塑料光學元件鍍膜逐漸滿足高端應用需求

      過去一直用于低端、一次性、非成像消費類應用的塑料光學元件（或稱聚合物/有機光學元件），光學鍍膜機已經在性能和耐用性方面獲得了大幅提升，并且正在進入非傳統工業、汽車和醫藥等行業。這些新的應用不僅對塑料光學元件本身提出了挑戰，而且也對附著其上的光學鍍膜提出了挑戰。業界的一位鍍膜專家曾指出：“如果沒有光學鍍膜，幾乎所有的現代光學應用或系統都將失敗?！?/span>

　　目前，業界正在開發并商用適用于數碼相機、條形碼掃描器、光纖傳感器與通信網絡以及生物計量安全系統等領域的光學鍍膜。隨著市場對低成本、高性能的塑料光學元件的青睞與日俱增，一些新的鍍膜技術已經涌現出來以滿足新的應用需求。

　　為何選擇塑料光學元件？

　　與玻璃光學元件相比，塑料光學元件的重量要輕2~5倍，這使得它們更加適用于夜視頭盔、現場便攜式成像應用以及重復使用或一次性醫療器械（如腹腔鏡）等領域。此外，由于塑料光學元件可以根據安裝需要模塑成型，因此能大幅減少裝配步驟，降低制造成本。

　　塑料光學元件可用于大部分可見光應用中。對于其他近紫外和近紅外應用，丙烯酸（卓越的透明度）、聚碳酸酯（最佳的沖擊強度）和環烯烴（高耐熱性和耐用性，較低的水吸收）等常用材料的傳輸波長范圍為380~100nm）。在塑料光學元件表面增加鍍膜，是為了提升其傳輸或反射性能，增加耐用性。

　　厚層鍍膜（厚度通常約1μm或更厚）主要起到保護層的作用，同時也能為隨后的薄層鍍膜改善附著性和牢固性。薄層鍍膜包括二氧化硅（SiO2）、氧化鉭、氧化鈦、氧化鋁、氧化鈮以及鉿氧化物（SiO2、Ta2O5、TiO2、Al2O3、Nb3O5和HfO2）；典型的金屬鏡面鍍膜有鋁（Al）、銀（Ag）和金（Au）。氟化物或氮化物則很少用于鍍膜，因為要獲得好的鍍膜質量，需要較高的熱量，這與塑料元件鍍膜所需要的低熱量沉積條件不符。然而，盡管塑料光學元件具有諸多優點，它們的使用也會帶來一些新的挑戰?！耙恍┻m用于玻璃光學元件的鍍膜設計，可能并不適用于塑料光學元件，因為塑料光學元件具有較高的熱膨脹系數。為了消除附著性和開裂問題，OpticalDynamics提供了另一種替代方案：液體聚合物納米復合材料鍍膜。應用來自OpticalDynamics公司的一種稱為NanoClear的鍍膜系統，不需要真空室就能完成鍍膜，并且具有類似于聚合物基材的熱膨脹性能，從而能避免由于過熱引起的開裂問題。

圖1：經過壓痕后，塑料光學元件上的真空鍍膜顯示出了脆性破壞（上圖a）。作為一種替代方案，無需使用真空室的液體聚合物納米復合材料鍍膜，經過壓痕后并沒有出現破損（上圖b）。該鍍膜可用于反射膜或增透膜（下圖）。

　　應用

　　當重量、成本和易于組裝性是使用一個光學元件的主要考慮因素時，塑料光學元件通常是最佳選擇。目前正在為一家財富500強公司定制一種用于掃描儀中的反射光學元件?！斑@個高精密元件實際上是一個陣列，該陣列由15個球形元件和15非球形元件組成，并沿著產品的長度分部?！盙-SPlastic Optics公司新業務開發總監Will Beich表示，“每個光學元件的位置精度約為±30μm，形狀公差在3μm以內。為了減少掃描儀中的雜散光，要對光學元件鍍上增強的鋁膜?！?/span>