光学薄膜原理讲课稿
《薄膜光学基础》PPT课件
1 2
3
先考虑由基底g和膜层3
g
组成的单层膜系统。
由式(3-225)可得，此单层膜系统的反射系数：
r r23 r3g exp( j) 1 r23r3g exp( j)
由于是λ。/4膜系，所以：
r r23 r3g 1 r23r3g
1
再考虑由膜层2和反射系
2
数为 r 的等效膜层(3,g)
2
R1
nA nA
nI nI
式中
nI
nH2 nG
是镀第一层膜后的等效折射率。若在高折射率膜层上再镀一层
低折射率膜层，其反射率为
2
R2
nA nA
nII nII
式中
nII
nL2 nI
nL nH
2
nG
是镀双层膜后的等效折射率。依此类推，当膜层为偶数(2p)层 时， (HL)p膜系的等效折射率为
3
组成的“单层膜”系统。
g
这样，此“单层膜”系统的反射系数：
r r12 r 1 r12 r
最后得到双层膜系统的反射系数：
r r12 r23 r3g r12r23r3g 1 r12r23 r12r3g r23r3g
考虑到正入射的菲涅耳系数：
rij
ni ni
nj nj
令r＝0，可得双层减反膜的材料折射率条件：
此时反射率最小，透过率最大：
Rm
r12 1
r23 r12r23
2
n22 n22
n1n3 n1n3
2
Rm
r12 1
r23 r12r23
2
n22 n22
n1n3 n1n3
2
当满足下面条件时，R＝0，消反射：
《光学薄膜设计理论》课件
总结词
随着光电器件的发展，光学薄膜的应用领域也在不断 扩展。新型光电器件对光学薄膜的要求更高，需要不 断探索新的应用领域和场景。
详细描述
光学薄膜在新型光电器件中具有广泛的应用前景。例 如，在激光器、太阳能电池、光电传感器等领域中， 光学薄膜可以起到增益介质、反射镜、滤光片、保护 膜等作用。此外，随着光电器件的微型化和集成化发 展，光学薄膜的应用场景也在不断扩展，如光子晶体 、微纳光学器件等。这些新型光电器件的发展将进一 步推动光学薄膜技术的进步和应用领域的拓展。
薄膜的均质膜系法
总结词
将多层薄膜视为一个整体，并使用均质膜系法来计算反射、透射和吸收系数的方 法。
详细描述
均质膜系法是一种更精确的光学薄膜设计方法。它将多层薄膜视为一个整体，并 使用均质膜系法来计算反射、透射和吸收系数。这种方法适用于薄膜层数较多、 折射率变化较大的情况，能够更准确地模拟薄膜的光学性能。
光的波动理论概述
光的波动理论认为光是一种波动现象，具有振动 、传播和干涉等特性。
波动方程的推导
通过麦克斯韦方程组推导出波动方程，描述光波 在介质中的传播规律。
波前的概念
光的波动理论中引入了波前的概念，用于描述光 波的相位和振幅。
光的干涉理论
光的干涉现象
光的干涉是指两束或多束相干光波在空间某一点叠加时，产生明 暗相间的干涉条纹的现象。
按制备方法分类
03
物理气相沉积、化学气相沉积、溶胶-凝胶法等。
光学薄膜的应用
光学仪器
照相机、望远镜、显微镜等。
光电子
激光器、光探测器、光放大器等。
通信
光纤、光波导、光放大器等。
摄影
滤镜、镜头镀膜等。
02
光学薄膜设计基础
光学薄膜的工作原理及光学性能分析
光学薄膜的工作原理及光学性能分析一、引言光学薄膜是一种非常重要的光学材料，具有广泛的应用领域，如光学器件、光伏电池、激光技术等。
本文将重点介绍光学薄膜的工作原理以及对其光学性能的分析。
二、光学薄膜的工作原理光学薄膜是由一层或多层透明材料组成的膜层结构，在光学上表现出特定的光学性质。
其工作原理主要涉及薄膜的干涉效应和反射、透射等光学过程。
1. 干涉效应光学薄膜的干涉效应是指光波在不同介质之间反射、透射时，发生相位差导致光波叠加出现干涉现象。
光学薄膜利用干涉效应控制特定波长的光的传播，实现光的反射增强或衰减。
2. 反射和透射光学薄膜的反射和透射性能取决于入射光波的波长和薄膜的光学参数。
当入射光波与薄膜的折射率不同，一部分光波将发生反射，其反射强度与入射波和薄膜参数有关。
另一部分光波将透过薄膜，其透射强度也与入射波和薄膜参数有关。
三、光学薄膜的光学性能分析光学薄膜的光学性能分析是指对其反射、透射、吸收等光学特性进行定量研究。
1. 反射率与透射率的测量反射率和透射率是评价光学薄膜性能的重要指标。
可以通过光谱测量，通过测量入射光、反射光和透射光的强度，计算得到反射率和透射率。
2. 全波段光学性能分析除了对特定波长的光学性能分析外，还需要对光学薄膜在全波段范围内的性能进行研究。
这可以通过利用光学薄膜在不同波长下的反射和透射特性，进行光学模拟和仿真计算得到。
3. 色散性能研究光学薄膜的色散性能是指其折射率随波长的变化关系。
色散性能对光学器件的性能和应用有重要影响。
可以通过光谱色散测量系统测量得到光学薄膜的色散曲线。
4. 热稳定性分析光学薄膜在高温环境下的性能稳定性也是重要的考量指标。
可以通过热循环测试和热稳定性测量仪等设备，对光学薄膜的热稳定性进行评估和分析。
四、光学薄膜的应用光学薄膜由于其独特的光学性质和广泛的应用领域，得到了广泛的应用。
1. 光学器件光学薄膜在光学器件中广泛应用，如反射镜、透镜、滤光片等。
《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。
薄膜光学技术详解演示文稿
→ P ~ 1.5 103 Pa
p
1 nmv 2 3
nk BT
第13页，共48页。
2. 真空镀膜机
第14页，共48页。
真空系统
热蒸发系统
阻蒸 电子枪 膜厚控制系统 光电膜厚仪 石英晶体膜厚仪
第15页，共48页。
ห้องสมุดไป่ตู้
3.2 真空获得与检测
第16页，共48页。
3.2.1 真空泵
1.真空与真空泵
④.过冷凝器（Polycold):
置于真空室的水分子捕集器（液态N制冷），用于补偿由“前 级泵+油扩散泵”组成的系统不能抽水蒸气的缺陷。
第42页，共48页。
3.2.3、真空测量
1.热电偶真空计
——以某一中间变量 与气体压强的关系为依据 的间接测量。
热电偶真空计
1）. 结构：
Pt-铂灯丝; A，B-热偶丝;
②.值得注意的问题
A. 油扩散泵既不能直接抽大气，也不能直接向大气中排气； B.油扩散泵必须在有水冷的条件下使用。
第30页，共48页。
5. 罗茨泵
1). 罗茨泵的分类
罗茨真空泵（简称罗茨泵）是一种旋转 式变容真空泵。它是由罗茨鼓风机演变 而来的。
直排大气的低真空罗茨泵； 中真空罗茨泵（又称机械增压泵）；
第5页，共48页。
3.1 真空及真空镀膜机
“真空”是干法镀膜的基础，是光学镀膜机的基础。 本节将解答下列问题：
PVD为什么要在真空中进行？ 真空用哪些参数计量？ PVD所需要的真空条件是如何确定的？
真空如何获得？
第6页，共48页。
1、真空基础
（1）PVD与真空
1）. 热蒸发工艺过程：
第7页，共48页。
【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。
光学薄膜课程
光学薄膜课程光学薄膜是一种应用广泛的薄膜材料，具有许多重要的应用领域，例如太阳能电池板、光学镜片、光学滤波器等。
本文将介绍光学薄膜的基本原理、制备方法和应用领域。
一、光学薄膜的基本原理光学薄膜是由多个不同折射率的材料层交替堆积而成的。
当光线照射到光学薄膜上时，会发生反射、透射和折射等现象。
这些现象是由光波在不同折射率的材料层之间的传播和相互作用引起的。
光学薄膜的反射和透射特性主要取决于薄膜的厚度、折射率和入射光的波长。
通过选择适当的薄膜结构和控制薄膜的厚度，可以实现对特定波长的光的反射或透射。
二、光学薄膜的制备方法光学薄膜的制备方法主要包括物理气相沉积、化学气相沉积和溅射等。
物理气相沉积是将物质加热至蒸发或溅射形成薄膜颗粒，然后沉积到基底上。
化学气相沉积则是通过化学反应使气体中的原子或分子沉积到基底上。
溅射是利用高能粒子轰击靶材，使其表面的原子或分子溅射到基底上形成薄膜。
三、光学薄膜的应用领域光学薄膜在许多领域中有着重要的应用，以下是其中几个典型的应用领域：1. 太阳能电池板：光学薄膜可以用于太阳能电池板的吸收层和反射层，提高电池板的光吸收效率和光电转换效率。
2. 光学镜片：光学薄膜可以应用在镜片表面，用于改善反射和透射特性，提高镜片的透明度和传输率。
3. 光学滤波器：光学薄膜可以用于制备各种滤波器，如带通滤波器、带阻滤波器等，用于对特定波长的光进行选择性透射或反射。
4. 显示器件：光学薄膜可以用于液晶显示器、有机发光二极管等显示器件中，用于改善光的传输和反射特性，提高显示效果和观看体验。
5. 光学传感器：光学薄膜可以用于制备光学传感器，用于测量和检测光的强度、波长等参数，广泛应用于光学仪器和传感器领域。
总结：光学薄膜是一种重要的薄膜材料，具有广泛的应用领域。
通过控制薄膜的厚度和折射率，可以实现对特定波长的光的反射和透射。
光学薄膜的制备方法主要包括物理气相沉积、化学气相沉积和溅射等。
光学薄膜在太阳能电池板、光学镜片、光学滤波器、显示器件和光学传感器等领域有着重要的应用。
《光学薄膜的形成》PPT课件
薄膜的形成——薄膜形成过程和生长模式
薄膜的形成——薄膜形成过程和生长模式
薄膜的形成——薄膜形成过程和生长模式
★ 薄膜形成过程和生长模式
薄膜形成过程是指形 成稳定核之后的过程。
薄膜生长模式是指薄 膜形成的宏观形式。
薄膜的形成——薄膜形成过程和生长模式
薄膜形成过程描述:
表面扩散势垒 表面扩散能
吸附能
ED
1 6
~
1 2
Ed
薄膜的形成——凝结过程
平均表面扩散时间 D
吸附原子在吸附位置上的停留时间称为平均表面扩散
时间，用 D 表示。
D
o
exp
ED kT
式中， o 是表面原子沿表面水平方向振动周期，o o
平均表面扩散距离 x （设ao 为相邻吸附位置间距）
x 4Da
D ao2 / 4 D
x
4D a ao
a D
ao exp Ed
ED
2kT
薄膜的形成——凝结过程
薄膜制备时，要 达到完全凝结的 工艺设计原则：
• 提高淀积速率
• 降低基片温度
• 选用吸附能大 的基片
1. 单体吸附；
2.形成小原子团（胚芽）；
3.形成临界核（开始成核）； 4.临界核捕获原子，开始长大； 5.临界核长大的同时，在非捕获区，单体逐渐形成临界核； 6.稳定核长大，彼此连接形成小岛，新面积形成；
7.新面积吸附单体，发生“二次”成核； 8.小岛结合形成大岛，大岛长大并相互结合，有产生 新面积，并发生“二次”、“三次”成核；
宏观表面能计算、表面能概念、结构
《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。
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》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。
光学薄膜原理 ppt课件
401 (0 1)2
Tp
N1 N0
cos1 cos0
( cos0 cos1
20 )2 0 1
401 (0 1)2
小结
垂直入射
倾斜入射
r N0 N1 N0 N1
N0
R t 2N0 N0 N1
N1
T
R r 2 ( N0 N1 )2 N0 N1
r 0 1 0 1
ts
20 0 1
,tp
折射率与导纳
Refractive index
3.坡印廷矢量(能流密度)S:单位时间通过单位面积的 能量
S=E×H
积分平均值： S 1 Re(N )E 2
(3)
2
4.边界条件---切向分量连续
E0 tan= E1 tan , H0 tan= H1 tan ,
E0itan + E0rtan = E1t tan
Detector
薄膜在WDM技术中的应用
DWDM Filter: Mux, Demux, OADM ,OXC等
M-WDM Filter: CWDM, Channel separation 等
W-WDM Filter: 光网控制，光插分，光放大等
Interleaver: 与DWDM Filter串接，提高复用度
20 0 1
c os 0 c os1
R r 2 (0 1 )2 0 1
T
N1 N0
t2
4N0 N1 (N0 N1)2
T
1 0
ts2
401 (0 1)2
s N cos
p N / cos
第三节 单层薄膜的传输矩阵
E12
1 2 E2
1
21
《薄膜干涉》 讲义
《薄膜干涉》讲义一、什么是薄膜干涉在日常生活中，我们可能会观察到一些有趣的光学现象，比如肥皂泡表面的彩色条纹、水面上薄油膜的彩色花纹等。
这些现象背后的原理就是薄膜干涉。
薄膜干涉是指一束光在经过薄膜的上表面和下表面反射后，两束反射光相互叠加而产生的干涉现象。
薄膜通常指的是厚度很薄的介质层，其厚度与入射光的波长相当。
为了更好地理解薄膜干涉，我们先来了解一下光的干涉的基本原理。
光具有波动性，当两束光相遇时，如果它们的振动频率相同、相位差恒定，并且振动方向相同，就会发生干涉现象。
干涉的结果会使光的强度在空间上重新分布，形成明暗相间的条纹。
在薄膜干涉中，由于薄膜的上下表面反射的光存在光程差，当这个光程差恰好是光波长的整数倍时，两束光相互加强，形成亮条纹；当光程差是半波长的奇数倍时，两束光相互削弱，形成暗条纹。
二、薄膜干涉的条件要产生明显的薄膜干涉现象，需要满足一定的条件。
首先，薄膜的厚度必须足够薄。
一般来说，薄膜的厚度要与入射光的波长在同一数量级或更小。
其次，入射光必须是相干光。
相干光指的是具有相同频率、相同相位和相同振动方向的光。
在实际情况中，通常使用单色光源来获得相干光。
此外，薄膜的表面要比较平整，这样才能保证反射光的光程差具有一定的规律，从而形成清晰的干涉条纹。
三、常见的薄膜干涉现象1、肥皂泡上的彩色条纹当阳光照射在肥皂泡上时，我们可以看到肥皂泡表面呈现出五彩斑斓的颜色。
这是因为肥皂泡的薄膜厚度不均匀，不同位置的薄膜厚度不同，导致反射光的光程差不同，从而产生了不同颜色的干涉条纹。
2、油膜上的彩色花纹在水面上漂浮的薄油膜也会出现彩色花纹。
这是由于油膜的厚度不均匀，以及油和水的折射率不同，使得反射光发生干涉，产生了彩色的条纹。
3、增透膜和增反膜在光学仪器中，常常会用到增透膜和增反膜。
增透膜是通过控制薄膜的厚度，使得反射光相互削弱，从而增加透射光的强度。
例如，在照相机镜头上镀一层厚度适当的氟化镁薄膜，可以减少反射光，提高成像质量。
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用欧拉公式，另一种表示方法：
E=E0 e i(ωt -2πNx/λ) =E0 e-i2πNx/λe iωt
(1)
2.复折射率 N: ---磁场幅值与电场幅值之比
H=N (k×E) 或
N H cnik(2) kE v
若自由空间导纳取1，则光学导纳 Y=N
Detector
薄膜在WDM技术中的应用
DWDM Filter: Mux, Demux, OADM ,OXC等
M-WDM Filter: CWDM, Channel separation 等
W-WDM Filter: 光网控制，光插分，光放大等
Interleaver: 与DWDM Filter串接，提高复用度
GFF:
EDFA增益平滑
截止滤光片: 分离1310nm与1550nm,C-band和L-band,泵浦光
和信号光等
AR Coatings: 各种透光元件
反射镜: 各种反射元件
中性分束膜: 泵浦光引入，信号监控等
偏振、消偏振膜: 分束，隔离
等等
Applications of thin films (2)--in TFTLCD Projector
Maxwell’s equations
D E B mH j E
H j D t
E m H t
•D
•B 0
波动方程
2 E m
2E 2t
2H
m
2H 2t
折射率：refractive index
Nc/v
m
0m0
rmr
1.波动方程：
0
x
p
在原点0: E=E0 cosωt 在p点: 真空中 E=E0 cos(ωt -2πx/λ)
电磁波谱
薄膜的干涉
两束光产生干涉的条件： ➢频率相同 ➢振动方向一致 ➢位相相同或位相差恒定
薄膜的双光束干涉
单层膜的多光束干涉
多光束干涉强度 的计算原则上和双光 束完全相同，也是先 把振动迭加，再计算 强度，差别仅在于参 与干涉的光束由两束 增加到多束，至于计 算方法则以采用复振 幅最为方便。
光学薄膜的发展历史
--- 17世纪“牛顿环”
--- 1817年Fraunhofer第一个化学AR膜
--- 1930年扩散泵
--- 1939年Geffeken第一个金属-介质干涉滤光片
--- 1960年激光器诞生
--- 1970年薄膜微结构的揭示
--- 近年光通讯波分复用技术
--- 国内长春光机所和浙江大学几乎同时于1957年开 始光学薄膜研究
光学薄膜的基本原理
第一章：光学薄膜设计的理论基础
第一节: 电磁波及其传播 第二节: 单界面的反射和折射 第三节: 单层薄膜的传输矩阵 第四节: 多层薄膜的分析方法
第二章：典型薄膜系统的设计
第一节: 增透膜(减反射膜) 第二节: 分光膜 第三节: 高反射膜 第四节: 干涉截止滤光片 第五节: 带通滤光片
光学薄膜的发展趋势
1. 光学薄膜的理论巳趋成熟，重点是设备和制备 技术及检测技术的提高 2. 新的应用开拓---象激光、光通讯等之类的重 要应用 3. 各种功能的光电子薄膜及器件，如光源、调制、 放大、接收、显示、传感器等 4. 从目前的一维薄膜向多维发展---光子晶体 5. 薄膜的微小化，集成化，功能化--MEMS,MOEMS
--- 现在国内不仅有许多研究院所，而且有许多薄膜公 司,技术力量不断增强、设备条件不断改善。
光学薄膜的基础知识
1.电磁场理论 2.光的干涉
Applications of thin films (1)--in WDM
dB
λλ1EDF NhomakorabeaMux
λ2
:
λn
0.98 or 1.48
GFF
Demux λ1 .. λn
光学薄膜的基本原理
参考文献
1、H.A.Macleod, Thin Film Optical Filters (2nd,3rd ed.),Adam Hilger,Bristol,1986,2002
2. 唐晋发、郑权, 应用薄膜光学, 上海科技出版社，1984 3. 唐晋发、顾培夫, 薄膜光学与技术,机械工业出版社, 1989 4. 林永昌、卢维强，光学薄膜原理，国防工业出版社，1990 5. 李正中，薄膜光学与镀膜技术，台湾艺轩图书出版社，2001 6. 顾培夫, 薄膜技术，浙江大学出版社, 1990 7. 杨邦朝等，薄膜物理与技术，电子科技大学出版社 8. H.K.Pulker, Coatings on Glass, Rlsevier 1984
1.2E6～12000ev
由炽热物体、气体 放电或其它光源激 发分子或原子等微 观客体所产生的电
磁辐射
用高速电子流轰击原子中的内层 电子而产生的电磁辐射 放射性原子衰变发出的电磁辐射 或高能粒子碰撞产生的电磁辐射
光学薄膜基础理论
几个条件： ✓工作波段：光学 ✓薄膜厚度于考虑的波长在一个数量级 ✓薄膜的面积与波长相比可认为无限大 ✓薄膜材料各向均匀、同性 ✓薄膜材料为非铁磁性材料 ✓光穿过膜层而非沿着膜层在膜层内传播
第一章
光学薄膜设计的理论基础
第一节 电磁波及其传播
远红外线 中红外线 近红外线 可见光区 近紫外 远紫外
x射线
γ射线
9～600mm 1.0nm～8mm 0.7～1.0mm 0.4～0.7mm 0.2～0.4mm 0.03～0.2mm 0.1nm～0.03mm
1.0pm～0.1nm
0.15～0.01ev 1.2～0.15ev 1.8～1.2ev 3.1～1.8ev 6.2～3.1ev 41.4～6.2ev 12000～42ev
折射率与导纳
Refractive index
3.坡印廷矢量(能流密度)S:单位时间通过单位面积的 能量
薄膜在投影显示中的应用
冷反光镜: 灯泡、液晶板、薄膜偏振片、位相片隔热 等 偏振片: PCS、预偏和偏振器,特别是宽角宽波段PBS 截止滤光片: 白光分成R,G,B或合成彩色图像；修饰颜色；色轮 等 AR Coatings: 各种透光元件,在TIR棱镜中的宽角AR膜 反射镜: 各种反射元件,在光管中的大角度反射镜 消偏振膜: 在Philips棱镜中的消偏振分色合色截止滤光片 位相膜: 补偿液晶板不同波长的相位差，提高对比度