光學(xué)薄膜技術(shù)第二章課件-全文預(yù)覽
【正文】 ，它僅適用于反射率要求較低的場(chǎng)合。因?yàn)榉止忡R的吸收損失和分光膜周圍的介質(zhì)有關(guān)，因此也可以通過改變周圍的介質(zhì)，使吸收損失減小。分光鏡的反射率和入射光的方向有關(guān)。Cr膜的中性較好，其機(jī)械強(qiáng)度和化學(xué)穩(wěn)定性都非常好，它的分光曲線比較平坦，在可見區(qū)域，一般長(zhǎng)波端的反射率比短波端高10%左右。c、金屬分光膜與基底結(jié)合很牢固。但是膠合立方體分光鏡的偏振效應(yīng)較大。分束鏡又可以按使用方式分為平板和棱鏡分光兩種：把膜層鍍?cè)谕该鞯钠桨宀Ａ?。?duì)于不同的用途，分光鏡往往有不同的透反比T／R。光線傾斜入射時(shí)，反射帶將有所變化：反射帶整體向短波方向移動(dòng)，總反射曲線兩端陡度變差。這個(gè)峰值的出現(xiàn)，是因?yàn)閮蓚€(gè)多層膜的作用。展寬高反射帶的寬度的方法方法一 使膜系相繼各層的厚度形成規(guī)則遞增或遞減。在可見光區(qū)域能找到的 有實(shí)用價(jià)值的 材料中，在紅外區(qū)域中。這個(gè)寬度是有限的，在高反射帶的兩邊，反射率陡然降落為小的振蕩著的數(shù)值。有時(shí)甚至由于吸收、散射的增加，而使反射率下降。 如果nH和nL是高、低折射率層的折射率，并使介質(zhì)膜系兩邊的最外層為高折射率層，其每層的厚度均為λ0/4，當(dāng)光束由空氣中垂直入射時(shí)，中心波長(zhǎng)λ0的反射率，也即極大值反射率為式中，ng基片的折射率，2S+1是多層膜的層數(shù)。 鉑、銠：穩(wěn)定、牢固 多層介質(zhì)高反射膜 p30 上一節(jié)所述的金屬反射膜包含較大的吸收損失，對(duì)于高性能的多光束干涉儀中的反射膜以及激光器諧振腔的反射鏡，要求更高的反射率和盡可能小的吸收損失。 金屬膜材料的選擇216。各種金屬膜層與基底的附著能力有較大差距。作為紫外反射鏡的鋁膜不能用一氧化硅或氧化鋁作保護(hù)膜，因?yàn)樗鼈冊(cè)谧贤鈪^(qū)有顯著的吸收。曾試圖使用蒸發(fā)的一氧化硅或氟化鎂作為保護(hù)膜，但由于它們與銀的粘附性很差，沒有獲得成功。金膜在紅外區(qū)的反射率很高，它的強(qiáng)度和穩(wěn)定性比銀膜好，所以常用它作為紅外反射鏡。 金屬反射膜 p25 在光學(xué)工程中，人們先將比金屬更容易獲得高光潔度的玻璃拋光，再將金屬鍍制在拋光玻璃表面形成金屬高反射鏡。鍺、硅、砷化鎵、砷化銦、及銻化銦基片，都可用單層硫化鋅、二氧化鈰或一氧化硅有效地增透。這個(gè)問題不同于可見區(qū)，在可見區(qū)，其目的是將大約4%的反射損失減小到千分之幾。 高折射率基底材料的的減反射膜 在可見區(qū)應(yīng)用的大多數(shù)光學(xué)玻璃，通常在波長(zhǎng)大于3微米以后就不再透明?？傊藗兛梢酝ㄟ^調(diào)整層數(shù)、厚度、材料來不斷的優(yōu)化設(shè)計(jì)，由于實(shí)際工作中λ0／4的整數(shù)倍厚度容易控制，人們把全部由λ0／4整數(shù)倍厚度組成的膜系稱為規(guī)整膜系，反之為非規(guī)整膜系。 為了克服以上的缺點(diǎn)人們?cè)O(shè)計(jì)出了三層以及多層增透膜。同一個(gè)G︱2HL︱A膜系的減反射效果隨著基底折射率的不同而大不相同。在限定兩層膜的厚度都是λ0/4的前提下，欲使波長(zhǎng)λ0的反射光減至零，它們的折射率應(yīng)滿足如下關(guān)系： p22公式，則內(nèi)層膜的折射率n2取決于基片材料n3。為此，我們可以在玻璃基片上先鍍一層λ0/4厚的、折射率為n2的薄膜，這時(shí)對(duì)于波長(zhǎng)λ0來說，薄膜和基片組合的系統(tǒng)可以用一折射率為Y= n22 /n3的假想基片來等價(jià)。怎么辦？，而后再鍍MgF2單層膜，就能達(dá)到全增透的要求。這雖然不很理想，但也得到了相當(dāng)?shù)母倪M(jìn)。 單層減反射膜 為了減少表面反射率，就在玻璃表面上鍍上一層低折射率的薄膜。使用最普遍的介質(zhì)膜材料為氟化鎂。這種表面反射造成了兩個(gè)嚴(yán)重的后果： ①光能量損失，使像的亮度降低； ②表面反射光經(jīng)過多次反射或漫射，有一部分成為雜散光，最后也達(dá)到像平面，使像的襯度降低，分辨率下降，從而影響光學(xué)系統(tǒng)的成像質(zhì)量。 就拿一個(gè)由18塊透鏡組成的35mm的自動(dòng)變焦的照相機(jī)來說，假定每個(gè)玻璃和空氣的界面有4%的反射，沒有增透的鏡頭光透過率為23%，鍍有一層膜（%）%，鍍多層膜（%）%。在很多應(yīng)用領(lǐng)域中，增透膜是不可缺少的，否則，無法達(dá)到應(yīng)用的要求。 當(dāng)光線從折射率為n0的介質(zhì)射入折射率為n1的另一介質(zhì)時(shí)，在兩介質(zhì)的分界面上就會(huì)產(chǎn)生光的反射， 如果介質(zhì)沒有吸收，分界面是一光學(xué)表面，光線又是垂直入射，則反射率R為：例，%，折射率較高的火石玻璃表面的反射更為顯著。以使某些顏色的單色光在表面上的反射干涉相消，增加透射。適當(dāng)條件下可完全沒有反射光或只有很弱的反射光。(氟化鎂)。 雙層減反射膜從上面晶體鍍MgF2增透膜的例中可以看到，為了達(dá)到全增透的效果，ｎ０＝ｎ１2?。睿?，（n1=，n2=）。 雙層λ0/4膜堆 對(duì)于單層氟化鎂膜來說，冕牌玻璃的折射率是太低了。但對(duì)于偏離λ0的波長(zhǎng)，表面反射增加，反射率曲線呈V字形，所以也有把這種λ0/4－λ0/4雙層增透膜稱為V形膜的。λ0/2－λ0/4膜堆 G︱2HL︱A 厚度為λ0／2－λ0／4型的雙層增透膜，在中心波長(zhǎng)λ0兩側(cè)，可望有兩個(gè)反射率極小值，反射率曲線呈W型，所以也把這種雙層增膜稱作為W型膜。 多層減反射膜雙層增透膜的減反射性能比單層增透膜要優(yōu)越得多，但它并沒有全部克服單層增透膜的兩個(gè)主要缺點(diǎn)：（1）剩余反射高；（2）帶寬小。 也可以在雙層V型膜的基礎(chǔ)上構(gòu)造多層減反射膜，例如在λ0／4λ0／4 V型膜的中間插入半波長(zhǎng)的光滑層，得到典型的λ0／4—λ0／2—λ0／4 三層減反射膜結(jié)構(gòu)。 ，λ0／4λ0／2λ0／4 型三層減反射膜是合適的；，λ0／4λ0／2λ0／2 型三層減反射膜更為合適。這些半導(dǎo)體基片若不鍍?cè)鐾改?，就不可?廣泛地使用。前面關(guān)于單層增透膜的考慮，也同樣完全適用于高折射率基片。對(duì)于光學(xué)儀器中的反射系統(tǒng)來說，由于單純金屬膜的特性大都已經(jīng)滿足常用要求，因而我們首先討論金屬反射膜，在某些應(yīng)用中，若要求的反射率高于金屬膜所能達(dá)到的數(shù)值則可在金屬膜上加額外的介質(zhì)膜以提高它們的反射率， 最后介紹全介質(zhì)多層反射膜，由于這種反射膜具有最大的反射率和最小的吸收率因而在激光應(yīng)用中得到了廣泛的使用。但是蒸發(fā)的銀膜用作前表面鏡鍍層時(shí)卻因下列兩個(gè)原因受到嚴(yán)重限制：它與基片的粘附性很差；同時(shí)易于受到硫化物的影響而失去光澤。但是蒸發(fā)的銀膜用作前表面鏡鍍層時(shí)卻因下列兩個(gè)原因受到嚴(yán)重限制：它與基片的粘附性很差；同時(shí)易于受到硫化物
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