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光学薄膜的基础知识

   发布日期:2008-03-05 我也要投稿! 作者:网络 阅读: [ 字体选择: ]    

什么是光学薄膜:

  长久以来,「光学薄膜制程技术」一直是光学领域中不可忽略重要基础技术,而且质量要求也越来越高,加上这几年来在信息显示及光通讯科技快速发展之下,不论是在显示设备中分、合色组件,又或是在光通讯主、被动组件开发制程上,薄膜制程技术都是不可忽略重要技术。而在显示器技术、光通讯技术、生医光电技术…等。

  从精密及光学设备、显示器设备到日常生活中的光学薄膜应用;比方说,平时戴的眼镜、数字相机、各式家电用品,或者是钞票上的防伪技术,皆能被称之为光学薄膜技术应用之延伸。倘若没有光学薄膜技术作为发展基础,近代光电、通讯或是激光技术发展速度,将无法有所进展,这也显示出光学薄膜技术研究发展重要性。

 一般来说,要使用多层薄膜时,必须根据设计者需求,藉用高低折射率薄膜堆栈技术,做为各类型光学薄膜设计之用,才能达到事先预期后评估的光学特性。比方说:抗反射镜、高反射镜、分光镜、截止滤光镜、带通滤光镜、带止滤光镜等;而在计算机分析软、硬件发展健全的今日,不仅使光学薄膜在设计上变得更为便捷,且光学薄膜技术研究发展也将更为快速。

 光学薄膜最主要关键问题,在于薄膜镀膜工艺技术的改善?这关系到要如何精准地掌控每一层薄膜厚度与折射率,才能获得预期光学性质和机械特性,甚至在制程量产化及成本降低都有其帮助。另外,包括:薄膜材料开发(包括:材料测试、化学纯度、材料创新、材料型式)、先进镀膜技术开发(包括:真空镀膜机、监控技术)及薄膜的量测分析(膜层设计、厚度误差分析技巧)等,都是光学薄膜工程上所要面对到的首要课题。

  光学薄膜 (optical thin films) 是一类重要的光学组件。这一领域主要有以下几方面的内容﹕薄膜的光学性质﹑力学性质以及其他有关性质的研究﹔薄膜的生长﹑薄膜的结构以及它们对薄膜性质的影响﹔光学薄膜组件的设计﹑制备及其性能的测试等。

  不过,在光学薄膜技术应用上,由于技术本身被归纳为广泛应用性质,不容易以某一或单一产品作为载具并加以区分;因此,在光学薄膜产品技术,最终应用则是在众多光学组件上,若以光学组件各个相关应用市场来探究,更可看出主要附加价值与相关性。

而主要的光学薄膜器件包括反射膜﹑减反射膜﹑偏振膜﹑干涉滤光片和分光镜等等。它们在国民经济和国防建设中得到了广泛的应用﹐获得了科学技术工作者的日益重视。例如采用减反射膜后可使复杂的光学镜头的光通量损失成十倍地减小﹔采用高反射比的反射镜可使激光器的输出 功率成倍提高﹔利用光学薄膜可提高硅光电池的效率和稳定性。

光学设计网

    目前业界最简单的光学薄膜模型是表面光滑﹑各向同性的均匀介质薄层。在这种情况下﹐可以用光的干涉理论来研究光学薄膜的光学性质。当一束单色平面波入射到光学薄膜上时﹐在它的两个表面上发生多次反射和折射﹐反射光和折射光的方向由反射定律和折射定律给出﹐反射光和折射光的振幅大小则由菲涅耳公式确定。

:sunny@optotek.cn alan@optotek.cn

 

  式中 r1r2分别为第一﹑第二界面的反射系数﹐在入射角确定的情况下﹐界面的反射系数仅由薄膜的光学常数确定﹐而薄膜的位相差仅由薄膜的光学厚度决定﹐这样光学薄膜的性质也就由光学薄膜的光学常数和厚度来确定。由式(4)可以看出﹐当δ π 的整数倍时出现极值。

  光学薄膜的简单模型可以用来研究其反射﹑透射﹑位相变化和偏振等一般性质。如果要研究光学薄膜的损耗﹑损伤以及稳定性等特殊性质﹐简单模型便无能为力了﹐这时必须考虑薄膜的结晶构造﹑体内结构和表面状态﹐薄膜的各向异性和不均匀性﹐薄膜的化学成分﹑表面污染和界面扩散等等。考虑到这些因素后﹐那就不仅要考虑它的光学性质﹐还要研究它的物理性质﹑化学性质﹑力学性质和表面性质﹐以及各种性质之间的渗透和影响。因此光学薄膜的研究就跃出光学范畴而成为物理﹑化学﹑固体和表面物理的边缘学科。

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