光学与镀膜简介-1
光学镜片及镀膜
1 .光学镜片参数注：参见附录1—常见镀膜类型3•常见镀膜类型(1)反射膜注：金属膜反射镜的特点a.金属膜反射镜一般反射特征曲线比较平坦，带宽，反射率高；b.金属膜反射镜的反射率不太受波长和入射角度变化的影响；c.金属膜反射镜膜表面的机械硬度不高，一般不可用通常方法擦拭，只能用包含有有机溶剂的棉棒擦拭；d.金属膜反射镜不适用于强光，激光能量大于1J/cm2时，请选用介质膜反射镜。
介质膜反射镜的特点a.介质膜反射镜是用交替重叠的多层膜的干涉原理制成;b.介质膜的反射率比较高，可接近100% （表中可见），膜的机械硬度高，耐清洁;c.介质膜反射镜与金属膜相比，其反射带宽窄，而且与入射角度密切相关;2.光学镀膜材料的技术指标注：来自中国光学光电子行业协会2008年光学薄膜培训班培训资料3.红外光学材料及性能参数4•光学镀膜常用基板常用基板有玻璃、陶瓷、光学晶体、光学塑料、金属；其中玻璃分为普通玻璃、无色、有色玻璃、特殊玻璃等。
无色玻璃分两大类(1)光学玻璃，物理学(结构和性能)上的高度均匀性，具有特定和精确的光学常数，具有可见区高透过、无选择吸收着色等特点，分为硅酸盐、硼酸盐、磷酸盐、氟化物和硫系化合物系列。
品种繁多，主要按他们在折射率(nD)-阿贝值(VD)中的位置来分类。
传统上nD>1.60, VD>50和nD<1.60, VD>55的各类玻璃定为冕（K）玻璃，其余各类玻璃定为火石（F）玻璃。
冕玻璃一般作凸透镜，火石玻璃作凹透镜；透明性是光学玻璃的最重要的性质，透光性指光线通过一系列棱镜和透镜后，其能量部分损耗于光学零件的界面反射而另一部分为介质（玻璃）本身所吸收。
前者随玻璃折射率的增加而增加，对高折射率玻璃此值甚大，如对重燧玻璃一个表面光反射损耗约6%左右。
因此对于包含多片薄透镜的光学系统，提高透过率的主要途径在于减少透镜表面的反射损耗，如涂敷表面增透膜层等。
而对于大尺寸的光学零件如天文望远镜的物镜等，由于其厚度较大，光学系统的透过率主要决定于玻璃本身的光吸收系数。
光学镀膜介绍知识讲解
反射率光譜圖
1. 光線照在未經處理的平整表面基材(PC、PMMA或GLASS)上時，集中在某一個角度反射的光線進入眼中會讓人覺得昏眩，這就是”眩光”所造成的影響。抗眩的原理是以表面處理的方式使表面變得粗糙不平整，在不平整的表面狀態使照在上面的光線散射，光線因而散射到各個角度而不會集中在某一個特定角度。 2. 抗眩光產品一般應用於螢幕上當作保護片使用
如何分辨鍍膜面?
1. 如何提高穿透率 2. 抗反射介紹 3. 抗眩光介紹
二、抗反射原理及應用
1. 當光線經過玻璃並不是100%穿透，玻璃兩個表面都會產生反射，玻璃本身 的材質也吸收光，因此玻璃的穿透+玻璃的反射+玻璃的吸收=100%。
100% 入射光
玻璃材質吸收0.5%
第一面玻璃反射4%
MIL-STD-810E
無變異
使用NaCl (比重5%) 鹽霧暴露於35℃環境中測試
濕度
MIL-C-48497A
無變異
溫度35℃/濕度95%，24小時後作耐磨性測試
可溶性
MIL-C-48497A
無變異
將玻璃放置於室溫15~32℃中，24小時後觀察其變化
環境耐久性測試總表
1. 耐磨性主要是測試鍍膜層與基材間的附著程度，製程條件及蒸鍍靶材 均會影響耐磨性的好壞。 2. 耐磨測試一般會將橡皮擦、鋼絲絨或無塵布綑綁於耐磨測試機的測試 頭上，並施加重量於測試頭上方，測試次數結束後觀察測試基材表面 是否有刮傷痕跡出現。
鹽霧測試機
腐蝕性測試
1. 將基材放置於恆溫恆濕機中，可調整測試溫度及相對濕度，測試後 可觀察鍍膜層表面是否有變異並測試耐磨性。
恆溫恆濕機
濕氣測試
1. 將測試基材放置於室溫環境中，經過數小時後觀察其鍍膜層表面是否 有變異，此項耐久性測試是最簡易之方法。
光学镀膜技术
光学镀膜技术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.倘若没有光学薄膜技术作为发展基础,近代光电、通讯或是镭射技术将无法有所进展,这也显示出光学薄膜技术研究发展的重要性.今天为大家带来的是光学镀膜的应用原理.一、光学薄膜的定义光学薄膜的定义是: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.光学薄膜系指在光学元件或独立基板上,制镀上或涂布一层或多层介电质膜或金属膜或这两类膜的组合,以改变光波之传递特性,包括光的透射、反射、吸收、散射、偏振及相位改变.故经由适当设计可以调变不同波段元件表面之穿透率及反射率,亦可以使不同偏振平面的光具有不同的特性.一般来说,光学薄膜的生产方式主要分为干法和湿法的生产工艺.所谓的干式就是没有液体出现在整个加工过程中,例如真空蒸镀是在一真空环境中,以电能加热固体原物料,经升华成气体后附着在一个固体基材的表面上,完成涂布加工.日常生活中所看到装饰用的金色、银色或具金属质感的包装膜,就是以干式涂布方式制造的产品.但是在实际量产的考虑下,干式涂布运用的范围小于湿式涂布.湿式涂布一般的做法是把具有各种功能的成分混合成液态涂料,以不同的加工方式涂布在基材上,然后使液态涂料干燥固化做成产品.二、薄膜干涉原理1、光的波动性19世纪60年代,美国物理学家麦克斯韦发展了电磁理论,指出光是一种电磁波,使波动说发展到了相当完美的地步.由光的波粒二象性可知,光同无线电波、X射线、一样都是电磁波,只是它们的频率不同.电磁波的波长λ、频率u和传播速率V三者之间的关系为:V=λu由于各种频率的电磁波在真空中的传播速度相等,所以频率不同的电磁波,它们的波长也就不同.频率高的波长短,频率低的波长长.为了便于比较,可以按照无线电波、红外线、可见光、紫外线、X射线和伽玛射线等的波长(或频率)的大小,把它们依次排成一个谱,这个谱叫电磁波谱.在电磁波谱中,波长最长的是无线电波,无线电波又因波长的不同而分为长波、中波、短波、超短波和微波等.其次是红外线、可见光和紫外线,这三部分合称光辐射.在所有的电磁波中,只有可见光可以被人眼所看到.可见光的波长约在0.76微米到0.40微米之间,仅占电磁波谱中很小的一部分.再次是X射线.波长最短的电磁波是y射线.光既然是一种电磁波,所以在传播过程中,应该表现出所具有的特征---干涉、衍射、偏振等现象.2、薄膜干涉薄膜可以是透明固体、液体或由两块玻璃所夹的气体薄层.入射光经薄膜上表面反射后的第一束光,折射光经薄膜下表面反射,又经上表面折射后得第二束光,这两束光在薄膜的同侧,由同一入射振动分出,是相干光,属分振幅干涉.若光源为扩展光源(面光源),则只能在两相干光束的特定重叠区才能观察到干涉,故属定域干涉.对两表面互相平行的平面薄膜,干涉条纹定域在无穷远,通常借助于会聚透镜在其像方焦面内观察;对楔形薄膜,干涉条纹定域在薄膜附近.实验和理论都证明,只有两列光波具有一定关系时,才能产生干涉条纹,这些关系称为相干条件.薄膜的相干条件包括三点:两束光波的频率相同;束光波的震动方向相同;两束光波的相位差保持恒定.薄膜干涉两相干光的光程差公式为:Δ=ntcos(α)±λ/2式中n为薄膜的折射率;t为入射点的薄膜厚度;α为薄膜内的折射角;λ/2是由于两束相干光在性质不同的两个界面(一个是光疏介质到光密介质,另一个是光密介质到光疏介质)上反射而引起的附加光程差.薄膜干涉原理广泛应用于光学表面的检验、微小的角度或线度的精密测量、减反射膜和干涉滤光片的制备等.光是由光源中原子或分子的运动状态发生变化辐射出来的,每个原子或分子每一次发出的光波,只有短短的一列,持续时间约为10亿秒对于两个独立的光源来说,产生干涉的三个条件,特别是相位相同或相位差恒定不变这个条件,很不容易满足,所以两个独立的一般光源是不能构成相干光源的.不仅如此,即使是同一个光源上不同部分发出的光,由于它们是不同的原子或分子所发出的,一般也不会干涉.三、光学薄膜特点分类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广泛的应用,获得了科学技术工的日益重视.例如采用减反射膜后可使复杂的光学镜头的光通量损失成十倍的减小;采用高反射膜比的反射镜可使激光器的输出功率成倍提高;利用光学薄膜可提高硅电池的效率和稳定性.最简单的光学薄膜模型是表面光滑、各向同性的均匀介质膜层.在这种情况下,可以用光的干涉理论来研究光学薄膜的光学性质.当一束单色光平面波入射到光学薄膜上时,在它的两个表面上发生多次反射和折射,反射光和折射光的方向有反射定律和折射定律给出,反射光和折射光的振幅大小则由菲涅尔公式确定.光学薄膜根据其用途分类、特性与应用可分为: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.相关衍生的种类有光学级保护膜、窗膜等.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,起表面和界面是粗糙的,从而导致光束的漫反射;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,形成了薄膜的各种向异性;膜层具有复杂的时间效应.反射膜一般可分为两类,一类是金属反射膜,一类是全电介质反射膜.此外,还有将两者结合的金属电介质反射膜,功能是增加光学表面的反射率.一般金属都具有较大的消光系数.当光束由空气入射到金属表面时,进入金属内的光振幅迅速衰减,使得进入金属内部的光能相应减少,而反射光能增加.消光系数越大,光振幅衰减越迅速,进入金属内部的光能越少,反射率越高.人们总是选择消光系数较大,光学性质较稳定的金属作为金属膜材料.在紫外区常用的金属膜材料是铝,在可见光区常用铝和银,在红外区常用金、银和铜,此外,铬和铂也常作一些特种薄膜的膜料.由于铝、银、铜等材料在空气中很容易氧化而降低性能,所以必须用电介质膜加以保护.常用的保护膜材料有一氧化硅、氟化镁、二氧化硅、三氧化二铝等.金属反射膜的优点是制备工艺简单,工作的波长范围宽;缺点是光损大,反射率不可能很高.为了使金属反射膜的反射率进一步提高,可以在膜的外侧加镀几层一定厚度的电介质层,组成金属电介质反射膜.需要指出的是,金属电介质射膜增加了某一波长(或者某一波区)的反射率,却破坏了金属膜中性反射的特点.。
不同光学镀膜方式的比较
不同光学镀膜方式的比较标题：不同光学镀膜方式的比较导言：光学镀膜是一种广泛应用于光学元件制造的技术，它能够改善光学元件的透过率、反射率和耐用性。
然而，有多种光学镀膜方式可供选择，每种方式都具有其特定的优势和限制。
本文将对不同光学镀膜方式进行比较，以帮助读者更好地了解它们之间的差异和适用情况。
第一部分：理论基础1. 光学镀膜概述：解释光学镀膜的定义和重要性，介绍其在光学元件中的各种应用。
2. 光学薄膜理论：简要说明光学镀膜是如何根据光学薄膜理论进行设计和制备的。
第二部分：主要光学镀膜方式的比较1. 全反射镀膜（AR镀膜）：介绍全反射镀膜的原理和特点，强调其提高透过率和减少反射的优势。
- 结构：详细描述全反射镀膜的结构和材料。
- 优点：列举全反射镀膜的主要优点，例如增强透过率、降低表面反射和抗反射的广谱性。
- 缺点：讨论全反射镀膜的潜在限制，如制备复杂、灵敏度较高等。
- 应用：提供全反射镀膜在哪些领域和光学元件中的应用实例。
2. 反射镀膜：探讨反射镀膜的基本原理和优点，说明适用于反射镜等光学器件的特殊需求。
- 结构：阐述反射镀膜的材料和结构设计。
- 优点：介绍反射镀膜的关键优势，例如高反射率、耐久性等。
- 缺点：讨论反射镀膜可能存在的限制，如对光谱范围的限制。
- 应用：提供反射镀膜在哪些领域和光学元件中的典型应用。
3. 滤波镀膜：说明滤波镀膜的原理和应用，强调其用于光学滤波器等特殊光学元件的重要性。
- 结构：描述滤波镀膜的材料和层序设计。
- 优点：列举滤波镀膜的主要优势，例如选择性透过、阻止无用波长等。
- 缺点：探讨滤波镀膜的可能局限，如复杂制备和性能降低。
- 应用：提供滤波镀膜在光学滤波器和其他光学应用中的实际应用案例。
第三部分：光学镀膜方式的选择和发展趋势1. 选择光学镀膜方式的因素：介绍在选择特定光学镀膜方式时应考虑的关键因素，如使用环境、预算和性能要求。
2. 光学镀膜的未来发展方向：展望光学镀膜领域的最新趋势和技术，如纳米光学镀膜和多功能光学镀膜。
薄膜光学与镀膜技术
眼镜和隐形眼镜
镀膜技术可以提高眼镜和隐形眼镜的抗反射性能，提高视觉清晰度。 镀膜技术可以增强眼镜和隐形眼镜的抗紫外线能力，保护眼睛不受紫外线伤害。 镀膜技术可以提高隐形眼镜的湿润性和舒适度，减少眼部干燥和不适感。 镀膜技术可以增强眼镜和隐形眼镜的抗污能力和清洁度，保持镜片持久清晰。
反射和透射的物理机 制：反射和透射的物 理机制与光的波动性 和干涉有关，薄膜的 厚度和折射率等因素 会影响光在薄膜中的 波前和相位，从而影 响反射和透射的光强 和光谱特性。
光学常数与薄膜性质的关系
光学常数定义： 描述光与物质相 互作用性质的物 理量
光学常数与薄膜性 质的关系：光学常 数是薄膜材料和镀 膜工艺的重要参数， 对薄膜的光学性能、 物理性能和化学性 能产生影响
未来发展方向与趋势
新型材料的应用： 探索和开发具有 优异光学性能和 稳定性的新型材 料，以满足不断 增长的技术需求。
创新镀膜技术的 研发：研究和发 展新型镀膜技术， 以提高薄膜的光 学性能和稳定性， 降低制造成本。
跨学科融合：将 薄膜光学与镀膜 技术与其他领域 （如纳米技术、 生物医学等）相 结合，开拓新的 应用领域和市场。
镀膜技术的发展趋势
纳米镀膜技术：利用纳米材料和纳米技术提高镀膜的性能和稳定性，满足高精度、高 性能的应用需求。
多层镀膜技术：通过多层叠加的方式，实现更复杂的光学和力学性能，提高产品的附 加值。
智能镀膜技术：结合人工智能和机器学习技术，实现镀膜过程的自动化和智能化，提 高生产效率和产品质量。
光学镀膜技术_文库
19
例：空气折射率是1，玻璃折射率是1.8，镀膜折射率是1.5。
光线从空气直接进入玻璃 透射率=4*1*1.8/（1+1.8） 2=91.84%;
光线从空气进入镀膜再进入玻璃透射率=【4*1*1.5/（1+1.5） 2】*【4*1.5*1.8/（1.5+1.8）2】=95.2%;
利用这种干涉现象，通过对光学零件表面薄膜的材料和厚度的 控制，人为的控制光的干涉，根据需要来实现光能的重新分配。
光学镀膜工作原理
6
光照到光学零件表面时，一部分 光发生反射，另外一部分光投射 进入光学零件。反射光的存在无 疑降低了透射光的强度，反之透 射光的存在降低了反射光的强度；
为了减少反射光或者透射光的强
作用： ➢ 增加光学系统的通透率； ➢ 减少杂散光； ➢ 提高像质；
增透➢膜增加作用距离；
18
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=(n0-n1)2/(n0+n1)2
增透膜
20
单层增透膜反射率
增透膜
21
多层窄带增透：多个膜层叠加对单个波长进行反复干涉相消以使 得反射率达到最小。
增透膜
22
多层宽带增透：多个膜层叠加对不同波长的反射光都进行干涉相 消从而达到对一个宽波段的光增透。
增透膜
23
应用：所有透过型光学系统如照相机、测距仪、潜望镜、显微 镜等各种视觉观察和测量系统；
d
膜上表面和下表面的反射光线在上表面的相
位差为1个波长，干涉相长，从而使反射光
光学镀膜基础知识PPT
Ø消偏振分光膜（单波长，宽带的NPBS)
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u滤光片
• 一般，我们把改变光束性质或颜色的膜叫做滤光膜 • 常见的有：
Ø干涉截止滤光片
• 用于分离两个波段 ，故又称二向色镜 。在分色、合色， 隔紫外、隔红外等 场合运用广泛。
• a.性能指标图 • b.应用用途： • 冷光膜、舞厅里色
彩变幻的旋转灯等
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Ø带通滤光片
• 带通滤光片 • 在光学薄膜学，1899年出现
1. 机械泵 2. 并路阀 3. 电阻规1 4. 罗茨泵 5. 预阀 6. 扩散泵 7. 低温冷阱 8. 冷阱压缩机 9. 压缩空气 10. 低阀 11. 高阀 12. 电阻规2 13. 电离规 14. 晶振探头
1.1 为什么要镀膜？
l 举个简单的例子，比如我们佩带的镀膜眼镜片。为什么 要镀膜？
Ø 减反射膜(增透膜)，为多层膜。
•
无论树脂或玻璃镜片其透光率都不能达到100%，会有部分光线被镜片的两个表
面反射回来，折射率越高的镜片反射率也越高。树脂4%、玻璃4.3%。
•
镜片的反射可使光线透过率减少并在视网膜形成干扰像而影响成像的质量，并
的法布里-玻珞干涉仪，是一 种最有意义的进展，它是干 涉带通滤光片的一种基本结 构。
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Ø金属滤光片 • 金属滤光膜的一般
特性曲线 • 示例图片：
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光学镀膜基础知识
K9，折射率大概是1.52@632.8nm，垂直入射时的R=（1-1.52）2/ （1+1.52）2 = （0.52/2.52） 2 =4.25%
T=1-4.25%=95.75%
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u反射膜
n 金属膜材料的选择原则： n 先考虑使用波段的要求 n 反射率要求 n 使用环境 n 制作成本等 n 常用有Al，Ag，Au，Pt等材料镀膜
光学镀膜基础知识
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钟福明 2014.11.5
培训内容
p 光学薄膜简单介绍 1.1为什么要镀膜； 1.2什么是光学薄膜； 1.3光学薄膜的应用； 1.4光学薄膜分类；
p 镀膜 2.1真空度； 2.2真空系统的主要结构； 2.3蒸发系统； 2.4离子源； 2.5膜厚监控系统；
比方说，平时戴的眼镜、数码相机、 各式家电用品等，皆能被称之为光学薄 膜技术应用之延伸。
倘若没有光学薄膜技术作为发展基础 ，近代光电、通讯或是雷射技术发展速 度，将无法有所进展。可以毫不夸张地 说，几乎所有的光学系统、光电系统或 光电仪器都离不开光学薄膜的应用。这 些都显示出光学薄膜技术研究发展重要 性。
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1.4 薄膜的分类
光学薄膜种类繁多，按照它们所实现性能不同可以 分为: u增透膜（又叫减反膜）AR(Anti-Reflection)
我们都知道当光线从折射率为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：
光学镀膜膜系类型 -回复
光学镀膜膜系类型-回复什么是光学镀膜？光学镀膜是指在光学元件的表面涂覆一层特定的薄膜，用于改变光的传播性质和增强特定光学性能。
薄膜的组成和结构在很大程度上决定了光学元件的反射、透射和吸收特性。
光学镀膜膜系类型主要有以下几种：单层膜系、多层膜系、分层膜系和激光镀膜膜系。
1. 单层膜系：单层膜系是指在基底上仅涂覆一层薄膜。
单层膜系通常用于增强或减弱特定波长的透射或反射。
例如，透明玻璃上涂覆一层反射膜，可使玻璃具有反射镜的作用。
单层膜系相对简单，适用于需求简单的光学元件。
2. 多层膜系：多层膜系是指在基底上涂覆多层薄膜。
多层膜系通过控制各层膜的厚度和折射率，使得光在不同层之间发生干涉，从而实现特定的光学效果。
多层膜系常用于光学滤光片、光学分束器等器件中。
多层膜系可以实现更加复杂的光学性能，如增强特定波段的透射、抑制某些波长的反射等。
3. 分层膜系：分层膜系是一种特殊的多层膜系，它由多个周期性的薄膜层组成。
每个周期包含若干分层单元，每个单元的膜厚和折射率均不同。
分层膜系能够在更宽的波段范围内实现较高的透过率和反射率。
它在激光技术、红外光学、太阳能电池等领域有着重要应用。
4. 激光镀膜膜系：激光镀膜膜系是一种特殊的多层膜系，用于提高光学元件对激光光束的透射和反射效果。
激光镀膜膜系通常由非对称的多层薄膜组成，可以选择性地增强或抑制特定波长的透射和反射，以满足激光技术的要求。
这些光学镀膜膜系类型在科学研究、工业生产和日常生活中都有广泛的应用。
它们的发展不仅提高了光学元件的光学性能，还推动了科学技术的进步。
未来，随着材料科学和光学技术的发展，我们有理由相信光学镀膜膜系类型将会越来越多样化，为人们带来更多惊喜。
光学镀膜基础知识PPT
倘若没有光学薄膜技术作为发展基础 ，近代光电、通讯或是雷射技术发展速 度，将无法有所进展。可以毫不夸张地 说，几乎所有的光学系统、光电系统或 光电仪器都离不开光学薄膜的应用。这 些都显示出光学薄膜技术研究发展重要 性。
的法布里-玻珞干涉仪，是一 种最有意义的进展，它是干 涉带通滤光片的一种基本结 构。
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Ø金属滤光片 • 金属滤光膜的一般
特性曲线 • 示例图片：
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u 我们常用的薄膜材料：
• 电介质薄膜材料：Ta2O5,SiO2,TiO2,Al2O3,MgF2,Nb2O5…… • 金属薄膜材料：
Au，Ag，Cu，Cr/Ni
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1.3 光学薄膜应用
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；
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光学薄膜的应用可以分为以下几大类： • 提高光学效率、减少杂光。如高效减反射膜、
高反射膜。 • 实现光束的调整或再分配。如分束膜、分色膜
、偏振分光膜就是根据不同需要进行能量再分 配的光学元件。 • 通过波长的选择性透过提高系统信噪比。如窄 带及带通滤光片，长波通、短波通滤光片等。 • 实现某些特定功能。如ITO透明导电膜、保护膜 等。
光学薄膜技术的分类：
•
物理气相沉淀（PVD）：俗称真空镀膜，设计物理特性间的能量
光学镀膜膜系设计
光学镀膜膜系设计光学镀膜是一种将硅、氮、氧和金属等材料通过真空蒸发、溅射或化学反应等方式沉积在光学器件表面的制造技术，以改善或增强光学器件的传输、反射、吸收或分散光线的特性。
在现代光学领域中，光学镀膜已成为一种广泛应用的技术，可用于制造各种光学器件，如分光镜、反射镜、磨镜片、滤光片等。
在设计光学镀膜膜系时，需要考虑的因素较多，包括基片类型、材料选择、厚度分配、膜层结构和沉积方法等。
下面将对这些因素进行详细说明。
1、基片类型基片是进行光学镀膜的基础，因此选择合适的基片类型对光学器件的性能与质量至关重要。
一般来说，可以选择的基片有玻璃、晶片、塑料等。
玻璃基片是光学器件最常用的基片材料，其优点是表面平整、稳定、化学惰性好，不易变形与老化。
而晶片基片则适用于高精度镜片，如石英晶体、纳米结构膜等，其优点是在某些高精度应用中具有特殊的物理和化学性质。
塑料基片则通常用于低成本的光学器件制造。
2、材料选择光学镀膜所用的材料应满足以下条件：在适当的波长下吸收低、折射率与透明度、化学惰性和而且结构稳定。
常用于光学镀膜的材料包括置换锗、锗氧化物、氧化铝、氮化硅、氧化硼等非金属元素材料，以及金属元素材料，如铬、钴、铜、铝、银、金、钛等。
在选择材料时，还需要考虑其沉积方式、化学性质、物理特性以及与基片的化学反应等因素。
3、厚度分配膜层的厚度是光学器件性能的重要因素之一。
膜层的厚度分配应考虑到所需的光学性能和机械性质之间的平衡。
通常情况下，不同波长下的光波反射和透射性能要求不同，因此膜层的厚度分配也不同。
在设计膜层厚度分配时，应还需考虑复合反射膜的加工容差。
4、膜层结构膜层结构也是光学器件性能的重要因素之一。
膜层的结构可以通过控制沉积速度、厚度、材料选择、沉积温度、气氛等参数来实现。
最常用的膜层结构包括单层、多层、反射镜、吸收体和复合反射膜。
不同的膜层结构可以产生不同的光学特性，因此，需要根据实际需求选择适当的膜层结构。
5、沉积方法在光学镀膜膜系设计中，还需要考虑沉积方法的选择。
光学镀膜工艺指导
光学镀膜设备简介
2-1-4-2镀膜机的膜厚监控仪器 被应用在镀膜机膜厚监控上的仪器有三种： 光学 监控,石英监控,时间监控 ，而我们常见的只有两种： 光学监控和石英监控。 2-1-4-2-1光学监控：直接在镀膜机内安装 一台光谱仪,直接量测监控片。当监控片某些光学 特性符合时,代表膜层厚度已经到达。镀膜机停止 镀膜,完成一层的膜层产制。当下一个膜层开始镀 制时,使用一个新的监控片。因此一台镀膜机可以 镀多少层的产品,原则上取决于监控片的容纳数量， 适用于蒸镀多层介质膜。
光学镀膜 AR coating工艺指导
熒茂科技有限公司
MILDEX Tech Inc
工程一部
工艺简介目录
1-光学镀膜原理 2-光学镀膜设备简介 3-镀膜靶材介绍 4-ARcoating 原理 5-ARcoating的设计方法
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ห้องสมุดไป่ตู้学镀膜原理
1-1光学镀膜之真空镀膜：
1-1-1真空镀膜主要指一类需要在较高真空度下进行的镀 膜，具体包括很多种类，包括真空离子蒸发，磁控溅射，MBE 分子束外延，PLD激光溅射沉积等很多种。主要有两类分成蒸 发和溅射两种。 需要镀膜的被成为基片，镀的材料被成为靶材或药材。 基片与靶材同在真空腔中。 1-1-2蒸发镀膜一般是加热靶材使表面组分以原子团或离 子形式被蒸发出来，并且沉降在基片表面，通过成膜过程（散 点－岛状结构-迷走结构-层状生长）形成薄膜。 1-1-3对于溅射类镀膜，可以简单理解为利用电子或高能 激光轰击靶材，并使表面组分以原子团或离子形式被溅射出来， 并且最终沉积在基片表面，经历成膜过程，最终形成薄膜。
光学镀膜设备简介
2-1-2-1-1电子枪加热优点和缺点 优点：经设计旋转式坩埚机制,可以蒸镀不同靶材材料的多层膜膜层。 可适当微调电子束轰击位置, 大幅提高膜层厚度的均匀性，可蒸发 高熔点的材料。 缺点：电子枪需要大量的电能消耗,因为需要使用10000~15000 伏特的电压持续数个小时,导致电子枪蒸镀系统,所耗的能量高于其 它方法。
光学镀膜简介PPT课件
線穿透或反射時的干擾 。
• 二：防霧基本原理：
• （一）加熱，使水滴不凝集；
• （二）提高疏水性使表面水不凝集；
• （三）提高親水性使表面形成水膜；
加熱防霧法
• 一：原理：加熱，使水滴不凝集。 • 二：作法： • （一）電熱法：浴室。 • （二）夾層法：窗戶、門。 • （三）夾層電熱法：雪鏡 • 三：缺點：安全、不耐久。
壹：抗反射（AR）
• 一：基本原理：干射
• （入射光與反射光相互干射而抵消）
• 二：說明：
• 三：作法：
• （一）貼膜或著色。
• （二）蒸鍍或濺鍍。
• （三）溶膠塗佈。
• 四：溶膠種類：
•
（一）反應型。
•
（二）結晶型。
空氣 反射
一次干射
SiO2 TiO2
玻璃
二次干射
作法比較
比較項目
高分子薄膜 金屬氧化物薄膜
參：AR v.s. AG
類別
AG
處 理 程 序(步 驟) 1
操 作 成 本 (%) 100
產 劃素（百萬） ≦200
品 特
清晰度要求
一般
性 背光強度 低
透光品質要求 低
反射鏡
●
應
手機
●
手機(高劃素)
用 LCD螢幕
●
CCD鏡頭
光學儀器
AGR 3
150
≦600
一般 低 低 ● ●
AR（V） 2
200
≦1,000
（micro-pore）的薄膜，使得水氣無法在 其表面形成次微米（sub-micro）級的水滴 凝集 。
親水處理的比較
類 別 界面活性劑 EVA吸水層 奈米防霧處理
薄膜光学与镀膜技术
太阳能光伏产业
太阳能光伏产业：利用镀膜技术提高光伏电池的光吸收和光电转换效率降低成本提高 生产效率。
显示产业：镀膜技术用于制造各种显示器件如液晶显示、有机电致发光显示等提高显 示效果和寿命。
光学仪器和摄影器材：镀膜技术用于制造各种光学仪器和摄影器材如望远镜、显微镜、 相机镜头等提高成像质量和透光率。
在微电子和集成电路制造中薄膜光学与镀膜技术可以用于制造光电器件、太阳能电池、 传感器等。
镀膜技术还可以用于制造高精度光学镜头和反射镜广泛应用于通信、医疗、航空航天等 领域。
环境监测和光谱分析领域
镀膜技术可用 于制造高精度 光谱仪用于环 境监测和光谱
分析。
镀膜的反射和 透射特性可以 提高光谱仪的 分辨率和灵敏
添加标题
薄膜的光学干涉效应的影响因 素：薄膜的厚度、折射率以及 入射光的波长等因素都会影响 干涉效应。
薄膜的光散射和吸收特性
薄膜的光散射特性： 薄膜表面粗糙度、 折射率差异等因素 导致光散射现象影 响光学性能。
薄膜的光吸收特性： 不同材料和厚度薄 膜对光的吸收能力 不同与薄膜的组成 和结构密切相关。
光学薄膜的基本参数
光学常数：描 述薄膜的光学 性质如折射率、 消光系数等。
厚度：薄膜的 物理厚度通常 以纳米或微米
为单位。
透射光谱：描 述薄膜透射光 谱的范围和特
性。
反射光谱：描 述薄膜反射光 谱的范围和特
性。
03 镀膜技术的发展历程
镀膜技术的起源和早期发展
镀膜技术的起源可以追溯到19世纪末期当时主要用于制造望远镜和显微镜等光学仪器。 20世纪初随着工业技术的发展镀膜技术开始应用于军事、航空航天、医疗等领域。 20世纪中期随着光学、物理和化学等学科的进步镀膜技术得到了进一步的发展和完善。 进入21世纪镀膜技术不断涌现出新的应用领域如太阳能光伏、LED照明等。
玻璃镀膜技术
玻璃镀膜技术1. 简介玻璃镀膜技术是一种将薄膜材料附着在玻璃表面的工艺。
通过这种技术，可以改变玻璃的光学性质、机械性能和化学稳定性，从而满足不同应用领域对玻璃的需求。
玻璃镀膜技术广泛应用于建筑、汽车、光学仪器等领域。
2. 玻璃镀膜的分类根据功能和应用需求的不同，玻璃镀膜可以分为以下几类：2.1 光学镀膜光学镀膜是将一层或多层透明材料（如金属、氧化物等）附着在玻璃表面，以改变光的传播和反射特性。
常见的光学镀膜包括反射镀膜、抗反射镀膜和滤光镀膜等。
反射镀膜可提高玻璃的反射率，常用于太阳能电池板；抗反射镀膜可降低玻璃表面的反射率，提高透光性，常用于光学仪器和显示屏；滤光镀膜可选择性地吸收或反射特定波长的光线。
2.2 防护镀膜防护镀膜是通过在玻璃表面形成一层保护膜，提高其耐磨损、耐酸碱和耐腐蚀性能。
常见的防护镀膜有硅氧烷涂层、钛酸盐涂层和钢化玻璃等。
硅氧烷涂层可提高玻璃表面的亲水性，使水滴迅速滑落，常用于建筑幕墙和汽车前挡风玻璃；钛酸盐涂层可增强玻璃的硬度和耐刮擦性能，常用于手机屏幕保护膜；钢化玻璃通过加热和快速冷却处理，使其具有更高的强度和耐冲击性。
2.3 功能镀膜功能镀膜是为了赋予玻璃特定的功能而进行的镀膜。
常见的功能镀膜有导电镀膜、隔热镀膜和自洁镀膜等。
导电镀膜可使玻璃具有导电性，常用于触摸屏和电子显示器；隔热镀膜可降低玻璃的热传导性能，提高建筑物的能效；自洁镀膜可使玻璃表面具有良好的自清洁性，减少污染物的附着。
3. 玻璃镀膜技术玻璃镀膜技术主要包括物理气相沉积（PVD）和化学气相沉积（CVD）两种方法。
3.1 物理气相沉积（PVD）物理气相沉积是利用高能粒子或原子束将材料从固体源中剥离，并以高速冲击到玻璃表面形成涂层。
常见的物理气相沉积方法有溅射、电子束蒸发和离子束沉积等。
这些方法可以在真空环境下进行，控制沉积速率和厚度分布。
3.2 化学气相沉积（CVD）化学气相沉积是通过将蒸发的前体气体在表面发生化学反应，使材料沉积在玻璃表面。
光学镀膜工艺指导
汇报人：XX 2024-01-23
目录
• 光学镀膜概述 • 光学镀膜材料与特性 • 光学镀膜工艺流程 • 关键设备与技术参数 • 质量控制与检测标准 • 环境保护、安全操作规范及故障排除
01
光学镀膜概述
定义与分类
定义
光学镀膜是在光学元件表面涂覆 一层或多层薄膜，以改变其光学 性能的技术。
眼镜行业
用于制造太阳镜、偏光镜、护目 镜等，以提高镜片的透光度、减 少反射和眩光。
光通信技术
用于制造光纤通信系统中的光学 元件，如光纤连接器、光分路器 等，以提高光信号的传输效率和 稳定性。
02
光学镀膜材料与特性
常用光学镀膜材料
1 2 3
氧化物材料
如二氧化硅（SiO2）、二氧化钛（TiO2）等， 具有高透过率、低吸收等特性，常用于减反射膜 和增透膜。
03
光学镀膜工艺流程
前处理与准备工作
基片清洗
确保基片表面无尘埃、油污和其他杂 质，常采用超声波清洗、化学清洗等 方法。
基片干燥
环境准备
确保镀膜室内环境洁净，控制温度、 湿度等参数，为镀膜过程提供稳定的 环境条件。
将清洗后的基片进行干燥处理，防止 水分对镀膜过程的影响。
镀膜方法介绍
物理气相沉积（PVD）
01
利用物理方法将材料从源蒸发或溅射到基片表面，形成薄膜。
常见的方法有真空蒸发、溅射镀膜等。
化学气相沉积（CVD）
02
通过化学反应在基片表面生成薄膜。这种方法可以在较低的温
度下进行，并且生成的薄膜具有优良的性能。
溶胶-凝胶法
03
将溶胶涂抹在基片表面，通过热处理等方法使其凝胶化，形成
薄膜。这种方法适用于制备多组分氧化物薄膜等。
光学镀膜机的原理
光学镀膜机的原理
1.光学镀膜机的简介
光学镀膜机是一种专门用于光学设备上镀膜的设备。
主要工作原理是通过将目标器件置于真空室内，并利用各种物理和化学反应，将金属和非金属材料喷涂在器件表面，以增加其反射、透射和抗反演性能。
2.真空腔的重要性
在光学镀膜机中，真空腔是其中最重要的部分之一。
其作用是使目标物质置于完全的真空状态下，以便在不被氧气和其他外部空气中的物质污染的情况下进行喷涂和反应。
3.材料蒸发和离子镀膜的工作原理
在光学镀膜机中，有两种主要的镀膜方式：材料蒸发和离子镀膜。
具体操作如下：
材料蒸发：
将原材料引入到真空室中，将其蒸发，并在目标器件表面形成一层均匀的涂层。
离子镀膜：
在真空室中发生离子反应，使溅射的离子落在目标器件的表面上，形成一层均匀的表面膜。
4.微晶结构和压力对镀膜的影响
光学镀膜机中的涂层具有极微小的晶体结构，这些微结构使用压力来控制，以保证其具有如此小的尺度。
此外，当涂层被压缩时，其晶体结构会变形，从而影响其透射率和反射率等特性。
5.结论
光学镀膜机是一种高科技设备，可以应用于光学器件的制造和改进。
其工作原理基于物理和化学反应，主要通过材料蒸发和离子镀膜两种方式进行涂层加工。
最终产生的微晶结构和其抗压特性等，可以直接影响光学器件的功能与性能。
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• (4) Thermal expansion (熱膨脹系數) : • 石英＜Borofloat 33＜D263＜強化玻璃＜ Soda-lime
Bohhen提供之玻璃基板與其耐溫
玻璃 Soda-Lime
新舊製程GOBO片比較
• 傳統膠合GOBO片
• 改良製成彩色GOBO 片
Bohhen製程與傳統製程比較:
項目
化學蝕刻 雷射雕刻 Bohhen
解析度
差
佳
中
透明區
佳
差
最佳
客製
差
佳
差
量產
差
差
佳
Color Mixing 色飄
費時
佳
成本(初期) 中
低
高 (版費)
成本(量產) 中
低
最低
交期(初期) 中
快
慢
多色玻璃厚度 厚,焦距不易調整 厚,焦距不易調整 玻璃薄,穿透好
(6) Anti-Reflection Filter 抗反射膜, 可見光區段高穿透, 減少反射 用於LCD 面板,液晶螢幕, 消費性電子產品…
(7) UV Transmission Filter 穿透UVA 反射可見光. 可用於日曬機,牙齒美白機, 製造舞台螢光效果
(8) UV Blocking Filter 阻隔UV, 可見光穿透良好 可用於藝廊, 博物館, 及光學儀器
(9) IR Transmission Filter 穿透IR, 可見光和紫外光完全阻隔 應用: 紅外線夜間監視器
(10) IR Cut Off Filter 反射紅外光, 可見光區段高穿透 應用: 數位照相機,CCD/CMOS攝影機, 彩色掃描機
(11) Black Chrome Coating 低反射,低穿透,遮擋強光 應用: 晶圓的mask, LCD的mask
•
品質較好，耐熱程度佳，穿透率高，
•
但 價格昂貴。
•
ex.Schott Borofloat 33
•
(Bohhen使用厚度1.10mm)
• (4) 石英玻璃（Quartz Glass）：價格昂貴，由結晶方式長出，為單 向結晶體(SiO2)
玻璃基板的比較
• 以相同厚度的玻璃基板做比較, 其特性如下:
• (1) Transmission (穿透率) : • 石英＞＞Borofloat 33＞D263＞強化玻璃＞Soda-lime • • (2) Heat resistance (耐熱度) : • 石英＞Borofloat 33＞D263＞強化玻璃＞Soda-lime
•1.確認使用光源 •2確認舞臺燈的機構
提問與溝通
謝謝各位
印刷上的３原色: CMY 例：印刷目錄 相減原理:(相同光源投射) CMY相減原理：可將濾光片重疊在一起產 生多重顏色，可用光譜辦別．只要經２ 種以上的鏡片就可有顏色的產生。 (如右圖)
光&染料的基本顏色組合
Байду номын сангаас
• C=B+G
=+
• M=B+R 光的相加性
=+
• Y=G+R
=+
• R=M+Y
=+
• G=Y+C 染料的相減性 = +
• 能量守恆
T R
A S 1＝T＋R ＋S ＋A
光學薄膜定義
• 定義:可改變光學特性 的薄膜
• 可見光範圍 400~700nm產生干涉 1/4λ薄膜厚度為 100~200nm
• 光學設計原則以1/4λ • 1/2HLHLHL1/2H
(1) Visible Light(可見光): 400~700nm: Dichroic 主要部份
5.SLOPE(斜率)
T=10% ～90% <20nm
四.玻璃基材分類
玻璃稱為過冷液體
• (1) 青板玻璃：Soda-lime：含鈉元素
• (2) 強化玻璃（採用物理強化）： 將玻璃加熱並瞬間冷卻，造成玻璃
•
內產生應力,增加玻璃強度。
(3) 白板玻璃：Borosilicate Glass：含硼元素
通過ISO 9001品質認證
領料
超音波清洗素材
鍍膜機腔體清理
真空蒸鍍 蒸鍍程式
素材置入腔體
素材上450mm夾具
量測光譜
入庫
七. Bohhen產品
(1) Bohhen 生產的Gobo/ Color Mixing Wheels 因製程的不同而具有下列優勢:
1. 黑白Gobo: a. 較好的耐熱效果 (非鋁合金or 鈦合金) b. 較高的穿透率 (同時兼顧吸收與反射)
Type : Ocean Optical Spectrometer 一秒內即可看到量測數據
設備
• 切割機台
Type : CIN-560 直刀+切圓(Dia150mm以下) 公差: +/-0.2mm
Type : CIN-250 異形切割 (兩軸) 公差:+/-0.2mm
Bohhen 標準製程
增加膜層的致密性 作用中能清潔玻璃基板, 避免 針孔產生 • 鍍膜藥材: TiO2 (高折射系數) SiO2 (低折射系數) 兩者因應力方向相反, 所以 能增加膜層的靭性
設備
• 規格檢驗 : 光譜量測儀
Type : Shimadzu UV-3101PC 可量測範圍 : 190nm ~ 3200nm
• B=M+C
=+
T-R
T-G
T-B
T-LB(CYAN)
T-M
T-Y
R+G+B =白光
互補色系 T+R=1
R+C=白光 R&C為互補光
R+G+B =白光 G+M=白光 G&M為互補光
R+G+B =白光 B+Y=白光 B&Y為互補光
※ R,G,B 的互補光剛好對應 C,M,Y
光譜與角度關係-1
(12) RGB Filter & Reflective Mirror RGB 兩者皆用於投影機系統。 使用反射型的,可在RGB達到比較高的反射率, 亦即能混出更鮮豔的 色彩。
(13) Reflective Mirror Red 使用在條碼機上。一些條碼機使用金屬膜(鋁or 金),條碼機和條碼必需很靠近, Bohhen使用介電質膜, 反射率較高,距離可以比較遠
光譜曲線=穿透率&波長的關系線
穿
透
Visible Light
率 UV energy Blue Green Red IR energy
(%) 0
400 500 600 700 (nm) (波長單位)
2. 光的三原色 & 印刷三原色
光的３原色: RGB 例：Projector 相加原理: (不同光源投射) RGB只有相加原理，無相減原理． 如將RGB的濾光片重疊，則會呈現白色現 象．舉例如下：(如右圖)
寶鎮光電股份有限公司
光學與鍍膜簡介
王蔡誠 /經理 2 0 1 1 年 6 月 15 日
光學與鍍膜簡介
1.光的特性與波段區分 2.光的三原色 & 印刷三原色 3.光學規格的訂定 4.玻璃基材分類 5.鍍膜的方式 6. Bohhen的鍍膜設備與標準製程 7. Bohhen產品介紹 8.如何選用寶鎮產品
(內部尺寸) x (高) – 內裝六大原片 – 最大原片尺寸 : Dia. 450mm – 公自轉運行 – 離子束離子助鍍 – 光學誤差 :
+/-5nm
DMC-1500-2ED-ION
鍍膜機內部結構圖
• 6大原片( Dia450mm) • 公自轉運行:
均勻度和膜質品質較好 • 兩電子鎗(E-Gun) • 離子輔助蒸鍍(IAD):
450度C
五.鍍膜的方法
(1) 液態成膜法 電鍍法 溶膠-凝膠法(Sol-Gel)
(2) 氣體成膜法: 1. 化學氣相法 2. 物理氣相法
電子鎗蒸鍍法(Electro
熱蒸鍍(Thermal
Beam Gun Evaporation)
Evaporation Deposition)
電漿濺鍍法(Plasma Sputtering Deposition)
離子束濺鍍法(Ion Beam Sputtering Deposition, IBSD)
六、會影響濾光片品質的因素：
• (1) 膜層的一致性（均勻度） • (2) 基材潔淨與平坦 • (3) 膜層堆疊（密度）不能鬆散，愈緻密愈好 • (4) 膜層設計 • (5) 附著力 • (6) 砂眼&劃傷 • (7) 鍍膜設備本身的影響
Tempered Glass Borofloat
厚度
1.10mm, 2.0mm, 3.0mm
2.0mm 3.0mm 1.10mm 2.0mm 3.30mm 3.80mm
耐溫 (Max. Heat Resistance) 150度C
250度C
450度C
Borosilicate
0.30mm 0.40mm 0.55mm
光的特性與波段區分
光的粒子性: •m=6.8868784×10-38 Kg
光的波動性: •V=299792458 m/sec • ≒3 ×10 8 m/sec
1 m ＝ 光速/ 299792458 1條 ＝ 10-5 m 1μm ＝ 10-6 m 1nm ＝ 10-9 m 1A° ＝ 10-10 m
(14) Aluminum Coating & Dielectric Mirror 可見光反射, 可用於條碼機,投影機,雷射掃描機