光学薄膜完整版
光学薄膜基础知识介绍
光学薄膜基础知识介绍光学薄膜是一种具有特定光学性质的薄膜材料，通常由多个不同折射率的材料层次交替排列组成。
它以其特殊的折射、反射、透射等光学性质，在光学领域中得到广泛应用。
下面将介绍光学薄膜的基础知识。
一、光学薄膜的分类1.反射膜：反射膜是一种具有高反射特性的光学薄膜，适用于折射率较高的材料上，如金属、半导体、绝缘体等。
2.透射膜：透射膜是一种具有高透射特性的光学薄膜，适用于折射率较低的材料上，如玻璃、塑料等。
二、光学薄膜的制备方法1.蒸镀法：蒸镀法是最常用的制备光学薄膜的方法之一、它通过将所需材料加热至一定温度，使其蒸发或升华，并在基板上形成薄膜。
2.溅射法：溅射法是另一种常用的光学薄膜制备方法。
它通过在真空环境中，使用离子束或电子束激活靶材料，并将其溅射到基板上形成薄膜。
3.化学气相沉积法：化学气相沉积法是一种以气体化学反应为基础的制备光学薄膜的方法。
它通过将反应气体通入反应室中，在基板表面沉积出所需的材料薄膜。
三、光学薄膜的性质和应用1.折射率：光学薄膜的折射率是指光线在薄膜中传播时的折射程度，决定了光的传播速度和路径。
根据折射率的不同，可以制备出不同属性的光学薄膜，如透明薄膜、反射薄膜等。
2.反射率：光学薄膜的反射率是指光线在薄膜表面发生反射的程度，决定了光的反射效果。
反射薄膜广泛应用于光学镜片、反光镜、光器件等领域。
3.透射率：光学薄膜的透射率是指光线透过薄膜并达到基板的程度，决定了光的透射效果。
透射薄膜常用于光学滤波器、镜片涂层、光学器件等领域。
四、光学薄膜的设计与优化光学薄膜的设计与优化是制备高性能光学薄膜的关键。
根据所需的光学性质，可以通过调节不同层次的材料及其厚度，来达到特定的光学效果。
常用的设计方法包括正向设计、反向设计、全息设计等。
通过有效的设计与优化，可以实现特定波长的高反射、高透射、全反射等特性，满足不同光学器件的需求。
总结：光学薄膜是一种具有特殊光学性质的材料，广泛应用于光学领域中。
光学薄膜基础知识
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。
《光学薄膜-范正修》课件
多光子光学薄吸收效应来制备具有 特殊光学性质的光学薄膜。
应用和优势
多光子光学薄膜具有较高的光学性能和稳定性，具 有应用前景广阔的潜力。
光学薄膜的应用领域
光学通讯
光学薄膜的反射、透过率等性能使得其在光学通讯领域有着广泛应用。
光学仪器
光学薄膜广泛应用于光学仪器中，如镜片、滤光片、分束器等。
反射率
正入射光与反射光之比，称为反射率。
色散性
物质对不同波长的光线所产生的折射率不同， 这种现象称为色散性。
光学薄膜的分类
1
单层光学薄膜
由一层材料制成的光学薄膜，其性能稳定，价格便宜。
2
多层光学薄膜
由多层不同材质的光学薄膜堆积而成，性能可调制，应用范围广。
3
光子晶体光学薄膜
利用光子晶体的晶格结构制成的光学薄膜，具有优异的光学性能，应用范围广泛。
光学薄膜-范正修PPT课件
范正修是一位著名的光学专家，他对光学薄膜做出了重要研究。
光学薄膜的定义
1 光学薄膜是什么？
光学薄膜是将多种材料按照一定顺序堆积在一起制成的具有特殊光学性质的膜。
2 作用和应用领域
光学薄膜具有良好的光学性能，使它被广泛应用于光学仪器、光学通讯、光学涂层等领 域。
光学薄膜的原理
光学薄膜的制备技术
光学薄膜的制备技术包括物理气相沉积、化学气相 沉积、溅射等多种方式。
光学薄膜的工艺流程
光学薄膜的制备工艺包括：基片处理、底层膜沉积、 中间层沉积、顶层膜沉积、后处理等流程。
光学薄膜的特性和性能
折射率
光在介质内传播时的速度与真空中的速度之比， 称为介质的折射率。
透过率
正入射光经过薄膜后，透过薄膜所形成的光线 的强度与未经过薄膜的光线的强度之比，称为 透过率。
【精品】薄膜光学课件
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）在众多的光学系统中，一个相当重要的组成部分是镜片上能降低反射的镀膜.在很多应用领域中，增透膜是不可缺少的，否则，无法达到应用的要求。
就拿一个由18块透镜组成的35mm 的自动变焦的照相机来说，假定每个玻璃和空气的界面有4%的反射，没有增透的镜头光透过率为23%，镀有一层膜（剩余的反射为1.3%）的镜头光透过率为62.4％，镀多层膜（剩余的反射为0。
5％）的为83。
5%.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，而使系统的全部性能增强。
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： 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。
这种表面反射造成了两个严重的后果:①光能量损失，使像的亮度降低；②表面反射光经过多次反射或漫射，有一部分成为杂散光，最后也达到像平面,使像的衬度降低，分辨率下降，从而影响光学系统的成像质量。
减反射膜，又称增透膜，它的主要功能是减少或消除透镜、棱镜、平面镜等光学表面的反射光，从而增加这些元件的透光量，减少或消除系统的杂散光.最简单的增透膜是单层膜，它是镀在光学零件光学表面上的一层折射率较低的介于空气折射率和光学元件折射率之间的薄膜。
以使某些颜色的单色光在表面上的反射干涉相消，增加透射。
使用最普遍的介质膜材料为氟化镁，它的折射率为1.38。
R T n n n n R -=⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛+-=121010透射率减反射膜可由简单的单层膜至二十层以上的多层膜系构成，单层膜能使某一波长的反射率实际为零，多层膜则在某一波段具有实际为零的反射率。
光学薄膜-基础知识
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 (optical coating)
光学薄膜 (optical coating)
光学薄膜是附着在光学零件表面的厚度薄 而均匀为改变光学零件表面光学特性而镀在光 学零件表面上的一层或多层膜。 薄膜光学理论与设计、薄膜工艺技术、薄 膜材料、薄膜特性测量构成了薄膜技术研究的 主要内容。
光学薄膜的原理
光学薄膜经过纳米的光学结构处理，具有高亮度、发光均匀、 成本低、功耗低、简易方便光学薄膜经过纳米的光学结构处理， 具有高亮度、发光均匀、成本低、功耗低、简易方便、轻薄且不 易损坏等性能，保养经济又耐用。光学薄膜的纳米光学结构技术 处理，可收集光线而增加光通量，减少光损耗从而达到高亮度效 果，将光最大利用的优势。 从技术层面来讲，让其显示技术与照明技术相结合，以光学 外罩和光学反射罩为核心，利用光折射与反射的设计原理从而让 其外观千变万化。
反射型偏光膜片：
• 背光模块产生的光线在背光模块侧的偏光膜片， 大约有一半的光线被吸收形成所谓的光损，如果将背 光模块的所有光线转换成直线偏光，就可以消除在偏 光膜片的光损。 具体方法是在背光模块与吸收型偏光膜片之间， 插入不会吸收的反射型偏光膜片，如此一来与穿透轴 直交的光线会折返至背光模块侧，在背光模块内部反 射时能够消除偏光使光线再度被利用。 合并使用反射型偏光膜片提高辉度，已经成为不 可欠缺的重要技术，根据实验结果证实相同背光模块 可以获得1.5倍的辉度，反过来说相同的辉度只需要 2/3的背光模块亮度即可，它对消耗电力的降低与使用 寿命的延伸具有重大贡献。
光学薄膜的分类
• 按应用分为： 反射膜 • 增透膜 • 滤光膜 • 光学保膜 • 偏振膜 • 分光膜 • 位相膜
• 表面光滑，膜层之间的 界面呈几何分割
• 膜层的折射率在界面上 可以发生跃变，但在膜 层内是连续的
光学薄膜及其应用
加大对光学薄膜产业的投入力度，包括资 金、人才、设备等方面的支持，推动产业 快速发展。
加强国际交流与合作
建立光学薄膜的标准体系，制定相关标准 和规范，提高产品质量和市场竞争力。
加强与国际同行之间的交流与合作，引进 国际先进技术和管理经验，提高我国光学 薄膜产业的国际竞争力。
THANKS
在常压环境下，通过化学反应生成薄膜材料并沉积在基片上。反应条件温和，设 备要求相对较低。
等离子体增强化学气相沉积
利用等离子体激活反应气体，促进化学反应并在基片上沉积成膜。具有高沉积速 率和优良薄膜质量的优点。
溶胶凝胶法技术
凝胶化过程：溶胶经陈化，胶粒 间缓慢聚合，形成三维空间网络 结构的凝胶。
热处理：对干凝胶进行高温热处 理，得到最终的光学薄膜。
光学薄膜的分类
根据光学薄膜的特性和应用，可以将其 分为以下几类
滤光片：选择性地透过或反射特定波长 光线的薄膜，用于光学滤波和色彩调节 。
分光膜：将光线按照一定比例分成多束 的薄膜，用于光谱分析和光学仪器。
反射膜：具有高反射率的薄膜，用于光 线的反射和镜面效果。
增透膜：减少光线反射，增加光线透射 率的薄膜，提高光学元件的透过率。
光学薄膜发展历程
01
02
03
04
05
光学薄膜的发展历程经 历了以下几个阶段
初期探索阶段：早期科 学家通过对自然现象的 观察和实验，发现了薄 膜干涉、衍射等光学现 象，为光学薄膜的研究 奠定了基础。
理论研究阶段：随着光 学理论的发展，科学家 们建立了完善的薄膜光 学理论体系，为光学薄 膜的设计和制备提供了 理论指导。
工作原理
利用光的干涉原理，使反射光增强。
应用领域
《现代光学薄膜技术》课件
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。
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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
光学薄膜及制备教程
当膜层的光学厚度为中心波长的四分之一时，则两个 复振幅反射率的矢量方向完全相反，合矢量的模最小，此时 有
r r1 r2
若要出现零反射的情况，要求
r1 r2
即，
n0 n1 n1 n2 n0 n1 n1 n2
化简得
n1
n0 n2
因此，理想的单层减反膜的条件是：膜层的光学厚 度为1/4波长其折射率为入射介质和基片介质折射率乘积 的平方根。
2.2 介质反射膜
介质反射膜特点： 反射率高 性能稳定 不易受损伤 对入射角敏感 带宽窄
介质反射膜应用场合： 多元件复杂光学系统 激光谐振腔 高功率激光 不要求宽带的场合
介质反射膜的结构是在折射率为ns基片上镀制光学厚度为 λ0/4的高折射率（n1）膜层，由于空气/膜层和膜层/基片界 面的反射光同相位，是反射率大大增加。该中心波长λ0的光 垂直入射时的反射率为
1.2.3 多层减反膜
常用的三层减反膜是“λ/4-λ/2-λ/4”膜系。对于中心 波长来说，λ0/2光学厚度的膜层为“虚设层”，对反射率没有 影响，与“λ/4-λ/4”的双层减反膜效果相同。但是λ/2膜层 对其他波长有影响，选择适当的折射率值，可以使反射特性曲 线变得平坦。
2.高反膜
高反膜的作用：增加介质间界面反射，减少损耗。 应用：光学仪器、激光器等
金膜
红外区高反射率（~95%）
强度和稳定性比银膜好
与玻璃基片的附着性差，常用铬膜作为衬底层 不能擦洗
由于多数金属膜较软，容易损坏，常常在金属膜外面 加一层保护膜。这样既能改进强度，又能保护金属膜不受 大气的侵蚀。 对于光学仪器中的反射镜，单纯金属膜的特性已能够 满足常用要求。但是某些场合，如多光束干涉仪、高质量 激光器的反射膜等，由于金属膜的吸收损失较大，故应采 用地吸收、高反射率的介质高反射膜。
(完整版)薄膜光学-全部知点问题全答版
例：G / 0.8[H (LH )7 ]1.2[H (LH )7 ]/ A。
0.8H＋1.2H 2H，对于0来说，G / 0.8[H (LH )7 ]1.2[H (LH )7 ]/ A＝GA。 在0波长处是具有良好透射性的，结果造成两个膜堆的高反射带连接区 出现很窄的透射带，如课本P27图2.2.3所示。
高反射率膜堆典型的结构？该结构的特点？
18. 如何提高高反射率膜堆的反射率？ nH/nL 越大，或层数（2S+1）越多，反射率越高。
层数越多，反射率可无限地接近 100％。但实际上，由于膜层中吸收和散射损失，膜系达到 一定层数后，反射率不再提高，甚至会下降。 19. 典型的λ0/4 高反射介质膜堆特点：四点。 对于(LH)S 膜系 ，有如下特点： （1）所有高反射带的波数宽度均相等； （2）各高反射带的波长宽度并不相等，波数越大对应的高反射带波长宽度越窄。 （3）高反射带的波数宽度仅仅与构成多层膜的两种膜料的折射率有关。 （4）两种膜料的折射率差越大，高反射带愈宽。
1 2
B
C
称为膜系的特征矩阵
2
N0 N0
cos1 cos1
N1 N1
cos 0 cos0
2
N0 N0
cos0 cos0
N1 N1
cos 1 cos1
(p-偏振) (s-偏振)
Y CB
单层膜的反射系数和反射率为：
r
0 0
Y Y
,
R
0 0
Y Y
0 0
Y Y
射光不影响色彩平衡。
冷光镜：长波通滤光片，即透射近红外光，反射可见光 两者作用：抑制无用的能量 37. 列举常用的物理气相沉积（PVD）技术。 热蒸发； 溅射； 离子镀； 离子辅助镀技术 38. 真空镀膜系统由哪几部分构成？
光学薄膜资料
02
介质膜材料
• 氧化铝、氧化锆、氟化镁等
• 具有高透射率、低损耗等特点
• 常用于透射膜、增透膜等
03
复合膜材料
• 金属与介质材料的复合
• 可以实现多种光学性能的兼容
• 常用于抗反射膜、波长选择膜等
光学薄膜在光学仪器中的应用
镜头
⌛️
• 减少反射损耗，提高成
像质量
• 增加透光率，提高光能
利用率
• 实现特定功能，如偏振
光学薄膜：原理、应用与制造技术
DOCS SMART CREATE
CREATE TOGETHER
DOCS
01
光学薄膜的基本概念与原理
光学薄膜的定义与分类
光学薄膜的定义
• 是一种具有特定光学性能的薄膜材料
• 可以通过控制薄膜的厚度、折射率等参数来实现特定的光学效果
• 在光学系统中起到重要作用，如提高成像质量、降低损耗等
常见失效模式
• 膜层脱落：薄膜在使用过程中，膜层与基材分离
• 裂纹：薄膜表面或内部出现裂纹，影响薄膜性能
• 腐蚀：薄膜在使用过程中，受到环境因素的影响，发生腐蚀
原因分析
• 制备工艺问题：如沉积过程中的温度、压力等参数控制不当
• 材料选择问题：如材料本身的稳定性、耐腐蚀性等性能不足
• 使用环境问题：如环境湿度、温度、紫外线等环境因素的影响
• 折射率仪：用于测量薄膜的折射率
估薄膜的可靠性
• 表面形貌仪：用于测量薄膜的表面形貌
光学薄膜的性能指标与评估方法
性能指标
• 透射率：光线通过薄膜的强度与入射光强度的比值
• 反射率：光线在薄膜表面反射回原方向的强度与入射光强度的比值
• 折射率：光线在薄膜中传播时，光线的传播方向与薄膜法线之间的夹角与入射角
光学薄膜 (optical coating)
光学薄膜 (optical coating)
光学薄膜是附着在光学零件表面的厚度薄 而均匀为改变光学零件表面光学特性而镀在光 学零件表面上的一层或多层膜。 薄膜光学理论与设计、薄膜工艺技术、薄 膜材料、薄膜特性测量构成了薄膜技术研究的 主要内容。
光学薄膜的原理
光学薄膜经过纳米的光学结构处理，具有高亮度、发光均匀、 成本低、功耗低、简易方便光学薄膜经过纳米的光学结构处理， 具有高亮度、发光均匀、成本低、功耗低、简易方便、轻薄且不 易损坏等性能，保养经济又耐用。光学薄膜的纳米光学结构技术 处理，可收集光线而增加光通量，减少光损耗从而达到高亮度效 果，将光最大利用的优势。 从技术层面来讲，让其显示技术与照明技术相结合，以光学 外罩和光学反射罩为核心，利用光折射与反射的设计原理从而让 其外观千变万化。
• 偏光膜片可分为吸收型及非吸收型两种，生产吸收型 偏光膜片的技中有碘系偏光膜片和染料偏光膜片。目 前，几乎所有被使用的偏光膜片都是具有良好光学特 性的碘系偏光膜，然而能够在高耐久型领域中使用的 偏光膜片却是染料偏光膜片。不过，在光学特性方面 碘系偏光膜片却略胜一筹，在能够使用的环境条件上， 碘系偏光膜片可承受的环境为摄氏90度，摄氏60度 ×90%RH；而染料偏光膜片能够承受的使用环境则 是摄氏105度，摄氏80度×90%RH，因此如果在高 耐久性条件下，碘系偏光膜片便无法承受。
• • • • • 高节能 寿命长 多变幻 利环保 高新尖
反射型偏光膜片：
• 背光模块产生的光线在背光模块侧的偏光膜片， 大约有一半的光线被吸收形成所谓的光损，如果将背 光模块的所有光线转换成直线偏光，就可以消除在偏 光膜片的光损。 具体方法是在背光模块与吸收型偏光膜片之间， 插入不会吸收的反射型偏光膜片，如此一来与穿透轴 直交的光线会折返至背光模块侧，在背光模块内部反 射时能够消除偏光使光线再度被利用。 合并使用反射型偏光膜片提高辉度，已经成为不 可欠缺的重要技术，根据实验结果证实相同背光模块 可以获得1.5倍的辉度，反过来说相同的辉度只需要 2/3的背光模块亮度即可，它对消耗电力的降低与使用 寿命的延伸具有重大贡献。
光学薄膜完整版
光学薄膜技术复习提纲闭卷考试 120分钟考试时间：17周周三下午3:00---5:00（12月30号）题型：选择题（10*2）填空题（10题24分）判断题（10题）简答题（4题24分）综合题（2题22分,计算1题，论述1题）考试内容包含课本与课件，简答和综合题包含作业和例题一、判断题1. 光束斜入射到膜堆时，S －偏振光的反射率总是比p －偏振光的反射率高（正确）2. 对称膜系可以完全等效单层膜（错误，仅在通带中有类似特性）3. 对于吸收介质，只要引入复折射率，进行复数运算，那么就可以完全使用无吸收时的公式（正确）4. 膜层的特征矩阵有两种表达方式：导纳矩阵和菲涅尔系数矩阵（错误）5. 简单周期性多层膜，在其透射带内R<<1（错误）6. 在斜入射情况下，带通滤光片S －偏振光的带宽比p －偏振光的带宽为大（正确）7. 在包含吸收介质时，光在正反两个入射方向上的透过率是一样的（正确）8. 发生全反射时，光的能量将不进入第二介质（错误）9. 斜入射时，银反射膜的偏振效应比铝反射膜大（Al ：0.64-i 5.50，Ag ：0.050-i 2.87）（错误，因为银的折射率远小于铝）10. 高反射介质膜的截止深度是指在截止波长处的反射率（错误，是指截止带中心处的反射率）第一章 薄膜光学特性计算基础1、 干涉原理：同频率光波的复振幅矢量叠加。
2、 产生干涉的条件：频率相同、振动方向一致、位相相同或位相差恒定。
3、 薄膜干涉原理 ：层状物质的平行界面对光的多次反射和折射，导致同频率光波的多光束干涉叠加。
4、 光学薄膜：薄到可以产生干涉现象的膜层、膜堆或膜系。
5、 麦克斯韦方程组：(1) -(2) (3)0(4)D H j tB E tD ρB ∂∇⨯=+∂∂∇⨯=∂∇∙=∇∙= 6、 物质方程：D E B H j E εμσ=⎧⎪=⎨⎪=⎩7、 光学导纳：00r H N Y K E εμμ==⨯ 8、 菲涅尔系数：菲涅尔系数就是界面上的振幅反射系数和振幅透射系数。
光学薄膜-基础知识
----基础知识介绍
光学薄膜-基础知识
光是什么？
光是一种电磁波，（在真空中的）可见光波长范围是700~400nm ；红外光为约700 到107nm量级;紫外光1-400nm；比紫外光短的还有X射线、γ射线（<0.001nm）等； 而比红外长的就是我们熟悉的无线电波
光学薄膜-基础知识
什么叫光的干涉？
%
五、反射膜
在光学薄膜中，反射膜和增透膜几乎同样重 要。 对于光学仪器中的反射系统来说，一般单 纯金属膜的特性大都已经满足常用要求。在某 些应用中，要求更高的反射率则可用金属增强 镜。 而全介质多层反射膜，由于这种反射膜具 有最大的反射率和最小的吸收率因而在激光应 用和一些高要求的系统中得到了广泛的使用。
介质带通滤光片的结构为：介质反射膜/间隔层/ 介质反射膜/间隔层/介质反射膜．但是滤光片也可以
是混合结构，例如用一层金属膜如银膜代替两间隔之 间的介质反射膜形式如下：
介质反射膜/间隔层/金属膜/间隔层/介质反射膜
这是金属诱导透射滤光片的基本形式
这种滤光片的最大好处：长波无次峰、透射率较高
光学薄膜-基础知识
光学薄膜的类型与符号
光学薄膜-基础知识
光学薄膜的依附体 ——基板
光学薄膜-基础知识
光学上常用的基板
一、玻璃----在光学应用上最重要 二、陶瓷 三、光学晶体 四、光学塑料（如PC、PMMA等） 五、金属
光学薄膜-基础知识
一、玻璃
玻璃可以分为：
1、普通玻璃 2、无色光学玻璃 3、有色光学玻璃 4、特殊玻璃等
金属滤光片 全介质滤光片 双半波、三半波全介质滤光片 金属诱导透射滤光片
光学薄膜-基础知识
% T r a n s m it t a n c
光学薄膜完整版全解
光学薄膜技术复习提纲闭卷考试120分钟考试时间:17周周三下午3:00—5:00 （12月30号）题型：选择题（10*2）填空题（10题24分）判断题（10题）简答题（4题24分）综合题（2题22分，计算1题，论述1题）考试内容包含课本与课件，简答和综合题包含作业和例题一、判断题1.光束斜入射到膜堆时，s—偏振光的反射率总是比p—偏振光的反射率高（正确）2.对称膜系可以完全等效单层膜（错误，仅在通带中有类似特性）3.对于吸收介质，只要引入复折射率，进行复数运算，那么就可以完全使用无吸收时的公式（正确）4.膜层的特征矩阵有两种表达方式：导纳矩阵和菲涅尔系数矩阵（错误）5.简单周期性多层膜，在其透射带内R«1 （错误）6.在斜入射情况下，带通滤光片S—偏振光的带宽比p—偏振光的带宽为大（正确）7.在包含吸收介质时，光在正反两个入射方向上的透过率是一样的（正确）& 发生全反射时，光的能量将不进入第二介质（错误）9.斜入射时，银反射膜的偏振效应比铝反射膜大（AI： 0.64-/5.50, Ag： 0.050-/2.87）（错误，因为银的折射率远小于铝）10.高反射介质膜的截止深度是指在截止波长处的反射率（错误，是指截止带中心处的反射率）第一章薄膜光学特性计算基础1、干涉原理：同频率光波的复振幅矢量叠加。
2、产生干涉的条件：频率相同、振动方向一致、位相相同或位相差恒定。
3、薄膜干涉原理：层状物质的平行界面对光的多次反射和折射，导致同频率光波的多光束干涉叠加。
4、光学薄膜：薄到可以产生干涉现象的膜层、膜堆或膜系。
5、麦克斯韦方程组：Vx//= / + —(1) dtVxE = -^y(2)V»D = p(3)▽• 3 = 0(4)6、物质方程:D = sE \B = pH7、 光学导纳：y =也瓦\KxE\ 8、 菲涅尔系数：菲涅尔系数就是界面上的振幅反射系数和振幅透射系数。
9、 特征矩阵：表征薄膜特性的矩阵，仅包含薄膜的特征参数cos q — sin §z?/1 sin q cos ®11、 虚设层：当膜层厚度对于中心波长来说是几/2或其整数倍时，该层存在对于中心波长 处的透过率/反射率无影响，因此称为虚设层。
《光学薄膜》课件
择、沉积工艺、薄膜结构设计和表面
处理等，其中控制沉积过程是关键。
3光学薄膜的工作原理Fra bibliotek光学薄膜通过控制入射光的干涉和衍 射现象，实现对光的传播和反射的控 制，从而产生特定的光学效果。
光学薄膜的性质及影响因素
光学薄膜的性质包括光学常数、厚度、 结构和成分等，这些因素会影响薄膜 的光学性能和应用效果。
第三部分：分类与应用
第四部分：挑战与未来
光学薄膜在未来的前景
随着科技的发展和需求的 增长，光学薄膜将继续发 挥重要作用，应用范围将 不断扩大，性能和效率将 进一步提高。
当前光学薄膜研究面 临的挑战
光学薄膜研究面临材料选 择、沉积工艺、薄膜稳定 性和性能优化等方面的挑 战，需要综合应用多学科 知识来解决。
如何解决未来研究中 的问题
光学薄膜的应用范围
光学薄膜广泛应用于光学仪器、光通信、太阳能、显示技术和传感器等领域，提供了独特的 光学性能和功能。
光学薄膜的特性与优点
光学薄膜具有高透过率、高反射率、多色彩、可调性和可控性等特性，使其成为设计和制造 各种光学元件的理想材料。
第二部分：原理
1
光学薄膜的制备过程
2
光学薄膜的制备过程包括薄膜材料选
《光学薄膜》PPT课件
# 光学薄膜
光学薄膜是指具有特定光学性质和应用的薄膜材料，通过光的干涉和衍射现 象产生彩色效果。本课件将介绍光学薄膜的基本概念、工作原理以及在各个 领域中的应用。
第一部分：介绍
什么是光学薄膜？
光学薄膜是一种特殊的薄膜，其厚度通常在波长数量级，能够通过干涉和衍射现象来控制光 的传播和反射。
未来研究可以加强材料设 计、工艺优化、表征技术 以及理论模拟等方面的研 究，从而解决光学薄膜研 究中的问题。
光学薄膜完整版全解
光学薄膜技术复习提纲闭卷考试 120分钟考试时间：17周周三下午3:00---5:00（12月30号）题型：选择题（10*2）填空题（10题24分）判断题（10题）简答题（4题24分）综合题（2题22分,计算1题，论述1题）考试内容包含课本与课件，简答和综合题包含作业和例题一、判断题1. 光束斜入射到膜堆时，S －偏振光的反射率总是比p －偏振光的反射率高（正确）2. 对称膜系可以完全等效单层膜（错误，仅在通带中有类似特性）3. 对于吸收介质，只要引入复折射率，进行复数运算，那么就可以完全使用无吸收时的公式（正确）4. 膜层的特征矩阵有两种表达方式：导纳矩阵和菲涅尔系数矩阵（错误）5. 简单周期性多层膜，在其透射带内R<<1（错误）6. 在斜入射情况下，带通滤光片S －偏振光的带宽比p －偏振光的带宽为大（正确）7. 在包含吸收介质时，光在正反两个入射方向上的透过率是一样的（正确）8. 发生全反射时，光的能量将不进入第二介质（错误）9. 斜入射时，银反射膜的偏振效应比铝反射膜大（Al ：0.64-i 5.50，Ag ：0.050-i 2.87）（错误，因为银的折射率远小于铝）10. 高反射介质膜的截止深度是指在截止波长处的反射率（错误，是指截止带中心处的反射率）第一章 薄膜光学特性计算基础1、 干涉原理：同频率光波的复振幅矢量叠加。
2、 产生干涉的条件：频率相同、振动方向一致、位相相同或位相差恒定。
3、 薄膜干涉原理 ：层状物质的平行界面对光的多次反射和折射，导致同频率光波的多光束干涉叠加。
4、 光学薄膜：薄到可以产生干涉现象的膜层、膜堆或膜系。
5、 麦克斯韦方程组：(1) -(2) (3)0(4)D H j tB E tD ρB ∂∇⨯=+∂∂∇⨯=∂∇•=∇•= 6、 物质方程：D E B H j E εμσ=⎧⎪=⎨⎪=⎩7、 光学导纳：00r H N Y K E εμ==⨯8、 菲涅尔系数：菲涅尔系数就是界面上的振幅反射系数和振幅透射系数。
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光学薄膜技术复习提纲闭卷考试 120分钟考试时间：17周周三下午3:00---5:00（12月30号）题型：选择题（10*2）填空题（10题24分）判断题（10题）简答题（4题24分）综合题（2题22分,计算1题，论述1题）考试内容包含课本与课件，简答和综合题包含作业和例题1、判断题1. 光束斜入射到膜堆时，S－偏振光的反射率总是比p－偏振光的反射率高（正确）2. 对称膜系可以完全等效单层膜（错误，仅在通带中有类似特性）3. 对于吸收介质，只要引入复折射率，进行复数运算，那么就可以完全使用无吸收时的公式（正确）4. 膜层的特征矩阵有两种表达方式：导纳矩阵和菲涅尔系数矩阵（错误）5. 简单周期性多层膜，在其透射带内R<<1（错误）6. 在斜入射情况下，带通滤光片S－偏振光的带宽比p－偏振光的带宽为大（正确）7. 在包含吸收介质时，光在正反两个入射方向上的透过率是一样的（正确）8. 发生全反射时，光的能量将不进入第二介质（错误）9. 斜入射时，银反射膜的偏振效应比铝反射膜大（Al：0.64-i5.50，Ag：0.050-i2.87）（错误，因为银的折射率远小于铝）10. 高反射介质膜的截止深度是指在截止波长处的反射率（错误，是指截止带中心处的反射率）第1章薄膜光学特性计算基础1、干涉原理：同频率光波的复振幅矢量叠加。
2、产生干涉的条件：频率相同、振动方向一致、位相相同或位相差恒定。
3、薄膜干涉原理：层状物质的平行界面对光的多次反射和折射，导致同频率光波的多光束干涉叠加。
4、光学薄膜：薄到可以产生干涉现象的膜层、膜堆或膜系。
5、麦克斯韦方程组：6、物质方程：7、光学导纳：8、菲涅尔系数：菲涅尔系数就是界面上的振幅反射系数和振幅透射系数。
9、特征矩阵：表征薄膜特性的矩阵，仅包含薄膜的特征参数10、虚设层：当膜层厚度对于中心波长来说是或其整数倍时，该层存在对于中心波长处的透过率/反射率无影响，因此称为虚设层。
但该层其他波长处的透过率/反射率还是有影响的。
11、等效界面：入射介质与薄膜和基底组合形成的等效介质之间的界面。
12、等效界面的反射系数和反射率等于其所等效膜堆的反射系数和反射率：，13、等效导纳求解的基本思想：14、薄膜的位相厚度：；有效光学厚度：；光学厚度：；几何厚度：。
15、单层介质膜层反射率的双重周期性：光学厚度和光波频率。
16、膜系的透射率 T 与光的传播方向无关.17、由等效导纳计算的单层薄膜的反射率：18、膜系等效定理任意一个多层介质膜系都可以等效成双层膜；只有对称结构的多层膜可以等效成一个单层膜。
一、典型膜系㈠ 减反射膜（增透膜）1、减反射膜的主要功能是什么？是减少或消除透镜、棱镜、平面镜等光学表面的反射光，从而增加这些元件的透光量，减少或消除系统的杂散光。
★2、单层减反射膜的最低反射率公式并计算★3、掌握常见的多层膜系表达，例如G︱H L︱A代表什么？G︱2 H L︱A？★5、单层减反射膜只能对某个波长和它附近的较窄波段内的光波起增透作用。
为了在较宽的光谱范围达到更有效的增透效果，常采用双层、三层甚至更多层数的减反射膜。
★6、V形膜、W形膜的膜系结构以及它们的特征曲线。
P16—17 V——G︱HL︱AW——G︱2HL︱A4、减反膜几个重要的技术指标使用的波段使用的角度或者角度范围剩余反射率要求使用环境在激光领域还有激光阈值要求㈡高反射膜★1、镀制金属反射膜常用的材料有铝（Al）、银（Ag）、金（Au）、铬等。
★2、金属反射膜四点特性。
P29①高反射波段非常宽阔，可以覆盖几乎全部光谱范围，当然，就每一种具体的金属而言，它都有自己最佳的反射波段。
②各种金属膜层与基底的附着能力有较大差距。
如Al、Cr、Ni（镍）与玻璃附着牢固；而Au、Ag与玻璃附着能力很差。
③金属膜层的化学稳定性较差，易被环境气体腐蚀。
④膜层软，易划伤。
㈢分光膜1、什么是分光膜？中性分束镜能够在一定波段内把一束光按比例分成光谱成分相同的两束光， 也即它在一定的波长区域内，如可见区内，对各波长具有相同的透射率和反射率之比值——透反比。
因而反射光和透射光不带有颜色，呈色中性。
★2、归纳金属、介质分束镜的优缺点：金属分束镜p32优点：中性好，光谱范围宽，偏振效应小，制作简单缺点：吸收大，分光效率低。
使用注意事项：光的入射方向介质分束镜p30优点：吸收小，几乎可以忽略，分光效率高。
缺点：光谱范围窄，偏振分离明显，色散明显。
4、偏振中性分光膜只适应于自然光和圆偏振光的中性分束；5、偏振中性分光膜分出的两束光，光强相等，但偏振状态不同，是两束振动方向互相垂直的线偏振光。
因此，也将其称为偏振分光（束）膜。
5、偏振中性分束棱镜是利用斜入射时光的偏振，实现50/50中性分光。
㈣、截止滤光片★1、什么是截止滤光片？什么是长波通、短波通滤光片？p33截止滤光片是指要求某一波长范围的光束高效透射，而偏离这一波长的光束骤然变化为高反射的干涉截止滤光片。
抑制短波区、透射长波区的截止滤光片称为长波通滤光片。
抑制长波区、透射短波区的截止滤光片称为短波通滤光片。
㈤、带通滤光片★1、什么是带通滤光片？P58在一定的波段内，只有中间一小段是高透射率的通带，而在通带的两侧是高反射率的截止带。
2、 薄膜制造技术1、“真空”是干法镀膜的基础，是光学镀膜机的基础。
1、热蒸发真空镀膜设备主要由三大部分组成：①②③三个系统p109～111真空系统、热蒸发系统、膜层厚度控制系统。
冷阱：挡油器，阻止油蒸气进入真空室。
★2、热蒸发法的基本原理。
P111把被蒸发材料加热到蒸发温度，使之蒸发淀积到放置在工件架上的零件表面，形成所需要的膜层。
4、真空系统组成；真空系统:真空室、抽真空设备、真空检测设备真空;压强低于一个大气压的任何气态空间真空度；表征真空的物理量。
实际上是用气体压强来表示的。
压强越小，真空度越高真空区可分成哪几个部分？粗真空：＞103Pa；低真空：103～10－1 Pa；高真空：10－1～ 10－6 Pa；超高真空：＜10－6Pa★3、真空度的计量；采用与压强相同的方法和单位。
低压强对应高真空度，高压强对应低真空度。
单位；pa，1标准大气压=760mmHg=1.01325×10 5 Pa，量度单位：帕斯卡（Pa）1mmHg=133.3Pa; 1Torr(托)=133.3Pa; 1mbar(毫巴)＝0.75 Torr＝100 Pa用真空计仪器进行真空度的测量？P112★4、PVD所需真空度基本确定原则。
P112气体分子的平均自由程大于蒸发源到被镀件之间的距离。
★5、旋片式机械泵工作原理。
P113采用旋片式的转子和定子组成，随着转子的旋转，不断地进行吸气、压缩和排气的循环过程，使连到机械泵的真空室获得真空。
★6、油扩散泵的工作原理。
P114，p115图3.3.4★7、罗茨泵的结构、工作原理。
P116★8、低温冷凝泵的工作原理。
P116请归纳下表：旋片式机械泵采用旋片式的转子和定子组成，随着转子的旋转，不断地进行吸气、压缩和排气的循环过程，使连到机械泵的真空室获得真空。
油扩散泵加热真空油使之蒸发，油蒸汽沿泵芯导向管道向上喷射，遇到伞形喷嘴改变运动方向，向斜下方喷出，油蒸汽俘获由进气口扩散进入泵腔的气体分子，一同运动到泵壁，沿泵壁向下流动，达到油槽时，气体分子遇热蒸发，被与排气口连接的机械泵抽走。
罗茨泵罗茨泵在泵腔内，有二个“8”字形的转子相互垂直地安装在一对平行轴上，由传动比为1的一对齿轮带动作彼此反向的同步旋转运动。
由于转子的不断旋转，被抽气体从进气口吸入到转子与泵壳之间的空间内，再经排气口排出。
在转子之间，转子与泵壳内壁之间，保持有一定的间隙，可以实现高转速运行。
低温冷凝泵低温冷凝泵是一种利用低温冷凝和低温吸附原理抽气的真空泵。
是无油高真空环境 获得的设备。
★9、PVD使用的高真空系统（图3.3.7）工作原理。
P1179、真空测量：1.热电偶真空计。
2.热阴极电离真空计。
3.冷阴极电离真空计。
★11、什么是电阻加热法？p120把薄片状或线状的高熔点金属（经常使用的是钨、钼、钛）做成舟箔或丝状的蒸发源，装上蒸镀材料，或用坩埚装上蒸镀材料，让电流通过蒸发源加热蒸镀材料使其蒸发，这就是电阻加热法。
电阻加热法不能蒸发高熔点材料。
★12、什么是电子束加热法？e型电子枪？p121e型电子枪：电子枪灯丝经高温加热后，产生热电子发射，这些热发射电子经阴极（灯丝）和阳极之间的高压电场加速，并聚焦成束，在线圈磁场的作用下，电子束产生270°角的偏转（电子束轨迹成e型）到达坩埚蒸发源材料的表面，使电子束所带有的巨大的动能转化为热能，对材料进行迅速加热，造成局部高温而汽化蒸发。
电子束加热法可蒸发高熔点材料。
★13、什么是溅射？p123★14、什么是辉光放电溅射？p123★15、什么是磁控溅射？p126★16、什么是离子束溅射？p128★17、什么是离子镀？p130膜料加热蒸发，将基片作为阴极，蒸发源作阳极，充入惰性气体（如氩）以产生辉光放电。
从蒸发源蒸发的分子或原子发生电离，在强电场加速下轰击并沉积在零件表面。
//★18、热蒸发镀膜与离子镀的绕射特性比较。
P131 ★19、什么是离子辅助镀？p134在热蒸发镀膜技术中增设离子发生器——离子源，产生离子束，在热蒸发进行的同时，用离子束轰击正在生长的膜层，形成致密均匀结构，使膜层的稳定性提高，达到改善膜层光学和机械性能的目的。
请归纳下表：（镀膜方法不归纳，复习到这儿又是很乱）电阻加热法把薄片状或线状的高熔点金属做成舟箔或丝状的蒸发源，装上蒸镀材料，或用坩埚装上蒸镀材料，让电流通过蒸发源加热蒸镀材料使其蒸发。
电子束加热法将电子束集中轰击薄膜材料的一部分，造成局部高温而汽化蒸发。
溅射用高速正离子轰击膜料（靶）表面，通过动量传递，使其分子或原子获得足够的动能而从靶表面逸出（溅射），在被镀零件表面凝聚成膜。
辉光放辉光放电是在真空度约为10 ～10 Pa的真空中，在两个电极之间加上高电压时产生的放电现象。
利用电极间的辉光放电进电溅射行溅射。
磁控溅射利用磁场与电子交互作用，使电子在靶表面附近成螺旋状运行，从而增大电子撞击氩气产生离子的概率。
所产生的离子在电场作用下撞向靶面从而溅射出靶材。
离子束溅射用离子源发射的高能离子束直接轰击靶材，使靶材溅射、沉积到零件表面成膜。
离子镀蒸发物质的分子被电子碰撞电离后以离子沉积在固体表面，称为离子镀。
离子辅助镀在热蒸发镀膜技术中增设离子发生器——离子源，产生离子束，在热蒸发进行的同时，用离子束轰击正在生长的膜层，形成致密均匀结构，使膜层的稳定性提高，达到改善膜层光学和机械性能的目的。
18、什么是等离子体等离子状态使指物质原子内的电子在高温下脱离原子核的吸引，使物质呈为正负带电粒子状态存在。