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光学增透膜介绍

更新日期:2007-08-16  作者:  来源:光学精密机械网(ChinaOptic.Com.Cn)收集整理

一、增透膜介绍

用于玻璃和塑料基底上的增透膜
在众多的光学系统中,一个相当重要的组成部分是镜片上能降低反射的镀膜。在很多应用领域中,增透膜是不可缺少的,否则,无法达到应用的要求。

就拿一个由18块透镜组成的35mm的自动变焦的照相机来说,假定每个玻璃和空气的界面有4%的反射,没有增透的镜头光透过率为27%,镀有一层膜(剩余的反射为1.3%)的镜头光透过率为66%,镀多层膜(剩余的反射为0.5%)的为85%。

在这篇文章中,列举了一些简单的增透膜和使用的材料。值得注意的是由于玻璃可以被高温加热,而塑料不能,因此,对玻璃和塑料必须选用不同的膜料和膜层设计

用于玻璃基底的增透膜

经典的单层增透膜由一薄层MgF2构成,MgF2在510nm时的折射率为n=1.38,需要的膜厚为d=92nm。因此,在510nm波长时膜层有一个光学密度(厚度)n*d为1/4的波长。镀在加热到250-300°C的玻璃基底上的MgF2,不但牢固,稳定,并且相当方便,经济,直接使用蒸发船便可。
想得到更低的反射率,最简单的方法是镀一层CeF3和一层MgF2(各为1/4的光学厚度),可用蒸发船。图1是单层和2层膜的反射曲线。2层膜的优点是在可见光范围的中段有更低的反射率,缺点在于在红,蓝端的反射率上升过快。

由于2层膜的效果不理想,为了达到理想的效果,必须使用3层或多层膜。

经典的3层膜由一层1/4光学厚度的中折射率物质(1.6-1.7),一层1/2光学厚度的高折射率物质
(2.0-2.2)和一层1/4光学厚度的低折射率物质组成。最常用的是Al2O3,ZrO2和MgF2。图1显示
在整个光学敏感段(410-680nm)的反射率低于0.5%。 字串4

3层增透膜的膜料选择

膜料对膜层效果有决定性的影响。除了理想的折射率,每次镀膜时稳定的折射率,均匀的膜层,低吸收性,牢固性,稳定性也非常重要。 字串5

MgF2是最常用的第三层低折射率物质。但是,由于塑料不能被高温加热,用MgF2会使膜层变软和不稳定,此时,SiO2是最佳的选择。

Al2O3是最常用的第一层中折射率物质。它的膜层从红外到紫外线有相当高的透过率,十分牢固,稳定,并且每次镀膜时有稳定的折射率。 字串3

ZrO2通常被用作第二层高折射率物质。它的优点是从250到7000nm有宽广的透过率,并且,膜层牢固,稳定。但是,每次镀膜时呈现不同的折射率,也就是折射率会随着膜厚的增加而降低,这种现象可能和它的特殊晶体结构有关。图2显示了在五个单独的膜层中ZrO2不同的折射率。我们可以看到和和同次性的膜料相比,折射率有急剧的上升,特别是在中段。ZrO2的另一个缺点是在蒸发是它只是部分的溶解,因此,很难得到均匀的膜厚。

 etyjtykjuy