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光学检测仪和激光干涉仪

光学镀膜的基础知识

一、什么是光学薄膜


光学薄膜是指在光学零件上沉积一层或者多层厚度薄而均匀的电介质膜或金属膜或电介质与金属膜的组合。光在通过这种分层媒质时,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地控制光的干涉,根据需要实现光能的重新分配。


二、薄膜分类


(一)减反射膜(增透膜)

是应用最广泛的光学薄膜,它可以减少光学表面的反射率而提高其透射率。对于单一波长,理论上的反射率可以降到零,透射率为100%;对于可见光谱段,反射率可以降低到0.5%,甚至更低,以保证一个由多个镜片组成的复杂系统有足够的透射率和极低的杂散光。现代光学装置没有一个是不经过减反处理的。由于其具有极低的反射率和鲜艳的表面颜色,现代人们日常生活中的眼镜普遍都镀有减反射膜。


   



 (二)高反射膜

能将绝大多数入射光能量反射回去。当选用介质膜堆时,由于该光学薄膜的损耗极低,随着膜层数的不断增加,其反射率可以不断地增加(趋近于100%)。这种高反射膜在激光器的制造和激光应用中都是必不可少的。


(三)能量分光膜

可将入射光能量的一部分透射,另一部分反射分成两束光,最常用的是TR=5050的分光膜。



(四)光谱分光膜

可将入射光中一部分光谱的能量透射,另一部分光谱的能量反射。将长波能量反射、短波能量透射的叫做短波通截止滤光膜;将长波能量透射、短波能量反射的叫长波通截止滤光膜。利用它们可以把一束光分成不同颜色的多束光。例如把一束光分成红、绿、蓝三原色,任何一种色光都可以通过这三种颜色的合成来获得。这种颜色分光膜在光电的彩色行业,诸如彩色摄影、彩色电视、彩色投影、彩色印刷等领域都是不可缺少的。

(五)干涉滤光片

利用干涉原理只使特定光谱范围的光通过的光学薄膜。通常由多层薄膜构成。干涉滤光片种类繁多,用途不一,常见干涉滤光片分截止滤光片和带通滤光片两类。截止滤光片能把光谱范围分成两个区,一个区中的光不能通过(截止区),而另一区中的光能充分通过(通带区)。典型的截止滤光片有短通滤光片(只允许短波光通过)和长通滤光片(只允许长波光通过),它们均为多层介质膜,具有由高折射率层和低折射率层交替构成的周期性结构。



三、光学镀膜定义


光学镀膜是指在光学零件表面上镀上一层(或多层)金属(或介质)薄膜的工艺过程。在光学零件表面镀膜的目的是为了达到减少或增加光的反射、分束、分色、滤光、偏振等要求。常用的镀膜法有真空镀膜(物理镀膜的一种)和化学镀膜。

光的干涉在薄膜光学中广泛应用。为了消除光学零件表面的反射损失,提高成像质量,涂镀一层或多层透明介质膜,称为增透膜或减反射膜。随着激光技术的发展,对膜层的反射率和透过率有不同的要求,促进了多层高反射膜和宽带增透膜的发展。为各种应用需要,利用高反射膜制造偏振反光膜、彩色分光膜、冷光膜和干涉滤光片等。

光学零件表面镀膜后,光在膜层层上多次反射和透射,形成多光束干涉,控制膜层的折射率和厚度,可以得到不同的强度分布,这是干涉镀膜的基本原理。


四、光学镀膜方法


(一)化学镀膜

此方法必须严格控制化学溶液的浓度,进行反应的时间等。常用加工方法为:浸镀法和喷镀法。

浸镀法:根据欲配置膜的性质装备含有成分的溶液,将玻璃加热到一定温度,放入配置好的化学溶液里,拿出烘干。浸镀法是唯一可以同时制作双面膜的方法。

喷镀法:将配置好的膜溶液装在喷枪上,喷在玻璃表面,烘干定型。


(二)物理镀膜

以真空蒸镀,离子镀等多种不同的形式进行。物理方式的镀膜强度和均匀性普遍高于化学镀膜,物理方法镀膜可以为多层膜。

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