你对光学镀膜材料的应用原理都了解吗？随着科技的发展和经济的全球化，人类已经进入了知识经济社会和信息社会。随着“中国制造”的发展，中国大陆的光学制造正在兴起。中国的光学制造已开始在国际经济舞台上发挥重要作用。

中国的光学玻璃生产和光学元件产量接近第一。光学镀膜材料是在光学零件表面上改变光学零件表面特性的一种层或多层涂层。它可以是金属薄膜、介电膜或这两种膜的组合。光学镀膜材料是先进的光电技术中不可缺少的一部分。它不仅可以提高系统的性能，而且是达到设计目标的必要手段。光学薄膜的应用领域和光学系统的各个方面，包括激光系统、光学通信、光显示、光存储等，主要的光学镀膜材料器件包括反射膜、反反射膜、偏光膜、干涉滤光片和分光镜。它们在国民经济和国防建设中得到了广泛的应用，越来越受到科学家和技术人员的重视。

目前常用的光学镀膜材料有60多种，其品种和应用功能仍在开发中。近年来，金属薄膜系统得到了发展。当金、银、铜、铝厚度为7 ~ 20um时，可见光透过率为50%，红外光透光率小于10%。该影片已成功应用于阿波罗飞船面板，用于渗透一些可见光，反射几乎所有的红外光来产生热量。控制。以下是光学镀膜材料的主要特征和分类。

首先，光学镀膜材料的定义

一种薄层介质由一种光学介质材料组成，它通过界面传播一束光。光学镀膜材料的应用始于20世纪30年代。它在光学和光电技术中得到了广泛的应用，并制造了各种光学仪器。准备棒要求高而精的零件。

光学镀膜材料被定义为一个薄而均匀介质膜附着在表面的光学器件在传播路径,通过反射、渗透(折叠)和极化层分层介质的属性来实现光的反射,我们希望在一个或多个乐队。光的一种特殊形式，如喷射或偏振分离。

光学镀膜材料在我们的生活中无处不在，从精密光学设备、显示设备到日常生活中的光学镀膜材料应用。例如普通眼镜、数码相机、各种家用电器或钞票防伪技术都可以称为光学镀膜材料技术应用的延伸。没有光膜技术作为发展的基础，现代光电子技术、通信技术或激光技术都不会取得进步，这也说明了光薄膜技术的研究和发展的重要性。

光学镀膜材料是指将一层或多层介电薄膜或金属薄膜或两种薄膜结合在光学元件或独立衬底上，改变光波的传输特性，包括光的传输、反射、吸收、散射、偏振和相变。因此，通过适当的设计，可以调整不同波段分量的透射率和反射率，不同偏振面的光可以不同。

一般来说，光学镀膜材料的生产方法主要分为干膜法和湿膜法。所谓干式，就是整个过程中没有液体，如真空环境下的真空蒸发，用电能加热固体原料，上升为气体后附着在固体基片表面，完成涂布过程。用于装饰的金、银或金属包装膜是由干涂层制成的产品。然而，在实际量产的考虑下，干涂层的范围要小于湿涂层的范围。湿法涂层的一般做法是将具有不同功能的部件混合成液体涂层，在基材上涂布不同的处理方法，然后将液体涂层干燥固化。

二、薄膜干涉原理

1、光的波动性

19世纪60年代，美国物理学家麦克斯韦发展了电磁理论，指出光是一种电磁波，使波动说发展到了相当完美的地步。

由光的波粒二象性可知，光同无线电波、X射线、?射线一样都是电磁波，只是它们的频率不同。电磁波的波长λ、频率u和传播速率V三者之间的关系为：

V=λu

由于各种频率的电磁波在真空中德传播速度相等，所以频率不同的电磁波，它们的波长也就不同。频率高的波长短，频率低的波长长。为了便于比较，可以按照无线电波、红外线、可见光、紫外线、X射线和伽玛射线等的波长(或频率)的大小，把它们依次排成一个谱，这个谱叫电磁波谱。

在电磁波谱中，波长最长的是无线电波，无线电波又因波长的不同而分为长波、中波、短波、超短波和微波等。其次是红外线、可见光和紫外线，这三部分合称光辐射。在所有的电磁波中，只有可见光可以被人眼所看到。可见光的波长约在0.76微米到0.40微米之间，仅占电磁波谱中很小的一部分。再次是X射线。波长最短的电磁波是y射线。

光既然是一种电磁波，所以在传播过程中，应该变现出所具有的特征---干涉、衍射、偏振等现象。

2、薄膜干涉

薄膜可以是透明固体、液体或由两块玻璃所夹的气体薄层。入射光经薄膜上表面反射后得第一束光，折射光经薄膜下表面反射，又经上表面折射后得第二束光，这两束光在薄膜的同侧，由同一入射振动分出，是相干光，属分振幅干涉。若光源为扩展光源(面光源)，则只能在两相干光束的特定重叠区才能观察到干涉，故属定域干涉。对两表面互相平行的平面薄膜，干涉条纹定域在无穷远，通常借助于会聚透镜在其像方焦面内观察;对楔形薄膜，干涉条纹定域在薄膜附近。

实验和理论都证明，只有两列光波具有一定关系时，才能产生干涉条纹，这些关系称为相干条件。薄膜的相干条件包括三点：两束光波的频率相同;束光波的震动方向相同;两束光波的相位差保持恒定。

薄膜干涉两相干光的光程差公式为：

Δ=ntcos(α)±λ/2

式中n为薄膜的折射率;t为入射点的薄膜厚度;α为薄膜内的折射角;λ/2是由于两束相干光在性质不同的两个界面(一个是光疏介质到光密介质，另一个是光密介质到光疏介质)上反射而引起的附加光程差。薄膜干涉原理广泛应用于光学表面的检验、微小的角度或线度的精密测量、减反射膜和干涉滤光片的制备等。

光是由光源中原子或分子的运动状态发生变化辐射出来的，每个原子或分子每一次发出的光波，只有短短的一列，持续时间约为10亿秒对于两个独立的光源来说，产生干涉的三个条件，特别市相位相同或相位差恒定不变这个条件，很不容易满足，所以两个独立的一般光源是不能构成相干光源的。不仅如此，即使是同一个光源上不同部分发出的光，由于它们是不同的原子或分子所发出的，一般也不会干涉。

三、光学镀膜材料的分类

主要的光学镀膜材料包括反射膜、反反射膜、偏光片、干涉滤光片和分光镜等。它们在国民经济和国防建设中得到了广泛的应用，越来越受到科学家和技术人员的重视。例如,抗反射膜的使用可以减少复杂的光学镜头的光通量的十倍,和激光的输出功率可以乘以一个反射镜具有高反射膜比、效率和稳定的硅电池可以提高通过使用光学镀膜材料。

最简单的光学涂层材料模型是光滑的、各向同性的均匀介电膜。在这种情况下，光涂料材料的光学性质可以用光干涉理论来研究。当一束单色平面波在光学涂层材料上发生时，在它的两个表面上有许多反射和折射。反射光和折射光的方向由反射定律和折射定律给出。反射光的振幅由Finel公式决定。

光学镀膜材料可分为反射膜、反反射膜/反反射膜、过滤器、偏振器/偏振膜、补偿膜/相位差板、匹配膜、扩散膜/薄膜、亮膜/棱镜/聚光、遮光膜/黑色和白色胶水。有光学级保护膜和窗膜。

光学镀膜材料的特点是表面光滑，层间界面呈几何分割;膜的折射率可以在界面上跳跃，但在膜中是连续的;它可以是透明介质或吸收介质;它可以是均匀的，也可以不是均匀的。实际应用的胶片要比理想胶片复杂得多。这是由于在制备薄膜时，薄膜的光学和物理性质偏离了本体材料，表面和界面粗糙，导致了光束的漫反射;薄膜之间的相互渗透形成扩散界面;由于薄膜的生长、结构和应力，薄膜具有多种异性性质;这部电影是复杂的。时间的效果。

反射膜一般可分为两类:一类是金属反射膜，另一类是全介电反射膜。另外，将两者结合的金属介质反射膜，旨在提高光学表面的反射率。

一般金属具有较大的消光系数。当光束从空气到金属表面时，进入金属的光振幅迅速衰减，使金属内部的光能降低，反射光能量增加。消光系数越大，光幅衰减越快。进入金属的光能越小，反射率越高。具有高消光系数和稳定光学性能的金属通常被选为金属薄膜材料。在紫外光区常用的金属薄材料是铝。在可见区域，通常使用铝和银。金、银和铜通常用于红外区。此外，铬和铂常被用作某些特殊薄膜的薄膜材料。由于铝、银、铜等材料易在空气中氧化，降低其性能，必须用介电膜保护。常用的保护膜材料有氧化硅、氟化镁、硅、三氧化二铝。

金属反射膜的优点是制备工艺简单，波长范围宽。缺点是光损失大，反射率不高。为了进一步提高金属反射膜的反射率，可以在膜外镀一层一定厚度的介电层，形成金属介电反射膜。需要指出的是，金属介电膜增加了一定波长(或波区)的反射率，但破坏了金属膜的中性反射特性。

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