薄膜光学与镀膜技术(最新课件)
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光学镀膜介绍 PPT
二、抗反射原理及应用
1. 如何提高穿透率 2. 抗反射介绍 3. 抗眩光介绍
光的特性
1. 当光线经过玻璃并不是100%穿透，玻璃两个表面都会产生反射，玻璃本身 的材质也吸收光，因此玻璃的穿透+玻璃的反射+玻璃的吸收=100%。
玻璃材质吸收0.5%
100% 入射光
91.5% 出射光
第一面玻璃反射4% 第二面玻璃反射4%
3. 抗反射产品常应用于DV、LCD、Note book、PDA及 Digital camera等3C产品表面上。
抗反射电镀靶材介绍
Nb2O5
Ta2O5
TiO2
SiO2
Al2O3
ZrO2
AR Film 与 AR Glass之比较
项目 产品
表面硬度
耐久性
光学特性 (穿透率)
成本
AR Film
3H
差
百格线
腐蚀性测试
1. 可于镀膜基材表面洒上可乐、清洁剂或人工汗液等等有侵蚀性之液体， 经过数小时后观察镀膜层表面是否有变异。
盐雾测试机
Hale Waihona Puke 湿气测试1. 将基材放置于恒温恒湿机中，可调整测试温度及相对湿度，测试后 可观察镀膜层表面是否有变异并测试耐磨性。
水滴接触角
1. 表面的亲水性可以藉由量测水滴在表面上的接触角度来衡量，接触角 度越大表示其水滴亲水性较佳。
四、光学镀膜耐久性测试
1. 耐磨性 2. 附着力 3. 腐蚀性 4. 湿度 5. 可溶性
环境耐久性测试总表
测试项目 耐磨性 附着力 腐蚀性 湿度 可溶性
依据标准 MIL-M-13508C MIL-C-48497A MIL-STD-810E MIL-C-48497A MIL-C-48497A
薄膜光学与镀膜技术
镀膜技术可以提高望远镜镜片的透光率和反射率，从而提高成像质量。 镀膜技术可以减少镜片表面的反射光，降低光斑和眩光，提高观测效果。 镀膜技术可以增加望远镜镜片的硬度和耐磨性，延长使用寿命。 镀膜技术还可以改变望远镜镜片的颜色和温度特性，进一步优化成像效果。
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。
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。
《镀膜工艺》课件
激光镀膜：利用激光照射靶材，使其表 面原子或分子溅射出来，在基材表面形 成薄膜
电子束蒸发镀膜：利用电子束加热靶材， 使其在真空环境下蒸发，在基材表面形 成薄膜
化学镀膜工艺
化学镀膜工艺简介 化学镀膜工艺的分类 化学镀膜工艺的应用领域 化学镀膜工艺的发展趋势
复合镀膜工艺
原理：通过在基材表面沉积多层不同性质的薄膜，形成复合膜层 特点：具有多种功能，如耐磨、耐腐蚀、抗反射等 应用：广泛应用于光学、电子、机械等领域 工艺流程：包括预处理、沉积、后处理等步骤
固化阶段：通过加热、光 照等方法使镀膜材料固化
检测阶段：检查镀膜层的 厚度、均匀性等性能指标
后处理阶段：对镀膜后的 工件进行清洗、抛光等处 理，提高其表面质量
后处理
清洗：去除残留 的化学物质和杂 质
干燥：去除水分， 防止腐蚀和氧化
抛光：提高表面 光洁度，改善外 观
检验：检查镀膜 质量，确保符合 标准要求
研发方向：环保、 节能、高效、多功 能
应用领域：电子、 光学、生物、医疗、 航空航天等
研发成果：新型纳 米材料、有机无机 复合材料、生物材 料等
未来展望：新材料 的研发和应用将推 动镀膜工艺的发展 ，提高产品质量和 性能，拓展应用领 域。
镀膜工艺的绿色化与可持续发展
绿色镀膜：采用 环保材料，减少 对环境的污染
镀膜工艺流程
前处理
目的：去除工件表面的油污、锈迹等杂质 步骤：清洗、除油、除锈、除氧化皮等 设备：清洗机、除油机、除锈机等 材料：清洗剂、除油剂、除锈剂等 注意事项：确保工件表面清洁，避免污染后续镀膜过程
镀膜
准备阶段：选择合适的镀 膜材料和设备
清洗阶段：去除工件表面 的油污、锈迹等
镀膜阶段：将镀膜材料均 匀地涂覆在工件表面
电子束蒸发镀膜：利用电子束加热靶材， 使其在真空环境下蒸发，在基材表面形 成薄膜
化学镀膜工艺
化学镀膜工艺简介 化学镀膜工艺的分类 化学镀膜工艺的应用领域 化学镀膜工艺的发展趋势
复合镀膜工艺
原理：通过在基材表面沉积多层不同性质的薄膜，形成复合膜层 特点：具有多种功能，如耐磨、耐腐蚀、抗反射等 应用：广泛应用于光学、电子、机械等领域 工艺流程：包括预处理、沉积、后处理等步骤
固化阶段：通过加热、光 照等方法使镀膜材料固化
检测阶段：检查镀膜层的 厚度、均匀性等性能指标
后处理阶段：对镀膜后的 工件进行清洗、抛光等处 理，提高其表面质量
后处理
清洗：去除残留 的化学物质和杂 质
干燥：去除水分， 防止腐蚀和氧化
抛光：提高表面 光洁度，改善外 观
检验：检查镀膜 质量，确保符合 标准要求
研发方向：环保、 节能、高效、多功 能
应用领域：电子、 光学、生物、医疗、 航空航天等
研发成果：新型纳 米材料、有机无机 复合材料、生物材 料等
未来展望：新材料 的研发和应用将推 动镀膜工艺的发展 ，提高产品质量和 性能，拓展应用领 域。
镀膜工艺的绿色化与可持续发展
绿色镀膜：采用 环保材料，减少 对环境的污染
镀膜工艺流程
前处理
目的：去除工件表面的油污、锈迹等杂质 步骤：清洗、除油、除锈、除氧化皮等 设备：清洗机、除油机、除锈机等 材料：清洗剂、除油剂、除锈剂等 注意事项：确保工件表面清洁，避免污染后续镀膜过程
镀膜
准备阶段：选择合适的镀 膜材料和设备
清洗阶段：去除工件表面 的油污、锈迹等
镀膜阶段：将镀膜材料均 匀地涂覆在工件表面
光学镀膜ppt课件
光学镀膜
© 2006, ZTE Corporation.
1
分类
增透膜 单层增透 多层增透 反射膜 金属反射膜 介质反射膜 分光膜 普通分光 偏振分光 消偏振分光 二相色分光膜
2
© 2006, ZTE Corporation. All rights reserved.
增透膜
单层增透膜： 理论解析 ： 若是由介质 n1垂直入射至 n2 反射率＝[ (n2 －n1) / (n1+n2) ]2 穿透率＝4n1n2 / (n1+n2)2 若是空气的折射率是 1.0 ，镀膜的折射率 nc (例如：1.5) ，玻璃的折射率 n (例如：
带通膜 带通膜
通用指标 截止区截止深度：＜0.1% 半带宽 ＜10nm
27
© 2006, ZTE Corporation. All rights reserved.
作业：
作业： 分光膜：普通分光，偏振分光，消偏振分光 滤光膜或二向色分光膜：长波通，短波通，带通 任选四个找出其应用的具体实力及说明 例子：
名称 偏振分光膜
应用 法拉第电流传感器
说明
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
7
© 2006, ZTE Corporation. All rights reserved.
增透膜 用途：
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 指标说明 ： 单层增透：对于一般玻璃反射R<1.5%@532nm，
© 2006, ZTE Corporation.
1
分类
增透膜 单层增透 多层增透 反射膜 金属反射膜 介质反射膜 分光膜 普通分光 偏振分光 消偏振分光 二相色分光膜
2
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增透膜
单层增透膜： 理论解析 ： 若是由介质 n1垂直入射至 n2 反射率＝[ (n2 －n1) / (n1+n2) ]2 穿透率＝4n1n2 / (n1+n2)2 若是空气的折射率是 1.0 ，镀膜的折射率 nc (例如：1.5) ，玻璃的折射率 n (例如：
带通膜 带通膜
通用指标 截止区截止深度：＜0.1% 半带宽 ＜10nm
27
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作业：
作业： 分光膜：普通分光，偏振分光，消偏振分光 滤光膜或二向色分光膜：长波通，短波通，带通 任选四个找出其应用的具体实力及说明 例子：
名称 偏振分光膜
应用 法拉第电流传感器
说明
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
7
© 2006, ZTE Corporation. All rights reserved.
增透膜 用途：
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 指标说明 ： 单层增透：对于一般玻璃反射R<1.5%@532nm，
光学薄膜专业技术第二章课件
常见的多层膜系统是玻璃—高折射率材料—低折射率材料—空气,简称G︱ＨL︱A系统。H层通常用二氧化锆(n=2.1）、二氧化钛（n=2.４０）和硫化锌（n=２.３2)等；L层一般用氟化镁(n=1.38)等。
1、双层λ0/４膜堆
对于单层氟化镁膜来说,冕牌玻璃的折射率是太低了。为此，我们可以在玻璃基片上先镀一层λ0/４厚的、折射率为n2的薄膜，这时对于波长λ0来说，薄膜和基片组合的系统可以用一折射率为Y=n2２/n3的假想基片来等价。
大功率激光系统要求某些元件有极低的表面反射，以避免敏感元件受到不需要的反射光的破坏。此外，宽带增透膜可以提高象质量、色平衡和作用距离，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：
在限定两层膜的厚度都是λ0/４的前提下，欲使波长λ０的反射光减至零，它们的折射率应满足如下关系:
p22公式
如果外层膜确定用折射率ｎ１为1.３8的氟化镁,则内层膜的折射率n2取决于基片材料ｎ３。见公式(２）。
上面讨论的λ0／4-λ0/4结构的V形膜只能在较窄的光谱范围内有效地减反射,因此仅适宜于工作波段窄的系统中应用。
光学薄膜技术第二章课件
———————————————————————————————— 作者：
———————————————————————————————— 日期:
ﻩ
典型膜系介绍
根据其作用可以将光学薄膜的类型简单的分为：
1、减反射膜或者叫增透膜
2、分束膜
3、反射膜
４、滤光片
5、其他特殊应用的薄膜
一.减反射膜（增透膜）
例，折射率为1．52的冕牌玻璃，每个表面的反射约为４.２%，折射率较高的火石玻璃表面的反射更为显著。
1、双层λ0/４膜堆
对于单层氟化镁膜来说,冕牌玻璃的折射率是太低了。为此，我们可以在玻璃基片上先镀一层λ0/４厚的、折射率为n2的薄膜，这时对于波长λ0来说，薄膜和基片组合的系统可以用一折射率为Y=n2２/n3的假想基片来等价。
大功率激光系统要求某些元件有极低的表面反射，以避免敏感元件受到不需要的反射光的破坏。此外，宽带增透膜可以提高象质量、色平衡和作用距离，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：
在限定两层膜的厚度都是λ0/４的前提下，欲使波长λ０的反射光减至零，它们的折射率应满足如下关系:
p22公式
如果外层膜确定用折射率ｎ１为1.３8的氟化镁,则内层膜的折射率n2取决于基片材料ｎ３。见公式(２）。
上面讨论的λ0／4-λ0/4结构的V形膜只能在较窄的光谱范围内有效地减反射,因此仅适宜于工作波段窄的系统中应用。
光学薄膜技术第二章课件
———————————————————————————————— 作者：
———————————————————————————————— 日期:
ﻩ
典型膜系介绍
根据其作用可以将光学薄膜的类型简单的分为：
1、减反射膜或者叫增透膜
2、分束膜
3、反射膜
４、滤光片
5、其他特殊应用的薄膜
一.减反射膜（增透膜）
例，折射率为1．52的冕牌玻璃，每个表面的反射约为４.２%，折射率较高的火石玻璃表面的反射更为显著。
《现代光学薄膜技术》课件
分类
按照功能和应用，光学薄膜可以 分为增透膜、反射膜、滤光膜、 干涉膜等。
光学薄膜的应用领域
显示行业
液晶显示、等离子显示、投影显示等。
照明行业
LED照明、荧光灯等。
摄影器材
镜头、滤镜等。
太阳能行业
太阳能电池等。
光学薄膜的发展历程
19世纪末
光学薄膜概念诞生，主要用于 镜头增透。
20世纪初
光学薄膜技术逐渐成熟，应用 领域扩大。
真空蒸发镀膜技术适用于各种材料，如金属、半导体、绝缘体等，可以 制备单层膜、多层膜以及复合膜。
真空蒸发镀膜的缺点是难以控制薄膜的厚度和均匀性，且不适用于制备 高熔点材料。
溅射镀膜
溅射镀膜是一种利用高能粒子轰击靶材表面，使靶材原子或分子溅射出来并沉积在基片上形 成薄膜的方法。该方法具有较高的沉积速率和较好的薄膜质量，适用于制备高质量的多层光 学薄膜。
详细描述
高温防护膜通常由耐高温材料制成，如硅、石英等，能够承受较高的温度和恶劣的环境条件。这种薄膜常用于工 业炉、高温炉、激光器等设备的光学元件保护，防止高温对光学表面的损伤和退化，保证设备的长期稳定性和可 靠性。
05
CATALOGUE
光学薄膜的未来发展
新材料的研究与应用
光学薄膜新材料
如新型高分子材料、金属氧化物、氮 化物等，具有优异的光学性能和稳定 性，能够提高光学薄膜的耐久性和功 能性。
THANKS
感谢观看
离子束沉积技术可以应用于各种材料，如金属、非金属、 半导体、绝缘体等，可以制备单层膜、多层膜以及复合膜 。
离子束沉积的缺点是设备成本较高，且需要较高的真空度 条件。
03
CATALOGUE
光学薄膜的性能参数
按照功能和应用，光学薄膜可以 分为增透膜、反射膜、滤光膜、 干涉膜等。
光学薄膜的应用领域
显示行业
液晶显示、等离子显示、投影显示等。
照明行业
LED照明、荧光灯等。
摄影器材
镜头、滤镜等。
太阳能行业
太阳能电池等。
光学薄膜的发展历程
19世纪末
光学薄膜概念诞生，主要用于 镜头增透。
20世纪初
光学薄膜技术逐渐成熟，应用 领域扩大。
真空蒸发镀膜技术适用于各种材料，如金属、半导体、绝缘体等，可以 制备单层膜、多层膜以及复合膜。
真空蒸发镀膜的缺点是难以控制薄膜的厚度和均匀性，且不适用于制备 高熔点材料。
溅射镀膜
溅射镀膜是一种利用高能粒子轰击靶材表面，使靶材原子或分子溅射出来并沉积在基片上形 成薄膜的方法。该方法具有较高的沉积速率和较好的薄膜质量，适用于制备高质量的多层光 学薄膜。
详细描述
高温防护膜通常由耐高温材料制成，如硅、石英等，能够承受较高的温度和恶劣的环境条件。这种薄膜常用于工 业炉、高温炉、激光器等设备的光学元件保护，防止高温对光学表面的损伤和退化，保证设备的长期稳定性和可 靠性。
05
CATALOGUE
光学薄膜的未来发展
新材料的研究与应用
光学薄膜新材料
如新型高分子材料、金属氧化物、氮 化物等，具有优异的光学性能和稳定 性，能够提高光学薄膜的耐久性和功 能性。
THANKS
感谢观看
离子束沉积技术可以应用于各种材料，如金属、非金属、 半导体、绝缘体等，可以制备单层膜、多层膜以及复合膜 。
离子束沉积的缺点是设备成本较高，且需要较高的真空度 条件。
03
CATALOGUE
光学薄膜的性能参数
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PPT课件
溶胶-凝胶法（Sol-Gel）
Sol-Gel是一种制备光学薄膜的新方法，具有工艺简单、成本低等优点。该方法制备的薄 膜具有纯度高、均匀性好等优点，可广泛应用于各种光学器件的制造。
在新能源和光电器件中的应用前景
太阳能光伏电池
光学薄膜在太阳能光伏电池中有着广泛的应用，如减反射膜、抗反射膜等。通过使用高性能的光学薄膜，可以提高光 伏电池的光电转换效率和稳定性。
散射类型
瑞利散射、米氏散射、拉 曼散射等。
散射强度
与波长、散射颗粒或分子 的尺寸、形状和折射率有 关。
光的吸收和反射
光的吸收
光波通过介质时，能量 被介质吸收转化为热能 或其他形式的能量的现
象。
吸收系数
表示介质对不同波长光 的吸收能力，与物质的
性质和浓度有关。
反射现象
光波在介质表面发生方 向改变的现象，可分为
光电探测器
在光电探测器中，光学薄膜可以起到保护、增强光信号的作用。高性能的光学薄膜可以提高探测器的响应速度、灵敏 度和稳定性。
激光器
在激光器中，光学薄膜可以起到调制激光输出、提高激光质量的作用。新型的光学薄膜材料和制备技术 可以推动激光器技术的发展，为新能源和光电器件的应用提供更广阔的前景。
THANKS
干涉仪测试的原理基于光的干涉现象，通过将待测薄膜放置在干涉仪中，与标准参 考膜片进行干涉，通过测量干涉图谱的变化来计算薄膜的光学常数。
分光光度计测试
分光光度计测试是一种通过测量 光的吸收光谱来分析物质的方法， 广泛应用于薄膜的光学性能测试。
分光光度计测试可以测量薄膜的 吸收光谱、反射光谱和透射光谱， 从而获得薄膜的折射率、反射率、
新型制备技术的探索
化学气相沉积（CVD）
Sol-Gel是一种制备光学薄膜的新方法，具有工艺简单、成本低等优点。该方法制备的薄 膜具有纯度高、均匀性好等优点，可广泛应用于各种光学器件的制造。
在新能源和光电器件中的应用前景
太阳能光伏电池
光学薄膜在太阳能光伏电池中有着广泛的应用，如减反射膜、抗反射膜等。通过使用高性能的光学薄膜，可以提高光 伏电池的光电转换效率和稳定性。
散射类型
瑞利散射、米氏散射、拉 曼散射等。
散射强度
与波长、散射颗粒或分子 的尺寸、形状和折射率有 关。
光的吸收和反射
光的吸收
光波通过介质时，能量 被介质吸收转化为热能 或其他形式的能量的现
象。
吸收系数
表示介质对不同波长光 的吸收能力，与物质的
性质和浓度有关。
反射现象
光波在介质表面发生方 向改变的现象，可分为
光电探测器
在光电探测器中，光学薄膜可以起到保护、增强光信号的作用。高性能的光学薄膜可以提高探测器的响应速度、灵敏 度和稳定性。
激光器
在激光器中，光学薄膜可以起到调制激光输出、提高激光质量的作用。新型的光学薄膜材料和制备技术 可以推动激光器技术的发展，为新能源和光电器件的应用提供更广阔的前景。
THANKS
干涉仪测试的原理基于光的干涉现象，通过将待测薄膜放置在干涉仪中，与标准参 考膜片进行干涉，通过测量干涉图谱的变化来计算薄膜的光学常数。
分光光度计测试
分光光度计测试是一种通过测量 光的吸收光谱来分析物质的方法， 广泛应用于薄膜的光学性能测试。
分光光度计测试可以测量薄膜的 吸收光谱、反射光谱和透射光谱， 从而获得薄膜的折射率、反射率、
新型制备技术的探索
化学气相沉积（CVD）
薄膜光学与镀膜技术ppt课件
右图为折射率为n的光学薄膜 1、2、3为反射光(R) 1’、2’、3’、为透射光(T)
光学薄膜原理
三、什么是光学薄膜？
光学薄膜就是在光学元件上或独立基板上镀上特定的膜 质来改变光波传递的特性。
Q：薄膜有什么特点？
光学薄膜由光的干涉作用达到效果
Q：那么要薄到什么程度呢？
当光在膜层中的干涉现象可被侦测到时，我们认为这层膜是薄的
双光路分光光度计
光学薄膜制作
非光学特性测量
附着力测试 • 利用黏性较强的胶带一端贴于薄膜上另一端撕拉。
应力测试 • 利用悬臂法作弯曲测试 • 利用干涉仪相位移法测量 组成成分测量 • 利用红外光谱仪观察其分子振荡吸收光谱 结构测量 • 利用穿透式电子显微镜观测纵剖面 • 用扫描式电子显微镜做隔电隔磁屏障以提高解析
光学薄膜原理
生 活 中 的 光 学 薄 膜
光学薄膜应用
光学薄膜在光学系统中的作用
提高光学效率 • 高反射镜 减少杂光 • 减反射镜
实现光束的调 • 分光镜 整或再分配 • 分色镜
通过波长的选 择性透过提高
系统信噪比
• 截止滤光片 • 带通滤光片
光学薄膜应用
高反射镜
只取反射光，尽量减少透射光
金属膜反射镜
光学薄膜应用
分光镜
中性 分光镜
双色 分光镜
偏振光 分光镜
中性分 光镜
双色分光 镜原理图 S
P 偏振分光镜 原理图
光学薄膜应用
截止滤光片
在某波段不透光而相邻的另一波段有很高的透射率的一种光学器件
长波通滤光片
短波通滤光片
实际应用：冷光镜、彩色分光膜等
Transmittance%
光学薄膜应用
带通滤光片
光学薄膜原理
三、什么是光学薄膜？
光学薄膜就是在光学元件上或独立基板上镀上特定的膜 质来改变光波传递的特性。
Q：薄膜有什么特点？
光学薄膜由光的干涉作用达到效果
Q：那么要薄到什么程度呢？
当光在膜层中的干涉现象可被侦测到时，我们认为这层膜是薄的
双光路分光光度计
光学薄膜制作
非光学特性测量
附着力测试 • 利用黏性较强的胶带一端贴于薄膜上另一端撕拉。
应力测试 • 利用悬臂法作弯曲测试 • 利用干涉仪相位移法测量 组成成分测量 • 利用红外光谱仪观察其分子振荡吸收光谱 结构测量 • 利用穿透式电子显微镜观测纵剖面 • 用扫描式电子显微镜做隔电隔磁屏障以提高解析
光学薄膜原理
生 活 中 的 光 学 薄 膜
光学薄膜应用
光学薄膜在光学系统中的作用
提高光学效率 • 高反射镜 减少杂光 • 减反射镜
实现光束的调 • 分光镜 整或再分配 • 分色镜
通过波长的选 择性透过提高
系统信噪比
• 截止滤光片 • 带通滤光片
光学薄膜应用
高反射镜
只取反射光，尽量减少透射光
金属膜反射镜
光学薄膜应用
分光镜
中性 分光镜
双色 分光镜
偏振光 分光镜
中性分 光镜
双色分光 镜原理图 S
P 偏振分光镜 原理图
光学薄膜应用
截止滤光片
在某波段不透光而相邻的另一波段有很高的透射率的一种光学器件
长波通滤光片
短波通滤光片
实际应用：冷光镜、彩色分光膜等
Transmittance%
光学薄膜应用
带通滤光片
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2020-11-19
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光学薄膜原理 二、光的现象
光波遇到有界面时会受到影响引起反射和透射现象
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右图为折射率为n的光学薄膜 1、2、3为反射光(R) 1’、2’、3’、为透射光(T)
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2020-11-19
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光学薄膜原理 三、什么是光学薄膜？ 光学薄膜就是在光学元件上或独立基板上镀上特定的膜质来改变光波传递的特性。
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2020-11-19
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光学薄膜制作
光学特性测量 利用商品化的分光光度计和光谱分析仪量出穿透率和反射率等
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双光路分光光度计
2020-11-19
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光学薄膜制作
非光学特性测量
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附着力测试
• 利用黏性较强的胶带一端贴于薄膜上另一端撕拉。
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氧化
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2020-11-19
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光学薄膜制作
磁控溅镀
特点： ➢ 利用磁场作用，提高溅镀速率 ➢提高薄膜的品质 ➢磁场会把电子偏离基板，故可以在一些较不耐温 的基板上镀膜 ➢ 可以做成连续的溅镀系统，连续工作
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2020-11-19
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光学薄膜制作 离子束溅镀 特点： ➢ 制作的薄膜密度高，散射小 ➢膜折射率稳定均匀，膜厚精准 ➢可以配合其他制镀方法，提高制镀速率 ➢ 增加了控制的自由度
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2020-11-19
应力测试
• 利用悬臂法作弯曲测试 • 利用干涉仪相位移法测量
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光学薄膜应用 带通滤光片 指某波段域内透射率很高而其两旁透射率甚低的滤光片 典型结构：Fabry-Perot型滤光片
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实际应用：光纤通讯行业，数码，投影仪等 2020-11-19
Transmittance%
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光学薄膜应用
光
学
薄
膜
的 类 型 与 符
No
号
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Q：薄膜有什么特点？ 光学薄膜由光的干涉作用达到效果 Q：那么要薄到什么程度呢？ 当光在膜层中的干涉现象可被侦测到时，我们认为这层膜是薄的
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光学薄膜原理
生
活
中 的 光 学 薄
No
膜
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光学薄膜应用 光学薄膜在光学系统中的作用
提高光学效率 减少杂光
• 高反射镜 • 减反射镜
偏振光 分光镜
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中性分光镜
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S
双色分光镜原 理图
No
P
Image 偏振分光镜原理图
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光学薄膜应用
截止滤光片
在某波段不透光而相邻的另一波段有很高的透射率的一种光学器件
长波通滤光片
短波通滤光片
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实际应用：冷光镜、彩色分光膜等
2020-11-19
Thin Film Optics and Coating Technology
2020-11-19
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应用
原理
制作
薄膜光学
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光学薄膜原理 一、什么是光？ 光是一种电磁波
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可见光波长范围760~400nm 红外光波长范围0.76~1000um 紫外光波长范围10~400nm
实现光束的调整或再分配
• 分光镜 • 分色镜
通过波长的选择性透过提高 系统信噪比
• 截止滤光片 • 带通滤光片
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光学薄膜应用 高反射镜 只取反射光，尽量减少透射光
金属膜反射镜
金属有高的反射率， 吸收值大 常用银金铝
反光镜，梳妆镜
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介电质膜高反射镜
吸收值小，有极高 的反射率
光学薄膜制作 光学膜厚监控系统
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光学薄膜制作
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2020-11-19
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光学薄膜制作
光学参数测量 ➢光度法：量测光穿透或反射自薄膜后的变化求得n\k\d 由分光光度计量出薄膜的透射率及反射率进而推算出n、k、d ➢椭圆偏振法：以偏振光经薄膜反射后量测其光振幅及相位变化求得
2020-11-19
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光学薄膜应用
光 学 薄 膜 在 投 影 机 上 的 各 种 应 用 减反膜，偏振分光
膜
减反膜，分色膜，截止带通 滤光膜
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2020-11-19
高射反膜 14
光学薄膜制作
制镀技术
气态成膜法
液态成膜法
化学气相
物理气相
沉积（CVD） 沉积（PVD）
化学或电 化学作用
高功膜应用
减反射镜
减少光学元器件表面的反射光，提高透射光 减反膜的作用
减反膜的应用
• 增加光学系 统透过率
• 减少杂散光 • 提高象质
• 日常生活中运用最 为广泛如眼镜显示 器屏幕等等
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光学薄膜应用 分光镜
中性 分光镜
双色 分光镜
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氧化物大多无法蒸镀 ➢ 蒸发速率低； ➢合金或化合物加热会导致分解。 ➢ 膜质不硬，密度不高
蒸发源材料： 钨（W,TM=3380℃） 钼（Mo,TM=2980℃） 钽（Ta,TM=2630℃）等
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光学薄膜制作 电子枪蒸镀法
特点： ➢ 比起热电阻污染少，膜品质较高； ➢ 蒸发范围广，可蒸镀熔点较高之 膜 ➢热效率高、热传导和热辐射损失小 ➢ 可以镀多层膜 ➢镀膜过程中使用不同材料需要不时调换
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光学薄膜制作 离子束助镀 特点： ➢配以蒸镀或溅镀系统，提高镀膜速率 ➢成膜纯度高，膜变得更缜密 ➢ 光谱特性稳定 ➢提高了膜层折射率的均匀性
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光学薄膜制作 镀膜厚度监控的方法
目视法
通过人眼识别
石英晶体监控法
通过石英晶体振荡器检测
光学监控法
通过整套光学系统检测处理分析
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光学薄膜制作
石英晶体监控法
特点： ➢石英晶体振荡的频率与晶体上薄膜的质量成反比 ➢是一种薄膜质量测量方法，它也被称为质量微天 平 ➢厚度显示不稳定，做精密光学薄膜数据只作参考， 只作为镀膜速率的控制
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光学薄膜制作 物理气相沉积（PVD）
热蒸发蒸镀法 电浆溅镀法 离子束溅镀法
• 热电阻加热、电子枪蒸镀、雷射蒸 镀、弧光放电等
• 平面二极溅镀、射频溅镀、磁控溅 镀等
• 蒸镀和溅镀的结合，有离子束溅镀、 离子束助镀等
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光学薄膜制作
热电阻加热
特点： ➢ 结构简单、成本低廉、操作方便； ➢ 电阻片加热温度有限，高熔点的