光学薄膜技术第二章课件.pdfVIP

典型膜系介绍 根据其作用可以将光学薄膜的类型简单的分为： 1、减反射膜或者叫增透膜 2 、分束膜 3 、反射膜 4 、滤光片 5 、其他特殊应用的薄膜 一 . 减反射膜（增透膜） 在众多的光学系统中，一个相当重要的组成部分是镜片上能降低反射的镀膜。在很多应用领域中，增 透膜是不可缺少的，否则，无法达到应用的要求。 就拿一个由 18 块透镜组成的 35mm 的自动变焦的照 相机来说，假定每个玻璃和空气的界面有 4% 的反射，没有增透的镜头光透过率为 23% ，镀有一层膜（剩余 的反射为 1.3%）的镜头光透过率为 62.4% ，镀多层膜（剩余的反射为 0.5% ）的为 83.5% 。 大功率激光系统要求某些元件有极低的表面反射，以避免敏感元件受到不需要的反射光的破坏。此外， 宽带增透膜可以提高象质量、色平衡和作用距离，而使系统的全部性能增强。 当光线从折射率为 n0 的介质射入折射率为 n1 的另一介质时，在两介质的分界面上就会产生光的反射， 如果介质没有吸收，分界面是一光学表面，光线又是垂直入射，则反射率 R 为： 2 n n R 0 1 透射率 T 1 R n n 0 1 例，折射率为 1.52 的冕牌玻璃，每个表面的反射约为 4.2% ，折射率较高的火石玻璃表面的反射更为显著。 这种表面反射造成了两个严重的后果： ①光能量损失，使 像的亮度降低 ； ②表面反射光经过多次反射或漫射，有一部分成为杂散光，最后也达到像平面，使像的 衬度 降低，分辨率 下降，从而影响光学系统的成像质量。 减反射膜，又称增透膜，它的主要功能是减少或消除透镜、棱镜、平面镜等光学表面的反射光，从而 增加这些元件的 透光量 ，减少或消除系统的 杂散光 。 最简单的增透膜是单层膜， 它是镀在光学零件光学表面上的一层折射率较低的介 于空气折射率和光学元件折射率之间的薄膜。 以使某些颜色的单色光在表面上的 反射干涉相消，增加透射。使用最普遍的介质膜材料为氟化镁，它的折射率为 1.38。 减反射膜可由简单的单层膜至二十层以上的多层膜系构成，单层膜能使某一波长的反射率实际为零， 多层膜则在某一波段具有实际为零的反射率。 减反射膜的工作原理是基于薄膜干涉原理 入射光在介质膜两表面反射后得两束相干光，选择折射率适当的介质膜材料，可使两束相干光的振幅 接近相等，再控制薄膜厚度，使两相干光的光程差满足干涉极小条件，此时反射光能量将完全消除或大大 减弱。适当条件下可完全没有反射光或只有很弱的反射光。 1.1 单层减反射膜 . 为了减少表面反射率，就在玻璃表面上镀上一层低折射率的薄膜。 理想的单层增透膜的条件是，膜层的光学厚度为四分之一波长，其折射率为入射介质和基片折射率乘积的 平方根。 在可见区， 使用得最普遍的是折射率为 1.62 左右的冕脾玻璃。理想的增透膜的折射率为 1.28，但是至 今能利用的薄膜的最低折射率是 1.38(氟化镁 )。这虽然不很理想，但也得到了相当的改进。 单层减反射膜只能对某个波长和它附近的较窄波段内的光波起增透作用。 为了在较宽的光谱范围达到更有效的增透效果，常采用双层、三层甚至更多层数的减反射膜。 1.2 双层减反射膜 2 从上面晶体镀 MgF2 增透膜的例中可以看到， 为了达到全增透的效果， ｎ０＝ｎ １ ／ｎ ２，则要求将基底的 折射率 1.65 提高到 1.9 （n1=1.38 ，n2=1.9 ）。 怎么办？