薄膜光学8课件

薄膜光学——典型膜系光学薄膜的类型与符号1.减反膜2.滤光膜3保护膜4内反射5外反射6高反膜7分束膜8分色膜9偏振膜10导电膜复习：薄膜光学——典型膜系中国科学院长春光学精密机械与物理研究所一种压缩波纹的简单的方法是选择合适的基本周期，通过改变基本周期内的膜层厚度，使其等效折射率变到更接近预期值，要使这种方法有成效，则要求光洁基片保持低的反射率即基片应有低的折射率，在可见光区，玻璃是十分满意的基片材料，但是这种方法不能不加修改就用于红外区，例如用于硅板和锗板，更常用的方法是在多层膜的每一侧加镀匹配层，使它同基片以及入射介质匹配。薄膜光学——典型膜系中国科学院长春光学精密机械与物理研究所带通滤光片

金属滤光片全介质滤光片双半波、三半波全介质滤光片金属诱导透射滤光片薄膜光学——典型膜系中国科学院长春光学精密机械与物理研究所最简单的薄膜窄带滤光片是根据法布里—珀珞多光束干涉仪制成的，干涉膜系按最初的形式法布里-珀珞干涉仪是由两块相同的、间距为d的平行反射板组成(如图)，对于平行光线，除了一系列按相等波数间隔分开的很窄的透射带而外，其余所有波长的透射率都很低。这个标准具可以代换成一个完全的薄膜组合——两个金属反射层夹一个介质层，介质层取代间距d的位置，称为间隔层。法布里—珀珞标准具薄膜光学——典型膜系中国科学院长春光学精密机械与物理研究所有效界面法膜系1、2之间的膜层为选定层，厚度为d，则：考虑多光束干涉，透射系数：薄膜光学——典型膜系中国科学院长春光学精密机械与物理研究所得到：其中：薄膜光学——典型膜系中国科学院长春光学精密机械与物理研究所滤光片的主要参数λ0——中心波长，或峰值波长Tmax——中心波长透射率，或，峰值透射率2⊿λ——透过率为峰值透过率一半的波长宽度，也称通带半宽度，有时也用2⊿λ/λ0表示相对半宽度其它参数……薄膜光学——典型膜系中国科学院长春光学精密机械与物理研究所由公式：金属滤光片形式：两层金属反射膜间夹一个介质层当：透过率有最大值薄膜光学——典型膜系中国科学院长春光学精密机械与物理研究所有时除半宽度外，还引入其他的带宽参量，如0.9倍峰值透射率处测得的带宽，0.1倍峰值透射率的带宽以及0.0l倍峰值透射率的带宽等。对于法布里—珀琅滤光片，如果在通带内来自反射膜的相位变化实际是常数的话那么上述带宽量度分别是：1/3x2⊿λ，3x2⊿λ以及10x2⊿λ，这些量常用来说明任一给定类型的滤光片的通带形状以及接近于矩形的程度。薄膜光学——典型膜系中国科学院长春光学精密机械与物理研究所峰值透过率当反射膜没有吸收、散射损失而且反射膜完全对称时，即T1=T2=1-R1=1-R2，R1=R2时Tmax=1；当两个反射膜完全对称，且有散射、吸收存在时：薄膜光学——典型膜系中国科学院长春光学精密机械与物理研究所在实际上存在吸收、散射的情况下，反射膜的透射率愈低，吸收、散射愈大，则峰值透射率愈低,例如T12＝0.012,A=0.005,Tmax＝50%左右。这时如果人u增加至0.01则Tmax降至30%左右。这足以说明法布里—珀珞滤光片对膜层的吸收、散射损失是极其敏感的。薄膜光学——典型膜系中国科学院长春光学精密机械与物理研究所薄膜光学——典型膜系中国科学院长春光学精密机械与物理研究所次峰的消除短波的次峰一般用吸收玻璃来消除如果使用高级次，则需消除长波次峰但是，长波吸收玻璃种类很少金属滤光片一般胶合使用薄膜光学——典型膜系中国科学院长春光学精密机械与物理研究所薄膜光学——典型膜系中国科学院长春光学精密机械与物理研究所全介质F—B干涉滤光片用全介质反射膜来替代金属反射膜得到全介质干涉滤光片薄膜光学——典型膜系中国科学院长春光学精密机械与物理研究所假设两个反射板是对称的则：薄膜光学——典型膜系中国科学院长春光学精密机械与物理研究所如果考虑反射相移不是常数则需要加上一个修正系数薄膜光学——典型膜系中国科学院长春光学精密机械与物理研究所多腔（半波）滤光片简单的全介质法布里—珀珞滤光片的透射率曲线并不是理想的形状，可以证明，在任何级次的滤光片中，透射能量的一半是在半宽之外的(假定入射光束的能量随波长均匀分布)，因此透射率曲线愈接近矩形愈好，在电学中，当多个调谐电路相耦合时，合成的频率曲线比单个调谐电路的频率曲线更接近矩形，对于法布里-珀珞滤光片也发现了相似的结果。薄膜光学——典型膜系中国科学院长春光学精密机械与物理研究所薄膜光学——典型膜系中国科学院长春光学精密机械与物理研究所薄膜光学——典型膜系中国科学院长春光学精密机械与物理研究所在双半波滤光片一节中可以看到，滤光片的结构为“介质反射膜l间隔层1质反射膜I间隔层l介质反射膜”。但是滤光片也可以是混合结构，例如用一层金属膜如银膜代替两间隔层之间的反射膜则组成了介质反射膜/间隔层/金属膜/间隔层/介质反射腹这种组合滤光片。它和上述全介质双半波滤光片一样易于制做，只要设计正确，这种滤光片正是诱导透射滤光片。薄膜光学——典型膜系中国科学院长春光学精密机械与物理研究所薄膜光学——典型膜系中国科学院长春光学精密机械与物理研究所势透射率的概念在膜系中包含金属层，且出射导纳Y=x+iz对于包含吸收层的多层膜诱导透射原理薄膜光学——典型膜系中国科学院长春光学精密机械与物理研究所根据上面的定义，势透射率也是界面a和界面b的能流密度即坡印廷(Poynting)矢量模之比由薄膜矩阵，最后可得：c0c1c2c3分别为膜层参数确定，xz是出射导纳的参数薄膜光学——典型膜系中国科学院长春光学精密机械与物理研究所可见势透射率不仅与膜层参数有关还与出射介质有关，分别对，x,z求偏导得到极值：最大时透射率与出射介质无关薄膜光学——典型膜系中国科学院长春光学精密机械与物理研究所总结：含金属膜层的膜系势透射率与膜层参数、出射导纳有关最大势透射率与出射导纳无关，仅与膜层参数有关要得到最大透射，要设计减反射层薄膜光学——典型膜系中国科学院长春光学精密机械与物理研究所膜系为：HLHLH1.75L/65nmAg/1.75LHLHLH薄膜光学——典型膜系中国科学院