【正文】 5 １ 引 言 光學薄膜簡介 光學薄膜（ optical coating）是由薄的分層介質(zhì)構成的，通過界面?zhèn)鞑ス馐囊活惞鈱W介質(zhì)材料。光學薄膜的應用始于 20 世紀 30 年代?，F(xiàn)代，光學薄膜已廣泛用于光學和光電子技術領域，制造各種光學儀器。 簡介 光學薄膜是涉及光在傳播路徑過程中，附著在 光學 器件表面的厚度薄而均勻的介質(zhì)膜層，通過分層介質(zhì)膜層時的 反射 、透（折）射和偏振等特性，以達到人們想要的在某一或是多個 波段 范圍內(nèi)的光的全部透過或光的全部反射或是光的偏振分離等各特殊形態(tài)的光 。 特點 光學薄膜的特點是：表面光滑，膜層之間的界面呈幾何分割；膜層的 折射率在界面上可以發(fā)生躍變，但在膜層內(nèi)是連續(xù)的；可以是透明介質(zhì)，也可以是吸收介質(zhì)；可以是法向均勻的，也可以是法向不均勻的。實際應用的薄膜要比理想薄膜復雜得多。這是因為：制備時，薄膜的光學性質(zhì)和物理性質(zhì)偏離大塊材料，其表面和界面是粗糙的，從而導致光束的漫散射；膜層之間的相互滲透形成擴散界面；由于膜層的生長、結構、應力等原因，形成了薄膜的 各向異性 ；膜層具有復雜的時間效應。 分類 （ 1） 反射膜 反射膜為在流延法制造時，在 PET 樹脂 中摻雜 HR 高分子光學劑及 增塑劑 ，以達到遮光和高反射效果之膜片，由于在膜片的中間層具有一定的吸收光線，而降低了反射效果。故此，在表面增加一層 HR 介質(zhì)膜層，達到更佳的反射效果并具有抗紫外線黃變功能。反射膜的功能是增加光學表面的反射率。反射膜一般可分為兩大類，一類是金屬反射膜，一類是全電介質(zhì)反射膜。此外，還有把兩者結合起來的金屬電介質(zhì)反射膜。 反射膜常用來制造反光、折光和共振腔器件。 6 （ 2)增透膜 增透膜又稱減反射膜，它的主要功能是減少或消除 透鏡 、 棱鏡 、 平面鏡 等光學表面的反射光，從而增加這些元件的透光量，減少或消除系統(tǒng)的雜散光。 (3)干涉濾光片 干涉濾光片是種類最多、結構復雜的一類光學薄膜。它的主要功能是分割 光譜 帶。最常見的干涉濾光片是截止濾光片和帶通濾光片。 （ 4） 分光膜 分光膜是根據(jù)一定的要求和一定的方式把光束分成兩部分的薄膜。分光膜主要包括波長分光膜、光強分光膜和偏振分光膜等幾類。 （ 5） 增光膜 增光膜是在透明性非常好的 PET 表面，使用丙烯酸樹脂，精密成型一層分散一致的棱鏡結構及背面光擴散層組合的光學薄膜，運用在液晶顯示的上層增光，使光線經(jīng)由增光之微結構進行光的回收與聚光，產(chǎn)生增亮的效果，高亮度設計，帶擴散功能 , 由于擴散層的基理 ,從而消除光耦合（ Wet out）現(xiàn)象，光顯示更加均勻，柔和。 （ 6） 擴散膜 擴散片是在透明性非常好的 PET 表面，使用丙烯酸樹脂，精密涂布一層隨機分散的微米結構的擴散 粒 子，在 PET 的相對面再精密涂布一層隨機分散的微米結構的抗 靜電 粒 子，運用在 液 晶顯示器 中，使光線經(jīng)由擴散層產(chǎn)生多次折射及繞射，從而起到均光作用，讓光顯示 更 加均勻柔和。 制備 通常光學薄膜的制備條件要求高而精，制備光學薄膜分干式制備法和濕式制備法。干式制備法（含真空鍍膜：蒸發(fā)鍍，磁控濺鍍， 離子 鍍等）一般用于物理光學薄膜的制備，濕式制備法（含涂布法， 流延法，熱塑法等）一般用于幾何光學薄膜的制備。 應用 光學薄膜的應用無處不在，從眼鏡鍍膜到手機，電腦，電視的液晶顯示再到LED 照明等等，它充斥著生活的方方面面，并使人們的生活更加豐富多彩。 研究內(nèi)容 7 光學薄膜的發(fā)展及分類、關鍵技術匯總 科學的發(fā)展正在改變傳統(tǒng)的光學薄膜的面貌，其應用也由原來的純粹為光學儀器服務，逐漸滲透到通信、建筑、防偽、醫(yī)療和空間技術等領域。而新工藝、新材料、新技術的采用，或用來提高其性能 ,或與其他薄膜結合構成新的器件，如與電學膜結合起來的光電子薄膜，與高分子有機材料結合起來的光學有機薄膜。這些薄膜有著潛在而十分廣闊的應用前景。新型光學薄膜如高強度激光膜、金剛石及類金剛石膜、軟 X 射線多層膜、太陽能選擇性吸收膜和光通信用光學膜的制備及其在器件方面的研究和應用情況。下面就目前及未來幾年應用廣泛、符合薄膜發(fā)展方向的設備及技術進 行闡述： 一、 磁控濺射設備及工藝術 在光學薄膜領域，真空蒸發(fā)技術占據(jù)主導地位已經(jīng)超過 50 年，并且一直在不斷發(fā)展。高性能的電子槍、離子輔助鍍膜、低壓反應離子鍍膜、高精度的監(jiān)控技術、自動化的鍍膜過程等一系列的進展，使得蒸發(fā)技術達到了極高的水平，制備出了DWDM、 GFF 增益平坦濾光片等高性能的薄膜元器件，令人嘆為觀止。但是，隨著蒸發(fā)鍍膜機性能的不斷提高，結構亦愈復雜，目前需要控制的工作參數(shù)已經(jīng)超過30 個。并且隨著真空室狀態(tài)的變化，還需要適當修正一些參數(shù)，因此使過程十分復雜，成為各種故障的潛在因素，生產(chǎn)中已經(jīng)感 到不便。磁控濺射的工藝過程簡化了許多，需要控制的工作參數(shù)約為 lo 個左右，更容易實現(xiàn)過程自動化。濺射薄膜的高聚集密度使其特性對真空室的初始狀態(tài)不太敏感，所以濺射薄膜的再現(xiàn)性會有所提高，進行工業(yè)化生產(chǎn)具有明顯的優(yōu)勢。反應磁控濺射技術目前還不太適宜在彎曲面型的基底上淀積成膜；以時間為監(jiān)控參數(shù)使得各個膜層厚度誤差之間互不相關；對于多種膜系及膜料的適應程度不及蒸發(fā)技術；上述問題都是磁控濺射的局限性。但是，磁控濺射在光學薄膜領域中的應用將日益廣泛，可能會成為一種趨勢。磁控濺射在光學多層介質(zhì)膜的工業(yè)化生產(chǎn)中的發(fā)展空間巨大 ，設備和靶材料的成本將隨著應用的廣泛而得以降低。在一定范圍內(nèi)，蒸發(fā)鍍膜將會逐步為磁控濺射鍍膜所替代。近年來，磁控濺射技術的應用日趨廣泛，在工業(yè)生產(chǎn)和科學研究領域發(fā)揮巨大作用。隨著對具有各種新型功能的薄膜需求的增加，相應的磁控濺射技術也獲得進一步的發(fā)展 。 研究內(nèi)容： 1） 設備的引進調(diào)試及工藝參數(shù)優(yōu)化 2） 產(chǎn)品的調(diào)研及開發(fā)應用 3） 靶材的選擇及利用率的提高。 二、 真空紫外薄膜 真空紫外 (VUV) 8 是一種波長范圍為 100~200nm 的不可見光線 , 由于真空紫外光波長短、熱效不強等獨特特性 , 而廣泛應用于工業(yè) (半導體芯片生產(chǎn)、在塑料上雕刻圖形 )、醫(yī)學 (片上生物工廠的制造 )裝置、天文、偵破等領域。特別是隨著高密度信息存儲、大規(guī)模集成電路以及慣性約束核聚變等近代科學技術的發(fā)展 , 人們對存儲密度、儀器集成度的要求越來越高 , 紫外波段高功率激光系統(tǒng)的發(fā)展愈來愈受到重視。而紫外薄膜正是支持紫外光路系統(tǒng)的重要元件 ,它們的光學性能影響制約著整個系統(tǒng)的效率。紫外薄膜還應用于各種準分子激光及 Nd:YAG 激光的 3 倍頻(355nm)， 4 倍頻激光 (266nm)等領域 ,它的激光損傷閾值是關鍵。 近年來 , 100~200nm 激光在許多以未來 為導向的領域內(nèi)迅速發(fā)展 , 尤其是同步輻射在世界領域所取得的突破性進展 , 大大促進和帶動了真空紫外波段薄膜材料的研究。德國夫瑯和費研究所和意大利