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  • 發布時間:2020-10-19 21:12 原文鏈接: 光學鍍膜簡介

    光學鍍膜由薄膜層組合制作而成,它產生干擾效應來提高光學系統內的透射率或反射性能。光學鍍膜的性能取決于層數、個別層的厚度和不同的層接口折射率。用于精密光學的zui常見鍍膜類型:增透膜(AR)、高反射(鏡)膜、 分光鏡膜和過濾光片膜。增透膜包括在高折射率的光學中并用于zui大化光通量和降低鬼影。高反射膜的設計可在單個波長或范圍廣泛的整個波長以zui大程度反射。分 光鏡膜用于將入射光分為已知的透射光和反射光輸出。濾光片應用于大量的工業應用中,并以特定波長用于透射、反射、吸收或衰減光。愛特蒙特光學還可以提供各 種定制鍍膜滿足任何應用程序需要。

    Sample Three Layer BBAR Coating Design

    圖1: 三層寬帶增透膜設計樣品

    光學鍍膜經過精心設計用于特定的入射光角和特定的偏振光,例如S偏振光、P偏振光或隨機偏振光等。如果鍍膜設計的入射光角為0°,但使用時的入射光 角為45°,則鍍膜將不會以規定的透射率/反射規格執行。同樣地,鍍膜一般設計用于隨機偏振光,因此在設計用于隨機偏振光的鍍膜上使用S偏振光或P偏振光 將會再次產生無效的規格。

    光學鍍膜是由沉積電介質和金屬材料制作而成,例如薄層中的Ta2O5和/或Al2O3,在應用中使用的光波長通常是四分之一波長光學厚度(QWOT)或半波光學厚度(HWOT)。這些薄膜由高折射率和低折射率層交替而成,從而誘發需要的干擾效應。請參閱圖1有關寬帶增透膜設計的樣品說明。

    鍍膜理論

    鍍膜控制穿過光學干涉機制的反射光和透射光。當兩個光束沿著同步路徑傳輸及其相位匹配時,波峰值的空間位置也匹配并將結合創建較大的總振幅。當光束 為反相位(180°位移)時,其疊加會導致在所有峰值的消減效應,導致結合的振幅降低。這些效應被分別稱為建設性和破壞性的干涉。

    下列方程式1 - 4所示說明多層薄膜結構總反射率的關系。

    Equation 1 (1)

    Equation 2 (2)

    Equation 3 (3)

    Equation 4 (4)

    q

    層數

    δ

    相位項

    η

    層的光學導納

    Np

    復雜的折射率

    tp

    層的物理厚度

    λ

    波長

    θp

    入射角

    Y

    堆疊的光學導納

    R

    堆疊的反射率

    光的波長和入射角通常是指定的,折射率和層厚度則可以有所不同以優化性能。上述的任何更改將會影響鍍膜內光線的路徑長度,并將在光透射時改變相位 值。這種效應可簡單地通過單層增透膜例子說明。當光傳輸穿過系統時,在鍍膜任一側的兩個接口指數更改處將出現反射。為了盡量減少反射,我們希望它們在* 個接口重組時,這兩個反射部分具有180°的相位移。這個相位差異直接對應于aλ/2位移的正弦波,它可通過將層的光學厚度設置為λ/4獲得zui佳實現。請 參閱說明此概念的圖2。

    180 Degree Phase Shift between Two Reflected Beams

    圖2: 180° 兩個反射光束之間180°相位移

    折射率不僅影響光路長度(以及相位),也影響每個界面的反射特性。反射率通過菲涅爾公式(方程式5)定義,其反射率與界面兩邊材料的折射率之差息息相關。

    Equation 5 (5)

    必須考慮到的zui后一個參數是膜層的入射角。如果入射角改變,每一層的內角及光學路徑長度都會受到影響,并會影響反射光束內的相位變化量。使用非一般 入射時,S偏振光和P偏振光將從每個界面互相反射,這將導致兩個偏振光具有不同的光學性能。偏振分光計就是基于這一原理設計的。


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