光學(xué)膜是如何在各大應(yīng)用領(lǐng)域中發(fā)展的？

光學(xué)薄膜的種類有很多，這些薄膜賦予光學(xué)元件各種使用性能，在實(shí)現(xiàn)光學(xué)儀器的功能和影響光學(xué)儀器的質(zhì)量方面起著重要的或者決定性的作用。

薄膜可以被鍍制在光學(xué)玻璃、塑料、光纖、晶體等各種材料表面上。它的厚度可從幾個nm到幾十、上百個μm。

假定光線垂直入射在表面上，這時表面的反射光強(qiáng)度與入射光的強(qiáng)度比值(反射率)只決定于相鄰介質(zhì)的折射率的比值：折射率為1.52的冕牌玻璃每個表面的反射約為4.2%左右，折射率較高的火石玻璃則表面反射更為顯著。這種表面反射造成了兩個嚴(yán)重的后果：光能量損失使象的亮度降低；

表面反射光經(jīng)過多次反射或漫射，有一部分成為雜散光，*后也到達(dá)象平面使象的襯度降低圖象質(zhì)量，特別是電視、電影攝影鏡頭等復(fù)雜系統(tǒng)都包含了很多個與空氣相鄰的表面。

應(yīng)用于可見光譜區(qū)的光學(xué)儀器非常多，就其產(chǎn)量來說占據(jù)了減反射膜的絕大部分，幾乎在所有的光學(xué)器件上都要進(jìn)行減反處理。

把一束光分為兩部分的器件稱為分光鏡。分光鏡的工作部分一般是一個鍍過膜的平面，它在一定的波長范圍內(nèi)具有特定的反射率和透射率。通常這個平面是傾斜的，因此入射光和反射光便分離開來。分光鏡的預(yù)定反射率和透射率值隨其用途不同而相異。

對于不同的分光鏡往往有不同的透射率和反射率比T/R，即分光比。*常用的是中性分光鏡，T/R=50/50，它把一束光分成光譜成分相同的兩束光。因?yàn)樗谀巢ㄩL區(qū)域內(nèi)對各波長具有相同的透射率和反射率比，因而反射光和透射光不帶有顏色，呈中性。

常用的中性分光鏡有兩種結(jié)構(gòu)：一種是在透明的平板基片上鍍上分光膜，另一種是把膜層鍍在兩個直角棱鏡上，再膜面對膜面地膠合成立方體。常用的有金屬分光鏡和介質(zhì)分光鏡兩類。金屬膜分光鏡分光的光譜寬度較寬，缺點(diǎn)是吸收損失較大，分光效率較低，介質(zhì)分光鏡的特點(diǎn)是分光效率高，偏振效應(yīng)明顯，分光特性色散明顯。

反射膜是用于把入射光能量大部分或幾乎全部反射的光學(xué)元件。在有些光學(xué)系統(tǒng)中，要求光學(xué)元件具有較高的反射本領(lǐng)。金屬膜有很高的反射率，吸收率也較高，而介質(zhì)膜的不但反射率可以較高，還有較小的吸收率。

鋁是唯壹從紫外到紅外(0.2～30μm)具有很高反射率的材料。大約在波長0.85μm處反射率出現(xiàn)一極小值，其值為86%。鋁膜對基板的附著力比較強(qiáng)、機(jī)械強(qiáng)度和化學(xué)穩(wěn)定性也比較好，所以廣泛用作反射膜。

對緩慢蒸發(fā)的鋁膜，氧化物的厚度可以達(dá)到90%以上。氧化物的存在使鋁膜的反射率下降，特別是波長小于200nm的區(qū)域，為此要用MgF2膜作保護(hù)層。在可見光區(qū)，通常用SiO作為初始材料，蒸發(fā)得到硅的氧化物薄膜作為Al膜的保護(hù)膜。*佳的制備鋁膜的條件：高純鋁(99.99%)；高真空中快速蒸發(fā)(50～100nm/s)；基板溫度低于50℃。

在可見光及紅外波段內(nèi)，銀膜的反射率是所有已知材料中*高的。在可見光區(qū)和紅外區(qū)，反射率分別達(dá)到95%和99%左右。但是，銀膜的附著力差，機(jī)械強(qiáng)度和化學(xué)穩(wěn)定性差，所以主要用于短期使用的零件。銀膜在紫外區(qū)的反射率很低，在波長400nm開始下降，到320nm附近降到4%左右。

要求某一波長范圍的光束高透射，而偏離這一波長的光束驟然變化為高反射(或稱抑制)的干涉截止濾光片有著廣泛的應(yīng)用。我們把抑制短波區(qū)、透射長波區(qū)的濾光片稱為長波通濾光片。相反，抑制長波區(qū)、透射短波區(qū)的截止濾光片就稱為短波通濾光片。

大多數(shù)情況下，是希望截止短于某一特定波長，或者長于該波長的所有光線。通常的辦法是使干涉濾光片同吸收濾光片相組合。它既可以用作截止長波的短波通濾光片，也可以用作截止短波的長波通濾光片。只要改變監(jiān)控膜層厚度的波長，截止的位置可以隨意移動。

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