薄膜光学1-20110322
薄 膜 光 学
薄 膜 光 学
陈淑芬
教材
光学薄膜技术，卢进军、刘卫国编著，西北工业 大学出版社 2005年第一版
薄 膜 光 学
参考书
[1] H.A.麦克劳德著，周九林、尹树百译. 光学薄膜技术(ThinFilm Optical filters). 国防工业出版社.1974 [2] (德)凯泽，普尔克著，刘旭 王占山 易葵 等译. 光学干涉薄膜 （Optical Interference Coatings). 浙江大学出版社. 2008 [3] 唐晋发等.现代光学薄膜技术. 浙江大学出版社. 2006 [4] 唐晋发，郑权. 应用光学薄膜. 上海科学技术出版社. 1984 [5] 林永昌，卢维强.光学薄膜原理.国防工业出版社.1990
《薄膜光学》课程：含义理解
授课计划
2学分/32学时
授课：30学时（15次课） 其中，5－6学时讲解光学、电磁学基础知识 答疑： 2学时（ 1次课）
考试及成绩计算方法 平时成绩： 出勤情况 作业完成情况 10分 10分
期末考试成绩：
80分
闭卷考试
薄 膜 光 学——基础理论
你所知道的关于薄膜
镀膜镜片
牛顿环
滤光片、反射镜
Lighting
HIGH-THROUGHPUT OPTICAL COATING APPLICATIONS
Colour Control in LCD Projection Systems IR Blocker Coatings in CCD/CMOS Imaging Chips
薄 膜 光 学——前言
光学薄膜的发展历史 人类最早发现的五光十色的肥皂泡，水面上彩 色斑烂的油膜，两玻璃片间的空气层中常呈现出色 彩鲜艳的光环，所有这些现象早在十七世纪就引起 了许多自然科学家的注意，他们各自都提出了一些 初步解释，但均不令人满意 ，直到一百五十年以 后，即1801年托马斯.杨干涉实验结果以及菲涅尔对 此进一步发扬光大以后，上述现象才彻底为人们弄 清，物理光学的基础才从此建立起来．今天我们可 以说，整部薄膜光学的物理依据就是光的干涉。
薄 膜 光 学——前言
光学薄膜的发展历史 夫琅和费早在1827年制成了可以说是第一批减反射 膜，他将经过精细地抛光的平面玻璃一半放在浓硫酸或浓 硝酸中腐蚀。将玻璃上的酸液清洗干净之后发现，经酸腐 蚀的表面所反射的光强远低于另一半表面的反射光强，即 酸经过的那部分玻璃表面失掉了某种成分，形成薄薄一层 折射率比玻璃基底折射率低的失泽层，不过玻璃还未遭刻 蚀，“因为其适时光仍和另一半表面一样(实际上更高)， 以致在透射光中仔细检查也不能找出它们的分界线来，” 经过硫酸或硝酸的这种处理之后，有些牌号的玻璃表面呈 现美丽鲜艳的色彩；使光沿各种不同的角度入射，则色彩 婉如肥皂泡一样变幻无穷。
薄 膜 光 学——前言
光学薄膜的发展历史 1886年瑞利在英国皇家协会报告说：“失泽”的冕 玻璃平板，其反射比刚抛光更低原因是玻璃形成了薄 薄的一层膜。1891年丹尼斯.泰勒（Dennis Taylor） 在它的文章中写到，在使用几年后的普通物镜的火石 玻璃透镜上“失泽”现象是十分明显的。我们很高兴的 是，能够使这种火石玻璃的拥有者放心，通常用怀疑 眼光看待的这层使玻璃“失泽”的薄膜，却正是观测者 的“挚友”，因为它增加了物镜的透射率。
薄 膜 光 学——前言
光学薄膜的发展历史 事实上，泰勒发展了一种用化学侵蚀产生“失泽” 而制作化学减反膜的方法。 目前制备光学应用的薄膜的主要方法是真空蒸发 法和溅射法，后者在十九世纪中叶就发现了，而前者 可追朔到二十世纪初。但在1930年以前，它们不能作 为实用的镀膜方法，因为没有获得高真空的真正适用 的抽气机，直到1930年出现了油扩散泵—机械泵抽气 系统以后，制造实用的真空镀膜机才成为可能。
薄 膜 光 学——前言
光学薄膜的发展历史 三十年代中期德国的鲍尔和美国的斯特朗先后用真空 蒸发方法制备了单层减反射膜，这种简单的减反射膜至今 在一般的光学装置上还被大量地应用。 折射率为1.52的玻璃敷有折射率为1.38的氟化镁薄膜 后，单面的反射损失可从4.2%减少到1.5%左右，例如7块 平板系统镀膜后，在参考波长上总的透射率可近似地估计 为： T＝(0.97)7＝80.7%． 未镀膜： T=(0.92)7=55.7% 这比没有经过镀膜处理的系统提高了约25％的透射能量
光学薄膜的发展历史 Thin-Film Optical filters First edition 1969 Second edition 1985 计算机 蒸发技术 Third edition 1999 设计软件 成膜工艺（energetic processes ) 光通信 激光膜等
光学薄膜理论与薄膜设计软件
常用薄膜软件 Essential Macleod TFCalc Filmstar Optilayer
强大功能： 设计 优化 分析 生产仿真 与Code-V、Zemex 与光控、晶控、光谱 仪接口
介绍光学基础知识
薄 膜 光 学——前言
前言
光学—古老而充满活力的科学 王大珩院士：“光学老又新，前程端似锦” 人类生活在周围充满着光的世界里，光是一种人们无时无 刻不遇到的自然现象。 更为重要的是：光是信息的重要载体，研究光的本性及其 传播规律的学科就是光学。
前言
从事科学活动的目的是认识自然、改造自然、造福人类 了解光的本质—制造光学仪器 光学薄膜存在于所有的光学仪器中，他的最直接的功能就是改变 物质表面的光学特性，大部分光学系统中包含一系列表面，光在 这些表面反射或折射，这些反射或折射由物质的固有性质以及他 所处的环境所决定，一般来说并不理想。 利用薄膜可以： 减少反射，提高透过率；提高反射率；提高信噪比；保护探测器 不被激光破坏，重要票据的防伪等等；总之能列出多少光的用途 就能列出多少光学薄膜的用途！
前言
薄膜光学是现代光学必不可少的基础技术，它是物理光学的 一个重要分支。——专项技术 另一方面，由于光学薄膜的制备过程与真空技术、表面 物理、材料科学、等离子体技术等等密切相关，所以光学薄 膜又可以称得上是一门——综合学科 近年来，薄膜光学技术随着现代科学技术的发展而迅速 发展，特别是计算机技术给薄膜理论分析带来巨大方便。
薄膜光学通过近几十年的发展 在以下方面都有了长足的进步： 1. 膜系设计 2. 薄膜材料 3. 测量技术 4. 薄膜制备，包括制备方法以及控制手段 5. 相关产业等等 但是，仍存在许多困难 “我们这些在薄膜领域工作的人，在镀膜工艺曾经有过 较多的一时难以解释的失败和教训，这些失败往往涉及已 经充分研究过的、在一段时间内行之有效的技术……对于 诸如此类的困难，除了抱怨天气之外，往往以运气不佳为 理由，人们甚至能在镀膜车间看到祈求好运的符标。” -----麦克劳德
薄 膜 光 学——前言
前言
光学薄膜这门学科已成为现代光学不可缺少的一 个重要组成部分，没有光学薄膜，许多现代光学装置 便无法发挥效能，失去作用，无论在提高或降低反射 率、吸收率与透射率方面，在使光束分开或合并方 面，或者在分色方面，在使光束偏振或检偏方面，以 及在使某光谱带通过或阻滞方面，在调整位相方面等 等，光学薄膜均起着至关重要的作用。 总之，薄膜在许多场合都扮演关键角色。薄膜器 件的轻巧灵便、稳定给它带来更广阔的应用 ：窄带滤 光片——光栅单色仪
光学薄膜工艺基础知识
光学薄膜工艺基础知识 工艺因素对薄膜性能的影响机理大致为： 一、基片材料 1、膨胀系数不同热应力的主要原因； 2、化学亲和力不同影响膜层附着力和牢固度； 3.、表面粗糙度和缺陷散射的主要来源。 二.、基片清洁 残留在基片表面的污物和清洁剂将导致： 1、膜层对基片的附着力差； 2、散射吸收增大抗激光损伤能力差； 3、透光性能变差。 三、离子轰击的作用 提高膜层在基片表面的凝聚系数和附着力；提高膜层的聚集密度，氧化物膜层的透过率增加，折射率提高，硬度和抗激光损伤阈值提高。 光学镜片小知识 镜片材料分类 玻璃镜片包括光学玻璃镜片及高折射率镜片（即通常所称的超薄片），其硬度高、耐磨性能好，一般其质量及各项参数不会随时间而改变，但是玻璃镜片的抗冲击性及重量方面要略逊于树脂镜片。 树脂镜片一般要比玻璃镜片轻得多，且抗冲击性能要优于玻璃片，防紫外线能力强，但其表面硬度较低，比较容易被擦伤。树脂镜片及镀膜镜片由于其特性较软，所以平时应注意不要让镜面直接接触硬物，擦洗时最好先用清水（或掺合少量洗洁精）清洗，然后用专用试布或优质棉纸吸干眼镜片上的水滴。此外，在环境条件较差的地方应慎用镀膜镜片，以免沾上污物难以清洗。 宇宙（PC）镜片：折射率高，牢固，但易磨损.多数使用于小孩子的眼镜片，无框架的装配或运动员的护眼罩。 镜片镀膜后有哪些优点？ 镀膜镜片可以降低镜片表面的反射光，视物清楚，减少镜面反射光，增加了光线透过率，也解决戴眼镜在强光下照像的难题，增加美感。镀膜眼镜能防止紫外线、红外线、X线对视力的伤害。配戴镀膜眼镜不易疲劳。对荧光屏前工作人员的视力可受到保护。 镀膜树脂镜片除应避免划碰高温外，亦应避免酸类油烟等侵蚀，如在日常生活中最好不要戴镜下厨，尤其是通风不好油烟大时；同时亦不能戴（带）镜进（近）热水淋浴环境，平常临时放置时应将镜片凸面向上，随身携带时应将眼镜放入盒内，不要随便放入口袋中或挂包中，那样极易使膜层擦伤。
光学薄膜技术第二章课件
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%）的镜头光透过率为%，镀多层膜（剩余的反射为%）的为%。 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： 例，折射率为的冕牌玻璃，每个表面的反射约为%，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 R T n n n n R -=???? ??+-=12 1010透射率
光学薄膜应用及实例
光学薄膜应用及实例 光学薄膜是利用薄膜对光的作用而工作的一种功能薄膜，光学薄膜在改变光强方面可以实现分光透射、分光反射、分光吸收以及光的减反、增反、分束、高通、低通、窄带滤波等功能。光学薄膜的种类有很多，这些薄膜赋予光学元件各种使用性能，在实现光学仪器的功能和影响光学仪器的质量方面起着重要的或者决定性的作用。 传统的光学薄膜是现代光学仪器和各种光学器件的重要组 成部分，通过在各种光学材料的表面镀制一层或多层薄膜，利用光的干涉效应来改变透射光或反射光的光强、偏振状态和相位变化。薄膜可以被镀制在光学玻璃、塑料、光纤、晶体等各种材料表面上。它的厚度可从几个nm 到几十、上百个μm。光学薄膜可以得到很好的牢固性、光学稳定性，成本又比较低，几乎不增加材料的体积和重量，因此是改变系统光学参数的首选方法，甚至可以说没有光学薄膜就没有现代的光学仪器和各种光学器件。在两百多年的发展过程中，光学薄膜形成了一套完整的光学理论—薄膜光学。光学薄膜已广泛应用于各种光学器件(如激光谐振腔、干涉滤波片、光学镜头等)，不仅如此它在光电领域中的重要作用亦逐渐为人们所认识。光学薄膜是TFT-LCD面板制造的关键材料，它们为液晶显示提供一个均匀，明亮且饱满的面光源系统。（光
行天下配图） 减反射膜 假定光线垂直入射在表面上，这时表面的反射光强度与入射光的强度比值(反射率)只决定于相邻介质的折射率的比值： 折射率为1.52 的冕牌玻璃每个表面的反射约为4.2%左右．折射率较高的火石玻璃则表面反射更为显著。这种表面反射造成了两个严重的后果：光能量损失使象的亮度降低；表面反射光经过多次反射或漫射，有一部分成为杂散光，最后也到达象平面使象的衬度降低图象质量，特别是电视、电影摄影镜头等复杂系统都包含了很多个与空气相邻的表面，如不镀上增透膜其性能就会大大降低。应用于可见光谱区的光学仪器非常多，就其产量来说占据了减反射膜的绝大部分，几乎在所有的光学器件上都要进行减反处理。 单层减反膜是应用非常广泛的薄膜，也是最简单的膜系。考虑垂直入射的情况，即i = 0，并令 这时基片表面反射率完全被消除。在入射介质为空气的情况下，n0 =1，则在可见光区使用得最普遍的是折射率为1.52 左右的冕脾玻璃。理想的增透膜的折射率为1.23，但是至今能利用的薄膜的最低折射率是1.38( 氯化镁)。这虽然不很理想但也得到了相当的改进。当ns=1.52，nf=1.38，n0=1.0 时，由式(3)可得最低反射率为1.3%，即镀单层氟化镁后中心波 长的反射率从4.2%降至l.3%左右，整个可见光区平均反射
光学薄膜的研究进展和应用
光学薄膜的研究进展和应用 【摘要】本文介绍了光学薄膜的工作原理，并对光学薄膜的传统光学领域的应用做了简要的概述。又简要说明现代光学薄膜典型应用，对光学薄膜的制备加以介绍，最后介绍了光学薄膜的发展前景。 【关键词】光学薄膜；薄膜应用；薄膜制造； 1.光学薄膜原理简述 所谓光学薄膜是指其厚度能够光的波长相比拟，其次要能对透过其上的光产生作用。具体在于其上下表面对光的反射与透射的作用。光学薄膜的定义是：涉及光在传播路径过程中，附著在光学器件表面的厚度薄而均匀的介质膜层，通过分层介质膜层时的反射、透（折）射和偏振等特性，以达到我们想要的在某一或是多个波段范围内的光的全部透过或光的全部反射或是光的偏振分离等各特殊 形态的光。 光学薄膜的特点是：表面光滑，膜层之间的界面呈几何分割；膜层的折射率在界面上可以发生跃变，但在膜层内是连续的；可以是透明介质，也可以是吸收介质；可以是法向均匀的，也可以是法向不均匀的。实际应用的薄膜要比理想薄膜复杂得多。这是因为：制备时，薄膜的光学性质和物理性质偏离大块材料，其表面和界面是粗糙的，从而导致光束的漫散射；膜层之间的相互渗透形成扩散界面；由于膜层的生长、结构、应力等原因，形成了薄膜的各向异性；膜层具有复杂的时间效应。不同物质对光有不同的反射、吸收、透射性能，光学薄膜就是利用材料对光的这种性能，并根据实际需要制造的。 2.光学薄膜的传统应用 光学薄膜按应用分为反射膜、增透膜、滤光膜、光学保护膜、偏振膜、分光膜和位相膜。减反射膜，是应用最广泛的光学薄膜，它可以减少光学表面的反射率而提高其透射率。对于单一波长，理论上的反射率可以降到零，透射率为100%；对于可见光谱段，反射率可以降低到0.5%，甚至更低，以保证一个由多个镜片组成的复杂系统有足够的透射率和极低的杂散光。现代光学装置没有一个是不经过减反射处理的。由于其具有极低的反射率和鲜艳的表面颜色，现代人们日常生活中的眼镜普遍都镀有减反射膜。 高反射膜，能将绝大多数入射光能量反射回去。当选用介质膜堆时，由于薄膜的损耗极低，随着膜层数的不断增加，其反射率可以不断地增加（趋近于100%）。这种高反射膜在激光器的制造和激光应用中都是必不可少的。 能量分光膜，可将入射光能量的一部分透射，另一部分反射分成两束光，最
光学基础知识及光学镀膜技术
光学基础知识及光学镀膜技术 光學薄膜是指在光學元件上或獨立的基板上鍍上一層或多層之介電質膜或金屬膜來 改變光波傳遞的特性。即應用光波在這些薄膜中進行的現象與原理，如透射、吸收、散 射、反射、偏振、相位變化等，進而設計及製造各種單層及多層之光學薄膜來達到科學 與工程上的應用。在本廠的實際應用上，DM半透板與ITO鍍膜屬於這個領域。 光學薄膜雖早於1817年Fraunhofer已經開始利用酸蝕法製成了抗反射膜，但是真正 的發展是在1930年真空鍍膜設備之後。而軍事的需求(望遠鏡、飛彈導向鏡頭、監視衛 星、夜視系統等)加速了光學薄膜的開發與研究。計算機的出現使得設計更為方便，相對 的各種理論及設計方法因應而出，光學薄膜的研究於是更為進步並充分應用於各種光電 系統及光學儀器之中，如光干涉儀、照相機、望遠鏡、顯微鏡、投影電視機、顯示器、 光鑯通訊、汽車工業、眼鏡等。 光學薄膜基本上是藉由干涉作用達到其效果的。簡單的如肥皂泡沫膜、金屬表層的 氧化膜、水面油層的顏色變化，都可以視為單層干涉的效果。因此，當光在膜層中的干
涉現象可以被偵測到時，我們就說這層模是薄的，否則是厚的(k值消散掉)。由於干涉現象不僅跟膜層的厚度有關，而且光源的干涉性和偵測性的種類也有關。 接下來為各位介紹幾個主題1.波動光學基本理論2.薄膜光學的應用及產品介紹3.薄膜設計方法4.金屬鍍膜材料5.光學薄膜的鍍製方法及設備6.光學薄膜材料。 光學薄膜的製作是理論設計的實現，它不僅和蒸鍍方法及材料有關亦與薄膜支撐 者，即基板之表面狀況及材質有密切的關係，事實上光學薄膜的研製的主要困難已經比 較少是在設計上，而是在製鍍上，亦即要製造出預期中的光學常數及厚度之薄膜，因此 新的製膜方法及監控方式在工程上更顯的重要。 1. 繞射和干涉的現象常常會被拿在一起來討論,繞射可視為很多光源互相干涉,但其數學處理的方式仍然與干涉不太一樣。例如全像或光柵,可以用繞射也可以用干涉來解釋,也各有其數學模式。光的波動說:當一個水波經過一個障礙時,我們可以看到障礙的邊緣會 泛起陣陣漣漪,這種現象就是繞射,光波也有繞射現象,這種現象是和光的直線前進或光 的粒子說相抵觸的。早在1500年,L.da Viaci 已提及光的繞射,Huygens在1678年首先創立光的波動理論,他把波陣面上每一點都視為一個次級子波的波源,而所有子波前進時的包絡面又形成新的波前,應用這個原理可以解釋光的直線前進、光的反射與折射。 1801年,Young用干涉理論來解釋單狹縫的現象,但實驗結
光学薄膜技术及其应用
光学薄膜技术及其应用 张三1409074201 摘要：介绍了传统光学薄膜的原理，根据薄膜干涉的基本原理及其特点，介绍了光学薄膜的性能、制备技术，研究了光学薄膜在的应用和今后的发展趋势。 关键词：光学薄膜、薄膜干涉、应用、薄膜制备 引言： 光学薄膜是指在光学玻璃、光学塑料、光纤、晶体等各种材料的表面上镀制一层或多层薄膜，基于薄膜内光的干涉效应来改变透射光或反射光的强度、偏振状态和相位变化的光学元件，是现代光学仪器和光学器件的重要组成部分。 光学薄膜技术的发展对促进和推动科学技术现代化和仪器微型化起着十分重要的作用，光学薄膜在各个新兴科学技术中都得到了广泛的应用。 本文在简单叙述薄膜干涉的一些相关原理的基础上，介绍了光学薄膜常见的几种制备方法，研究了光学薄膜技术的相关应用，并且展望了光学薄膜研究的广阔前景。 正文： 1.光学薄膜的原理 光学薄膜的直接理论基础是薄膜光学, 它是建立在光的干涉效应基础上的、论述光在分层介质中传播行为。一列光波照射到透明薄膜上，从膜的前、后表面或上、下表面分别反射出两列光波，这两列相干光波相遇后叠加产生干涉。该理论可以比较准确地描述光在数十微米层、纳米层甚至原子层厚的薄膜中的传播行为,由此设计出不同波长、不同性能、适应不同要求的光学薄膜元件。 2.光学薄膜的性质及功能 光学薄膜最基本的功能是反射、减反射和光谱调控。依靠反射功能, 它可以把光束按不同的要求折转到空间各个方位；依靠减反射功能，它可以将光束在元件表面或界面的损耗减少到极致, 完美地实现现代光学仪器和光学系统的设计功能；依靠它的光谱调控功能, 实现光学系统中的色度变换, 获得五彩缤纷的颜色世界。 不仅如此, 光学薄膜又是光学系统中的偏振调控、相位调控以及光电、光热和光声等功能调控元件, 光学薄膜的这些功能, 在激光技术、光电子技术、光通信技术、光显示技术和光存储技术等现代光学技术中得到充分的应用, 促进了相关技术和学科的发展。 3.传统光学薄膜和新型光学薄膜 3.1传统光学薄膜 传统的光学薄膜是以光的干涉为基础。光波是一种电磁波，根据其波长的不同可分成红外线、可见光和紫外线等，当光波投射到物体上时，有一部分在它表面上被反射，其余部分经折射进入到该物体中，其中有一部分被吸收变为热能，剩的部分透射。不同的物质对光有不同的反射、吸收、透射性能，光学薄膜就是利用材料对光的这种性能，并根据实际需要制造的。 传统光学薄膜就是利用材料的这种特性，对光线产生特异性行为。传统光学薄膜有反射膜、增透膜、滤光膜、纳米光学薄膜、偏振膜、分光膜、和位相膜等。 3.2新型光学薄膜 现代科学技术特别是激光技术和信息光学的发展，光学薄膜不仅用于纯光学器件，在光电器件、光通信器件上也得到广泛的应用。近代信息光学、光电子技术及光子技术的发展，对光学薄膜产品的长寿命、高可靠性及高强度的要求越来越高，从而发展了一系列新型光学薄膜及其制备技术，并为解决光学薄膜产业化面临的问题提供了全面的解决方案，包括高强度激光器、金刚石及类金刚石膜、软Ｘ射线多层膜、太阳能选择性吸收膜和光通信用光学膜等。
光学薄膜的应用与实例
光学薄膜的应用与实例 【摘要】光学薄膜是利用薄膜对光的作用而工作的一种功能薄膜，光学薄膜在改变光强方面可以实现分光透射、分光反射、分光吸收以及光的减反、增反、分束、高通、低通、窄带滤波等功能。光学薄膜的种类有很多，这些薄膜赋予光学元件各种使用性能，在实现光学仪器的功能和影响光学仪器的质量方面起着重要的或者决定性的作用。 【关键词】光学薄膜；应用 传统的光学薄膜是现代光学仪器和各种光学器件的重要组成部分，通过在各种光学材料的表面镀制一层或多层薄膜，利用光的干涉效应来改变透射光或反射光的光强、偏振状态和相位变化[1]。薄膜可以被镀制在光学玻璃、塑料、光纤、晶体等各种材料表面上。它的厚度可从几个nm到几十、上百个μm。光学薄膜可以得到很好的牢固性、光学稳定性，成本又比较低，几乎不增加材料的体积和重量，因此是改变系统光学参数的首选方法，甚至可以说没有光学薄膜就没有现代的光学仪器和各种光学器件。在两百多年的发展过程中，光学薄膜形成了一套完整的光学理论—薄膜光学。光学薄膜已广泛应用于各种光学器件（如激光谐振腔、干涉滤波片、光学镜头等），不仅如此它在光电领域中的重要作用亦逐渐为人们所认识。 1. 减反射膜 假定光线垂直入射在表面上，这时表面的反射光强度与入射光的强度比值（反射率）只决定于相邻介质的折射率的比值[1]： （1-1） 折射率为1.52的冕牌玻璃每个表面的反射约为4.2%左右.折射率较高的火石玻璃则表面反射更为显著。这种表面反射造成了两个严重的后果：光能量损失使象的亮度降低；表面反射光经过多次反射或漫射，有一部分成为杂散光，最后也到达象平面使象的衬度降低图象质量，特别是电视、电影摄影镜头等复杂系统都包含了很多个与空气相邻的表面，如不镀上增透膜其性能就会大大降低。 应用于可见光谱区的光学仪器非常多，就其产量来说占据了减反射膜的绝大部分，几乎在所有的光学器件上都要进行减反处理。 单层减反膜是应用非常广泛的薄膜，也是最简单的膜系。考虑垂直入射的情况，即，并令 （1-2） 则（若则不计半波损失），即相位差是180°。
光学薄膜完整版
光学薄膜技术复习提纲 闭卷考试 120分钟 考试时间：17周周三下午3:00---5:00（12月30号）题型：选择题（10*2）填空题（10题24分）判断题（10题）简答题（4题24分）综合题（2题22分,计算1题，论述1题）考试内容包含课本与课件，简答和综合题包含作业和例题 1、判断题 1. 光束斜入射到膜堆时，S－偏振光的反射率总是比p－偏振光的反射率高（正确） 2. 对称膜系可以完全等效单层膜（错误，仅在通带中有类似特性） 3. 对于吸收介质，只要引入复折射率，进行复数运算，那么就可以完全使用无吸收 时的公式（正确） 4. 膜层的特征矩阵有两种表达方式：导纳矩阵和菲涅尔系数矩阵（错误） 5. 简单周期性多层膜，在其透射带内R<<1（错误） 6. 在斜入射情况下，带通滤光片S－偏振光的带宽比p－偏振光的带宽为大（正确） 7. 在包含吸收介质时，光在正反两个入射方向上的透过率是一样的（正确） 8. 发生全反射时，光的能量将不进入第二介质（错误） 9. 斜入射时，银反射膜的偏振效应比铝反射膜大（Al：0.64-i5.50，Ag：0.050- i2.87）（错误，因为银的折射率远小于铝） 10. 高反射介质膜的截止深度是指在截止波长处的反射率（错误，是指截止带中心处 的反射率） 第1章薄膜光学特性计算基础 1、干涉原理：同频率光波的复振幅矢量叠加。 2、产生干涉的条件：频率相同、振动方向一致、位相相同或位相 差恒定。 3、薄膜干涉原理：层状物质的平行界面对光的多次反射和折 射，导致同频率光波的多光束干涉叠加。 4、光学薄膜：薄到可以产生干涉现象的膜层、膜堆或膜系。 5、麦克斯韦方程组： 6、物质方程： 7、光学导纳： 8、菲涅尔系数：菲涅尔系数就是界面上的振幅反射系数和振幅 透射系数。 9、特征矩阵：表征薄膜特性的矩阵，仅包含薄膜的特征参数 10、虚设层：当膜层厚度对于中心波长来说是或其整数倍时，该 层存在对于中心波长处的透过率/反射率无影响，因此称为虚 设层。但该层其他波长处的透过率/反射率还是有影响的。
物理论文-光学薄膜及其应用方面的研究
光学薄膜及其应用方面的研究 1.引言 光学薄膜是指在光学玻璃、光学塑料、光纤、晶体等各种材料的表面上镀制一层或多层薄膜，基于薄膜内光的干涉效应来改变透射光或反射光的强度、偏振状态和相位变化的光学元件，是现代光学仪器和光学器件的重要组成部分。从20世纪30年代开始，光学薄膜逐渐被应用于日常生活、工业、天文学、军事、宇航、光通信等领域，在国民经济和国防建设中起到了重要作用，因而得到了科学技术工作者的日益重视。而今新兴技术的发展对薄膜技术不断提出新的要求，又进一步促使了光学薄膜技术的蓬勃发展，所以近年来，对光学薄膜的研究及其应用一直是非常活跃的课题。本文在简单叙述薄膜干涉的一些相关原理的基础上，介绍了光学薄膜最常见的几种制备方法，研究了光学薄膜技术的相关应用，并且展望了光学薄膜研究的广阔前景。 2.光学薄膜干涉的原理 一列光波辐射到透明薄膜上，从膜的前、后表面或上下表面或上下表面反射出两列光波，这两列相干光波相遇后叠加产生干涉，设薄膜下方空间的折射率为n3，薄膜的折射率为n2，薄膜上方空间的折射率为n，膜的厚度为d，如图1所示，则上下两表面处获得的反射光束的光程差为δ=2d（n2^2-n1^2sin^i）^-2λ*/2,式中i是入射角，λ/2是由半波损失而引起的附加光程，当δ=kλ，相位差Δφ=±2k∏(k=1、2、3…),干涉加强，形成明纹；当δ=（2k+1）*λ/2，Δφ=±（2k+1）∏(k=0、1、2、3…)，干涉减弱，形成暗纹。 图1 薄膜干涉的基本原理 假如取薄膜的光学厚度为n2*d=λ/4,当n1
光学薄膜基础知识
光学薄膜 讲解内容：①光学薄膜的理论基础及应用范围和发展前景 ②光学薄膜基础理论知识 ③镀膜制备技术 ④镀膜材料 ⑤镀膜检测 光学薄膜是一门综合性非常强的工程技术科学。它的理论基础是电磁场理论和麦克斯韦方程，涉及光在传播过程中，通过多层介质时的反射、反射各偏振性能等。随着科学的进步和人们生活水平的不断提高，促使镀膜技术得到了非速的发展。在许多情况下，人们关心的是材料的表面，在普通的基底材料上若镀以适当的膜，就可以获得奇迹般的效果。膜是物质存在的一种形式。多年来，在膜的理论、制备工艺、测试方法和应用等方面，进行了大量的研究和开发工作，已发展成为一门新兴的边缘科学——膜学。它涉及物理学、化学、数学等基础学科和材料、等离子体、真空、测量与控制等技术领域。它是多种学科综合的产物，同时也促进了相关学科和技术的发展。膜学是材料中最活跃、最富成效、最有前途的一项技术。 镀膜的方法很多，分类方法也各不相同。按膜层的形成方法分类，可以分为干式镀膜和湿式镀膜。
干式镀膜是指要真空的条件下，应用物理或化学的方法，将材料汽化成原子、分子或使成电离成离子，并通过气相过程，在基体表面沉积一层具有特殊性能的薄膜技术。因此也有人称为气相过程或真空镀膜。在干式镀膜中有以真空镀、溅射镀膜、离子镀为代表的物理气相沉积（PVD）和化学气相沉积（CVD）。 湿式镀膜是指将工件置于电解质溶液中，通过化学、电化学的方法，使其表面形成镀层，所以也有人称溶液法为液相沉积法，它可以分为电镀、化学镀、化学转化膜处理几种。 镀膜技术应用广泛，如太阳能电池、太阳能集热管、集成电路、半导体器件、平板显示器、光控及节能玻璃、信息储存作用器件、敏感元件、工模具超硬涂层及手表、眼镜、卫生洁具等日用品精钸层、塑料制品金属化、包装用塑料薄膜等各个领域，在工业现代化和国民经济发展中的越来越大，在国内外生产、科研、教学领域受到普遍重视，得到了迅猛发展。 光学薄膜基础理论知识 光波：紫外光、可见光、红外光。 光的颜色红橙黄绿青蓝紫760-630 630-600 600-570 570-500 500-450 450-430 430-400 波长范围 （nm) 可见光：波长在400nm到760nm之间的电磁波，能引起人眼视觉。 紫外光：波长比400nm短的光波。