减反射膜原理

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1、减反射膜原理减反射膜又称增透膜、AR膜、AR片、减反射膜、AR滤光片,它的主要功能是减少或消 除透镜、棱镜、平面镜等光学表面的反射光,从而增加这些元件的透光量,减少或消除系统 的杂散光。最简单的增透膜是单层膜,它是镀在光学零件光学表面上的一层折射率较低的薄 膜。如果膜层的光学厚度是某一波长的四分之一,相邻两束光的光程差恰好为n即振动方 向相反,叠加的结果使光学表面对该波长的反射光减少。适当选择膜层折射率,这时光学表 面的反射光可以完全消除。一般情况下,采用单层增透膜很难达到理想的增透效果为了在 单波长实现零反射,或在较宽的光谱区达到好的增透效果,往往采用双层、三层甚至更多层 数的减反射膜。减反

2、射膜是应用最广、产量最大的一种光学薄膜,因此,它至今仍是光学薄 膜技术中重要的研究课题,研究的重点是寻找新材料,设计新膜系,改进淀积工艺,使之用最 少的层数,最简单、最稳定的工艺,获得尽可能高的成品率,达到最理想的效果。对激光薄 膜来说,减反射膜是激光损伤的薄弱环节,如何提高它的破坏强度,也是人们最关心的问题 之一。光具有波粒二相性,即从微观上既可以把它理解成一种波、又可以把他理解成一束高速 运动的粒子(注意,这里可千万别把它理解成一种简单的波和一种简单的粒子。它们都是微 观上来讲的。红光波的波长二0.750微米紫光波长二0.400微米。而一个光子的质量是 6.63E-34千克.如此看来他们都

3、远远不是我们所想想的那种宏观波和粒子)增透膜的原 理是把光当成一种波来考虑的,因为光波和机械波一样也具有干涉的性质。在镜头前面涂上一层增透膜(一般是氟化钙,微溶于水),如果膜的厚度等于红光(注 意:这里说的是红光)在增透膜中波长的四分之一时,那么在这层膜的两侧反射回去的红光就 会发生干涉,从而相互抵消,你在镜头前将看不到一点反光,因为这束红光已经全部穿过镜头 了.为什么我从来没有看到没有反光的镜头?原因很简单,因为可见光有“红、橙、黄、绿、 蓝、靛、紫”七种颜色,而膜的厚度是唯一的,所以只能照顾到一种颜色的光让它完全进入 镜头,一般情况下都是让绿光全部进入的,这种情况下,你在可见光中看到的镜头

4、反光其颜 色就是蓝紫色,因为这反射光中已经没有了绿光。膜的厚度也可以根据镜头的色彩特性来决 定。定义及其设计:二十世纪三十年代发现的增透膜促进了薄膜光学的早期发展对于技术光学的推动来 说,在所有的光学薄膜中,增透膜也起着最重要的作用直至今天,就其生产的总量来说, 它仍然超过所有其他的薄膜因此,研究增透膜的设计和制备教术,对于生产实践有着重要 的意义.我们都知道,当光线从折射率n0的介质射入折射率为n1的另一介质时,在两介质的分 界面上就会产生光的反射如果介质没有吸收,分界面是一光学表面,光线又是垂直入射, 则反射率R为透射率为透射率为:例如,折射率为1。52的冕牌玻璃,每个表面的反射约为4.2

5、%左右。折射率较高的火 石玻璃,则表面反射更为显著这种表面反射造成了两个严重的后果:光能量损失,使象的 亮度降低;表面反射光经过多次反射或漫射,有一部分成为杂散光,最后也到达象平面,使 象的衬度降低,从而影响系统的成象质量,特别是电视、电影摄影镜头等复杂系统,都包台 了很多个与空气相邻的表面,如不敷上增透膜将完全不能应用.目前已有很多不同类型的增透膜可供利用以满足技术光学领域的极大部分需要可是 复杂的光学系统和激光光学,对减反射性能往往有特殊严格的要求例如大功率激光系统要 求某些元件有极低的表面反射,以避免敏感元件受到不需要的反射的破坏此外,宽带增透 膜提高了象质量、色平衡和作用距离,而使系统

6、的全部性能增强因此,生产实际的需要促 使了减反射膜的不断发展.在比较复杂的光学系统中,入射光的能量往往因多次反射而损失。例如,高级照相机 的镜头有六、七个透镜组成。反射损失的光能约占入射光能的一半,同时反射的杂散光还要 影响成像的质量。为了减少入射光能在透镜玻璃表面上反射时所引起的损失,常在镜面上镀 一层厚度均匀的透明薄膜(常用氟化镁MgF2,其折射率为1.38,介于玻璃与空气之间),利 用薄膜的干涉使反射光能减到最小,这样的薄膜称为增透膜。现在我们来看一下简单的单层增透膜。设膜的厚度为e,当光垂直入射时,薄膜两表面 反射光的光程差为2ne,由于在膜的上、下表面反射时都有相位突变,结果没有附加

7、的相 位差,两反射光干涉相消时应满足:股璃n=1.50单层增透膜单层增透膜膜的最小厚度应为(相应于k=0 )由于反射光相消,因而透射光加强。单层增透膜只能使某个特定波长入的光尽量减少反射,对于相近波长的其他反射光也 有不同程度的减弱,但不是减到最弱,对于一般的照相机和目视光学仪器,常选人眼最敏感 的波长入=550nm作为“控制波长”,在白光下观看此薄膜的反射光,黄绿色光最弱,红光 蓝光相对强一些,因此镜面呈篮紫色。有些光学器件需要减少其透射率,以增加反射光的强度。如氦氖激光器中的谐振腔反射 镜,要求对波长入=632.8nm的单色光的反射率达99%以上。如果把低折射率的膜改成同样 厚度的高折射率的膜,则薄膜上下表面的两反射光使干涉加强,这就使反射光增强了,而透 射光就减弱,这样的薄膜就是增反膜或高反射膜。一般的单层增反膜可使反射率提高到30% 以上,而多层增反膜可以提高的更多。由于这种介质膜对光的吸收很少,所以比镀银、镀铝 的反射镜效果更佳。友情提示:本资料代表个人观点,如有帮助请下载,谢谢您的浏览!

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