光学薄膜技术-0概述

Optical layers 光学薄膜的一个特点是分层结构； “膜系”、“膜堆”。
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Why thin and not thick films?
光学薄膜的光学性能集中表现为薄膜界面的分振幅多光束干涉能力。
能有效应用的干涉厚度，可称薄膜； 薄还是厚取决于波长，而不是实际厚度。
第11页 光学薄膜 —— 薄到可以产生干涉现象的膜层、膜堆或膜系——干涉薄膜。
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光学薄膜可分成两大部分，
第一部分是光学干涉薄膜
第二部分是光学波导薄膜及其相应器件
前者的特点是光横穿过薄膜而进行传播；后者 的特征是光沿着平行薄膜界面的方向在膜内传播， 对于光学薄膜，在一块基片上沉积五、六十层膜并 非罕见，涂镀工艺是比较成熟的；而对光学波导， 则膜层层数一般不多，通常仅用一层膜，其镀制工 艺仍处在发展初期。本课程讲的是第一种情况。
4. “A treatise on electricity and magnetic” was published by Maxwell in 1873.
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5. Diffusion pump made it possible for thin film process in 1930. 6. Geffeken produced the first thin film metaldielectric interference filter by PVD(1951).
光学薄膜技术
Optical thin films and Technology
西安工业大学
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主要内容：
绪论 第一章：薄膜光学特性计算基础
研究范畴及内容：
主要论述层状媒 介的光学特性。薄膜 是一薄的层状媒介， 是构成现代各种光电 器件的基础。在薄的 膜层中，光波的传输 与电子效应都与其在 块状材料中的行为不 同。本课程主要讲述 波在层状媒介中的传 播规律、膜系设计以 及薄膜的制备于检测 技术。
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主要膜系设计软件
1. Autofilm 2. TFC 3. Macleod
源自文库
4. Optilayer
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绪
★什么是光学薄膜
论
Introduction
★光学薄膜的发展历史
★光学薄膜的应用
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1. What is optical thin films
光学薄膜是指控制光束行为的薄膜。
光学薄膜技术是光学技术的一个重要分支， 它包括薄膜光学及薄膜制备技术，前者研究光 在分层媒质中的传播规律，后者研究光学薄膜 的各种制备技术。
第二章：介质膜系及其应用
第三章: 光学薄膜制备技术 第四章：光学薄膜制备工艺 第五章: 薄膜材料及其性质 第六章：光学薄膜特性测试
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本课程的内容构架
薄膜设计基本理论 光学特性计算：导纳矩阵 减反射膜 光 学 薄 膜 技 术 高反射膜 光学薄膜基本种类 截止滤光片 带通滤光片 偏振分束膜 消偏振膜 薄膜制造技术 薄膜制造工艺 薄膜材料及其性质 真空技术、薄膜沉积技术 工艺参数、实验设计、厚度监控 微观结构、常用材料 光学特性测试
在今天，光学薄膜技术已经成为现代光学技 术中不可缺少的一个重要组成部分。没有任何 一个光学系统里不使用光学薄膜。
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什么是光学薄膜？
“薄膜”——附着于“基底”、且与基底不同质的非自持性涂层。
可以用三个常用的英文来形象的解释：
Optical thin films 通常意义的光学薄膜； Optical coatings 一般来讲是指敷于光学玻璃、 塑料、晶体等基底上的薄膜；覆盖、包裹物、涂层
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3. Applications
光在通过分层媒质时，来自不同界 面的反射光、透射光在光的入射及反射 方向产生光的干涉现象，人们正是利用 这种干涉现象，通过改变材料及其厚度 等特性来人为的控制光的干涉，根据需 要来实现光能的重新分配。
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光学薄膜种类:
1.减反射膜 Antireflection coatings 2.高反射膜 High-reflectance coatings 3.中性分束膜 Neutral beam splitters 4.截止滤光片 Edge filters 5.带通滤光片 Band-pass filters 6.偏振分光膜 Polarizing beam splitters 7.相位膜 Phase coatings
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与镀膜技术密切相关的产业
镀膜眼镜 幕墙玻璃 滤光片 车灯、冷光镜、舞台灯光滤光片 光通信领域：DWDM、光纤薄膜器件
红外膜
投影显示 太阳能 ITO膜
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主要参考文献
1. H. A. Macleod, Thin-Film Optical Filters , Bristol & Philadelphia, 2001 2.麦克劳德，光学薄膜从设计到制造，2003，（讲座报告） 3.唐晋发，顾培夫，刘旭，等，现代光学薄膜技术，浙江大学出 版社, 2006 4. 唐晋发，郑权，应用薄膜光学，科学技术出版社，1986 5. 唐晋发，顾培夫，薄膜光学与技术，机械工业出版社,1989 6. 李正中，薄膜光学与镀膜技术，艺轩图书出版社 , 2001 7. 林永昌，卢维强，光学薄膜原理，国防工业出版社 ,1990 8. 顾培夫，薄膜技术，浙江大学出版社，1990 9.H.K.Pulker, Coating on Glass, Elsevier ,1984 10. 严一心，林鸿海，薄膜技术，兵器工业出版社，1994
7. The first He-Ne laser was developed in Bell Tel. Lab. In 1960,which was because of the low loss high reflectors. 8. The columnar structure of thin film was discovered in 1970 by Pearson(皮尔逊). 9. Thin film filters used for optical communication was made significant progress in around 2000.
薄膜特性测试
非光学特性测试 第3页
课程目的：
了解光学薄膜的基础理论及典型膜系，掌握简单的膜系 设计方法； 了解薄膜制备方法及相关工艺，了解常用光学薄膜的性能 指标及相关检测方法； 对有志从事薄膜领域工作的同学起到抛砖引玉的作用； 对从事其他学科研究、应用的同学起到了解光学薄膜、 应用光学薄膜、用好光学薄膜的作用。
2. Developmental History of optical thin films
1. ”Newton’s rings” was discovered in 17th century, which is called “modern thin film optics”.
2. Faunhofer had made the first AR coating by chemical method in 1817 . 3. Fresnel produced the laws of reflection and refraction in 1832.
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光学薄膜在光学系统中的作用：
提高光学效率、减少杂散光。如高效减反射薄膜、 高反射薄膜。
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，提高系统的信噪比。如窄 带或带通滤光片、长波通、短波通滤光片。 实现某些特定功能。如ITO透明导电膜、保护膜等。
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课程特点：
人类生活在周围充满光的世界里，光是一种无时无刻 都会遇到的自然现象。更重要的是：光是信息的重要载体， “有光就有膜 ”，薄膜光学是现代光学必不可少的基础技 术，它是物理光学的一个重要分支。——专项技术。 另一方面，由于光学薄膜的制备过程与真空技术、表 面物理、材料科学、等离子体技术等密切相关，所以光学 薄膜也可以称得上是一门——综合学科； 薄膜光学技术随着现代科学技术的发展而迅速发展， 特别是计算机技术给薄膜理论分析带来了巨大的方便。