第四章 各类光学薄膜设计
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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: 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。
R T n n n n R -=⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛+-=121010透射率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。
高反射率光学薄膜的一种新设计方法
随着薄膜应用日益广泛,如何设计简单,但具有较高反射率光学薄膜,如反射镜膜,热膜等,变得十分重要。
光学薄膜的设计主要取决于其反射
或透射率,反射率高可以将更多的光反射到用户,而透射率低则可以防止
入射的光的影响。
因此,设计高反射率的薄膜人们一直努力以来。
有两种方法可以设计高反射率的薄膜:一种是采用单层反射镜膜,另
一种是采用多层反射镜膜。
单层反射镜膜是采用一层薄膜来进行反射,这种设计易于实现,但其
反射率也比较低,一般在50%左右。
由于薄膜只有一层,所以它无法抵
抗由外界环境产生的外部噪声,从而导致反射效果不好。
多层反射镜膜是采用多层反射层来进行反射,每一层反射镜膜都有自
己的表面属性和厚度,每一层反射层都有不同的反射率和表面性质,因此
当面对光时会产生良好的反射效果。
因此,多层反射镜膜可以实现比单层
反射镜膜更高的反射率,一般达到80%以上。
此外,多层反射镜膜可以更好地抵抗由外界环境产生的外部噪声干扰,因为它具有多层反射结构,使得它不会受到外部噪声的干扰。