮蔽板，可以降低成本，減少實驗，提高生產效率。