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光学薄膜的种类

7/10/2024 浏览次数 26

用光学功能薄膜制成的种类繁多的光学薄膜器件,已成为光学系统、光学仪器中不可缺少的重要部件。其应用已从传统的光学仪器发展到天文物理、航天、激光、电工、通信、材料、建筑、生物医学、红外物理、农业等诸多技术领域。

1 基本光学薄膜

基本光学薄膜是指能够实现分光透射、分光反射、分光吸收和改变光的偏振状态或相位,可用于各种反射膜、增透膜和干涉滤波片的薄膜,它赋予光学元件各种使用性能,对保证光学仪器的质量起到决定性的作。

1.1 减反膜(增透膜)

减反膜是用来减少光学元件表面反射损失的一种功能薄膜。它可以有单层和多层膜系构成。单层膜能使某一波长的反射率为零,多层膜在某一波段具有实际为零的反射率。在应用中,由于条件和应用对象不同,其所用的减反膜的类型与诸多因素有关,例如基片材料、波长领域、所需特征及成本等。

a、单层减反膜

为减少光的反射消耗,增大光线的透射率,常在玻璃的表面上沉积一层减反膜。其原理是光的干涉现象。只要膜的折射率小于玻璃基片的折射率,就能都实现光的减反射作用。

b、多层减反膜

多层减反膜主要是为了改进单层减反膜的不足,进一步提高减反膜的效果,因而采用增加膜层层数的措施。

1.2 反射膜

反射膜的作用与减反膜相反,它是要求把大部分或几乎是全部入射光反射回去。如光学仪器、激光器、波导管、汽车、灯具的反射镜,都需要沉积镀制反射薄膜。反射膜有金属膜和介质膜两种

a、金属反射膜

金属反射膜具有很高的反射率和一定的吸收能力。金属高反射膜仅用于对膜的吸收损耗没有特殊要求的场合。

b、介质反射膜

金属高反射膜的吸收损失较大,在某些应用中,如多光束干涉仪、高质量激光器的反射膜,就要求沉积低吸收、高反射的全介质高反射膜。

2 控光薄膜

控光薄膜分为阳光控制膜、低辐射率膜、光学性能可变换膜三种。

2.1 阳光控制膜

在玻璃上镀上一层光学薄膜,使玻璃对太阳光中的可见光部分有较高的透射率,而对太阳光中的红外部分有较高的反射率,并对太阳光中的紫外线部分有很高的吸收率。将它制成阳光镀膜幕墙玻璃,就能保证白天建筑物内有足够的亮度等等

2.2 低辐射率膜

在玻璃的表面镀制一层低辐射系数的薄膜,称为低辐射率膜,俗称隔热膜,它对红外线有较高的反射率。

2.3 光学性能可变换膜

光学性能可变换膜是指物质在外界环境影响下产生一种对光反应的改变,在一定外界条件(热、光、电)下,使它改变颜色并能复原,这种变色膜是一类有广阔应用前景的光学功能材料。

3 光学薄膜材料

3.1 金属和合金

金属和合金是较为广泛的薄膜,具有反射率高、截止带宽、中性好、偏振效应小以及吸收可以改变等特点,在一些特殊用途的膜系中,它们有特别重要的作用。

3.2 化合物(电介质)

化合物是有重要用途并广泛应用的光学薄膜,主要有:卤化物、氧化物、硫化物和硒化物。

3.3 半导体

半导体材料在近红外和远红外区透明,是一类重要的光学薄膜材料。在光学薄膜中使用最普遍的半导体材料是硅和锗。