光学薄膜膜系设计

1、光学薄膜膜系设计第1页，共25页，2022年，5月20日，3点59分，星期一1、减反射薄膜的设计光学元件表面反射造成的问题光能量损失，使像的亮度降低；杂散光造成像的衬度降低，分辨率下降。第2页，共25页，2022年，5月20日，3点59分，星期一第三章 光学薄膜膜系设计1、减反射薄膜的设计2、高反膜的设计3、中心分束膜的设计4、截至滤光片的设计5、带通滤光片的设计6、偏振薄膜第3页，共25页，2022年，5月20日，3点59分，星期一1、减反射薄膜的设计1.1 单层减反射薄膜的设计1.2 双层减反射薄膜的设计1.3 多层减反射薄膜的设计1.4 高折射率基地上减反膜设计1.5 防眩光吸收膜第4页

2、，共25页，2022年，5月20日，3点59分，星期一1.1 单层减反射薄膜的设计规整膜系：各层薄膜的光学厚度为设计波长的四分之一。设计波长（参考波长、中心波长）膜系：G/HLM/A， G代表基底H（L、M）代表高（低、中）折射率膜层并且光学厚度为设计波长的四分之一A代表出设介质（一般为空气）第5页，共25页，2022年，5月20日，3点59分，星期一1.1 单层减反射薄膜的设计第6页，共25页，2022年，5月20日，3点59分，星期一例子折射率为1.52的玻璃，要在波长500纳米处垂直入射. 得到零反射率，需要做什么样的膜层，也就是如何选择折射率和薄膜的光学厚度？第7页，共25页，2022

3、年，5月20日，3点59分，星期一缺点：1、 剩余反射率还太高； 2、破坏色平衡单层减反射膜G/L/A1.52/1.38/1第8页，共25页，2022年，5月20日，3点59分，星期一1.2 双层减反射薄膜的设计1.521.71.3811.38第9页，共25页，2022年，5月20日，3点59分，星期一1.2 双层减反射薄膜的设计缺点：1、剩余反射率还太高 2、破坏色平衡 3、通带越来越窄（和单层膜 比较）V型双层减反射膜G/HL/A1.52/1.7,1.38/1第10页，共25页，2022年，5月20日，3点59分，星期一1.2 双层减反射薄膜的设计 1.521.71.3811.381.7第

4、11页，共25页，2022年，5月20日，3点59分，星期一 与 无关。 即: B. 存在 C. D. 特点: 可得到W形透射光谱曲线。第12页，共25页，2022年，5月20日，3点59分，星期一1.2 双层减反射薄膜的设计W型双层减反射膜G/HHL/A缺点：明显的反射峰（中心波长）第13页，共25页，2022年，5月20日，3点59分，星期一1.3 三层减反射薄膜的设计11.382.051.62R1R21.52第14页，共25页，2022年，5月20日，3点59分，星期一三层减反射膜G/MHHL/AG/M2HL/A第15页，共25页，2022年，5月20日，3点59分，星期一 下图是此膜系

5、的一条可能的 曲线。 注意：在薄膜光学中，为了使一次具体的计算结果不被局限在一个特定的波段，引入了一个中间变量相对波数 ， 。第16页，共25页，2022年，5月20日，3点59分，星期一 a. 对 g=1 ，三层膜中有一层虚设层2H，致使对0的有效膜堆是 显然，此值小于 膜堆的R值 ； b. 对g1的其它相当宽的波数段，R值比任何一种两层膜都低。各层膜参数对膜系总体性能的影响规律a. 改变(N2 d2)，可使Tmax移到不同的波长； b. 改变N1 、 N3 、 d1 、 d3 、中任何一个，可改变减反射带宽（波段宽度）和T-曲线波形。 第17页，共25页，2022年，5月20日，3点59分

6、，星期一四层和四层以上增透膜的设计通常遇到的问题：a. 三层膜系的增透波段不够宽，或剩余反射率还太高； b. 满足设计要求的三种材料无法找全。第18页，共25页，2022年，5月20日，3点59分，星期一 解决的办法 a. 在2H层两侧增加新膜层。每加一层，应对可能的组合进行计算对比，直至满足要求； b. 以 两种材料为基础，按照先简后繁的原则：“用两层厚 的H.L替代M层”；“用不等厚的H.L替代M层”；“用对称（不一定等厚）的三层膜LHL替代M层”；直到满足要求。 第19页，共25页，2022年，5月20日，3点59分，星期一C 替代层技术等效定律任意一个周期性对称膜系都存在一个单层膜与之

7、等效。等效折射率就是基本周期的等效折射率；等效相位厚度等于基本周期的等效相位厚度的周期数倍。第20页，共25页，2022年，5月20日，3点59分，星期一光学薄膜膜系的计算机优化优化一个可达到指标的最少层数的1/4膜系结构；用三层对称膜系合成折射率不易实现的膜层；再次优化膜层厚度，以补偿合成所带来的特性下降。第21页，共25页，2022年，5月20日，3点59分，星期一K9/MH1H2H3L/A nM=1.63, nH1=1.95, nH2=2.32, nH3=1.87,NL=1.38nH1=1.95 0.379H22nH320.288LK9/M 0.379H22 H2 20.288L L/AK9/1.14M 0.364H22 21.14 L/A第22页，共25页，2022年，5月20日，3点59分，星期一1.4 高折射率基底的减反射膜递减法膜层厚度均为1/4波长；折射率从基底到空气依次减小；K层膜实现k个波长位置的零反射；反射点的波长位置分别为：第23页，共25页，2022年，5月