光学镀膜设计

1、为了减少表面反射光.最简单的途径是在玻璃表面上镀一层低折射率的薄膜.单层堪遂骤的矢雎国如图2-1所示，在界面1和2上的振幅反射系数为气和r2：从矢量图上可以看到，舍振幅矢量r随着ri和r2之间的夹角而变化.合矢量端点的轨迹为一圆周.当膜 层的光学厚度为某一波长的四分之一时，则两个矢量的方向完全相反，合矢量成为最小.冗一也I, 刀=己这时如果矢量的模相等，则对该波长而言，两个矢量将完全抵消，出现零反射率.欲使| = |七|，则有：如果 n0=1，则有 ni=sqr(n2),目此，理想的单层增遗膜的条件是，膜层的光学厚度为四分之一波长.其折射率为入射介质和基片折射率 乘积的平方根。在可见区，使用得

2、最普遍的是折射率为1.62左右的冕脾玻璃.理想的增透膜的折射率为1.28，但是至今 能利用的薄膜的最低折射率是1.38(氟化镁).这虽然不很理想，但也得到了相当的改进.非理想情形的最 低反射率，也可以用特征矩阵简单地算出.对于中心波长:因而:当n2=1.52,气=1.38, n0=1时，由上式可得最低反射率为1%，即对于折射率为1.52的玻璃，镀单层氟化 镁后，中心波长的反射率从4.2%为降至1.3%为左右.整个可见区平均反射率约为1.5%.同样可计算出， 对于折射率为1.65的基片，中心波长的表面反射从6%降至0.5%左右，可见区的平均反射率约为0.96%.显 然，愈是接近于满足n1=sqr

3、(n2)的条件的折射率较高的玻璃，中心波长的增透效果愈显著.图2-2显示对于不同基片材料的单层氟化镁减反射膜的分光反射率曲线。以上仅仅考虑了垂直入射的情 况.在倾斜入射时，情况与上述相类似，只是膜层的有救厚度减小了，因而最低反射的渡长更短些.同时应该用更普遍的修正导纳来代替折射率.由于P-分量和S-分量的修正导 纳不同，所以偏振效应是一目了然的.计算表明，对于不大于石50浦勺入射角，反射率随入射角的增加可以 忽略。单层增透膜的出现，在历史上是一个重大的进展。直至夸天仍广泛地用来满足一些简单的用途。但是它存 在着两个主要的缺陷，首先，对太多数应用来说，剩余反射还显得太高；此外，从未镀膜表面反射的

4、光线， 在色彩上仍保持中性，而从镀膜表面反射的光线就不然（见图2-2），破坏了色的平衡.其结果是不可能作 出良好的色彩还原，同时也必然还存在光斑幻象.因而不可能有良好的描写性能.作为变焦距镜头，超广 角镜头。太相对孔径等新型透镜系统中的镀层，那更是不能符合要求的然而基本上有两个途径可以提高草层膜的性髓，即：采用变折射率的所谓非均匀膜，它的折射率随着厚度的增加呈连续的变化，或者采 用几层折射率不同的均匀薄膜椅成增遘膜，即所谓多层增透膜.变折射率减反射膜的最新产品作了报道，介绍在玻璃表面上用化学蚀刻方法制各折射率连续变化的耐久的 干涉膜.在波长从0.35u到2.5u范围内，能有效地消除玻璃表面的反

5、射，使从8%左右（两个表面）减少到 小于0.5%.这种方法是利用了碱性硼硅酸盐中的相分离现象，采用合理的热处理条件，碱性硼硅酸盐相应地分离成两 个玻璃相.一个相中二氧化硅浓度高达96%左右，即不可溶解的浓二氧化硅相；另一个相中氧化硼浓度较 高，即可溶解的低二氧化硅相.这个可溶解的相，用许多材料（包括大多数无机酸）能够很容易地溶解，留下氧化硅含量高的相作为多孔骨架的表面薄膜。由于这种薄膜的多孔性和毛细孔尺寸小 （半径小于40A），所以其有效折射率比凝聚的二氧化硅薄膜的折射率低得多。这种多孔薄膜的折射率梯度， 在利用相分离和化学蚀刻方法时是容易控制的.利用这种独特的拄术制备的微孔性薄膜，不仅在宽光谱范 围内有低的反射率，而且具有惊人的耐久力。这种薄膜在太