光学镀膜基础知识
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光学薄膜基础知识
光学薄膜材料需要适应各 种环境条件，如湿度、紫 外线等，以保证其光学性 能的稳定。
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。
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。
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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。
光学镀膜技术_文库
透射率 T=1-R=4n0n1/(n0+n1)2 增透膜
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
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
光学薄膜-基础知识
稳定性和光学性能。
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。
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。
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。
光学镀膜
2）保护银，红外区常用金、银
＞95%可见光区 ＞98%微米红外区
© 2006, ZTE Corporation. All rights reserved.
反射膜-金属反射膜
3）保护金 ：在0.65微米后的红外光区具有非常高的 反射率
＞95%0.65-2微米 ＞98%2-12微米红外光区
© 2006, ZTE Corporation. All rights reserved.
名称
应用
说明
偏振分光膜 法拉第电流传感器
利用磁光效应改变光的偏振面，当电流变
化，由于磁性变化导致光在导光棒中偏振 面的改变，从而测量电流，由于需要对光 起偏和检偏，且检偏需要分光以检测S和P 光在不同电流影响下的分光比 ，所以需要
用到偏振分光棱镜，高级的传感器用到的 偏振器实际是格兰泰勒棱镜等高偏振度， 高透过率的元件
出射光束偏转：0°±3′ （T）,90°±5′（R）
入射光入射角：0°±3°
入射光偏振态
出射光偏振态
45线偏振光 圆偏振光
自然光
部分偏振光
© 2006, ZTE Corporation. All rights reserved.
分光膜-偏振分光膜：
2）偏振分光膜： 偏振分光膜是利用光斜入射时薄膜的偏振效应制成 的。偏振分光膜可以分成棱镜型和平板型两种。棱 镜型偏振膜利用布儒斯特角入射时界面的偏振效应； 平板型偏振膜主要是利用在斜入射时由电介质反射 膜两个偏振分量的反射带带宽的不同而制成的。
分光膜-二向色分光膜和滤光膜
长波通
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分光膜-二向色分光膜和滤光膜
短波通
＞95%可见光区 ＞98%微米红外区
© 2006, ZTE Corporation. All rights reserved.
反射膜-金属反射膜
3）保护金 ：在0.65微米后的红外光区具有非常高的 反射率
＞95%0.65-2微米 ＞98%2-12微米红外光区
© 2006, ZTE Corporation. All rights reserved.
名称
应用
说明
偏振分光膜 法拉第电流传感器
利用磁光效应改变光的偏振面，当电流变
化，由于磁性变化导致光在导光棒中偏振 面的改变，从而测量电流，由于需要对光 起偏和检偏，且检偏需要分光以检测S和P 光在不同电流影响下的分光比 ，所以需要
用到偏振分光棱镜，高级的传感器用到的 偏振器实际是格兰泰勒棱镜等高偏振度， 高透过率的元件
出射光束偏转：0°±3′ （T）,90°±5′（R）
入射光入射角：0°±3°
入射光偏振态
出射光偏振态
45线偏振光 圆偏振光
自然光
部分偏振光
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分光膜-偏振分光膜：
2）偏振分光膜： 偏振分光膜是利用光斜入射时薄膜的偏振效应制成 的。偏振分光膜可以分成棱镜型和平板型两种。棱 镜型偏振膜利用布儒斯特角入射时界面的偏振效应； 平板型偏振膜主要是利用在斜入射时由电介质反射 膜两个偏振分量的反射带带宽的不同而制成的。
分光膜-二向色分光膜和滤光膜
长波通
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分光膜-二向色分光膜和滤光膜
短波通
光学镀膜基础知识PPT
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。
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。
PDF 文件使用 "pdfFactory Pro" 试用版本创建
Ø金属滤光片 • 金属滤光膜的一般
特性曲线 • 示例图片：
PDF 文件使用 "pdfFactory Pro" 试用版本创建
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；
PDF 文件使用 "pdfFactory Pro" 试用版本创建
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
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
镀膜材料基础知识
环境友好化
总结词
随着环保意识的日益增强，镀膜材料正向着环境友好化的方向发展，以减少对环境的负 面影响。
详细描述
环境友好化的镀膜材料通常采用无毒或低毒的原材料，生产过程中减少有害物质的排放 ，同时对废弃的镀膜材料进行回收再利用，以实现绿色可持续发展。
06
镀膜材料的研究现状与展望
研究现状
镀膜材料在光学、电子、机械等领域 的应用广泛，研究现状主要集中在新 型镀膜材料的开发、制备工艺优化、 性能表征等方面。
02
镀膜材料的特性
光学特性
反射特性
镀膜材料能够减少光的反射，增加光 的透射，从而有不同的 透射和反射特性，可以实现对特定光 谱范围的调控。
力学特性
硬度与耐磨性
镀膜材料通常具有较高的硬度和耐磨性，能够抵抗摩擦和磨 损。
弹性模量
镀膜材料的弹性模量决定了其对外力的响应，影响着材料的 稳定性和寿命。
环保方面，需要研究和开发无 毒、无害的环保型镀膜材料， 以降低生产过程中的环境污染 和健康危害。
THANK YOU
环境特性
耐候性
镀膜材料需具备较好的耐候性，以应对温度、湿度、紫外线等环境因素的影响 。
化学稳定性
镀膜材料应具备较好的化学稳定性，以抵抗酸、碱、盐等化学物质的侵蚀。
化学特性
化学组成
镀膜材料的化学组成决定了其与其它物质的相互作用，影响着材料的性能和应用 。
稳定性与反应性
镀膜材料的稳定性与反应性对其在特定环境中的性能表现具有重要影响。
热化学气相沉积
在较高温度下，利用气态的化学反应剂与基材表面的原子或分子发生化学反应，生成固态沉积物。
物理化学气相沉积
等离子体增强化学气相沉积
利用等离子体激发化学反应剂，使其具有更高的反应活性，加速化学反应的进行。
光学镀膜基础知识
光学镀膜基础知识
光学镀膜是一种在物体表面上形成一层薄膜，以改变光在物体表面上的反射、透射和吸收的特性的技术。
它可以提高光学元件的透光率、抗反射能力和耐刮擦性能，同时还可以改变光的颜色和光谱特性。
以下是光学镀膜的基础知识：
1. 光学镀膜类型：有透射镀膜、反射镀膜和滤光镀膜等不同类型的光学镀膜。
2. 镀膜材料：常用的镀膜材料包括金属、氧化物、硫化物和氟碳化物等。
不同的材料可以实现不同的功能，如增强透射、减少反射、调节色彩等。
3. 镀膜原理：基本的镀膜原理是利用光学干涉的现象。
通过控制镀膜材料的厚度，可以实现不同波长光的干涉效果，从而达到改变光的传输和反射性能的目的。
4. 镀膜性能评价：光学膜层的性能评价常包括透射率、反射率、满足特定光学要求的光谱特性等。
5. 常见的光学镀膜技术：包括真空蒸发、溅射镀膜、离子镀膜等不同的技术。
每种技术都有其特点和适用性，选择合适的技术可以获得高质量的光学镀膜。
6. 应用领域：光学镀膜广泛应用于光学元件、光学仪器、电子
设备、眼镜等领域。
它可以改善光学仪器的性能，提高成像和传输质量，也可以实现特定的光学效果和功能。
总之，光学镀膜是一门复杂而重要的技术，通过掌握光学镀膜的基本知识，可以更好地理解和应用光学元件。
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。
薄膜光学第四章光学镀膜工艺教学讲义
➢薄膜厚度监控技术
1）直接观测薄膜颜色变化的目视法； 一定结构的膜层对不同波长的光具有不同的透过率。白
光入射，反射光就会表现出颜色。 互补色原理：紫色黄绿，紫蓝黄，蓝橙，红蓝
绿，绿紫红。 特点：结构简单，操作方便，但精度低，受外界、人为因素 影响较大。
2）测量薄膜透过率和反射率极值法； 测量正在镀制膜层的反射率或透过率随膜层厚度增加过
教学目的和要求
了解和掌握影响光学薄膜质量的主要因素以及控制方法。
4.1 光学薄膜器件的质量要素
➢ 光学镀膜器件的光学性能 光学薄膜的光学常数：折射率和厚度。
膜层折射率误差来源、膜层厚度误差来源 膜层折射率误差来源 1）膜层的填充密度，也叫聚集密度。它是膜层的实材体积和 膜层的几何轮廓之比。 2）膜层的微观组织物理结构。即使用同样的膜层材料，采用 不同的物理气态沉积技术（PVD），得到的膜层具有不同的 晶体结构状态，具有不同的介电常数和折射率。
基片清洁的影响：残留在基片表面的污物和清洁剂将导致 1）膜层对基片的附着力差； 2）散射或吸收增大，抗激光损伤阈值低； 3）透光性能变差。
基片的表面污染来源： 1）基片表面抛光后存储时间较长，表面水渍、油斑和霉斑； 2）工作环境中的灰尘及纤维物质被零件表面吸附； 3）离子轰击时负高压电极溅射，在基片表面形成斑点； 4）真空系统油蒸汽倒流造成基片表面污染等。 提高清洁度的方法： 1）常打扫工作环境（最好建无尘车间）、经常打扫真空室； 2）对于新抛光基片表面，可用脱脂纱布蘸乙醇与乙醚混合物 进行擦洗；对于存储时间较长的基片表面，可用脱脂纱布或 棉花蘸最细的氧化铈或红粉进行更新，擦拭时要尽量均匀， 不要破坏表面面形。 3）基片表面油脂、水或其它溶剂的表面薄层，可利用离子轰 击来清洁。
DWDM光学镀膜介绍与解析
DWDM光学镀膜介绍与解析前言随着行动电话与网际网路等通信量急速增加，连接干线及都会之区间的光纤传输容量亦随之暴涨。
增加通信容量有两种方法，一种是提高变频速度的多重时间光增幅器广波域技术提升相对分割法（TDM, Time Division Multiplexing），另外一种是以单一光纤传输不同波长光信号之多波长方式（WDM, Wavelenght Division Multiplexing）。
由於地也带动着高速化与高密度波长多重化演进，换言之它所使用的Filter种类与波长亦随之多样化。
Filter镀膜基於耐环境、温度、稳定性等系统考量，通常采用离子（Ion）/等离子枪（Plasma Gun）与溅镀（Suptter）或电子束（EB，Electric Beam）等方式。
然而镀膜时有关膜厚监控（Monitor）、重复再现性、良率改善、自动化等诸多问题仍有待镀膜厂商突破。
镀膜方法电子束（EB）蒸镀方式容易形成柱状膜结构，为获高充填率（Packing Density）的膜层，通常会采用Ion照射基板方式，经Ion照射後由於离子（Ion）的能量使基板上形成活性核，同时促进核成长及核凝缩（Coalescence），进而获得高充填率的膜层。
电子束（EB）蒸镀源与离子/等离子枪（Plasma Gun）的组合又可分为离子辅助（IAD, Ion Assisted Deposition）及离子镀（IP, Ion Plating），这两种方法常用於有耐环境需求的通信元件镀膜工程。
Leybold公司的APS（Advanced ?Plasma System）为典型代表。
IAD的电子束蒸镀源与Ion产生器可个别独立控制，因此IAD方式较易找出最合适的镀膜条件。
基於EB枪需长时间操作，因此有些厂商修改Filament的尺寸与外形，用来降低电子束270°偏向时所产生的离子冲击对Filament造成的耗损。
如此一来由高周波放电所构成的离子枪，在DC放电时无法避免的Filament Suptter不纯物产生会完全消失，同时离子枪可作长时间运转。
光学镀膜工艺指导
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使其原子或分子在基材表面沉积形成薄膜。
输标02入题
真空镀膜机主要分为蒸发镀膜和溅射镀膜两种类型， 其中蒸发镀膜是最早的镀膜技术，溅射镀膜则具有更 高的沉积速率和更均匀的膜层质量。
01
03
真空镀膜机适用于各种光学薄膜的制备，如增透膜、 反射膜、滤光片、保护膜等，广泛应用于光学仪器、
照明、显示等领域。
04
电和装饰。
介质镀层材料
MgF2镀层
具有高透光性和低折射率，常 用于红外光学镜头。
SiO2镀层
具有低折射率和化学稳定性， 常用于保护和增透膜层。
TiO2镀层
具有高折射率和优异的光学性 能，常用于增透和反射膜层。
ZrO2镀层
具有高硬度、高折射率和优异 的化学稳定性，常用于硬涂层
和光学薄膜。
特殊镀层材料
包装与运输
将合格的光学元件进行包 装，确保其在运输过程中 不受损坏。
05 光学镀膜质量检测与控制
膜层厚度检测
总结词
膜层厚度是影响光学镀膜质量的关键因素，必须进行精确检 测。
详细描述
光学镀膜的厚度需控制在一定的范围内，以确保其光学性能 的稳定。常用的膜层厚度检测方法包括干涉法、椭圆偏振法 、X射线荧光法等。这些方法可以精确测量膜层的厚度，为调 整和控制镀膜工艺提供依据。
01
02
03
抗反射涂层
通过在镜头表面形成微结 构，减少反射并提高透光 率。
多层镀膜
通过多层不同材料的叠加， 实现多种光学性能的优化 组合。
光学薄膜
在光学元件表面沉积薄层 材料，实现特定光学性能 的增强或改变。
03 光学镀膜设备
光学镀膜工艺指导
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。
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。
光学镀膜基础知识_概述及解释说明
光学镀膜基础知识概述及解释说明1. 引言1.1 概述光学镀膜是一种在光学器件上应用的技术，通过在物体表面涂覆一层薄膜来改变物体对光的反射、折射和透过性质。
这项技术被广泛应用于激光器、太阳能电池、眼镜镜片等领域。
本文将介绍光学镀膜的基础知识，并解释其原理和应用。
1.2 文章结构本文分为四个部分进行论述。
首先，在引言中我们将简要概述光学镀膜技术，并介绍文章的结构。
其次，在第二部分中，我们将深入探讨光学镀膜的基础知识，包括原理介绍、材料选择和镀膜工艺流程。
接着，在第三部分中，我们将详细解释光学镀膜的相关概念和现象，包括反射和折射现象解释、光学薄膜的工作原理解析以及镀膜在光学器件中的应用解读。
最后，在结论部分中，我们将总结所述的光学镀膜基础知识，并强调其在光学领域中的重要性和应用前景，同时提出未来研究方向建议。
1.3 目的本文旨在提供关于光学镀膜的基础知识，帮助读者了解光学镀膜技术的原理、材料选择以及镀膜工艺流程。
通过解释光学现象和光学器件中的应用，我们希望读者可以更好地理解并应用光学镀膜技术。
此外，本文也将探讨该技术在未来的研究方向，并引导读者进一步深入相关领域的研究。
2. 光学镀膜基础知识：2.1 原理介绍:光学镀膜是一种通过在物体表面涂覆一层光学材料来改变其光学性质的技术。
其原理基于反射、折射和干涉等现象。
当光线从一个介质进入另一个介质时，由于两个介质的光密度不同，会发生反射和折射的过程。
利用这些现象，可以通过选择合适的材料并采用适当的工艺流程，在物体表面生成具有特定光学性能的镀膜层。
2.2 材料选择:在进行光学镀膜时，需要选取合适的材料作为镀膜层。
常用的材料包括金属、半导体和二氧化硅等。
根据需要调节器件的反射率、透过率以及波长选择性等要求，选择不同的材料组合来达到预期效果。
2.3 镀膜工艺流程:实施光学镀膜涉及多个工序，包括基片清洗、底层/高反射层沉积、保护层应用等步骤。
首先，需要对待处理的基片进行清洗，以确保表面没有杂质影响膜层的质量。
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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：
R
=
n0 n0
− +
பைடு நூலகம்
n1 n1
2 透射率T
=1−
R
其中no指入射介质的折射率，空气中no=1;
则：R=(1-n1)2/(1+n1)2
影响配戴者的外观。如镜片外观涡旋明显，照相反光，看不到配戴者的眼睛。
等等。
Ø 防紫外，射线，
•
还可以选择性地减少某些波段如紫外线、X-射线等等有害射线的透过，以减少
这些射线对眼睛的损伤，保护眼睛免受其害。
Ø 防水、防雾膜。
•
因减反射膜的技术需要，该膜分子间空隙较大，镜片表面容易藏污纳垢。
•
防水、防雾膜物质分子颗粒小、分子之间空隙小，使镜片表面更加光洁，增加
了防水、防雾、防尘等等防污染等功能。
•
。。。。。。
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眼镜镀膜
未镀膜
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有镀膜
1.2 什么是光学薄膜？
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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；
能使光学元件减少因反射而损失的光能，从而增 加透射光强度的薄膜 增透膜的作用：
n增加光学系统的通透率 n减少杂散光 n提高像质 n增加作用距离
单点AR
双点倍频AR
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宽带AR
Ø附：白片的反射或者透过的计算
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
Ø金属反射膜的选用
• 铝 Al ：最常用，紫外、可见、 红外
• 银 Ag ：反射率最高，稳定性差 • 金 Au ：红外常用，稳定 • 铂 Pt 、铑 Rh： 稳定、坚固
u 什么是光学薄膜？
• 光学薄膜是指在光学零件上沉积一层或多层的厚度薄而均匀的电 介质膜或金属膜或电介质与金属膜组合的膜堆。
• 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。
太阳镜上镀有反射膜滤除紫外波， 以保护眼睛
银反射片是一种具有高反射率光学薄 膜、反射率可达到96%以上，广泛应 用于背光显示模组、LCD背光源、彩 屏手机、LCD液晶显示器、手机、电 脑、液晶显示器及仪表、仪器领域。
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p 镀膜指标 3.1镀膜指标测试； 3.2国产机温飘；
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第一篇：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
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