光学薄膜膜系设计

1、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,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,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

2、（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）,1.1 单层减反射薄膜的设计,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？,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/A 1.52/1.38/1,1.2 双层减反射薄膜的设计,1.52,1.7,1.38,1,1.38,1.2 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/A 1.52/1.7,1.38/1,1.2

3、 双层减反射薄膜的设计,1.52,1.7,1.38,1,1.38,1.7,与 无关。 即: B. 存在 C. D.,特点: 可得到W形透射光谱曲线。,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）,1.3 三层减反射薄膜的设计,三层减反射膜 G/MHHL/A G/M2HL/A,下图是此膜系的一条可能的 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 ， 。,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，

4、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。,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。,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

5、LHL替代M层”；直到满足要求。,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。,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。,K9/MH1H2H3L/A nM=1.63, nH1=1.95, nH2=2.32, nH3=1.87,NL=1.38 nH1=1.95 0.379H20.215L0.379H2 nH3=1.87 0.288L0.384H20.288L K9/M 0.379H20.215L0.379H2 H2 0.288L0.384H20.288L L/A K9/1.14M 0.364H20.21L2.63H2 0.253L0.368H21.14 L/A,1.4 高折射率基底的减反射膜,递减法 膜层厚度