光学镀膜基础知识PPT
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《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
特殊镜片光学技术—镀膜镜片(眼镜光学技术课件)
3、D、a一定时 λ↑ Δx ↑ 波长越长，条纹间距越宽
4、若用白光照射，每一级都是彩色条纹分布。
四、杨氏双缝干涉
He-Ne激光
例题1
以单色光照射到相距为a=0.3mm的双 缝上，双缝与屏幕的垂直距离D=1m。从第 一级明纹到同侧第五级明纹间的距离为 9.0mm，求单色光的波长；若入射光的波 长为800nm，求相邻明纹的间距。
• 教学目标
– 掌握光的相干性条件 – 掌握镀膜镜片相干相消原理 – 各种镀膜眼镜片
• 知识要求
– 镜片的镀膜原理—薄膜干涉的应用 – 各种镀膜眼镜片
• 能力要求
• 计算镀膜膜层的最小厚度 • 了解各种膜层的特点
• 素质要求
– 独立学习、独立思考 – 发现和总结实验现象及规律 – 团队合作 – 爱护实验仪器
图4-1 杨氏双缝实验原理图
在单色平行光前放
一狭缝S，S前又放有 与S平行而且等距离的 两条平行狭缝S1和S2， 两缝之间的距离很小， 这时S1和S2构成一对 相干光源。从S1和S2 射出的光将在空间叠
加，在光屏上看到明、
暗相间的条纹，即干 涉现象。
两相邻明条纹的间距
x D
d
图4-2 双缝干涉示意图
• 教学目标
– 了解不镀膜镜片的缺点
• 知识要求
– 不镀膜镜片的缺点
能力要求
会分析实际工作中因镜片不镀膜而产生的问题
• 素质要求
– 独立学习、独立思考 – 发现和总结实验现象及规律 – 团队合作 – 爱护实验仪器
1.透射率下降
当光线入射镜片的表面时，会发生反射，反射率随着 镜片的折射率增加而增加，因而进入眼睛的光线变暗，会 感觉视物不清晰。
[实验仪器] 钠灯光源、单缝、双缝、干板架、二维调整架、测微目 镜、接收屏
光学基础知识及光学镀膜技术
经典教材出品薄膜光學與鍍膜技術薄膜光學與鍍膜技術前言：光學薄膜是指在光學元件上或獨立的基板上鍍上一層或多層之介電質膜或金屬膜來改變光波傳遞的特性。
即應用光波在這些薄膜中進行的現象與原理，如透射、吸收、散射、反射、偏振、相位變化等，進而設計及製造各種單層及多層之光學薄膜來達到科學與工程上的應用。
在本廠的實際應用上，DM半透板與ITO鍍膜屬於這個領域。
光學薄膜雖早於1817年Fraunhofer已經開始利用酸蝕法製成了抗反射膜，但是真正的發展是在1930年真空鍍膜設備之後。
而軍事的需求(望遠鏡、飛彈導向鏡頭、監視衛星、夜視系統等)加速了光學薄膜的開發與研究。
計算機的出現使得設計更為方便，相對的各種理論及設計方法因應而出，光學薄膜的研究於是更為進步並充分應用於各種光電系統及光學儀器之中，如光干涉儀、照相機、望遠鏡、顯微鏡、投影電視機、顯示器、光鑯通訊、汽車工業、眼鏡等。
光學薄膜基本上是藉由干涉作用達到其效果的。
簡單的如肥皂泡沫膜、金屬表層的氧化膜、水面油層的顏色變化，都可以視為單層干涉的效果。
因此，當光在膜層中的干涉現象可以被偵測到時，我們就說這層模是薄的，否則是厚的(k值消散掉)。
由於干涉現象不僅跟膜層的厚度有關，而且光源的干涉性和偵測性的種類也有關。
接下來為各位介紹幾個主題1.波動光學基本理論2.薄膜光學的應用及產品介紹3.薄膜設計方法4.金屬鍍膜材料5.光學薄膜的鍍製方法及設備6.光學薄膜材料。
光學薄膜的製作是理論設計的實現，它不僅和蒸鍍方法及材料有關亦與薄膜支撐者，即基板之表面狀況及材質有密切的關係，事實上光學薄膜的研製的主要困難已經比較少是在設計上，而是在製鍍上，亦即要製造出預期中的光學常數及厚度之薄膜，因此新的製膜方法及監控方式在工程上更顯的重要。
1.波動光學基本理論繞射和干涉的現象常常會被拿在一起來討論,繞射可視為很多光源互相干涉,但其數學處理的方式仍然與干涉不太一樣。
例如全像或光柵,可以用繞射也可以用干涉來解釋,也各有其數學模式。
《光学薄膜膜系设计》课件
，常用的测量方法有光谱椭偏仪法和光谱反射法等。
03
光学薄膜设计方法
膜系设计的基本原则
光学性能原则
薄膜的光学性能应满足设计要求，如 反射、透射、偏振等特性。
物理化学稳定性原则
薄膜应具有优良的物理和化学稳定性 ，能够经受环境因素的影响，如温度 、湿度、紫外线等。
机械强度原则
薄膜应具有足够的机械强度，能够承 受加工和使用过程中的应力。
干涉色散
由于薄膜干涉作用，不同波长的光 波会产生不同的相位差，导致不同 的干涉效果，从而产生色散现象。
薄膜的光学常数
光学常数定义
01
描述介质对光波的折射率、消光系数等光学性质的一组参数。
薄膜的光学常数
02
对于光学薄膜，其光学常数包括折射率、消光系数、热光系数
等。
光学常数测量
03
通过测量光波在薄膜中的传播特性，可以获得薄膜的光学常数
反射膜的应用案例
总结词
反射膜主要用于将特定波段的光反射回原介质，常用于聚光镜、太阳能集热器等领域。
详细描述
反射膜具有高反射率和宽光谱特性，被广泛应用于太阳能利用和照明工程中。通过将反 射膜镀在金属镜面上，可以大大提高光的反射效率，从而实现高效聚光和散热。此外，
反射膜还用于制作装饰性和广告用反射镜面。
干涉现象
当两束或多束相干光波相遇时，会因相位差而产生明暗相间的干 涉条纹。
干涉条件
为了产生稳定的干涉现象，需要满足相干波源、相同频率、相同 方向和相同振动情况等条件。
薄膜的干涉效应
薄膜干涉原理
当光波入射到薄膜表面时，会因 反射和折射而产生干涉现象。
薄膜干涉类型
根据光波在薄膜中传播路径的不同 ，可分为前表面反射干涉和后表面 反射干涉。
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
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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，
光学镀膜简介PPT课件
線穿透或反射時的干擾 。
• 二：防霧基本原理：
• （一）加熱，使水滴不凝集；
• （二）提高疏水性使表面水不凝集；
• （三）提高親水性使表面形成水膜；
加熱防霧法
• 一：原理：加熱，使水滴不凝集。 • 二：作法： • （一）電熱法：浴室。 • （二）夾層法：窗戶、門。 • （三）夾層電熱法：雪鏡 • 三：缺點：安全、不耐久。
壹：抗反射（AR）
• 一：基本原理：干射
• （入射光與反射光相互干射而抵消）
• 二：說明：
• 三：作法：
• （一）貼膜或著色。
• （二）蒸鍍或濺鍍。
• （三）溶膠塗佈。
• 四：溶膠種類：
•
（一）反應型。
•
（二）結晶型。
空氣 反射
一次干射
SiO2 TiO2
玻璃
二次干射
作法比較
比較項目
高分子薄膜 金屬氧化物薄膜
參：AR v.s. AG
類別
AG
處 理 程 序(步 驟) 1
操 作 成 本 (%) 100
產 劃素（百萬） ≦200
品 特
清晰度要求
一般
性 背光強度 低
透光品質要求 低
反射鏡
●
應
手機
●
手機(高劃素)
用 LCD螢幕
●
CCD鏡頭
光學儀器
AGR 3
150
≦600
一般 低 低 ● ●
AR（V） 2
200
≦1,000
（micro-pore）的薄膜，使得水氣無法在 其表面形成次微米（sub-micro）級的水滴 凝集 。
親水處理的比較
類 別 界面活性劑 EVA吸水層 奈米防霧處理
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
镀膜基础知识讲义PPT课件
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5
二.各种膜係介紹 單層減反射膜
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6
AR-Coating
.
7
輔正膜
.
8
IR膜
.
9
IR膜
.
10
高反膜
.
11
三.硬体系统 鍍膜機臺內部結構
.
12
離子源助鍍
.
13
鍍膜機類型
類型 LP900(EBA) LP1050EBA LP1300EBA
SID1100 RAS1100
數量
廠家
備注
12(2+1+4+5)
金屬AL,Ag,Cr……
.
23
監控系統
工作原理 通過專用的軟體來縮小設計鍍 膜厚度和實際鍍膜厚度之間的 差值
.
24
監控控制系統示意圖
LP900EBA 石英膜厚監控
LP1300EBA 透過式光學監控
石英膜厚儀
.
25
膜厚系統控制界面1
蒸 鍍 中 畫 面
!
.
26
監控系統控制界面2
, !
制通蒸
過鍍
自完
.
34
个人观点供参考，欢迎讨论！
臺灣龍翩 有單層膜和多層膜
6(5+1)
臺灣龍翩
29(6+5+3+3+6+6) 臺灣龍翩
1
日本SHINCRON
3
日本SHINCRONБайду номын сангаас
TOTAL
51
臺
.
14
鍍膜機构造五大系統
排氣系統 控制系統 蒸鍍系統 監控系統 輔助系統
.
15
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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。
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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
转换等等。
•
化学气相沉淀（CVD）：主要是通过相关物质的化学反应而形成
满足功能需要求的致密层
成膜工艺
化学方法
物理方法
化学气相沉积 电镀 电解 阳极氧化 等等
真空蒸镀 离子镀 溅射 分子束外延 等等
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在鍍過膜的鏡片上呈現的顏色就是在 光譜圖上體現的相對反射較高的波段
24
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第二篇 镀膜
2.1真空度； 2.2真空系统的主要结构； 2.3热蒸发系统； 2.4离子源； 2.5膜厚监控系统；
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1. 观察窗 2. 真空计 3. 气体流量控制器 4. 电子枪仪表盘 5. 电子枪遥控盒 6. 扫描电源 7. 低温冷阱 8. 烘烤窗口 9. 工件盘转动 10. 阻蒸 11. 抽气系统
镀膜机背面构造
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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
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阳 光抗 中 有 害膜 紫： 外能 线阻
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
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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PDF 文件使用 "pdfFactory Pro" 试用版本创建
PDF 文件使用 "pdfFactory Pro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)
Ø 干涉截止滤光片 要求某一波长范围的光束高透，而偏 离这一区域的光束骤然变为截至。
Ø 带通滤光片 在一定波段内，只有中间一小段是高透射率 的通带，两侧则高反截止（典型：法布里-玻珞滤光片）
Ø 金属滤光片 介质反射膜/间隔层/金属膜/间隔层/介质反 射膜 (长波无次峰、透射率高)
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Ø 偏振分束膜（PBS） 应用广泛。 一般都用棱镜 分束镜。作用是将光分成偏振态不同的两束。
• 平行板型分束镜分光效率高，偏振效应明显 ，但分光色散问题明显只用于中低要求的光 学装置。
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Ø偏振分光膜（单波长，宽带的PBS)
挡
u UV
Ø全介质反射膜：
✪ 理论上，只需增加膜系的层数，反射率可无限地趋近100%，实际上 由于膜层的吸收（尤其是金属膜），散射损失，当膜系达到一定层数时 ，继续加加镀膜堆，并不能提高其反射率，有时由于吸收、散射损失的 增加而是反射率下降。因此，膜系中的散射，吸收限制了膜堆的最大数 目。
全反射膜主要用于大功率激光系统中（谐振腔）。
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u分束膜
• 一般来讲，分束膜总是倾斜使用，常以45度 为准，分束膜有两种：
Ø 中性分束膜（NPBS）适用：自然光、圆偏振光 。 有相应两种分束镜：平板型，胶合棱镜分束 镜，作用是使光强尽量分成50/50。
1. 机械泵 2. 并路阀 3. 电阻规1 4. 罗茨泵 5. 预阀 6. 扩散泵 7. 低温冷阱 8. 冷阱压缩机 9. 压缩空气 10. 低阀 11. 高阀 12. 电阻规2 13. 电离规 14. 晶振探头
(1) 将镀膜材料从固态变为气态； (2) 镀膜材料的气态原子或分子或离子运动到达基片表面； (3) 镀膜材料的气态原子或分子或离子沉积在基片上并逐渐形成薄膜。
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镀膜机基本构造
镀膜机正面构造
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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
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Ø消偏振分光膜（单波长，宽带的NPBS)
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u滤光片
• 一般，我们把改变光束性质或颜色的膜叫做滤光膜 • 常见的有：
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；
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。
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
低真空： 102-10-1 Pa; 超高真空： <10-6 Pa;
Ø 真空镀膜技术 真空蒸发镀膜法是物理气相沉积的基本方法之一，是指在真空条件下，加热 蒸发容器中的镀膜材料，使其原子或分子从表面蒸发或气化逸出，形成蒸气 流，入射到基体表面，凝结生成固态薄膜 。薄膜形成的过程是由气相到吸附 相、再到固相的相变过程，其成膜过程可以分为三步骤：
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
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
转换等等。
•
化学气相沉淀（CVD）：主要是通过相关物质的化学反应而形成
满足功能需要求的致密层
成膜工艺
化学方法
物理方法
化学气相沉积 电镀 电解 阳极氧化 等等
真空蒸镀 离子镀 溅射 分子束外延 等等
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在鍍過膜的鏡片上呈現的顏色就是在 光譜圖上體現的相對反射較高的波段
24
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第二篇 镀膜
2.1真空度； 2.2真空系统的主要结构； 2.3热蒸发系统； 2.4离子源； 2.5膜厚监控系统；
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1. 观察窗 2. 真空计 3. 气体流量控制器 4. 电子枪仪表盘 5. 电子枪遥控盒 6. 扫描电源 7. 低温冷阱 8. 烘烤窗口 9. 工件盘转动 10. 阻蒸 11. 抽气系统
镀膜机背面构造
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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
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阳 光抗 中 有 害膜 紫： 外能 线阻
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
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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PDF 文件使用 "pdfFactory Pro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)
Ø 干涉截止滤光片 要求某一波长范围的光束高透，而偏 离这一区域的光束骤然变为截至。
Ø 带通滤光片 在一定波段内，只有中间一小段是高透射率 的通带，两侧则高反截止（典型：法布里-玻珞滤光片）
Ø 金属滤光片 介质反射膜/间隔层/金属膜/间隔层/介质反 射膜 (长波无次峰、透射率高)
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Ø 偏振分束膜（PBS） 应用广泛。 一般都用棱镜 分束镜。作用是将光分成偏振态不同的两束。
• 平行板型分束镜分光效率高，偏振效应明显 ，但分光色散问题明显只用于中低要求的光 学装置。
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Ø偏振分光膜（单波长，宽带的PBS)
挡
u UV
Ø全介质反射膜：
✪ 理论上，只需增加膜系的层数，反射率可无限地趋近100%，实际上 由于膜层的吸收（尤其是金属膜），散射损失，当膜系达到一定层数时 ，继续加加镀膜堆，并不能提高其反射率，有时由于吸收、散射损失的 增加而是反射率下降。因此，膜系中的散射，吸收限制了膜堆的最大数 目。
全反射膜主要用于大功率激光系统中（谐振腔）。
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u分束膜
• 一般来讲，分束膜总是倾斜使用，常以45度 为准，分束膜有两种：
Ø 中性分束膜（NPBS）适用：自然光、圆偏振光 。 有相应两种分束镜：平板型，胶合棱镜分束 镜，作用是使光强尽量分成50/50。
1. 机械泵 2. 并路阀 3. 电阻规1 4. 罗茨泵 5. 预阀 6. 扩散泵 7. 低温冷阱 8. 冷阱压缩机 9. 压缩空气 10. 低阀 11. 高阀 12. 电阻规2 13. 电离规 14. 晶振探头
(1) 将镀膜材料从固态变为气态； (2) 镀膜材料的气态原子或分子或离子运动到达基片表面； (3) 镀膜材料的气态原子或分子或离子沉积在基片上并逐渐形成薄膜。
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镀膜机基本构造
镀膜机正面构造
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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
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Ø消偏振分光膜（单波长，宽带的NPBS)
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u滤光片
• 一般，我们把改变光束性质或颜色的膜叫做滤光膜 • 常见的有：
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；
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。
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
低真空： 102-10-1 Pa; 超高真空： <10-6 Pa;
Ø 真空镀膜技术 真空蒸发镀膜法是物理气相沉积的基本方法之一，是指在真空条件下，加热 蒸发容器中的镀膜材料，使其原子或分子从表面蒸发或气化逸出，形成蒸气 流，入射到基体表面，凝结生成固态薄膜 。薄膜形成的过程是由气相到吸附 相、再到固相的相变过程，其成膜过程可以分为三步骤：
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