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  • 1 # 使用者9147460208505

    光學儀器中,光學元件表面的反射,不僅影響光學元件的通光能量;而且這些反射光還會在儀器中形成雜散光,影響光學儀器的成像質量。為了解決這些問題,通常在光學元件的表面鍍上一定厚度的單層或多層膜,目的是為了減小元件表面的反射光,這樣的膜叫光學增透膜(或減反膜)。

    這裡我們首先從能量守恆的角度對光學增透膜的增透原理給予分析。一般情況下,當光入射在給定的材料的光學元件的表面時,所產生的反射光與透射光能量確定,在不考慮吸收、散射等其他因素時,反射光與透射光的總能量等於入射光的能量。即滿足能量守恆定律。當光學元件表面鍍膜後,在不考慮膜的吸收及散射等其他因素時,反射光和透射光與入射光仍滿足能量守恆定律。而所鍍膜的作用是使反射光與透射光的能量重新分配。對增透膜而言,分配的結果使反射光的能量減小,透射光的能量增大。由此可見,增透膜的作用使得光學元件表面反射光與透射光的能量重新分配,分配的結果是透射光能量增大,反射光能量減小。光就有這樣的特性:透過改變反射區的光強可以改變透射區的光強。 隨著增透膜的不斷開發和研究,光學增透膜的鍍膜技術也在不斷的發展。光學增透膜的厚度要控制在可見光波長1/4波長的數量級上,增透膜的均勻度的要求也非常的苛刻。儘管如此,在人們的不懈探索中,還是掌握了不少行之有效、先進的鍍膜技術。常用的鍍膜方法有真空蒸鍍、化學氣相沉積、溶膠—凝膠鍍膜等方法。三者相比較,溶膠—凝膠鍍膜裝置簡單、能在常溫常壓下操作、膜層均勻性高、微觀結構可控,適於不同形狀、尺寸的基片、能透過控制配方、製備工藝得到高鐳射破壞閾值的光學薄膜,已成為高功率鐳射薄膜的最具競爭力的製備方法之一。

    常用的薄膜,並沒有使透射光的光強達到最大,也就是說沒有使反射光達到最弱。主要是要增透的光往往不是單色的,而是有一定的頻寬,而對於一個增透膜只對某一波長的單色光有完全增透的作用。因此可以透過多層鍍膜技術來改善增透效果,同時也增加了透射光的線寬,也就是頻寬。隨著人們對增透膜的應用和發展,有人設想為細小的光纖進行鍍膜,由此可見這需要多麼精密的鍍膜技術。 增透膜增加透射光強度的實質是作為電磁波的光波在傳播的過程中,在不同介質的分介面上,由於邊界條件的不同,改變了其能量的分佈。對於單層薄膜來說,當增透膜兩邊介質不同時,薄膜厚度為1/4波長的奇數倍且薄膜的折射率n=(n1*n2)^(1/2)時(分別是介質1、2的折射率),才可以使入射光全部透過介質。一般光學透鏡都是在空氣中使用,對於一般折射率在1.5左右的光學玻璃,為使單層膜達到100%的增透效果,可使n1=1.23,或接近1.23;還要使增透薄膜的厚度=(2k+1)倍四分之一個波長。單層膜只對某一特定波長的電磁波增透,為使在更大範圍內和更多波長實現增透,人們利用鍍多層膜來實現。人們對增透膜的利用有了很多的經驗,發現了不少可以作為增透膜的材料;同時也掌握了不少先進的鍍膜技術,因此增透膜的應用涉及醫學、軍事、太空探索等各行各業,為人類科技進步作出了重大貢獻。

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