光学薄膜膜系设计2-1

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光学薄膜设计理论-5-

则：
T t
2

t 1+ t 2 +
2
1-r1- r2 + e -2iδ
2
T
t t
+ 2 1 2 i( 2 -2 ) 2 1+
+ 1 | r | r 1 2 |e
- 2 2 1 r r 2r r o s ( + 2 ) 1 2 1 2 c 1 2
t
2 +2 1 2
2

nd c os
对应光波在膜层中传播的一次过程
i t1 t2 e t 2i 1 r 1 r 2 e

2

nd cos 是选定层的有效相厚度
假设膜系两侧的媒质的导纳相同，则透射率T为
令：
i i1 2 r r e r r e ， 2 2 1 1
n 的单层膜
B cos C in sin 组合导纳 Y C
2
B 分别取实部、虚部相等
2 2
一般为复数，设
Y x iy
，经过整理消去

2 n2 x y x n2 这是一个圆的方程，圆心坐标 2 2 n2 , 0 并通过点， 2 同样道理可以推导反射率等值线也是圆
T T 1 T 1 2 2 ( 1 R R ) 4R R 1 2 1 2 1 2 1 s i n ( 2 ) 1 2 2 2 ( 1 R R ) 1 2
R R 1R 2, F 4R , 2 (1 R)
T 0
T 1 T 2 (1 R)2 1 2
2、膜系的相位关系与振幅关系，可分别研究； 1）T0（ λ ）与 F（ λ ）只取决于两个子膜系的反射率 2）θ（ λ ）只取决于两个子膜系的反射率相移及中间层的厚度笔记：设计时让西塔=π

2_1_5月29日光学颜色镀膜

2.PET颜色膜在盖板领域的发展历史
2017年10月华为Mate10电池盖3D（黑、蓝、白金、摩卡金、粉金） 2018年oppo R15 电池盖3D（红、白、紫） 2018年vivo X21电池盖3D（黑、白） 2018年华为荣耀10（黑、银灰、幻绿、幻蓝） 2018年华为、小米、oppo、vivo、魅族、锤子、三星……
140-180;50-70 10-20;40-60;15-30 10-25;15-35;20-40;10-30
4.PET颜色膜镀膜工艺体系的建立
非主流颜色
图片
工艺类别
亮黄色
PVD
大红色灰紫色珊瑚蓝
渐变色
着色材料+UV+PVD 着色材料+UV+PVD 着色材料+UV+PVD
PVD（溅射） PVD
如图中折射率为N,厚度为d为单层膜,基底是折射率为Ns,构成两个界面a,b
1.光学薄膜基础介绍
➢ 当光垂直入射单层膜,光学厚度Nd为(λ0/2)、 λ0、 (3λ0/2) …膜层对光的反射强度不变 ➢ 若于膜膜层的光折学射厚率度是大Nd于为还(λ0是/4小) 、于(基3λ底0/4折)、射(率5λ，0/4当) n…>反ns射时率，将反为射极率大为值极和大极值小，值当，n<其ns值时决，定反
SIO2-TIO2-SIO2-TIO2-SIO2-TIO2 SiO2-In-TiO2 TIO2-In-TIO2 SiO2-TIO2 SiO2-In-SiO2
TIO2-SiO2-In-TiO2
厚度区间
5-13；15-30；25-60 5-15；5-20
6-70；50-80；40-80
----5-20；30-60；10-20 4-12；20-60；10-50

《光学薄膜膜系设计》课件

，常用的测量方法有光谱椭偏仪法和光谱反射法等。
03
光学薄膜设计方法
膜系设计的基本原则
光学性能原则
薄膜的光学性能应满足设计要求，如反射、透射、偏振等特性。
物理化学稳定性原则
薄膜应具有优良的物理和化学稳定性，能够经受环境因素的影响，如温度、湿度、紫外线等。
机械强度原则
薄膜应具有足够的机械强度，能够承受加工和使用过程中的应力。
干涉色散
由于薄膜干涉作用，不同波长的光波会产生不同的相位差，导致不同的干涉效果，从而产生色散现象。
薄膜的光学常数
光学常数定义
01
描述介质对光波的折射率、消光系数等光学性质的一组参数。
薄膜的光学常数
02
对于光学薄膜，其光学常数包括折射率、消光系数、热光系数
等。
光学常数测量
03
通过测量光波在薄膜中的传播特性，可以获得薄膜的光学常数
反射膜的应用案例
总结词
反射膜主要用于将特定波段的光反射回原介质，常用于聚光镜、太阳能集热器等领域。
详细描述
反射膜具有高反射率和宽光谱特性，被广泛应用于太阳能利用和照明工程中。通过将反射膜镀在金属镜面上，可以大大提高光的反射效率，从而实现高效聚光和散热。此外，
反射膜还用于制作装饰性和广告用反射镜面。
干涉现象
当两束或多束相干光波相遇时，会因相位差而产生明暗相间的干涉条纹。
干涉条件
为了产生稳定的干涉现象，需要满足相干波源、相同频率、相同方向和相同振动情况等条件。
薄膜的干涉效应
薄膜干涉原理
当光波入射到薄膜表面时，会因反射和折射而产生干涉现象。
薄膜干涉类型
根据光波在薄膜中传播路径的不同，可分为前表面反射干涉和后表面反射干涉。

(参考资料)3-2光学薄膜系统设计

在整个透射带，透过率在两个极值之间振荡：
R1
0－g 0 +g
2
膜厚4的偶数倍，
膜层变为虚设层
R2
0－E2 0 + E2
g g
2
膜厚4的奇数倍
产生波纹的原因： 1）等效光学导纳失配(波纹的幅度)(R1-R20)； 2）等效位相厚度随波长变化。
压缩波纹的方法
R1
0－g 0 +g
2
,
R2
通常波纹幅度大小是由等效折射率与基片和入射介质的匹配程度决定的而波纹的密度是由周期数多少决定的因为周期数多那么这个等效层的厚度就大高级次干涉峰就会靠的很近波纹就密
§2.4 干涉截止虑光片
1）什么叫干涉截止滤光片：利用多光束干涉原理，让某一波长范围的光束高透，而让偏离这一波长区域的光束变为高反的光学膜片。
主要参数：中心波长（峰值波长）；中心波长处的透过率；通带宽度：透射率降为峰值透过率一半的波长宽度。
两种典型结构： 1）由一长波通膜系和一短波通膜系的重叠带波段形成的通带。其特点为较宽的截止带和较深的截止度，但不易得到窄的通带宽度。 2）Fabry-perot（F-P）干涉仪式的滤光膜系。其特点为可得到很窄的通带宽度，但截止带也较窄，截止度也浅。
2 2 arcsin(1 R )
0 m
2R
中心波长的峰值透射率：
Tmax
T1T2 (1 R)2
当反射膜没有吸收、散射损失，而且反射膜是完全对称时，滤光片的透射率和光洁基板一样高。
当反射膜有吸收、散射损失时，假定反射膜是完全对称时，
Tmax
T12 (1 R12 )2
(T12
T122 A12 )2
12

现代光学薄膜制造技术讲义2

1
上述设计有两个问题，：

在 650nm 处， T > 50％，于是我们将上面膜系的中心波长由 800nm 改为 760nm，使得 650nm 处 T＝50％

在可见光区波纹太大
第二步，用传统的短波通膜系理论，在膜系的前后加 L/2 层，膜系改成 G│0.5L(HL)8H 1.16L 1.32(HL)8 1.32H 0.66L│A, λ 0＝760nm, 共 37 层这时膜系在 650nm 波长外， T＝50%, 在 700nm！1200nm，光被截止在可见光区的 400nm～630nm 的通带区波纹有所改进第三步，优化 400nm～630nm 可见区的透过率设在上述波长， Tmin＝95％， Tmax＝100％优化后，反射截止区不变，在 400nm～630nm T≥ 95% 为了今后工艺上的方便，膜系中的 0.5L 光省略将 36 层膜系 G│(HL)8H 1.16L 1.32(HL)8 1.32H 0.66L│A 优化，得到一个 36 层膜： G│1.31H 1.129L 1.079H 1.078H 1.034L 1.01L 0.99H 1.01L
板分光镜，玻璃用 K9，ng=1.52，45°使用。我们用 Needle 法
从单片 H 膜开始（8H），用 10min 时间设计如下分光镜。 G│0.02L 0.07H 2.42L 0.43H 0.17L 1.07H 1.05L 0.93H│A 八层膜式中：λ 0=600nm 其光学性能如下：
02
＝
250nm ，截止 200nm ～300nm 的紫外光，将两个膜系叠加，截止 200nm～400nm 的紫外光。但是简单的叠加上述两个膜系会在两个膜系截止带的交界区，即在 λ ＝300nm 附近出现干涉透射峰，这是我们不愿意看到的，为此要在两个膜系之间加连接层。连接层选用低折射率层，连接层的膜厚用λ /4 膜，膜厚的中心波长采用两个膜系中心波长的平均值。采用这样的措施后，就可以消除在 300nm 附近出现的干涉透射峰，得到截止 200nm～400nm 的紫外光的 UV 镜。综合以上设计思想，得到一个 35 层膜系，设计结果如下： G│0.5H(LH)7 0.5H 0.857L 0.714(0.5H(LH)7 L 0.5H)│A 或等成 G│0.5HL HL HL HL HL HL HL HL 0.5H 0.857L 0.357H 0.714L 0.714H

薄膜光学技术_第02章 03 中性分光膜

1.68
22
多层分光膜G/ (HL) 8 /G 45度入射
基片折射率1.66， 2.38，1.35
23
例题
在硅基底（折射率3.5）上镀3微米到5微米的分光膜，角度为45，分光比为1：1，材料为硫化锌和氟化镁，计算4微米处的反射率？
多层分光膜 G/(HL)82H/G 45度入射基片折射率3.5，膜层折射率2.38，1.35 设计波长4600
25

M
p

M HpM Lp

c os H
i Hp sin H cos L
8
i

Hp
sin L

iHp sin H cos H iLp sin L cos L

Ms
M Hs M Ls

c os H
iHs sin H
i Hs

0
1 2 90o
所以有： n1 cos 1 n2 cos 2
又因为： n1 sin 2 n2 sin 1
消去θ2,得Rp=0的入射角θ1=θB
B arctgn2 n1
θB叫布儒斯特角或偏振角。 20
增加S偏振光的反射率 H,L同时满足布儒斯特角， nH nL 对p分量有效折射率相等: cos H cos L 并符合折射定律: nH sin H nL sin L ns sin s
sin H
c os L
cos H iLs sin L
i Hs
sin
L
8
cosL
Yp

Cp Bp
, Ys

Cs Bs
Rs

光学薄膜膜系设计方法

光学薄膜膜系设计方法光学薄膜啊，就像给光学元件穿上了一层特制的小衣服。

那这膜系设计呢，就像是精心挑选衣服的款式和布料。

一种常见的方法是基于经验的设计。

这就好比咱做饭，一开始照着老菜谱做。

那些有经验的工程师啊，他们经过好多好多的实践，知道在哪些情况下用哪种薄膜材料组合比较好。

比如说，要是想让光更多地透过，可能就会想到某些透光度高的材料，像氟化镁之类的。

他们心里有个小本本，记着不同材料在不同光学环境下的表现，就这么凭经验先搭出个大概的框架来。

还有一种是计算机辅助设计。

这个就很酷炫啦。

现在科技这么发达，计算机就像个超级聪明的小助手。

我们把光学薄膜需要达到的各种要求，比如反射率要多少、透过率要多少之类的参数输进去。

然后计算机就开始它的魔法之旅啦。

它会根据内置的算法，算出各种可能的膜系结构。

这就像是我们在网上搜衣服，输入自己的尺码、喜欢的风格，然后出来一堆推荐一样。

不过呢，计算机算出来的结果也不是完全就可以拿来用的，还得经过人工的分析和调整。

在设计膜系的时候啊，材料的选择可太重要啦。

就像我们挑衣服的布料，得考虑它的质地、颜色、功能啥的。

对于光学薄膜材料，我们要关注它的折射率、吸收率这些特性。

不同的折射率会让光在薄膜里的传播路径发生不同的变化。

要是选错了材料，那这个光学薄膜可能就达不到我们想要的效果啦，就像穿错了衣服去参加活动，会很尴尬的呢。

另外，膜层的厚度也是个关键因素。

这厚度就像衣服的厚度一样，得刚刚好。

如果膜层太厚或者太薄，光的干涉效果就会受到影响。

比如说，要是想通过干涉来增强反射，那膜层厚度就必须得精确控制，差一点点都不行哦。

光学薄膜膜系设计不是一件简单的事儿，但是只要我们掌握了这些方法，就像掌握了搭配时尚穿搭的秘诀一样，就能设计出很棒的光学薄膜啦。

宝子们，是不是感觉还挺有趣的呢？。

光学薄膜及制备教程

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。
2.2 介质反射膜
介质反射膜特点：反射率高性能稳定不易受损伤对入射角敏感带宽窄
介质反射膜应用场合：多元件复杂光学系统激光谐振腔高功率激光不要求宽带的场合

介质反射膜的结构是在折射率为ns基片上镀制光学厚度为 λ0/4的高折射率（n1）膜层，由于空气/膜层和膜层/基片界面的反射光同相位，是反射率大大增加。该中心波长λ0的光垂直入射时的反射率为
1.2.3 多层减反膜
常用的三层减反膜是“λ/4-λ/2-λ/4”膜系。对于中心波长来说，λ0/2光学厚度的膜层为“虚设层”，对反射率没有影响，与“λ/4-λ/4”的双层减反膜效果相同。但是λ/2膜层对其他波长有影响，选择适当的折射率值，可以使反射特性曲线变得平坦。
2.高反膜
高反膜的作用：增加介质间界面反射，减少损耗。应用：光学仪器、激光器等
金膜
红外区高反射率（~95%）
强度和稳定性比银膜好
与玻璃基片的附着性差，常用铬膜作为衬底层不能擦洗
由于多数金属膜较软，容易损坏，常常在金属膜外面加一层保护膜。这样既能改进强度，又能保护金属膜不受大气的侵蚀。对于光学仪器中的反射镜，单纯金属膜的特性已能够满足常用要求。但是某些场合，如多光束干涉仪、高质量激光器的反射膜等，由于金属膜的吸收损失较大，故应采用地吸收、高反射率的介质高反射膜。

光学薄膜膜系设计

光学薄膜膜系设计光学薄膜膜系设计是一项关键的技术，旨在通过优化薄膜层的结构和材料，达到特定的光学性能。

光学薄膜在眼镜、液晶显示器、太阳能电池等领域起着重要的作用。

本文将介绍光学薄膜膜系设计的基本原理和常用方法，并以太阳能电池为例进行详细阐述。

在光学薄膜膜系设计中，常用的方法包括布拉格条件法、计算机辅助设计和光学膜层堆积生长技术等。

布拉格条件法是光学薄膜设计的基础理论，根据布拉格干涉条件，通过对薄膜层结构、光波长和入射角度等因素的优化，可以实现特定的光学性能。

布拉格条件法主要应用于光学薄膜的波长选择和色彩滤光器的设计。

计算机辅助设计是一种基于计算机模拟的方法，通过数值计算和优化算法，快速确定最佳的薄膜层结构和参数。

这种方法可以通过遗传算法、蒙特卡洛模拟等算法，对大量的设计空间进行，得到最优解。

计算机辅助设计主要应用于复杂的多层膜结构和非均匀膜厚的设计。

光学膜层堆积生长技术是指通过物理气相沉积或溅射等方法，在基底上逐层生长所需的薄膜材料。

这种技术可以实现高质量的薄膜层，并且可以控制薄膜层的厚度和组分。

光学膜层堆积生长技术主要应用于光学反射镜和透明导电薄膜的制备。

以太阳能电池为例，光学薄膜膜系设计在提高太阳能电池的转换效率、增强光吸收和抗反射等方面起着重要的作用。

在太阳能电池中，常用的光学薄膜包括透明导电薄膜、抗反射膜和光学增透膜等。

透明导电薄膜是太阳能电池的关键组件之一，用于收集和输送光电池产生的电子。

常见的透明导电薄膜材料包括氧化锌、氧化铟锡等。

在设计透明导电薄膜时，需要考虑电导率和透明度的平衡，以达到最佳的光电转换效率。

抗反射膜是为了减少太阳能电池上的反射损失，提高对太阳光的吸收。

常见的抗反射膜材料包括氧化硅、氮化硅、二氧化硅等。

在设计抗反射膜时，需要根据太阳光的光谱分布和太阳能电池的工作波长范围，选择合适的材料和膜层厚度，来实现最佳的抗反射效果。

光学增透膜可以提高太阳能电池对特定波长范围内光的吸收。

光学膜系的最优化设计及其算法

陬ｅ，§×Ｈｔ｛瓦ｊ，ｌ麒；Ｈ，同时利用式（２－９），我们可以得到§×Ｈｔ—ＮＥ（２—１２）式（２一ｌＯ）－每（２一ｉｌ）孛，§』（ｊ一茗，ｙ，ｚ）为，坐标辘方淘主静攀谴矢爨，南与茸，分羽为波矢方向罄位矢量§与磁场强度矢量Ｈ在Ｊ轴方向上的分量。

间理，可以得到ⅣＧ×Ｅ）－Ｈ（２－１３）式（２－１２）与（２－１３）称为光学导纳方程，在计算光学膜系的光学往质狠有用处［１蜘。

２。

｛。

３先波在介蒺券西主静菠菇等辑射在光学骧系孛葸存农若手余震爨甏，膜蓉豹光举蛙鬟每毙波在务会矮葵嚣上的反射和折射规律有关。

现考虑光波自复折射率为＾『０的介质入射到该介质与男一介质（复折射率为Ⅳ１）的界面时的反射和折射过程。

酋先讨论光波豢直入射于界面的情形。

ｊ琏：时，光波的传播方向§垂喜于界筒，两电场强度矢量Ｅ与磁场强度矢量珏臻乎嚣予截瑟；在Ｎｏ分震中霄歪巍雩亍波（壤，Ｈ：）与反向行波（Ｅｉ，Ｈ；），在Ⅳｌ介质中仅有征向行波（联，Ｈ；），如图２－１所永。

根据静纳方程（２－１３），有黼２－１正入射的光波在界爱反射与折射豕意墼ｌ》以免雎２．１．４光学薄膜的特征矩阵瑶考纛光波在一层簿貘中懿传撵逡疆。

鼗对，涉及蘩３季争不闲分覆露２令余震界面。

如图２－３所示，设光波自Ｎ。

介质入射到界颟Ｓ们上，在界面ｓ０１上反射与折射，透过界面Ｓ０１的光波在Ⅳ。

介质膜层（几何厚度为ｄ，）内传播，然后在界颟ｓ１２上反袈积掰菱砉，最后遴入密封赍蒺甄。

在入射介质Ⅳ。

内，电磁场Ｅ与Ｈ包括了正向杼波和反向行波，即Ｅ。

＝Ｅ：＋Ｅ３，Ｈ。

一Ｈ：＋Ｈ；。

在介质Ｎ，ｌａ，同样有正向行波与殿向行波。

记谯介质Ｍ内嚣接近奏瑟Ｓｏｌ豹忑行滚为嚣§与珏毳，接主葭赛瑟Ｓｏｌ的爱荦亍波为Ｅ晶与飘磊；接近器鬣ｓ１２的正行波为Ｅ矗与Ｈ之·接近界面￥１２的反行波为Ｅ而与Ｈ五。

在Ｈ｛射介质Ⅳ２内，仅有正行波，即＆－Ｅ；，珏：＝Ｈ：。

薄膜原理与技术_02 光学薄膜普遍定理

0
in1
i n1

0
0 in2
i n2 0

n2 n1

0

0

n1 n2

以这双层膜为基本周期的多层膜，其特征矩阵
M
s

(M1M 2 )s

(
n2 n1
0
)s

0

(
n1 n2
)s
应用：
1、 p q p 结构 ① 改变p与q的相对厚度，改变E的大小可以获得折射率从np到nq之间任意
折射率的等效膜层；“变折射率膜层”
② 对于通带附近等效的折射率具有较大的色散。改变E的位置“偏周期设计法”
很容易证明，这个结果能够推广到由任意多层膜组成的对称膜系。首先划定多层膜的中心三层，它们独自形成一个对称组合，这样便可以用一个单层膜来代换。然后这个等效层连同两侧的两层膜，又被取作第二个对称三层组合，依然用一个单层膜来代换。重复这个过程直到所有膜层被替换，于是最终又形成一个等效单层膜。
2
2 2 22 22 2 2 2
2、L H L H L H L E， Γ E’，Γ’ E”，Γ”
当对称膜系中各分层的厚度很小时(例如不超过10nm)，等效折射率E几乎是一常数，它介于Np和Nq之间，取决于分层厚度的比值，同时位相厚度和对称膜系实际的总的位相厚度成比例，在大多数情况下其比例常数接近于1。因此这种基本周期的厚度很小的周期性对称膜系非常类似于色散很小的单层均匀薄膜，可以用来替换那些折射率无法实现的膜层，它在减反膜的设计中，得到了实际应用。

薄膜光学技术_第02章 02 高反射膜

19
设截止波长为λe, 相应的位相厚度为δ e.
令高反射带的边界为：
e

2

ge

2
1
g
因此，c os2
e

sin2
g 2

g

2
sin 1
nH nH

nL nL

1 g 1 g
高反射带的波数宽度:
2g

4
A. 高反射区宽；
B. 偏振效应轻微； C. 膜层与基底附着性能差距很大：
Al ，Cr，Ni与玻璃附着力强； Au，Ag与玻璃附着力差； D. 膜层化学稳定性差，易被环境气体腐蚀； E. 机械性能差——软。
6
2. 金属-介质组合高反膜
目的：
A. 增强附着力
——在金属膜与玻璃之间增镀过渡层。
r0 , r1, r2 , r3....…..... rk
K-1 .
KH
入射光在光疏媒质中前进，遇到光密媒质界面时，在掠射或垂直入射2种情况下，在反射过程中产生半波损失
12
高反射膜基本结构： G/(HL)SH/A.
Y

(
nH2 nL2
) S nH2
/ nsub
G/(LH)SL/A.
Y
( nL2 nH2
与基底之间的过渡层
与保护层之间的过渡层
3
金（Au): 在红外波段的反射率很高，红外反射镜。与玻璃的附着力较差，常用Cr作为过渡层。
解决方法：Ni (Ni-Cr) + Au+(一对TiO2/SiO2)或Bi2O3
与基底之间的过渡层
保护层
4

光学薄膜膜系设计

P—偏振光
R = r12 + r22 = 1,
φ = tan−1(r2 / r1)
16
第二介质是吸收介质的情况
n0 sinθ0 = (n1 − ik1)sinθ1
sinθ1 = n0 sinθ0 /(n1 − ik1) ,
cosθ1 = 1− [n0 sinθ0 /(n1 − ik1)]2
η1s = (n1 − ik1) cosθ1 = n12 − k12 − n02 sin2 θ0 − 2in1k1 = ±α ± iβ
10
反射光和透射光的振幅和反射位相
约定电场和磁场的方向
H•0+lE0+
×
H 0 −lE0 −
•
H1lE1
系数)
E0tan = E0+tan +E0−tan =E1tan
H 0 tan
=
H+ 0 tan
+
H− 0 tan
=
H1tan
H0 tan
=
y0 E0+ tan
−
y0
E− 0 tan
=
y1E1tan
β >0, 光波在吸收介质中按指数衰减
如果 α > 0, 第四象限 α < 0 , 第三象限
(n1 − ik1) cosθ1 = n12 − k12 − n02 sin2 θ0 − 2in1k1
=(ρeiφ)1/2 = ρ e 1/2 iφ/2
17
φ 第三象限, φ / 2 一定在第二象限或第四象限。
振幅反射系数(菲涅尔反射
r
=
E0−
/ E0+
=
E− 0 tan
/

光学器件中的光学薄膜设计

光学器件中的光学薄膜设计光学薄膜设计是光学器件中的重要环节，它对于光学器件的性能和功能起着至关重要的作用。

本文将从薄膜设计的基本原理、常见的设计方法和优化策略等方面进行论述，旨在深入探讨光学器件中的光学薄膜设计。

一、光学薄膜设计的基本原理光学薄膜设计的基本原理是基于光的干涉原理，通过设计和控制薄膜的光学参数来改变光的传输和反射特性。

常见的光学参数包括膜层的折射率、厚度和膜层材料等。

通过精确调控这些参数，薄膜可以实现对光的某些波长的选择性透过或反射，从而达到特定的光学功能。

二、常见的薄膜设计方法1. 单层薄膜设计方法：单层薄膜设计适用于需要实现光学器件的抗反射或者增透功能。

通过计算和选择合适的膜层材料和厚度，可以使得入射光在薄膜表面的反射降低到最低，从而提高光学器件的透过率。

2. 多层薄膜设计方法：多层薄膜设计适用于需要实现光学器件的滤波和反射功能。

通过设计一系列的膜层结构，在特定的波长范围内实现光的选择性透过或反射。

同时，多层薄膜结构还可以实现光学器件的光学隔离、增透和反射等复杂功能。

三、光学薄膜设计的优化策略光学薄膜设计的优化策略是为了使得薄膜的光学性能更加理想。

常见的优化策略包括遗传算法、蚁群算法和模拟退火算法等。

这些算法通过自动调整膜层的光学参数和厚度，从而使得薄膜的反射率、透射率和群折射率等光学性能达到最佳状态。

四、实际应用与展望光学薄膜设计在实际应用中具有广泛的应用前景。

以类似镀膜的方式实现的光学薄膜设计，可以应用于太阳能电池、光学滤波器、光学传感器和显示器等光学器件中。

随着光学技术和材料的不断发展，光学薄膜设计将会更加精密和复杂，应用领域也会进一步拓展。

综上所述，光学薄膜设计是光学器件中不可或缺的环节。

通过合理的薄膜设计，可以实现光学器件的特定功能，提高其性能和效益。

在未来，光学薄膜设计将会持续发展，为光学器件的应用和研究提供更广阔的空间。

Chapter10 薄膜系统的设计

图１０－４
单层增透膜的矢量图
矢图量１图０－４单层增透膜的
从矢量图上可以看到，合振幅反射系数矢量r随着r1和r２之间的夹角２１而变化，合矢量端点的轨迹为一圆周。当膜层的光学厚度为某一波长的四分之一时，则两个矢量的方向完全相反，合矢量成为最小。 r=|r1-r２|，光强反射率R=r2
1）减少反射的需要例如，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：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，最后也到达像平面，使像的衬度降低，从而影响系统的成像质量（对比度）。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，如不敷上增透膜将完全不能应用。
提高单层膜性能的途径然而基本上有两个途径可以提高单层膜的性能，即： 1）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； 2）或者采用几层折射率不同的均匀薄膜构成增透膜，即所谓多层增透膜。目前应用得更为广泛的是采用几层折射率不同的均匀薄膜。
（二）双层增透膜
对于单层氟化镁膜来说，冕牌玻璃的折射率(1.52)是太低了。为此，我们可以在玻璃基片上先镀一层0/4厚的、折射率为n2的薄膜，这时对于波长0来说，薄膜和基片组合的系统可以等价为一假想基片，其折射率为Y=n22/ng。显然，当n2＞ng时，有Y＞ng。也就是说，在玻璃基片上先镀一层高折射率的0/4厚的膜层后，基片的折射率好象从ng 提高到n22/ng ，然后镀上0/4 厚的氟化镁膜层就能起到更好的增透效果。
增透膜（减反射膜）(续)
一部分入射光将被减反射膜的上、下两个界面反射回去，两者的反射光均存在于折射率比相邻媒质更低的媒质内。所以，为保证相对相移为1800(两光束发生相消干涉)，膜层的光学厚度应为／4，此时，两束光的总相差将对应于2×／4，即为1800。因此，简单的减反射膜即为折射率等于基片折射率的平方根，而光学厚度为／4的单层膜。 (见图10-1)。现在已有了其他更好的减反射膜，它所包含的膜层数更多，增透的波段更宽。