基本原理 制造方式 应用情景 光学薄膜泛指在光学器件或光电子元器 件表面用物理化学等方法沉积的、利用光 的干涉现象以改变其光学特性来产生增透、反射、分光、分色、带通或截止等光学现象的各类膜系。它可分为增透膜、高反膜、滤光膜、分光膜、偏振与消偏振膜等。光学薄膜的应用始于20世纪30年代。现代，光学薄膜已大范围的使用在光学和光电子技术领域，制造各种光学仪器。 基本原理 利用光线的干涉效应，当光线入射于不同折射系数物质所镀成的薄膜，产生某种特殊光学特性。 ? ?? 分类：光学薄膜就其所镀材料之不同，大体可分为金属膜和非金属膜。 ?a.金属膜：主要是作为反射镜和半反射镜用。在各种平面或曲面反射镜，或各式稜镜等，都可依所需镀上Al、Ag、Au、Cu等?各种不同的材料。不同的材料在光谱上有不同的特性。AI的反射率在紫外光、可见光、近红外光有良好的反射率，是镀反射镜最常使用的材料之一。Ag膜在可见光和近红外光部份的反射率比AI膜更高，但因其易氧化而失去光泽，只能短暂的维持高反射率，所以只能用在内层反射用，或另加保护膜。 ?b.非金属膜:用途十分普遍，例如增透膜镜片．单一波长滤光片、长或短波长通过滤光片、热光镜、冷光镜、各种镭射射镜片等，都是利用多种不同的非金属材料，蒸镀在研磨好之镜杯上，层数由单层到数十、百层不等，视需要的不同，而有不同的设计和方法。目前这些薄膜中被应用得最广泛，最商业化，也是一般人接触到最多的，就是抗反射膜。例如眼镜、照相机镜头、显微镜等等都是在镜片上镀增透膜膜。因为若是不加以抗反射没办法得到清晰明亮的影像了，因此如何增加其透射光线就是一个很重要的课题。 制造方式 1.溅射方式 2.热电阻式 3.电子枪式。 溅射方式 溅射法最早获得应用，是使剩余气体分子在强电场作用下发生电离，电离获得正离子在场的作用下向阴极方向作高速运动,击到阴极表面后把自己的能量传递给位于阴极表面上的溅射靶子．使靶面原子(或分子)淀积在基体上形成所需要的薄膜．阴极溅射很少用来淀积介质材料。这是由于带电的离子在基体和靶面的堆积形成屏蔽电场，进而影响淀积的继续进行，使淀扭速率慢，效果也差。高频溅射正是为客服阴极溅射这与一缺点而设计．与一般阴极溅射不同，高频溅射在两极之间加的是高频电压，频率一般为 5～30Mhz，这样在上半周吸附于极面的电荷在下半周时就被释放，不致形成电荷积累而影响淀积，高频溅射可用来淀积各种电介质材料．这种膜结构紧密，牢固性好，制备电学膜应用比较广泛，但均匀性不够好。厚度控制较为困难，在光学薄膜中应用少，如果克服上述缺点，可望在克服大功率激光器对薄膜破坏中得到应用。 电阻加热蒸发 大部分材料，特别是化合物，只能采用间接蒸发，即需要一个盛放并加热材料的蒸发源．选择蒸发源的三个基础要求:蒸发源材料的熔点和蒸气压;蒸发源材料与薄膜材料的反应以及薄膜材料的湿润性．最简单和最常用的方法是用高熔点的材料作为加热器，它相当于一个电阻，通电后产生热量， 电阻率随之增加， 当温度为 1000 度时蒸发源的电阻率为冷却时的 4～5 倍； 在 2000度时，增加到 10 倍，加热器产生的焦耳热就足以使蒸发材料的分子或原子获得足够大的动能而蒸发.常用的蒸发源材料有石墨，钨，钽，钼，铂，其中最常用的是钼片和钨丝。电阻加热法的优点是设备简单，操作便捷，易于实现薄膜淀积过程自动化，但是不能直接蒸发难溶金属和高温介质材料；很难避免蒸发源对膜料污染。 电子枪式 原理是当金属高温状态时，其内部的一部分电子因获得足够的能量而逸出表面，这是所谓热电子发射，如果施加一定的电场，则电子在电场中将向阳极方向挪动，且电场电压越大电子运动速度越快，这样高速运动的电子流在一定的电磁场作用下，使它聚成细束并轰击被镀材料表面，使动能变成热能，从而使薄膜材料蒸发。 电子构有许多形式，目前，广泛采用磁偏转 e 形枪，它基本上克服了二次电于的影响．所谓“e 形”，是由于电于轨迹成 e 字形而得名，又被称为 270 度磁偏转枪．从灯丝发射的热电子经阴极与阳极间的高压电场加速并聚焦，由磁场使之偏转达到坩埚蒸发材料表面．由于蒸发材料与阳极是分开的，并单独处于磁场中，故二次电子因受到磁场的作用而再次发生偏转， 大幅度减少了向基板发射的几率， e 形枪的聚焦特性主要决定于灯丝，聚焦极的相对位置．电子枪偏转主要根据高压和磁场电流的大小．e 形枪有效抑制二次电子，方便的通过改变磁场大小调节束斑位置，而且采用内藏式阴极，即防止了板间的离子放电，又避免了灯丝污染 应用 激光器使用的光学薄膜 二极管泵浦固体激光器（DPL ）使用的光学薄膜DPL 及激光应用是近年来发展的最富成果的研究之一。由于 DPL 的泵浦波长和输出波长不同，泵浦方式及使用的材料多种多样，因此相应使用的薄膜多种多样。研究这方面薄膜工作将为 DPL 的发展提供强有力的保证。图 1 是二极管侧面泵浦倍频激光器使用的薄膜示意图，该激光器是腔内倍频激光器，输出 532nm 的激光。 高强度光学薄膜技术进展 高强度光学薄膜的主要特性是： 1,高的抗激光强度，即高抗激光损伤阈值; 2,低的光损耗，即 1-R-T 非常小。采取了主要关键技术及技术途径如下： 1） 采用超光滑表面磨抛技术，改善基底表面粗糙度。 2） 利用离子源对基底表明上进行离子清洗，有助于增加膜与基底的附着力，有助于去除基底表面的杂质。 3） 在膜系设计中传统的分析方法基础上，利用计算机膜系设计优化软件，设计出损耗低、利于制备、激光损伤阈值（LDT）高的膜系。 4） 采取了激光预处理技术，能够使薄膜元件的 LDT 值大幅度提升。 5） 采用吸收测量方法，指导各项工艺研究 。薄膜抗激光损伤阈值≥1.5GW/CM 2 ， （激光波长为1.064um,激光脉宽～10ns,1对1测试） * 常用光学薄膜 单层 MgF2 增透膜 红外增透膜 1、增透膜 2、反射膜 3、分光膜 与镀膜技术紧密关联的产业 镀膜眼镜 幕墙玻璃 滤光片 ITO膜 车灯、冷光镜、舞台灯光滤光片 光通信领域：DWDM、光纤薄膜器件 红外膜 投影显示 *

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