光学薄膜基本类型
光学薄膜基础知识介绍
光学薄膜基础知识介绍光学薄膜是一种具有特定光学性质的薄膜材料，通常由多个不同折射率的材料层次交替排列组成。
它以其特殊的折射、反射、透射等光学性质，在光学领域中得到广泛应用。
下面将介绍光学薄膜的基础知识。
一、光学薄膜的分类1.反射膜：反射膜是一种具有高反射特性的光学薄膜，适用于折射率较高的材料上，如金属、半导体、绝缘体等。
2.透射膜：透射膜是一种具有高透射特性的光学薄膜，适用于折射率较低的材料上，如玻璃、塑料等。
二、光学薄膜的制备方法1.蒸镀法：蒸镀法是最常用的制备光学薄膜的方法之一、它通过将所需材料加热至一定温度，使其蒸发或升华，并在基板上形成薄膜。
2.溅射法：溅射法是另一种常用的光学薄膜制备方法。
它通过在真空环境中，使用离子束或电子束激活靶材料，并将其溅射到基板上形成薄膜。
3.化学气相沉积法：化学气相沉积法是一种以气体化学反应为基础的制备光学薄膜的方法。
它通过将反应气体通入反应室中，在基板表面沉积出所需的材料薄膜。
三、光学薄膜的性质和应用1.折射率：光学薄膜的折射率是指光线在薄膜中传播时的折射程度，决定了光的传播速度和路径。
根据折射率的不同，可以制备出不同属性的光学薄膜，如透明薄膜、反射薄膜等。
2.反射率：光学薄膜的反射率是指光线在薄膜表面发生反射的程度，决定了光的反射效果。
反射薄膜广泛应用于光学镜片、反光镜、光器件等领域。
3.透射率：光学薄膜的透射率是指光线透过薄膜并达到基板的程度，决定了光的透射效果。
透射薄膜常用于光学滤波器、镜片涂层、光学器件等领域。
四、光学薄膜的设计与优化光学薄膜的设计与优化是制备高性能光学薄膜的关键。
根据所需的光学性质，可以通过调节不同层次的材料及其厚度，来达到特定的光学效果。
常用的设计方法包括正向设计、反向设计、全息设计等。
通过有效的设计与优化，可以实现特定波长的高反射、高透射、全反射等特性，满足不同光学器件的需求。
总结：光学薄膜是一种具有特殊光学性质的材料，广泛应用于光学领域中。
光学薄膜的知识
1mmHg=1.00000014Torr
13
初真空
低真空
高真空 超高真空
真空度Pa
>103
103~10-1
10-1~10-6
<10-6
平均自由 程（cm)
<10-4
10-4~5
5~105
>105
气流特点
1.以气体分子 间的碰撞为主
2.粘滞流
过渡区域
1.以气体分子 与器壁的碰撞 为主
2.分子流
平均吸 附 时间
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四、辅助系统
加温——————温度测量与控制 充气——————真空度测量与压强控制 工件架——————公、自转，均匀性调整 离子轰击——————直流与射频 比较片架——————透射、反射、内反射
36
五、薄膜材料
透明区 折射率 强度 激光阈值 蒸发方法
1、金属材料：铝、铬、银、金等
2、介质和半导体材料
32
三、控制系统 1、时间 2、颜色 3、光学控制 4、石英晶体震荡控制
33
光学膜厚监控系统
34
石英晶体法监控膜厚
主要是利用了石英晶体的两个效应，即压电效应和质量负荷 效应。 石英晶体的压电效应的固有频率不仅取决于其几何尺寸、切 割类型，而且还取决于晶片的厚度。当晶片上镀了某种膜层， 使晶片的厚度增大，则晶片的固有频率会相应的衰减。石英 晶体的这个效应是质量负荷效应。石英晶体膜厚监控仪就是 通过测量频率或与频率有关的量进行膜厚测量的。
12
15
机械泵原理图
16
17
油扩散泵
18
扩散泵示意图
19
注意事项：
1、不能在泵内气压高于1帕时加热扩散泵；已工作的扩散 泵停止加热后，应继续用机械泵抽空，直至冷却，否则泵 油易氧化变质。
光学薄膜基础知识
机械性能
硬度与耐磨性
光学薄膜需要有足够的硬 度和耐磨性，以抵抗摩擦 和划痕对光学表面的影响。
韧性
光学薄膜材料需要具有一 定的韧性，以防止因受到 外力而破裂或变形。
附着力
光学薄膜与基材之间的附 着力需要足够强，以保证 薄膜的稳定性和使用寿命。
表面处理与涂层技术
通过表面处理与涂层技术，可以改善光学薄膜的表面质量、提高附着力、增强抗划伤能力等，从而提高其稳定性 和使用寿命。
降低制造成本
规模化生产
通过规模化生产，可以实现成本的降 低和效率的提高，同时提高产品的可 靠性和一致性。
优化工艺参数
通过优化工艺参数，可以减少生产过 程中的浪费和损耗，降低制造成本。 同时，采用先进的生产设备和管理模 式，也能够实现成本的降低和效率的 提高。Fra bibliotek环保照明
光学薄膜可以用于LED照明设备中，提高光 效和照明质量，降低能耗和热量的产生，同 时还可以实现可调色温、可调亮度等功能， 为环保照明提供更多可能性。
THANKS
感谢观看
根据材料分类
光学薄膜可以分为金属膜、介质膜、半导体膜等，不同的材料对光的 反射、透射、吸收等特性有显著差异。
02
光学薄膜的特性
光学性能
反射与透射
光学薄膜能够根据需要改变光的 反射和透射行为，如增反膜增加 反射，减反膜减少反射并增加透
射。
干涉效应
薄膜的厚度和材料会影响光的干涉， 通过调整薄膜的厚度和材料，可以 实现对特定波长的光的干涉增强或 减弱。
光学薄膜广泛应用于光学仪器、摄影 器材、照明设备、显示屏幕等领域， 对提高光学元件的性能和改善光束质 量具有重要作用。
光学材料薄膜
光学材料薄膜
光学材料薄膜是一种重要的光学元件，它可以改变光波的传播特性。
这种薄膜的制备技术是光学技术领域的一个重要研究方向。
在光学材料薄膜中，减反射膜是最常用的一种。
它能够减少光在光学元件表面的反射，从而提高光学仪器的成像质量。
减反射膜通常由多层介质组成，各层具有不同的折射率。
通过优化膜层的厚度和折射率，可以实现对特定波长范围内的光的减反射效果。
除了减反射膜外，光学材料薄膜还可以通过改变膜层的折射率、厚度等参数来制备各种不同功能的薄膜，如高反射膜、分光膜、干涉滤光片和偏振膜等。
这些薄膜在光学仪器、光电子技术、光通信等领域有着广泛的应用。
制备光学材料薄膜的方法有很多种，如真空镀膜、化学气相沉积、离子束沉积等。
这些方法可以根据不同的需求选择，以获得最佳的薄膜性能。
总的来说，光学材料薄膜在光学和光电子技术领域中具有重要的作用，其制备技术也是当前研究的热点之一。
随着光学技术的不断发展，光学材料薄膜的应用前景将会更加广阔。
第四章 各类光学薄膜设计
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薄 膜 光 学——典型膜系
1.2 双层增透膜——λ0／4- λ0／2型双层膜 i sin 1 i sin 2 cos cos 1 B 1 2 1 2 C 3 i sin cos i sin cos 1 1 1 2 2 2
n0 Y R n0 Y
2
n 0 2 2 n0 1 2
2 1
2
R最小时，则n1 02
n0 n2
10
薄 膜 光 学——典型膜系
1.1 单层增透膜
11
薄 膜 光 学——典型膜系
1.1 单层增透膜
单层增透膜的出现，在历史上是一个重大的进展，直至 今天仍广泛地用来满足一些简单的用途。但是它存在着两个 主要的缺陷，首光对大多数应用来说剩余反射还显得太高， 此外，从未镀膜表面反射的光线，在色彩上仍保持中性；而 从镀膜表面反射的光线就不然，破坏了色的平衡．其结果是 不可能作出良好的色彩还原，作为变焦距镜头超广角镜头， 大相对孔径等新型透镜系统中的镀层，那更是不能符合要求。 有两个途径可以提高增透效果： 采用变折射率的所谓非均匀膜，它的折射率随着厚度的增 加呈连续的变化； 采用几层折射率不同的均匀薄膜构成多层增透膜；
2 0 2 0 1 ,2 0 4 2 0 2 n3 B 0 i / n1 1 0 1 i n1 C in 0 0 1 n3 1 in1 Y C / B n12 / n3
34
设计的膜层折射率在现实中不 存在的情况
35
改善PMMA基底上的MLAR
光学薄膜-基础知识
热导率
表示薄膜材料导热的能 力，影响光学薄膜的散
热性能。
光学常数
描述薄膜材料对光传播 的影响，如折射率、消
光系数等。
机械性能参数
硬度
表示薄膜材料的抗划痕能力， 影响光学薄膜的耐用性。
弹性模量
表示薄膜材料的刚度，影响光 学薄膜的稳定性和抗冲击能力 。
抗张强度
表示薄膜材料抵抗拉伸的能力 ，影响光学薄膜的耐用性和稳 定性。
反射率
表示光在薄膜表面反射的比例，影响光的利 用率。
吸收率
表示光被薄膜吸收的比例，影响光的损耗。
透射率
表示光透过薄膜的比例，影响光的透过效果。
干涉效应
由于多层薄膜对光的干涉作用，影响光的相 位和振幅。
物理性能参数
密度
薄膜材料的密度，影响 光学薄膜的质量和稳定
性。
热膨胀系数
薄膜材料受热后的膨胀 程度，影响光学薄膜的
更稳定的性能等。
多功能化
光学薄膜正朝着多功能化的方向发 展，如抗反射、抗眩光、增透、偏 振等功能，以满足不同应用场景的 需求。
环保化
随着环保意识的提高，光学薄膜的 环保性能也受到了越来越多的关注， 如使用环保材料、降低生产过程中 的环境污染等。
技术挑战
制造工艺
光学薄膜的制造工艺非常复杂， 需要高精度的设备和技术，如何 提高制造工艺的稳定性和重复性
02
它是一种重要的光学元件，广泛 应用于各种领域，如显示、照明 、通信、摄影等。
光学薄膜的特性
01
02
03
高反射性
通过选择合适的膜层材料 和厚度，可以获得高反射 率，用于增强光的反射效 果。
高透射性
通过调整膜层的折射率和 厚度，可以获得高透射率， 用于提高ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ的透射效果。
【材料】光学膜都有哪些分类，您都了解了吗？
【材料】光学膜都有哪些分类，您都了解了吗？光学薄膜是广义具有光学性质的薄膜产品，主要分为偏光片和背光模组(BLU)中的光学膜两种，主要应用领域为TFT-LCD液晶面板，偏光片亦可以用在OLED面板中。
面板产能不断向大陆转移，一方面LCD液晶面板尤其是大尺寸产品投资增长，带动光学膜需求增长;另一方面对偏光片的国产化也带来较大的机遇。
薄膜材料可分为功能性薄膜(film)和选择性分离膜(membrane)。
高分子基材的功能薄膜产品在各领域的应用越来越普及，尤其是具有光学功能的薄膜。
而选择性分离膜以在水处理行业的广泛应用而备受瞩目。
1.光学薄膜的分类：偏光片、背光模组用光学膜光学薄膜是在光学元件或独立基板上，涂布或制镀上一层或多层介电质膜或金属膜或组合膜，来改变光的传递特性，包括光的投射、反射、吸收、散射、偏振及相位改变。
改变其穿透率及反射率，使不同偏振平面的光具有不同的特性。
光学薄膜大致可以分为两组：偏光片和背光模组光学薄膜，主要应用领域是TFT-LCD液晶面板。
LCD主要由液晶、背光模组、玻璃基板、偏光片及TFT电极等几大部件组成。
液晶显示器件属于平板显示器件，其基本结构呈多层的平板形。
典型液晶显示器主要由液晶层，玻璃基板，偏光片及TFT电极等部件组成。
当然，不同类型的液晶显示器件在部分部件上可能存在差别，但所有液晶显示器件都是由两片刻有透明导电电极的基板，夹着一个液晶层，封装成一个偏平盒，再在外表面贴装上偏光片的三层结构构成。
其中，背光模组光学薄膜大致包含反射膜、扩散膜、普通棱镜片、多功能棱镜片、微透镜膜、反射偏光增亮膜等六种。
对LCD面板成本进行拆分可以看出，物料成本占到LCD总制造成本的70%以上，折旧成本占11%，人力成本、间接成本、销售管理成本各占5-6%。
物料成本中背光模组占比最高为18.2%，彩色滤光片占14.7%，偏光片占9.5%，玻璃基板占8.9%。
背光模组中增亮膜、扩散膜和反射膜的成本占比分别为32%、7%、2%，合计占比达41%。
光学薄膜工艺基础知识培训
喷墨打印技术
总结词
喷墨打印技术是一种通过将液态墨水以 微滴形式喷射到基材表面形成图案的方 法。
VS
详细描述
喷墨打印技术具有较高的分辨率和灵活性 ，适用于制备复杂图案和个性化定制的光 学薄膜。然而，由于需要高精度的喷墨设 备和高质量的墨水，因此制造成本较高。
03 光学薄膜的性能参数
光学性能参数
01
在照明领域，光学薄膜主要用于提高灯具的亮度和均匀性； 在摄影领域，光学薄膜可以提高照片的色彩和清晰度；在医 疗领域，光学薄膜可以用于手术显微镜、内窥镜等医疗设备 的制造。
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溅射镀膜
总结词
溅射镀膜是一种利用高能离子轰击靶材表面，使靶材原子或分子从表面溅射出 来，并在基材表面沉积形成薄膜的方法。
详细描述
溅射镀膜具有较高的沉积速率和薄膜质量，适用于制备高质量、高性能的光学 薄膜。然而，由于需要高能离子源和高真空环境，因此制造成本较高。
化学气相沉积
总结词
化学气相沉积是一种利用气态化学反应在基材表面沉积形成薄膜的方法。
02 光学薄膜的制造工艺
真空蒸发镀膜
总结词
真空蒸发镀膜是一种在真空条件下，通过加热蒸发材料，使 其原子或分子从表面气化逸出，并在基材表面凝结形成薄膜 的方法。
详细描述
真空蒸发镀膜具有较高的沉积速率和较低的制造成本，适用 于大面积镀膜。然而，由于高温蒸发过程可能导致材料损失 和污染，因此需要严格控制真空度和蒸发源的纯度。
附着力与粘附性
描述薄膜与基材之间的粘 附能力，需满足一定的附 着力标准，确保薄膜不易 脱落。
抗张强度与韧性
薄膜在受到外力时的抗拉 伸和弯曲能力，是评估其 耐用性的重要指标。
光学薄膜分类
光学薄膜分类
光学薄膜可分为以下几种类型：
1.反射膜：用于反射光，常用反射材料有金属（如银、铝）和金属氧化物（如二氧化钛、二氧化硅）。
2.抗反射膜：用于减少反射和提高透过率，通常使用多层膜结构，常用材料有氟化物、氧化物和硫化物等。
3.过滤膜：用于选择性地过滤掉特定波长或波段的光，常用材料有二氧化硅、氧化铟和氧化镉等。
4.偏振膜：用于控制光的偏振方向，常用材料有二氧化硅、氧化铝和聚合物等。
5.激光膜：用于激光器的输入输出端面和增益介质内部，以控制激光的传输和放大，常用材料有氧化铟、氮化硅和钛酸锶等。
6.去膜：用于去除金属或其他材料表面的薄膜，常用材料有氢氟酸和氧化铜等。
光学零件薄膜分类、符号及标注
光学零件薄膜分类、符号及标注光学零件薄膜分类、符号及标注可以根据具体的应用和材料类型有所不同，但以下是一些常见的光学薄膜分类、符号和标注的示例：* 薄膜分类：* 反射膜（Reflective Coating）：用于增强反射或抑制反射。
* 透射膜（Transmissive Coating）：用于透射光，例如抗反射膜。
* 滤光膜（Filter Coating）：用于选择性地透过或反射特定波长的光。
* 偏振膜（Polarizing Coating）：用于产生或控制偏振光。
* 常见符号及标注：* R：反射率。
通常以百分比表示，例如，R = 50% 表示反射50%的光。
* T：透射率。
类似于反射率，表示透射光的百分比。
* λ：波长，通常以纳米（nm）为单位。
* AR：抗反射。
表示具有抑制反射特性的薄膜。
* HR：高反射。
表示具有增强反射特性的薄膜。
* D：厚度。
通常以纳米（nm）为单位。
* 示例标注：* 对于抗反射薄膜：AR（λ）表示抗反射薄膜在特定波长λ下的性能。
* 对于高反射薄膜：HR（λ）表示高反射薄膜在特定波长λ下的性能。
* 薄膜堆叠标注：* 多层薄膜系统通常通过箭头表示层次关系，例如：* Substrate →AR Coating →High Reflective Coating →Protective Layer* 这表示在基底上首先有抗反射涂层，然后是高反射涂层，最后是保护层。
请注意，具体的标注和符号可能会根据制造商、行业标准和具体的应用而有所不同。
在实际应用中，最好参考相关的技术文档和标准以确保正确理解和使用标注。
光学膜的主要材料
光学膜的主要材料
光学薄膜是一种具有特定光学性质的薄膜材料，广泛应用于光学器件和光学系统中。
根据其用途、特性和应用，光学薄膜可以被分为多种类型。
常见的包括反射膜、增透膜/减反射膜、滤光片、偏光片/偏光膜、补偿膜/相位差板、配向膜、扩散膜/片、增亮膜/棱镜片/聚光片、遮光膜/黑白胶等。
1. 反射膜：反射膜能够将入射光线完全反射，通常用于镜面反射器件中。
它可以分为金属反射膜和全电介质反射膜，以及将两者结合的金属电介质反射膜。
这些反射膜的主要功能是增加光学表面的反射率。
2. 增透膜/减反射膜：这类薄膜沉积在光学元件表面，用以减少表面反射，增加透射率，从而提高成像质量。
3. 滤光片：滤光片的作用是只让特定波长范围的光通过，而吸收或反射其他波长范围的光。
4. 偏光片/偏光膜：偏振分束器是能够将入射的偏振光线分成两个具有不同偏振状态的光束的薄膜，常用于偏振光学器件和光学通信系统中。
5. 补偿膜/相位差板：这类薄膜可以补偿由光学元件表面形状引起的波前误差，提高成像质量。
6. 配向膜：配向膜可以使液晶分子在一定方向上排列，从而改变液晶显示器的显示效果。
7. 扩散膜/片：扩散膜可以使光束发散，均匀照射到显示屏上，从而提高显示屏的亮度和对比度。
8. 增亮膜/棱镜片/聚光片：增亮膜可以提高光源的亮度，棱镜片可以将光线聚焦到一点，聚光片可以将光线汇聚到一处，从而提高照明效果。
9. 遮光膜/黑白胶：遮光膜可以阻挡光线的传播，黑白胶可以固定光学元件的位置。
光学薄膜资料
02
介质膜材料
• 氧化铝、氧化锆、氟化镁等
• 具有高透射率、低损耗等特点
• 常用于透射膜、增透膜等
03
复合膜材料
• 金属与介质材料的复合
• 可以实现多种光学性能的兼容
• 常用于抗反射膜、波长选择膜等
光学薄膜在光学仪器中的应用
镜头
⌛️
• 减少反射损耗，提高成
像质量
• 增加透光率，提高光能
利用率
• 实现特定功能，如偏振
光学薄膜：原理、应用与制造技术
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CREATE TOGETHER
DOCS
01
光学薄膜的基本概念与原理
光学薄膜的定义与分类
光学薄膜的定义
• 是一种具有特定光学性能的薄膜材料
• 可以通过控制薄膜的厚度、折射率等参数来实现特定的光学效果
• 在光学系统中起到重要作用，如提高成像质量、降低损耗等
常见失效模式
• 膜层脱落：薄膜在使用过程中，膜层与基材分离
• 裂纹：薄膜表面或内部出现裂纹，影响薄膜性能
• 腐蚀：薄膜在使用过程中，受到环境因素的影响，发生腐蚀
原因分析
• 制备工艺问题：如沉积过程中的温度、压力等参数控制不当
• 材料选择问题：如材料本身的稳定性、耐腐蚀性等性能不足
• 使用环境问题：如环境湿度、温度、紫外线等环境因素的影响
• 折射率仪：用于测量薄膜的折射率
估薄膜的可靠性
• 表面形貌仪：用于测量薄膜的表面形貌
光学薄膜的性能指标与评估方法
性能指标
• 透射率：光线通过薄膜的强度与入射光强度的比值
• 反射率：光线在薄膜表面反射回原方向的强度与入射光强度的比值
• 折射率：光线在薄膜中传播时，光线的传播方向与薄膜法线之间的夹角与入射角
一张图秒懂光学薄膜，你还等什么
一张图秒懂光学薄膜，你还等什么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。
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，据涂布在线了解，最常用的是T:R=50:50的分光膜。
光学薄膜-基础知识
----基础知识介绍
光学薄膜-基础知识
光是什么？
光是一种电磁波，（在真空中的）可见光波长范围是700~400nm ；红外光为约700 到107nm量级;紫外光1-400nm；比紫外光短的还有X射线、γ射线（<0.001nm）等； 而比红外长的就是我们熟悉的无线电波
光学薄膜-基础知识
什么叫光的干涉？
%
五、反射膜
在光学薄膜中，反射膜和增透膜几乎同样重 要。 对于光学仪器中的反射系统来说，一般单 纯金属膜的特性大都已经满足常用要求。在某 些应用中，要求更高的反射率则可用金属增强 镜。 而全介质多层反射膜，由于这种反射膜具 有最大的反射率和最小的吸收率因而在激光应 用和一些高要求的系统中得到了广泛的使用。
介质带通滤光片的结构为：介质反射膜/间隔层/ 介质反射膜/间隔层/介质反射膜．但是滤光片也可以
是混合结构，例如用一层金属膜如银膜代替两间隔之 间的介质反射膜形式如下：
介质反射膜/间隔层/金属膜/间隔层/介质反射膜
这是金属诱导透射滤光片的基本形式
这种滤光片的最大好处：长波无次峰、透射率较高
光学薄膜-基础知识
光学薄膜的类型与符号
光学薄膜-基础知识
光学薄膜的依附体 ——基板
光学薄膜-基础知识
光学上常用的基板
一、玻璃----在光学应用上最重要 二、陶瓷 三、光学晶体 四、光学塑料（如PC、PMMA等） 五、金属
光学薄膜-基础知识
一、玻璃
玻璃可以分为：
1、普通玻璃 2、无色光学玻璃 3、有色光学玻璃 4、特殊玻璃等
金属滤光片 全介质滤光片 双半波、三半波全介质滤光片 金属诱导透射滤光片
光学薄膜-基础知识
% T r a n s m it t a n c
光学薄膜新材料
光学薄膜新材料
光学薄膜是一种由薄的分层介质构成的，通过界面传播光束的一类光学介质材料。
1. 特性：光学薄膜的特性使其在光学和光电子技术领域得到广泛应用。
它们可以改变光的传播方向、增强或减弱光的强度、过滤特定波长的光等。
这些特性使得光学薄膜在制造各种光学仪器、太阳能集热器、显示设备、摄影设备等方面都有应用。
2. 类型：光学薄膜有多种类型，如增反射膜、减反射膜、干涉滤光片和分光镜等。
它们在提高设备的性能、效率和稳定性方面发挥着重要作用。
3. 材料：光学薄膜材料需要具备高透明度、低吸收性、高机械强度等特点。
常用的光学薄膜材料包括聚酯（PET）、聚碳酸酯（PC）、聚酰亚胺（PI）等高分子材料，以及一些金属膜和合金膜。
4. 应用：光学薄膜在多个领域都有应用，如显示行业、太阳能行业、摄影和医学影像技术等。
例如，增反射膜可以用于太阳能集热器，以提高集热效率；干涉滤光片可以用于摄影设备，以过滤掉不必要的光线；分光镜可以用于光谱学等领域，以分离不同波长的光。
5. 发展趋势：随着科技的不断进步，光学薄膜也在不断发展。
新型的光学薄膜材料和制造技术不断涌现，以提高光学薄膜的性能和降低成本。
例如，纳米光学薄膜、柔性光学薄膜等新型光学薄膜正在成为研究热点。
光学薄膜的特性原理及分类
光学薄膜的特性原理及分类随着科技技术的发展和经济全球化，当今人类已进入知识经济社会和信息社会。
并且伴随中国制造的发展，光学制造在中国大陆的土地上方兴未艾，发展迅猛异常。
中国光学制造已经开始在国际经济舞台上有了重要的地位，中国的光学玻璃产量和光学零件产量已近名列第一。
光学薄膜是改变光学零件表面特征而镀在光学零件表面上的一层或多层膜。
可以是金属膜、介质膜或这两类膜的组合。
光学薄膜是各种先进光电技术中不可缺少的一部分，它不仅能改善系统性能，而且是满足设计目标的必要手段，光学薄膜的应用领域设及光学系统的各个方面，包括激光系统，光通信，光显示，光储存等，主要的光学薄膜器件包括反射膜、减反射膜、偏振膜、干涉滤光片和分光镜等等。
它们在国民经济和国防建设中得到了广泛的应用，获得了科学技术工作者的日益重视。
目前，光学镀膜材料常用品种已达60余种，而且其品种、应用功能还在不断被开发。
近年来以发展到了金属膜系，当金、银、铜和铝的厚度为7～20um时，其对可见光的透射率为50%，而红外光透射率小于10%，这种薄膜已成功地应用于阿波罗宇宙飞船的面板，用于透过部分可见光，而反射几乎全部的红外光以进行热控制。
以下本文主要介绍光学薄膜的特性原理及分类。
一、光学薄膜的定义由薄的分层介质构成的，通过界面传播光束一类光学介质材料，光学薄膜的应用始于20 世纪30年代，光学薄膜已经广泛用于光学和光电子技术领域，制造各种光学仪器。
制备条要求件高而精。
光学薄膜的定义是：涉及光在传播路径过程中，附着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偏振分离等各特殊形态的光。
光学薄膜在我们的生活中无处不在，从精密及光学设备、显示器设备到日常生活中的光学薄膜应用;比方说，平时戴的眼镜、数码相机、各式家电用品，或者是钞票上的防伪技术，皆能被称之为光学薄膜技术应用之延伸。
第二篇 光学薄膜分类及应用
（5-8）
在滤光片串联放置 方式，并联放置即把两个滤光片并排放置在一起，如图 5-2（c）所示。串并联组合滤光片 的有效谱透射率为
a b c d T ( Ta Tb Tc Td ) （5-9） A A A A 式中 A 为滤光片的总透光区面积； a 、 b 、 c 、 d 分别为四个支透射区的面积； Ta 、 Tb 、 Tc 、 Td 分别为四个支透射区的透射率。四个支透射区域的透射率为
T
T 1T 2 1 R1 R 2
（5-4）
且 T1 和 R1 满足关系
T1 R1 1
如果 R1 很小， R1 R2 1 ，利用级数展开式
（5-5）
1 1 x x 2 x 3 x 1 1 x
有近似关系
（5-6）
T [1 R 1 (1 R 2 ) ]T 2
2
由此得到，基底非相干叠加的总透射率为
T
IT T1T2 （5‐3） I 0 1 2 R1 R2
式中 T1 表示 3.3 节中得到的膜系透射率。当已知两界面的反射率 R1 和 R2 ，界面 2 的透射率 和基底介质的吸收率 时，由式（5-3）就可得到光学系统的总透射率。 如果膜层和基底介质无吸收，内透射率 1 ，那么
n n2 G （5‐16） n1 n0
而单层零反射条件为
n1 n0 nG （5‐17） n n n 0 G 2
Ge 玻璃 Si 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 1.2 1.4 1.6 1.8
相对波数 (0 )
图 5‐5 不同基底介质镀单层膜的反射率曲线
(0 )
5
光学薄膜及制备教程
一组高低折射率交替的薄膜，各层的光学厚度均为1/4波 长称为1/4波堆
在高折射率层内 反射的光束，界面上 没有相位跃变。 在低折射率层内 反射的光束，界面上 有π的相位跃变。
为了突破材料折射率对带宽的限制பைடு நூலகம்加宽反射带 宽，有两种方法：
使各膜系的光学厚度形成规则的递减或递增。其目的是使相 当宽的波段区域内任何波长都具有足够多的膜层，其光学厚度十 分接近λ/4，所以这些光有足够高的反射率。 将两个或多个中心波长不同的λ/4多层膜堆联合叠加使用。
当膜层的光学厚度为中心波长的四分之一时，则两个 复振幅反射率的矢量方向完全相反，合矢量的模最小，此时 有
r r1 r2
若要出现零反射的情况，要求
r1 r2
即，
n0 n1 n1 n2 n0 n1 n1 n2
化简得
n1
n0 n2
因此，理想的单层减反膜的条件是：膜层的光学厚 度为1/4波长其折射率为入射介质和基片介质折射率乘积 的平方根。
1.2.2 双层减反膜
在玻璃基片上镀一层λ/4厚，折射率为n2的薄膜，这时对于 2 波长λ来说，新薄膜和基片组合的系统可以用折射率为 n2 / n 3 的假想基片来等价。然后，镀上λ/4厚的MgF2膜层就能起到更好 的增透效果。例如，对于折射率为1.52的基片，先沉积一层折射 率为1.70，厚度为λ/4的SiO镀层。这时，可以认为该系统总折 射率为
两种介质中性分光镜 在透明基片上镀有一层厚度为λ0/4的高折射率的介 质薄膜(n1) 就能增加反射率，减小透射率。而且介质膜 层没有吸收，所以分光效率特别高。
但是对于单层介质膜存在不足之处：
对于单层介质膜的平板分束镜的反射率在可见区较低，达不 到50%。 单层介质膜完成中性分束的光谱宽度较窄
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传统光学仪器的分类 和行业分析，见附录3
薄膜在液晶显示技术 中的应用，见附录4
薄膜在太阳能电池中 的应用，见附录5
中国主要光学企业汇总 附录10
光学薄膜的分类与行业概况报告
薄膜原理介绍
光学薄膜分类
传ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ光学薄膜
新型光学薄膜 （特种功能薄膜）
紫外波段 （短波光学薄膜介绍， 见附录1）
红外波段 （红外光学薄膜技术 及相关企业，见附录2）
可见光波段
薄膜在光通信 技术中的应用 见附录6
薄膜在激光技 术中的应用 见附录7
纳米光学薄 膜的应用 见附录8
硬质薄膜的 发展及分类 见附录9