薄膜光学技术-2-6
薄膜光学技术
全介质滤光片得带宽
如果两个反射膜对称,而且反射率足够高,则
F 4R12 4 (1 R12 )2 T122
2 20 sin1 T12
m
2
当层数给定时,用高折射率层作为最外层将得到最大反射率, 所以,实际上只有两种情况需要考虑、即
G/H(LH)x2L(HL)xH/A G/HLHLHLHL2LHLHLHLHLH/A
3、 全“介质多半波”型
“多半波”就是指膜系中有多个λ0/2 间隔层。 双半波型: G HL2H(LH)2L2HLH G
G LH2L(HL)3H2LHLH A 三半波型: G LHL(LHLHLHLHL)2LHL A 五半波型: G LHL(LHLHLHL)4LHLHL A 特点:
2、 全“介质单半波”型
反射膜/半波间隔层/反射膜
G/ ( HL )m [ k ( 2H ) ] ( LH )m /G G/ ( HL )m H [ k ( 2L ) ] H ( LH )m /G 特点:
a、 A, S 很小, R1 , R2 很高, ∴ T0 ~ 90%
2 0 ~ 1 500
Tmax
T122 (1 R12 )2
T122 (T12 A12 )2
1 (1 A12 / T12 )2
这说明 :反射膜得透射率愈低或吸收、散射愈大,则 峰值透射率愈低、
A+S ~ 0、5% , R ~ 98、8% , T max ~ 50% ; A+S ~ 1% , R ~ 98、8% , T max ~ 30% 、
Y12
nH2 x 1 nL2 x 1
nH2 nG
nH2 X nL2 x 1nG
光学薄膜技术答案
光学薄膜技术答案
光学薄膜技术是一种通过在材料表面上沉积一层或多层薄膜，
以改变光的传播和反射特性的技术。
以下是对光学薄膜技术的详细
解释：
1. 薄膜材料选择：光学薄膜技术使用的薄膜材料通常是具有特
定光学性质的材料，如二氧化硅（SiO2）、二氧化钛（TiO2）等。
选择合适的材料取决于所需的光学特性和应用。
2. 薄膜沉积方法：光学薄膜可以通过多种方法进行沉积，包括
物理气相沉积（PVD）、化学气相沉积（CVD）、溅射沉积等。
每种
方法都有其独特的优点和适用范围。
3. 薄膜设计和优化：在设计光学薄膜时，需要考虑所需的光学
性能，如透过率、反射率、折射率等。
通过调整薄膜的结构和厚度，可以实现特定的光学效果。
优化薄膜设计可以通过计算机模拟和实
验验证来实现。
4. 薄膜应用：光学薄膜技术在很多领域都有广泛的应用，包括
光学镜片、滤光片、反射镜、光学涂层等。
光学薄膜可以改善光学
仪器的性能，提高光学系统的效率和精确度。
5. 薄膜性能测试：对光学薄膜的性能进行测试是确保其质量和
性能的重要步骤。
常用的测试方法包括透过率测量、反射率测量、
折射率测量等。
这些测试可以通过使用专业的光学测量仪器来完成。
总而言之，光学薄膜技术是一种通过在材料表面上沉积特定薄
膜来改变光的传播和反射特性的技术。
它涉及薄膜材料选择、沉积
方法、设计和优化、应用以及性能测试等方面。
这项技术在光学领
域有着广泛的应用，并为光学仪器和系统的性能提供了重要的改进
和优化。
光学薄膜技术应用研究
光学薄膜技术应用研究光学薄膜技术，简称光学薄膜，是指通过物理蒸镀、溅射等方法，在表面上堆积一层很薄的材料薄膜，从而改变材料的光学性质。
由于其在光学元件、光电信息、化学分析等领域均有广泛的应用，因而被广泛研究和应用。
下面来详细探讨光学薄膜技术应用研究。
一、光学薄膜技术在光学元件中的应用在光学元件中，光学薄膜技术有着重要的应用。
光学薄膜可以被制成全反射镜、半反射镜、多层膜等器件。
如薄膜滤波器可以通过不同厚度和不同种类的材料堆积层次，来实现对光的滤波；光学偏振器可以通过给晶体或者玻璃薄膜施加强约束电场和强磁场，产生特殊的偏振效应，用于解决光学分离和信息存储等问题。
此外，光学薄膜技术还可以制作可变光学器件，如光学分束器和反射率可变的反射镜。
二、光学薄膜技术在光电信息中的应用光学薄膜技术在光电信息方面也有一定的应用。
如宽带光学反射镜在光电信息单位中得到广泛的应用，其主要作用是减少传输损耗和增加串行通信容量。
又如，光导纤维附着有光学薄膜具有非常高的折射率，能够在光纤送信的过程中实现光信号的反射和传输，保证了光纤通信质量良好。
三、光学薄膜技术在化学分析中的应用光学薄膜技术在化学分析方面也有着广泛的应用。
如利用存在非常敏锐的气体传感器阵列实现对污染气体进行监测，保证环境卫生。
其实现的核心是对特定气体进行自注意的区分，这就需要光学薄膜来实现。
四、光学薄膜技术在光色变材料中的应用光学薄膜技术在光色变材料中也被广泛应用，由于光学薄膜具有一定的变色性质，因此可以利用它实现某些光学传感器元件对于光线的照射产生变化，由此实现对光信号的控制（如液晶屏幕）。
此外，光学薄膜加工技术还可以实现大规模生产，由此实现对光学元件的流水线制造，使得光学信息的处理速度更具优势。
在以上几个领域中，光学薄膜技术的应用影响了整个领域的发展，并形成了多种相关的光学设备。
不过，随着时代的变迁和技术的不断发展，光学薄膜技术与其对应的应用，也需不断革新升级，从而达到更高层次的状态。
薄膜光学技术-2-1第2章 光学薄膜膜系设计及其应用
很难实现零反
射。
b. V形减反射效
果，只能在某
个孤立波长点
实现最小反射，
0 50n0m,设计波长，中心 参波 考长 波， 长 色中性差；
8
2.1.2 双层减反射膜
目的: 克服单层膜存在的两个问题.
1. 双层 0 4 膜堆
分析:
由单层0
4 增透膜的反射率计算公式
R n 0 Y 2n 0 Y 2
20
C 替代层技术 等效定律
任意一个周期性对称膜系都存在一个 单层膜与之等效。
等效折射率就是基本周期的等效折射 率；等效相位厚度等于基本周期的等 效相位厚度的周期数倍。
T 0 1 1 R 1R 1 2R 2,
4 R F 1 R 2,R R 1 R 2
n2=2.05
n3=1.71 ns=1.52
R1 R2
1 2 2 2 n 2 d 2 1 2 2 2 4 0 1 2 2 2 0
R1min
2.051.382 2.051.382
G/2HL/A
缺点： 明显的反 射峰（中 心波长）
13
2.1.3 多层减反射薄膜的设计
目的：实现更宽波段更低的剩余反射率。
多层膜的基础是三
层增透膜堆
。
更多层GM 的2增H透L膜A堆大多
是以此三层增透膜堆为
雏形改良发展而成。
GM2HLA
母膜系
14
n0=1
n1=1.38
T T 01 F si2 n
层膜都低。
18
2. GM2HLA的调优方法
——各层膜参数对膜系总体性能的影响规律: a. 改变(N2 d2)，可使T移到不同的波长； b. 改变N1 、 N3 、 d1 、 d3 、中任何一个，可 改变减反射带宽（波段宽度）和T-λ曲线波形。
显微学中的光学薄膜技术
显微学中的光学薄膜技术在现代工业、科学和医学研究中，显微学是一项重要的技术。
显微学可以让我们观察和研究由于尺寸太小而肉眼无法观测的事物，如细胞、细菌和化合物等。
然而，显微学的技术并不止于此，其中一个基础性的技术就是光学薄膜技术。
这种技术在显微学中广泛应用，在许多不同领域的研究和实验室应用中，光学薄膜技术都是至关重要的。
什么是光学薄膜？先来介绍一下什么是光学薄膜。
光学薄膜是一种厚度在“几纳米到几百纳米”范围内的表面薄膜，它具有特殊的光学性质和电学性质。
当光从一种介质（如空气）照射到另一种介质（如金属），由于两种介质密度不同，光线会产生反射和折射的现象。
通过控制不同材料的厚度和层数，光学薄膜可以被制作出来，从而产生所期望的光学性质和电学性质。
光学薄膜技术在显微学中的应用光学薄膜技术在显微学中的应用广泛，可以说是不可或缺的。
在相位对比显微镜中，光学薄膜被用于抵消样本与不透明基质之间的光学差异，从而提高图像质量和清晰度。
在荧光显微镜中，荧光分子被用来染色标记，以突出显示细胞和组织中的细节结构。
通过将荧光分子吸附到光学薄膜上，可以增强荧光信号并提高探测灵敏度。
此外，光学薄膜技术还被用于制作显微镜的组件。
在透射电子显微镜中，聚焦透镜和电子透镜都是通过制作光学薄膜而制成的。
这种技术还被用于制造反射防护镜，用于保护眼睛不受激光或其他高能光源的损伤。
光学薄膜的制备方式光学薄膜的制备方式主要包括物理蒸发、磁控溅射和化学气相沉积等方法。
这些制备方法在不同的应用环境下有着不同的优缺点。
物理蒸发是一种简单的方法，适用于制造非常薄的金属薄膜。
然而，其缺点是容易产生污染和缺口，这会影响薄膜的质量和性能。
磁控溅射是一种高性能的方法，可以制造非常均匀和纯净的薄膜。
这种方法可以制造出多层和复合薄膜，适用于制造一些对光学性能有精准要求的元件。
然而，磁控溅射设备和研发成本都比较高，同时也需要非常高的真空度，这增加了成本和操作难度。
化学气相沉积是一种成本相对较低的方法，可以制造均匀和纯净的薄膜。
光学薄膜技术
光学薄膜技术
光学薄膜技术是一种广泛应用于科研、工业、医疗、航空、航天、国防等多个领域的技术，它主要涉及成像光学系统应用和非成像光学系统应用两个方面，可以实现光谱选择、光能量增强以及色差均衡等。
随着应用领域的不断拓展，光学薄膜技术已经发展成为一门独立的专业技术。
在成像光学系统应用方面，各种空间相机、光谱仪、望远镜等的不断开发和应用为光学薄膜技术的发展拓展出了更加广阔的应用领域，如红外光学薄膜在卫星遥感、导航等方面的应用，窄带超窄带滤光片在新一代空间光学遥感仪中的应用等。
非成像光学系统应用则主要实现光谱选择、光能量增强以及色差均衡等。
例如，光谱选择可以用于卫星遥感、国土资源探测、海洋探测等领域；光能量增强可以用于提高照明、显示等领域的光效；色差均衡可以用于改善视觉效果、提高颜色质量等。
随着空间技术的不断发展，对地观测与空间探测等遥感探测技术成为空间技术的主要发展方向，主要包括气象观测、国土资源探测、海洋探测等。
这些领域的应用对光学薄膜的影响逐渐得到了重视和研究，已发展出了空间光学薄膜技术。
总之，光学薄膜技术是一种古老而又新型的光学技术，它有着广泛的应用前景和不断拓展的应用领域，同时也有着不断深入的研究和发展。
光学薄膜制备技术与应用探究
光学薄膜制备技术与应用探究随着科技的发展，光学在现代工业、生物医学、通信、信息处理等领域的应用越来越广泛，而光学薄膜作为光学器件生产制造的重要材料，对于提高器件的性能和降低成本十分关键。
本文将重点探究光学薄膜制备技术和应用。
一、光学薄膜制备技术1.溅射法溅射法是目前最为成熟的光学薄膜制备方法之一。
它利用离子束或电子束轰击靶材，靶材表面的原子或分子被抛出，形成高能离子和原子束，然后被沉积在基底表面成为薄膜。
溅射法具有较高的原子利用率和较均匀的沉积厚度分布，广泛应用于制备多种光学薄膜，如金属膜、氧化物薄膜、氮化物薄膜等。
2.化学气相沉积法化学气相沉积法是一种利用化学反应在气相中生成沉积物的方法。
它可以在特定条件下使气相中的化学物质分子分解，并在基底表面形成薄膜。
化学气相沉积法具有高沉积速率和广泛的沉积物种类，可制备不同性质、不同组成的光学薄膜。
3.离子束共沉积法离子束共沉积法是在离子束轰击靶材的同时，向靶材表面注入气体分子，通过化学反应在基底表面生成薄膜。
离子束共沉积法可以制备纯度高、致密度大的光学薄膜。
4.离子束抛光法离子束抛光法是通过利用离子束对物体表面进行抛光，去除表面缺陷，提高基底表面的光学质量，然后在抛光后的基底表面沉积光学薄膜。
离子束抛光法可制备高质量、高精度的光学器件。
二、光学薄膜应用案例光学薄膜在现代工业、生物医学、通信、信息处理等领域得到广泛应用，以下列举几个典型的应用案例。
1.光学薄膜在激光器中的应用激光器是一种利用光的放大效应产生一束高亮度、高密集度、高能量的光源，广泛用于医学、工业、军事等领域。
光学薄膜在激光器中起着关键作用，它可以用来增强激光器的输出功率、提高工作效率、保护光学元件表面。
2.光学薄膜在光电子器件中的应用光电子器件是一种能够将光信号转换为电信号或者将电信号转换为光信号的器件，广泛应用于通信、计算机、医疗等领域。
光学薄膜是光电子器件中的关键元件之一，如激光器、电视机中的观看窗口、摄像机中的多层反射镜片等。
现代光学薄膜技术pdf
现代光学薄膜技术pdf
现代光学薄膜技术是指利用薄膜材料和相关工艺制备具有特定光学性能的薄膜结构，以满足不同应用领域对光学特性的要求。
它在光学元件制造、光学涂层、光学器件等领域具有广泛应用。
光学薄膜技术主要包括以下几个方面：
1.薄膜材料选择：根据不同的光学要求，选择合适的材料作为薄膜的基底或涂层材料。
常用的薄膜材料包括金属、氧化物、氟化物、硅等。
2.薄膜设计：通过光学薄膜设计软件进行光学薄膜的设计，确定所需的反射、透射、吸收等光学性能。
设计时需要考虑波长范围、入射角度、偏振状态等因素。
3.薄膜制备：常用的薄膜制备技术包括物理气相沉积（PVD）、化学气相沉积（CVD）、溅射、离子束沉积等。
这些技术可用于在基底表面沉积薄膜材料，形成所需的光学性能。
4.薄膜性能测试：对制备好的光学薄膜进行性能测试，包括反射率、透过率、吸收率、膜层厚度等参数的测量。
常用的测试方法有分光反射光谱法、椭偏仪法等。
现代光学薄膜技术广泛应用于光学镜片、滤光片、
透镜、激光器、光纤通信等领域。
它可以改变光的传播和相互作用方式，实现对光的控制和调节，提高光学元件的性能和功能，满足不同应用的需求。
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
薄膜光学技术_第02章 06+07 偏振分光膜和消偏振薄膜
全介质规则膜系在光学薄膜器件中的重要性
1）反射镜、激光谐振腔 ( LH )S
2）中性分束镜 G/ (HL) 8 /G、 G/2LHLHL/A
3）截止滤光片 4）带通滤光片
H 2
L
H 2
S
、
L 2
H
L 2
S
2 L 2 H 2 Lm 3 3 3
3
（2）(LH)9 stack
λmax 00 550nm
Rmax 0.9994
Rs-max 0.9994
Rp-max 0.9994
Δλs 480-650
Δλp 480-650
300 530nm 0.9992 0.9997 0.9987 440-630 460-620
500 510nm 0.9984 0.9999 0.9969 430-620 450-590
所谓消偏振就是使光学导纳的偏振分离量ΔY=1。 应当注意的是：一个完整的消偏振设计，既需要对
膜系进行，也需要对入射介质和基底介质进行。
16
2.7.2 宽波段消偏振
1.“金属-介质”组合膜系 例：G/H metal H/G 其中 metal —— Ag
Rp Rs
G| 1.18H Ag(19.2nm) 0.82L 0.02M|A
1. 例如:nH=2.35,nL=1.35, ns=1.52，根据上式计算棱镜 应有的角度θs=50.5° 2.例如:nH=2.35,nL=1.35 ,θs=45° ,则，ns=1.66。
8
中心波长处的反射率为：
R
ηs
ηs
ηH2 ηH2
光学薄膜技术
a.金属膜：主要是作为反射镜和半反射镜用。在各种平面或曲面反射镜，或各式稜镜等，都可依所需镀上Al、Ag、Au、Cu等 各种不同的材料。不同的材料在光谱上有不同的特性。AI的反射率在紫外光、可见光、近红外光有良好的反射率，是镀反射镜最常使用的材料之一。Ag膜在可见光和近红外光部份的反射率比AI膜更高，但因其易氧化而失去光泽，只能短暂的维持高反射率，所以只能用在内层反射用，或另加保护膜。
应用及市场前景:
光电信息产业中最有发展前景的通讯、显示和存储三大类产品都离不开光学薄膜，如投影机、背投影电视机、数码照相机、摄像机、DVD，以及光通讯中的DWDM、GFF滤光片等，光学薄膜的性能在很大程度上决定了这些产品的最终性能。光学薄膜正在突破传统的范畴，越来越广泛地渗透到从空间探测器、集成电路、生物芯片、激光器件、液晶显示到集成光学等各学科领域中，对科学技术的进步和全球经济的发展都起着重要的作用，研究光学薄膜物理特性及其技术已构成现代科技的一个分支——薄膜光学。光学薄膜技术水平已成为衡量一个国家光电信息等高新技术产用光波干涉原理，在镜片的表面镀上一层薄膜，厚度为1/4 波长的光学厚度，使光线不再只被玻璃—空气界面反射，而是空气—薄膜、薄膜—玻璃二个界面反射，因此产生干涉现象，可使反射光减少。若镀二层的抗反射膜，使反射率更低，但是镀一层或二层都有缺点：低反射率的波带不移宽，不能在可见光范围都达到低反射率。1961年Cox、Hass和 Thelen三位首先发表以1/4一1/2一1/4波长光学厚度作三层抗反射膜可以得到宽波带低反射率的抗反射膜。多层抗反射膜除了宽波带的，也可做到窄波带的。也就是针对其一波长如氨氟雷射632.8nm波长，要求极高的透射，可使63Z.8nm这一波长透射率高达99.8%以上，用之於雷射仪器。但若需要对某一波长的光线有看极高的反射率需要用高低不同折射系数的材料反覆蒸镀数十层才可达到此效果。
薄膜物理与技术-6 现代薄膜分析方法
照相室（底片） 或数字暗室
6 现代薄膜分析方法
6.2 薄膜形貌/结构 （3）透射电子显微镜 (Transmission Electron Microscopy)
一、测量原理：
1、把经加速和聚集的电子束投射到非常薄的样品上，电子在 穿过样品的同时与样品原子碰撞而改变方向，从而产生立 体角散射； 2、散射角的大小与样品的密度、厚度相关，因此可形成明暗 不同的影像； 3、通常：TEM的分辨率达 0.1~0.2 nm； 放大倍数为 n×104~n×106倍。
6 现代薄膜分析方法
6.2 薄膜形貌/结构 （1）X射线衍射法（X－Ray Diffraction，XRD）
转晶法测得花状金纳米颗粒XRD谱
6 现代薄膜分析方法
6.2 薄膜形貌/结构 （1）X射线衍射法（X－Ray Diffraction，XRD）
应用P170：
定性相分析 定量相分析 测定结晶度 测定宏观应力
测定晶粒大小 确定晶体点阵参数 测定薄膜厚度
6 现代薄膜分析方法
6.2 薄膜形貌/结构 电子束的作用区域及主要成像粒子：
1、电子束入射到样品表面后，会与表面层的原 子发生各种交互作用， 其作用区域大致为一个梨形区域，深度约 1m； 2、该区域在电子束照射下可实现成像和波谱分 析的主要激发粒子是： （1）最表层 (10Å)：俄歇电子； （2）浅层 (50~500Å)：二次电子； （3）梨形区上部：背散射电子； （4）梨形区下部：特征X射线。
6 现代薄膜分析方法
6.2 薄膜形貌/结构 （1）X射线衍射法（X－Ray Diffraction，XRD）
X射线的发现：1895年，伦琴对阴极射线的研究过程中发现 了一种穿透能力很强的射线 ——X射线（伦琴射线）
光学薄膜技术-02光学特性-2
E0 E11, E0 E11 E0 E0 E0 E11 E11 E11
H 0
H
0
H
0
H11
H11
H11
于是，可得：k0
E0
k0
(E11
E11 )
H 0 (H11 1(k0 E11) 1(k0 E11) 1(k0 E11 k0 E11)
（2）在界面1，2的内侧，不同纵坐标、相同横坐标的两点，只要改变波的位相因子，
等效介质的等效光学导纳
写成矩 k 0 H 0 E 0 阵 e 1 e i i形 1 e e i i 式 k k 0 0 E E 1 1 ： 2 2
（3）同理，根据E和H的 切向 分量 在界2面两 侧连续可写 出在界2面 上：
E12 E12 E2 k0 (E12 E12) k0 E12 k0 E12 k0 E2
E
'
2
E0 ,将其带入上式可得：
H0
Y (k0 E0 )；
将H
2和H
0带入（4）的矩阵
k
0
H
E0
0
cos
i1 sin
1
1
i sin 1 cos1
1
k
0
H
E2
2
，即可得
Y
k0 E0 (k0 E0
)
cos1
i1 sin 1
i 1
s
in
1
cos1
k0 E2 2 (k0 E2
就可确定它们在同一瞬时的状况。正向行进的波的位相因子应乘以exp(i 1 ),而负
向行进的波的位相因子应乘以exp(i 1 )，其中
2
n1d1
c os1。
薄膜光学技术_第02章 02 高反射膜
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
薄膜光学PPT课件
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）
光学薄膜技术在光学仪器及电子器件中的应用
光学薄膜技术在光学仪器及电子器件中的应用光学薄膜技术是一种通过在材料表面沉积极薄的多层膜来改变材料的光学性质的技术。
它常被应用于多种领域，例如光学仪器、电子器件和太阳能电池板等领域。
在本文中，我们将重点探讨光学薄膜技术在光学仪器及电子器件中的应用。
一、光学薄膜技术在光学仪器中的应用1. 镀膜镜片光学仪器如望远镜、显微镜、摄影机、激光器等都需要使用镀膜镜片。
这些镜片通过在玻璃表面沉积一层或多层的薄膜来改变其反射和透射性质。
例如，将镜片上面的薄膜设置为防反射膜，可以减少光的反射，使图像更加清晰。
2. 光学滤波器光学滤波器是一种通过选择性地传透或反射不同波长的光线来改变图像颜色和亮度的装置。
利用光学薄膜技术可以制备出各种类型的滤波器，例如彩色滤镜、中性密度滤镜等。
3. 光学透镜光学透镜是一种通过折射和反射光线来聚焦或分散光线的装置。
光学薄膜技术可以用于制备具有特殊折射率和色散性质的薄膜透镜。
这些透镜可以被应用于一些非常精密的光学器件中，例如激光束成型器。
二、光学薄膜技术在电子器件中的应用1. 太阳能电池板光学薄膜技术可以用于制备太阳能电池板中的反射层和透明电极。
反射层可以将太阳光反射回电池板，提高电池板的发电效率。
透明电极则可用于收集光能，使其能够被电池板利用。
2. 显示器液晶显示器和有机发光二极管（OLED）显示器需要使用多层薄膜制成的透明电极。
这些透明电极为显示器提供能量和信号，并且需要具备高透过率和电导率。
3. 激光二极管激光二极管通过在pn结构中注入电子和空穴实现电流注入来产生激光。
在激光二极管中，金属膜的反射率很高，会导致很大的反射损失。
因此，将多层薄膜沉积在金属层上，可以减小反射损失，提高激光二极管的效率。
总结光学薄膜技术的应用非常广泛，尤其是在光学仪器和电子器件中。
通过利用光学薄膜技术，可以制备出各种具有特殊性质的薄膜，以实现不同的光学功能。
未来，光学薄膜技术将会继续得到广泛的应用，并且在不断推动着科学技术的发展。
光学薄膜技术
光学薄膜技术光学薄膜技术是一种在光学领域中广泛应用的技术，通过在材料表面上沉积一层或多层薄膜，可以改变光的传播特性。
本文将介绍光学薄膜技术的基本原理、应用领域以及未来发展趋势。
一、基本原理光学薄膜技术基于薄膜的干涉效应、散射效应和吸收效应，通过合理设计和控制薄膜的厚度和折射率，实现对光的反射、透过和干涉等特性的调控。
具体来说，当光通过薄膜时，会发生反射、透射和折射等现象，而这些现象可以通过选择合适的材料和设计薄膜的厚度来优化。
通过合理设计薄膜的结构，可以实现光的增透、减反射、滤波等功能。
二、应用领域1. 光学镀膜光学镀膜是光学薄膜技术的重要应用之一，广泛应用于光学元件、光学仪器和光学器件等领域。
通过对透明基片进行镀膜，可以增强光学元件的反射或透过特性，提高光学成像和传输的效率。
常见的光学镀膜包括透明导电膜、反射镜和滤光膜等。
2. 光学涂层光学涂层是指将光学薄膜应用于材料表面的一种方法。
光学涂层可以增强材料的耐磨性、耐腐蚀性和光学性能，使其具备特定的光学特性和功能。
光学涂层广泛应用于光学镜片、摄像头、眼镜镜片等光学元件的加工中，可以提高透过率、增强显色效果等。
3. 光学传感器光学薄膜技术在传感器领域也具有重要应用。
通过在传感器表面沉积特定的光学薄膜，可以实现对特定波长或特定物质的敏感检测。
光学传感器广泛应用于环境监测、生物医学、光通信等领域，为相关行业提供精准的光学检测和测量手段。
4. 光学反射膜光学反射膜是光学薄膜技术的一种重要应用形式。
通过利用反射膜的高反射率和优良的保护特性，可以实现对光学元件的保护和增强。
光学反射膜广泛应用于激光器、太阳能电池板、显示屏等领域，可以提高设备的稳定性和使用寿命。
三、未来发展趋势光学薄膜技术在当今科技发展中的地位不容忽视，随着科学技术的不断进步，其应用领域和技术性能将会不断拓展和提升。
未来，光学薄膜技术可能呈现以下发展趋势：1. 纳米光学薄膜技术：随着纳米科学和纳米技术的快速发展，纳米级光学薄膜技术将会成为未来的发展方向。
光学薄膜技术课程简介
光学薄膜技术课程简介《光学薄膜技术》课程简介《光学薄膜技术》作为光学专业的技术专业课,系统地介绍薄膜光学的基本理论和器件设计的基本方法,介绍光学薄膜的新设计方法、新器件设计、新工艺技术、制造工艺,介绍光学薄膜的相关材料及其性质,介绍光学薄膜的特性测试方法等。
本《光学薄膜技术》课程将讲授六章,第一章就是薄膜光学特性排序基础,第二章了解介质膜系则及其应用领域,第三章了解薄膜生产技术,第四章了解光学薄膜生产工艺,第五章了解薄膜材料及其性质,第六章了解光学薄膜特性测试与分析。
课程目录第一章薄膜光学特性排序基础1.1单一界面的反射率和透射率1.2单层介质膜的反射率1.3多层介质膜的反射率和透射率1.4金属薄膜的光学特性1.5光学零件的反射率和透射率第二章介质膜系则及其应用领域2.1减反射膜2.2低散射膜2.3中性分束膜2.4截至滤光片2.5带通滤光片2.6偏振分束膜2.7消偏振膜系第三章薄膜制造技术3.1光学真空镀膜机3.2真空与物理汽相沉积3.3真空获得与检测3.4热蒸发3.5溅射3.6离子镀3.7离子辅助镀第四章光学薄膜生产工艺4.1光学薄膜器件的质量要素4.2影响膜层质量的工艺要素4.3赢得准确厚度的方法4.4赢得光滑膜层的方法第五章薄膜材料及其性质5.1薄膜的微观结构与性质5.2常用光学薄膜材料第六章光学薄膜特性测试与分析6.1光学薄膜特性的检测标准6.2薄膜透射率、反射率的测量6.3薄膜光学常数和厚度的测量6.4薄膜吸收和散射的测量6.5薄膜激光损伤阈值的测量6.6薄膜非光学特性的检测参考书1.卢挺进,刘卫国。
《光学薄膜技术》,西北工业大学出版社,2021.10;2.卢挺进。
《光学薄膜技术》,电子工业出版社,2021.7;3.唐晋发,顾培夫,刘旭,李海峰。
《现代光学薄膜技术》,浙江大学出版社,2021.3。
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5
偏振分光棱镜的结构就是在胶合面镀制HL多层膜。
6
棱镜偏振分光镜的设计：
根据布儒斯特角条件和折射定律确定膜层材料、光 线入射角和棱镜材料。
① tgH nL nH , nH sinH nLsinL =nG sinG
②实现偏振分光的条件：
③对于确定θ0和n，Δn随入射介质n0增大而增大，偏振分离也越大； 因此，①消偏振只能对膜层与周围介质组合、或多层膜系来实现；
②封闭在胶合棱镜中膜层的偏振效应更严重。
15
2.7.1 单波长消偏振
由于①多层膜系的偏振效应来源于光学导纳的偏振分离，
②多层膜系的光学导纳是膜层厚度的复函数， ③多层膜系的光学导纳色散非常严重，所以多层膜系
平板偏振分光镜是基于薄膜材料的P-偏振和S-偏 振的有效折射率不相等这一条件设计的，P-偏振光 的高透射率是通过干涉效应实现的．因此它们的工作 波段比较窄，优点是选择基片和薄膜材料有较大的灵 活性．
这种干涉型偏振镜的基本结构是长波通滤光片
G（0.5HL0.5H）SA。
当然，干涉型偏振分光镜也可以采用用胶合棱镜。
课堂论题十
全介质规则膜系在光学薄膜器件中的重要性
1）反射镜、激光谐振腔 ( LH )S
2）中性分束镜 G/ (HL) 8 /G、 G/2LHLHL/A
3）截止滤光片 4）带通滤光片
H 2
L
H 2
S
、
L 2
H
L 2
S
2
L
2
H
2
L
m
3 3 3
G/(HL)m2H(LH)m/A
G /（HL）m2H(LH)2mL2H（LH ）m /G
nG sinG
nHnL
n
2 H
+n
2 L
12
7
立方棱镜偏振分光镜的设计方法有两种：
在给定nH和nL的情况下，就可以确定出膜层内的折射角θH和θL，
1. 选定棱镜的折射率ns，根据上式计算棱镜应有的角 度θs; 2.选定棱镜的角度(θs=45°)，然后计算棱镜应有的折 射率。
1. 例如:nH=2.35,nL=1.35, ns=1.52，根据上式计算棱镜 应有的角度θs=50.5° 2.例如:nH=2.35,nL=1.35 ,θs=45° ,则，ns=1.66。
13
14
2.7 消偏振膜系
在许多光学系统中，偏振效应将带来偏振像差。 因此，消除偏振效应在许多光学系统中是必须的。
产生偏振效应的原因是有效光学导纳的分离。
定义s和p偏振分量有效导纳的偏振分离量为：
n p n cos
1
1
1
n2 0
sin2 0
s ncos cos2
n2
显然： ①对独立的单层膜来说，Δn永远大于1，单层膜不可能消偏振； ②对分确离定越的小n0；和n，Δn随入射角θ0的减小而降低，即入射角越小，偏振
Rs-max 0.9994
Rp-max 0.9994
Δλs 480-650
Δλp 480-650
300 530nm 0.9992 0.9997 0.9987 440-630 460-620
500 510nm 0.9984 0.9999 0.9969 430-620 450-590
600 500nm 0.9930 0.9999 0.9864 390-600 430-550
2.7.2 宽波段消偏振
1.“金属-介质”组合膜系 例：G/H metal H/G 其中 metal —— Ag
Rp Rs
G| 1.18H Ag(19.2nm) 0.82L 0.02M|A
H:ZnS, L:MgF2, M:Al2O3 G:K9
17
2.7.2 宽波段消偏振
2. 受抑全反射棱镜
如图示，位于棱镜胶合面的单层介质膜，当折射率满
A/LHLH760LHLHLHLH760LHLHLHLH760LHLHL/A
中心波长的意义； 间隔层厚度的意义；间隔层 个数的意义；膜层数的意义。
1
第2章 光学薄膜膜系设计及其应用
2.6（7） 偏振分光膜和 消偏振薄膜
2
2-6 偏振和偏振薄膜 1. 薄膜的偏振效应
（1）. AR coating GHLA
λmin 00 550nm 300 520nm 450 480nm 600 440nm
Rmin/% 0.99 0.999 1.1 2.28
RS/% 0.99 0.81 0.39 0.08
RP/% 0.99 1.19 1.81 4.48
3
（2）(LH)9 stack
λmax 00 550nm
Rmax 0.9994
11
12
3. 金属栅偏振分光镜
原理： 当入射光的波长远大于栅距时，入射光中的电矢量 E
垂直于线栅的偏振光透过线栅，而电矢量 E平行于线栅 的偏振光则被线栅反射。
金属栅偏振器的主要优点是： 工作波段很宽； 全波段内偏振性好； 线栅用良导体制成，吸收可以忽略，抗光损伤阈值
高。所以，金属线栅偏振器是中，远红外区较理想的偏 振器 。
8
中心波长处的反射率为：
R
ηs
ηs
ηH2 ηH2
ηs ηs
ηH ηH
ηL ηL
m1 2 m1
m为膜层的层数，并假定为奇数。
S-偏振光高反射区域的半宽度为：
g s
2
sin
1
ηH ηH
ηL ηL
ss1 19102. 平板型偏振分光膜
在基于布儒斯特角入射的棱镜偏振镜中，各介质 的P-偏振光的有效折射率都是相同的，其间不存在 界面，因而P-偏振光有高的透射并不是干涉的结果 (不产生干涉)．
的光学导纳的偏振分离量很难用一个显函数表达。 也就很难在宽波段实现消偏振设计。
目前，大多数消偏振设计都是针对光学导纳能够明 确用显函数表达的特殊波长进行的。
所谓消偏振就是使光学导纳的偏振分离量ΔY=1。 应当注意的是：一个完整的消偏振设计，既需要对
膜系进行，也需要对入射介质和基底介质进行。
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足 n1 n0 n2 ，且光线以等于或大于全反射临界角入射
时，通过调整膜层的厚度，由于膜层的作用，就会使全反射受
4
2. 6.1 偏振分束膜
1. 立方棱镜的偏振分光膜——布儒斯特角原理
利用光的偏振效应实现50／50中性分光。 原理：
①当入射角满足布儒斯持角条件时，即
tgθ=
n/ H
n L
，
rp r0p 0, rs 0
②当膜层数增加到足够多时，
rp 0, rs 1
依此，当自然光入射时，在一定的波长范围内，得 到50/50的透射和反射率比，