光学镀膜基片的主要参数
望远镜镜片镀膜工艺参数
望远镜镜片镀膜工艺参数望远镜镜片镀膜工艺参数概述望远镜的性能取决于各个部件的设计与制造，其中镜片的质量和性能尤为重要。
为了提高镜片的光传输效率，减少反射和散射，人们通常对镜片进行镀膜处理。
镜片镀膜工艺参数是影响镜片性能的关键因素之一。
本文将就望远镜镜片镀膜的工艺参数进行全面评估，并探讨其对镜片性能的影响。
工艺参数1. 膜层材料选择：在望远镜镜片镀膜过程中，选择合适的膜层材料将直接影响到反射率和抗散射性能。
一般来说，金属（如铝）和氟化物（如氟化镁）是常用于光学镜片镀膜的材料。
金属膜具有较高的反射率，适用于镀膜反射镜；而氟化物膜则具有较低的反射率和良好的耐久性。
2. 膜层厚度：膜层的厚度决定了镜片的反射率和透过率。
通常情况下，较薄的膜层具有更低的反射率，但也会导致更高的散射。
相反，较厚的膜层具有更高的反射率，但也会减少透过率。
在选择镀膜厚度时需要权衡反射率和透过率之间的平衡。
3. 反射率波段：望远镜的工作波段决定了镜片镀膜的反射率要求。
对于可见光望远镜，通常要求在可见光波段内具有较低的反射率。
而对于红外望远镜，需要在红外波段内具有较高的透过率。
在确定望远镜的工作波段后，选择合适的材料和设计反射率成为非常重要的任务。
4. 镀膜层数：望远镜镜片的镀膜层数也是影响其性能的重要参数。
膜层数的增加可以显著改善镜片的透过率和反射率，但也会导致光束的相位差增加，从而降低成像质量。
在确定镀膜层数时需要综合考虑成像质量和光传输效率。
5. 衬底材料：衬底材料对镜片镀膜的性能也有一定影响。
一般情况下，选择光学衬底材料应满足一定的折射率、热稳定性和机械强度要求。
常用的衬底材料有玻璃、硅和纳米晶硅等。
影响因素及优化1. 光学参数优化：对于望远镜的镜片镀膜，光学参数的优化是关键。
通过精确的设计和计算，可以确定合适的膜层材料、厚度和层数，以提高镜片的透过率和反射率。
还需考虑镜片的颜色和多层膜之间的相位差等因素。
2. 设备优化：镀膜设备的性能和稳定性也是影响镜片镀膜效果的重要因素。
镜头镀膜工艺
镜头镀膜工艺镜头镀膜工艺是指将金属离子或化合物等材料用真空镀膜技术，将其沉积在镜片的表面以改善光学性能的过程。
镀膜工艺可以提高光学透光率、减少反射和散射等，使镜头具有更好的成像质量和性能。
镀膜工艺的一般步骤如下：1. 镜头基片准备：首先需要准备镜片基片，一般使用的材料有玻璃、塑料等。
镜片基片需要经过研磨和抛光等工艺，使其表面平整，以便后续的镀膜过程。
2. 清洗前处理：在镀膜前，需要对镜片进行清洗和处理，以去除表面的尘垢、油脂和其他杂质。
常用的清洗方法有超声波清洗和溶液浸泡清洗等。
此外，还可以使用酸碱溶液进行表面处理，以增加基片与镀膜层的附着力。
3. 镀膜过程：镀膜过程是将金属离子或化合物通过真空镀膜技术沉积在镜片表面的过程。
镀膜工艺通常采用物理蒸发或化学气相沉积等方法。
(1) 物理蒸发：物理蒸发是将镀膜材料置于高温下，使其升华成气体后沉积在镜片表面的方法。
在真空室中，用电子束热源、电阻加热源或离子束热源等将金属材料加热蒸发，然后沉积在镜片表面。
(2) 化学气相沉积：化学气相沉积是将镀膜材料的气体分子分解，并沉积在镜片表面的方法。
在真空室中，将单质或化合物的气体激活成离子态，然后通过磁控溅射、离子源辐射或离子束辐射等方式将其沉积在镜片表面。
4. 膜层调制和控制：膜层的性能主要取决于镀膜材料和沉积过程的控制。
在镀膜过程中，需要控制蒸发源的温度、气压、蒸发速率和镀膜时间等参数，以保证膜层的均匀性和光学性能。
5. 后处理和测试：完成镀膜过程后，需要对镜片进行后处理和测试。
后处理主要包括清洗、除膜和防护等步骤，以保护镀膜层的稳定性和耐久性。
测试主要包括镀膜层的抗反射性能、透光率、抗划伤性能等，以确保镜片的质量符合要求。
镀膜工艺的优点是可以提高镜头的光学性能，减少反射和散射，增强成像质量和光线透射率。
它具有广泛的应用领域，包括光学仪器、摄影镜头、显微镜、望远镜、激光系统等。
总结起来，镜头镀膜工艺是一项复杂而关键的光学工艺，涉及材料、设备、工艺等多个方面。
光学仪器中的光学镀膜技术与性能评估考核试卷
E.所有以上都是
14.光学镀膜中，以下哪些方法可以减少膜层缺陷？（）
A.提高镀膜室清洁度
B.优化基片表面处理
C.控制镀膜过程中的温度
D.使用高纯度镀膜材料
E.所有以上都是
15.以下哪些材料可用于制备超低反射率的光学镀膜？（）
A.硅氧化物
B.镁氟化合物
C.硅
D.铝
E.钛
16.光学镀膜性能评估中，以下哪些测试可以评估膜层的耐环境稳定性？（）
2.光学镀膜的主要目的是为了增加光学元件的反射率。（）
3.在光学镀膜过程中，膜层的厚度可以通过控制镀膜时间来精确控制。（）
4.光学镀膜中的多层膜结构可以有效提高膜层的透光率和反射率。（）
5.光学镀膜的膜层材料选择不会影响膜层的颜色。（）
6.光学镀膜中的颗粒污染主要来自于镀膜材料本身。（）
7.光学镀膜的性能评估中，耐腐蚀测试是衡量膜层化学性能的重要指标。（√）
A.反射膜
B.透射膜
C.滤光膜
D.磁性膜
2.下列哪种材料常用于光学镀膜中的反射膜？（）
A.硅
B.钛
C.铝
D.铜
3.光学镀膜技术中，离子束溅射的优点不包括以下哪一项？（）
A.镀膜质量高
B.膜层附着性强
C.成本低
D.可控性好
4.下列哪种现象是光学镀膜中的常见问题？（）
A.膜层厚度均匀
B.膜层应力小
C.膜层有裂纹
D.膜层颜色一致
5.光学镀膜的性能评估中，以下哪个参数表示膜层的透光率？（）
A.折射率
B.反射率
C.透射率
D.吸收率
6.下列哪种光学镀膜技术适用于制备高折射率膜层？（）
A.真空蒸发镀膜
光学镀膜材料的分类
光学镀膜材料的分类1.钇（Y）三氧化二钇，（Y2O3）使用电子枪蒸镀，该材料性能随膜厚而变化，在500nm 时折射率约为1.8.用作铝保护膜其极受欢迎,特别相对于800-12000nm区域高入射角而言,可用作眼镜保护膜,且24小时暴露于湿气中.一般为颗粒状和片状.2.二氧化铈（CeO2）使用高密度的钨舟皿(较早使用)蒸发,在200℃的基板上蒸着二氧化铈,得到一个约为2.2的折射率,在大约3000nm有一吸收带其折射率随基板温度的变化而发生显著变化,在300℃基板500nm区域折射率为2.45,在波长短过400nm时有吸收,传统方法蒸发缺乏紧密性,用氧离子助镀可取得n=2.35(500nm)的低吸收性薄膜,一般为颗粒状,还可用一增透膜和滤光片等.3.氧化镁(MgO)必须使用电子枪蒸发因该材料升华,坚硬耐久且有良好的紫外线(UV)穿透性,250nm时n=1.86,190nm时n=2.06.166nm时K值为0.1,n=2.65.可用作紫外线薄膜材料.MGO/MGF2膜堆从200nm---400nm区域透过性良好,但膜层被限制在60层以内(由于膜应力)500nm时环境基板上得到n=1.70.由于大气CO2的干扰,MGO暴露表面形成一模糊的浅蓝的散射表层,可成功使用传统的MHL折射率3层AR膜(MgO/CeO2/MgF2).4.硫化锌(ZnS)折射率为2.35,400-13000nm的透光范围,具有良好的应力和良好的环境耐久性,ZnS在高温蒸着时极易升华,这样在需要的膜层附着之前它先在基板上形成一无吸附性膜层,因此需要彻底清炉,并且在最高温度下烘干,花数小时才能把锌的不良效果消除.HASS等人称紫外线(UV)对ZNS有较大的影响,由于紫外线在大气中导致15—20nm厚的硫化锌膜层完全转变成氧化锌(ZNO).应用：分光膜,冷光膜,装饰膜,滤光片,高反膜,红外膜.5.二氧化钛(TiO2)TiO2由于它的高折射率和相对坚固性,人们喜欢把这种高折射率材料用于可见光和近红外线区域,但是它本身又难以得到一个稳定的结果.TiO2,Ti2O3.TiO, Ti,这些原材料氧—钛原子的模拟比率分别为:2.0,1.67,1.5,1.0,0.后发现比率为1.67的材料比较稳定并且大约在550nm生成一个重复性折射率为2.21的坚固的膜层,比率为2的材料第一层产生一个大约2.06的折射率,后面的膜层折射率接近于2.21.比率为1.0的材料需要7个膜层将折射率2.38降到2.21.这几种膜料都无吸收性,几乎每一个TiO2蒸着遵循一个原则:在可使用的光谱区内取得可以忽略的吸收性,这样可以降低氧气压力的限制以及温度和蒸着速度的限制.TiO2需要使用IAD助镀,氧气输入口在挡板下面.Ti3O5比其它类型的氧化物贵一些,可是很多人认为这种材料不稳定性的风险要小一些,PULKER等人指出,最后的折射率与无吸收性是随着氧气压力和蒸着温度而改变的,基板温度高则得到高的折射率.TiO2的折射率与真空度和蒸发速度有很大的关系,但是经过充分预熔和IAD助镀可以解决这一难题,所以在可见光和近红外线光谱中,TiO2很受到人们的欢迎.TiO2用于防反膜,分光膜,冷光膜,滤光片,高反膜,眼镜膜,热反射镜等,黑色颗粒状和白色片状.6.氟化钍（ThF4）260-12000nm以上的光谱区域，是一种优秀的低折射率材料，然而存在放射性，在可视光谱区N从1.52降到1.38(1000nm区域)在短波长趋近于1.6,蒸发温度比MGF2低一些,通常使用带有凹罩的舟皿以免THF4良性颗粒火星飞溅出去,而且形成的薄膜似乎比MGF2薄膜更加坚固.该膜在IR光谱区300NM小水带几乎没有吸收,这意味着有望得到一个低的光谱移位以及更大的整体坚固性,在8000到12000NM完全没有材料可以替代.7.二氧化硅(SiO2)经验告诉我们,,氧离子助镀(IAD)SiO将是SiO2薄膜可再现性问题的一个解决方法,并且能在生产环境中以一个可以接受的高速度蒸着薄膜.SiO2薄膜如果压力过大,薄膜将有气孔并且易碎,相反压力过低薄膜将有吸收并且折射率变大,,需要充分提供高能离子或氧离子以便得到合乎需要的速度和特性,必要是需要氧气和氩气混合充气,但是这是热镀的情况,冷镀时这种性况不存在.8.一氧化硅(SiO)熔点较低,可用钼舟或钛舟蒸发,但需要加盖舟因为此种材料受热直接升华.使用电子枪加热时不能将电子束直接打在材料上而采用间接加热法.制备塑料镜片时,一般第一层是SIO,可以增加膜的附着力.8.OH-5(TiO2+ZrO2)尼康公司开发之专门加TS--ェート系列抗反射材料,折射率受真空度,蒸发速率,氧气压力的影响很大,蒸镀时不加氧或加氧不充分时,制备薄膜会产生吸收现象,但是我们在实际应用时没有加氧也比较好用.9.二氧化锆(ZrO2)ZrO2具有坚硬,结实及不均匀之特性,该薄膜有是需要烘干以便除去它的吸收,其材料的纯度及为重要,纯度不够薄膜通常缺乏整体致密性,它得益于适当使用IAD来增大它的折射率到疏松值以便克服它的不均匀性.目前纯度达到99.99%基本上解决了以上的问题.SAINTY等人成功地使用ZRO2作为铝膜和银膜的保护膜,该膜层(指ZrO2)是在室温基板上使用700EV氩离子助镀而得到的.一般为白色柱状或块状,蒸发分子为ZrO,O2.10.氟化镁（MgF2）MgF2作为1/4波厚抗反射膜普遍使用来作玻璃光学薄膜，它难以或者相对难以溶解，而且有大约120NM真实紫外线到大约7000nm的中部红外线区域里透过性能良好。
【精品原创】光学镜片及镀膜
1．光学镜片参数2.聚焦镜参数3.常见镀膜类型（1）反射膜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
＞95%可见光区 ＞98%微米红外区
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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
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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
玻璃制品光学镀膜工艺考核试卷
D.氧化物
6.光学镀膜中的耐磨损膜主要包含以下哪些特性？（）
A.高硬度
B.良好的附着性
C.良好的耐化学性
D.高透光率
7.以下哪些因素会影响光学镀膜的光谱特性？（）
A.镀膜材料的选择
B.镀膜层数
C.镀膜工艺参数
D.环境温度
8.在光学镀膜工艺中，以下哪些操作可以减少镀膜中的应力？（）
A.逐渐升温
B.透射膜
C.抗反射膜
D.耐磨膜
2.下列哪种材料常用于光学镀膜？（）
A.铝
B.铜
C.铅
D.铁
3.光学镀膜的基本工艺不包括以下哪一项？（）
A.清洗
B.烘干
C.离子束溅射
D.测量
4.以下哪种方法不适用于玻璃制品光学镀膜的制备？（）
A.真空蒸发镀膜
B.离子束溅射镀膜
C.化学气相沉积
D.激光烧蚀
5.在光学镀膜中，抗反射膜一般采用什么膜系？（）
A.高折射率膜
B.低折射率膜
C.均质膜
D.多层膜
6.下列哪种情况下，镀膜玻璃的反射率最低？（）
A.玻璃表面光滑
B.镀膜厚度为波长的1/4
C.镀膜材料折射率等于玻璃折射率
D.镀膜材料为金属
7.光学镀膜工艺中，清洗玻璃制品的目的是什么？（）
A.提高附着力
B.减少表面缺陷
C.增加透光率
D. A和B
8.在真空蒸发镀膜过程中，蒸发源的温度一般应控制在多少范围内？（）
A.改善清洗工艺
B.使用预处理层
C.优化镀膜工艺参数
D.提高基片温度
18.以下哪些因素会影响光学镀膜的颜色表现？（）
A.镀膜材料的选择
B.镀膜厚度
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
分光膜-偏振分光膜：
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分光膜-偏振分光膜：
常用指标：
消光比：Tp/Ts＞500:1 Rs:Rp>95:5 出射光束偏转：0°±3′（T），90°±5′（R） 入射光入射角：0°±2°
( 1.5+1.8 )2]＝95.2%
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增透膜
光线（黑色）射到增透膜上，有 一部分反射出来（蓝色）；有一 部分折射入增透膜（青色），又 经增透膜第二面反射（黄色）， 再折射出来（红色）。 由于青色，黄色光行程为两个1/4 波长，即0.5倍波长。因此红色和 蓝色两列光相位差为半波长，叠 加而抵消。即光能都进入增透膜 后进入镜头。故叫增透。单层增 透膜厚度都是需要增透波长的1/4
2）保护银，红外区常用金、银
＞95%可见光区 ＞98%微米红外区
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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
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带通膜
带通膜
通用指标 截止区截止深度：＜0.1% 半带宽 ＜10nm
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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
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。
光学镀膜材料的应用及工艺
光学镀膜材料的应用及工艺（一）光学镀膜材料的分类（二）1、从化学组成上，薄膜材料可分为：氧化物类：Al2O3、SiO、SiO2、TiO2、Ti2O3、ZrO2等氟化物类：MgF2、BaF2、YF3、Na3AlF6等其它化合物类：ZnS、ZnSe、PbTe等金属（合金）类：Al、Cr、Ti、Ag、Al-Ti、Ni-Cr等2、从材料功能分，镀膜材料可分为：（1）光介质材料：起传输光线的作用。
这些材料以折射、反射和透射的方式改变光线的方向、强度和相位，使光线按预定要求传输，也可吸收或透过一定波长范围的光线而调整光谱成份。
（2）光功能材料：这种材料在外场（力、声、热、电、磁和光）的作用下，光学性质会发生变化，因此可作为探测、保护和能量转换的材料（如AgCl2,WO3等）。
（二）光学镀膜材料的特点从化学结构上看，固体材料（薄膜）中存在着以下键力： 1. 离子键：离子晶体中，每个离子被一定数量的异号离子所包围，离子晶体中作用力较大，所以离子键很牢固，这就决定了离子晶体具有熔点高、沸点高和硬度大、强度高的特点； 2. 共价键：主要通过同质原子贡献电子构成的极性或非极性双原子偶化学键。
共价键在气体分子结构中较为普遍，如H2,Cl2,CCl4等。
金属键中也常出现不同程度的共价键力；3. 原子键：（或金属键）：原子键也十分牢固，这类键组成的化合物（Si，SiC及氮化物）也具有硬度高、强度大和熔点高的特点； 4. 分子键（或范德华键）：把原子联结成分子的力相当大，而分子之间的键又十分弱（MgCl2等），因此，这类键组成的化合物具有熔点低，强度低的特点。
实际上，固体化合物中化合键的组成是组合型的，就是说一种化合物中原子或分子的结合力并不是纯粹由单一键连结的，往往是以上几种键交互作用的。
（三）由于化学键的特性，决定了不同薄膜材料或薄膜具有以下不同特点：（1）氧化物膜料大都是双电荷（或多电荷）的离子型晶体结构，因此，决定了氧化物膜料具有熔点高、比重大、高折射率和高机械强度。
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。
光学镀膜制备工艺技术要求
光学镀膜制备工艺技术要求光学镀膜制备工艺技术要求光学镀膜是一种将一层或多层薄膜沉积到光学元件表面上，以达到改善光学性能的目的的工艺。
在光学领域中，光学镀膜广泛应用于抗反射、增透、反射、分束等方面。
为了保证光学镀膜的质量和性能，必须满足一定的工艺技术要求。
首先，光学镀膜制备的工艺参数需要精确控制。
包括镀膜材料的种类和纯度、镀膜的厚度和层数、沉积速率、反应气体的流量等。
这些参数的控制需要依赖于先进的光学膜材料和仪器设备，同时要结合实际的需求来确定。
只有准确控制这些参数，才能得到具有良好性能的光学膜膜。
其次，制备过程中需要进行详细的质量检验。
在光学镀膜制备过程中，应对膜材料、基片、镀膜层的光学特性进行仔细检测，以确保膜层的纯度、透明度和均匀性。
常用的检测方法包括透射光谱、反射光谱、显微镜观察和表面形貌测量等。
这些检测手段能够帮助工程技术人员全面分析和评估光学膜的质量，从而保证最终产品的性能要求。
第三，光学镀膜制备工艺还需要严格的操作规范。
镀膜过程中工作人员必须熟练掌握设备的使用和操作流程，严格按照操作规范进行操作。
包括材料的准备、设备的调试、基片的加载和卸载等各个操作环节。
只有确保操作规范，把握好每个步骤的处理，才能有效降低操作失误和损坏的风险，保证生产效率和产品质量。
最后，光学镀膜制备工艺还需要注重环境保护。
镀膜过程中会产生一些废弃物和废气，这些废弃物和废气中可能含有对环境有害的物质。
因此，需要在制备工艺中加入环境保护的措施，如合理控制废气排放、采用低污染材料、做好废物的处理等。
通过这些措施，可以有效减少对环境的污染和影响。
光学镀膜制备工艺技术要求的严格实施，对于保证产品的性能和质量具有重要意义。
只有通过科学合理的工艺参数、精细准确的质量检验、规范严谨的操作程序和环境友好的制备过程，才能制备出具有高光学性能的光学膜产品。
这对于满足各种光学装置的需求、提升光学器件的性能，起到重要的推动作用。
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。
镀膜参数 acc
镀膜参数 acc
镀膜参数包括多个方面，以下列举了一些常见的镀膜参数：
1. 镀膜材料：不同的镀膜材料具有不同的折射率、透光范围、蒸发温度等参数。
例如，常用的镀膜材料有氧化铈、氟化铈、氧化镁等，它们具有不同的折射率和透光范围。
2. 镀膜工艺：镀膜工艺的不同也会影响镀膜参数。
例如，溶胶-凝胶法制备镀膜玻璃需要对环境的温度、湿度进行控制，镀膜室的温度控制在
20℃±5℃，湿度控制在50%±5%。
3. 镀膜室洁净度：镀膜室的洁净度也会影响镀膜参数。
例如，洁净度为10万级的镀膜室可以提供更好的洁净度，有利于提高镀膜质量。
4. 表干速度：表干速度是影响镀膜质量的一个重要工艺参数。
表干速度太快可能导致膜层没有流平的时间，而表干时间太长可能导致进固化炉时出现边部膜层收缩。
因此，需要根据具体情况选择合适的表干速度。
总的来说，镀膜参数包括多个方面，需要根据具体情况进行选择和控制，以达到最佳的镀膜效果。
光学镀膜标准
光学镀膜标准
一、膜层厚度
1. 膜层厚度应符合设计要求，一般以微米级为佳。
2. 对于不同的光学元件，应根据其材质、表面结构等因素，设定合理的膜层厚度范围。
3. 膜层厚度的测量应采用非破坏性方法，如激光干涉法、椭圆偏振法等。
二、光学性能
1. 镀膜后的光学元件应具有预期的光学性能，如反射、透射、偏振等。
2. 镀膜后的光学元件应无明显的光散射、光吸收等现象。
3. 对于高精度光学元件，应保证镀膜前后光学性能的一致性。
三、耐久性
1. 镀膜后的光学元件应能在预期的使用寿命内保持其性能稳定。
2. 镀膜后的光学元件应能经受住温度、湿度、机械力等环境因素的考验。
3. 镀膜后的光学元件应能通过加速老化试验，以验证其耐久性。
四、环境适应性
1. 镀膜后的光学元件应能在预期的各种环境条件下正常工作，如高温、低温、高湿、干燥等环境。
2. 镀膜后的光学元件应能抵抗环境中的化学物质、污染物等对其性能的影响。
3. 镀膜后的光学元件应能适应环境中的机械力、振动等对其稳定性的影响。
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光学镀膜基片的主要参数
随着光学技术的发展，对精密光学镀膜的要求越来越高，例如超快激光光学元件、特殊激光光学元件对镀膜都有非常高的要求。
一般来讲，基片/基材的价格和质量取决于材料，形状，尺寸，公差和抛光质量。
材料
通常第一步就是决定基片的材料，基片材料最好对于所有波长的高透射率，几乎没有吸收。
如果不是透射，则可以使用低成本材料，例如，Borofloat®（SCHOTT AG）用于金属镜面。
其对于表面形状公差，低热膨胀都是有益的。
、
形状
选择基片时必须考虑两侧的形状，平面，凸面，楔形和凹面的所有组合都是可能的。
楔形（例如30'）可以应用在每种表面（平面以及凸面或凹面）上。
对于弯曲基板，半径符号有不同的约定。
有时“+”表示凸，“- ”表示凹。
其他用户将“+”和“- ”称为光传播。
在这种情况下，“+”表示“与传播方向的曲率”，“- ”表示“相对于传播方向的曲率”。
为避免混淆，需要明确地表明凹或凸。
用户需要明确边长和直径，除非另有说明，否则厚度描述是指基板的最大厚度，即平凸基板的中心厚度和平凹基板的边缘厚度。
因此，一般在较厚的一侧测量楔形板。
为了获得良好的形状公差，还应该注意直径和厚度的比例。
公差
除尺寸和材料外，公差对成本也是最重要的。
当然，光学元件必须适合安装座，因此直径不应大于规定值。
最常见的规格是-0.1mm。
大多数情况下，厚度在两个方向上都是自由的。
海纳光学通常指定它的公差为±0.1mm。
关于楔形，并行性和居中的规范存在很多混淆。
请注意，楔形和平行度描述了光学表面之间的角度，而居中则描述了光学表面和侧面之间的角度（见上图）。
海纳光学标准基板具有优于5arcmin的平行度。
特制的平行线可以具有低至10的平行度。
标准楔形基板具有0.5°或1°的楔形。
根据基板尺寸，可以实现更大的楔角。
通常，与侧表面成90°的角度具有20'的精度。
定心是一种额外的光学处理，可将此精度提高到几弧分arcmin。
表面形状公差
表面形状公差通常由干涉仪测量，并以λ为参考波长来表示。
没有进一步的陈述，参考波长是λ= 546nm。
为避免混淆，必须清楚地区分平整度，功率和不规则性。
在下文中，将针对平面表示平坦度和不规则性。
一般而言，每个真实表面或多或少都是弯曲的。
真实表面的“峰”和“谷”被平行平面覆盖，这些平面之间的距离称为平坦度。
这种平坦性包括两个贡献。
第一个贡献是表面的球形弯曲，可以用“峰”和“谷”的两个最佳拟合球体来描述。
相对于理想平面的该曲率的矢状表示为功率。
这种球形弯曲不会影响反射光束的质量。
它只会导致有限的焦距。
第二个贡献是最佳拟合球体的偏差，表示为不规则性。
这是评价光学元件质量最重要的值。
ISO 10110标准提供了指定表面形状公差的算法。
与测量结果具有最佳可比性作为评价，所有值都以干涉条纹的数量给出。
涂层应力
通常薄的基材不能承受涂层应力。
涂层会引起球形变形，这意味着发生了有限的表明弧高和功率微变化。
在圆形基材的情况下，不规则性就不受该问题的影响。
上述问题严重时，平坦度变差。
然而，光束的质量不受影响。
缺陷
MIL-O-13830和ISO10110是描述光学元件缺陷的不同标准。
大体上可以分为划痕和挖掘。
MIL-O-13830中的划痕和挖掘数字表示最大划痕宽度，以十分之一微米为单位，最大划痕直径为百分之一毫米，最大尺寸划痕可以是每20mm直径一个。
根据ISO10110，缺陷被指定为项目编号5等级编号表示二次区域的边长，以毫米为单位，相当于总故障区域。
因此5 / 1x0.025表示0.000625 mm2的表面缺陷区域。
另外，任何长度的划痕都由前导L表示，宽度为4微米的长划痕将被指定为L 1 x 0.004。